Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Bentuk Molekul Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Struktur Lewis lebih tepat disebut dengan rumus Lewis (“Lewis formula”) sebab menggambarkan pendistribusian elektron valensi serta ikatan-ikatan antar atom dalam sebuah ion atau molekul dan digambarkan dalam bentuk dua dimensi.
Penggunaan Aturan Oktet dalam Penulisan Struktur Lewis Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Tunggal Langkah-langkah penggambaran struktur lewis untuk molekul dengan ikatan tunggal: 1. Letakkan atom berdekatan satu sama lain berdasarkan nomor golongan di mana golongan yang lebih rendah diletakkan sebagai atom pusat (di tengah), sebab semakin rendah golongannya semakin rendah keelektronegatifannya. 2. Jumlahkan total elektron valensi dari semua atom. Apabila ion bermuatan negatif, tambahkan 1 elektron. Apabila ion bermuatan positif, kurangkan 1 elektron. 3. Buat garis ikatan tunggal dari atom-atom yang mengelilingi atom pusat dan kurangkan 2e- tiap membuat 1 ikatan tunggal. 4. Distribusikan elektron yang tersisa sehingga semua atom memiliki 8 elektron valensi agar memenuhi aturan oktet.
Contoh permasalahan Soal: Gambarkan struktur Lewis CCl2F2 Penyelesaian: 1) Letakkan atom berdekatan satu sama lain dengan karbon sebagai atom pusatnya.
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
2) C terletak pada golangan 4A, F dalam golongan 7A, dan Cl dalam golongan 7A sehingga diperoleh jumlah elektron valensi sebagai berikut: [1 x C (4e-)] + [2 x F (7e-)] + [2 x Cl (7e-)] = 32 elektron valensi 3) Terdapat 4 ikatan tunggal sehingga jumlah elektron valensi dikurangi 8e-. Sehingga sekarang total elektron yang tersisa adalah 24 e-.
4) Distribusikan elektron yang tersisa secara berpasangan hingga atom memenuhi aturan oktet.
Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Rangkap Langkah-langkah penggambaran struktur Lewis untuk molekul dengan ikatan rangkap: Langkah 1-4 sama dengan langkah yang dilakukan dalam menggambarkan struktur lewis berikatan tunggal. Karena pada tahap 4, atom pusat belum memenuhi aturan oktet, maka ubah pasangan elektron bebas (lone pair) menjadi satu ikatan baru dengan menambahkan 1 ikatan lagi antara atom pusat dengan atom di sekelilingnya.
Contoh permasalahan Soal: Gambarkan struktur Lewis N2
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro Penyelesaian: Lakukan langkah yang sama dengan penggambaran struktur lewis untuk molekul dengan ikatan tunggal pada tahap 1-4, seperti meletakkan atom, menghitung jumalah elektron valensi, menggambarkan ikatan tunggal, dan mendistribusikan elektron valensi yang tersisa. Setelah tahap 4, kita akan mendapatkan struktur Karena N belum memenuhi aturan oktet, ubah pasangan elektron bebas (PEB) dengan pasangan elektron ikatan (PEI) dan membentuk struktur Walaupun sudah membentuk ikatan ganda, ternyata N tetap belum memenuhi aturan oktet sehingga ditambahkan satu ikatan lagi dan membentuk struktur
Resonansi: Ikatan Pasangan Elektron Terdelokalisasi Terkadang sebuah molekul atau ion yang memiliki ikatan tunggal berdekatan dengan molekul atau ion berikatan rangkap membentuk struktur Lewis yang sama. Contohnya adalah ozon (O3) dengan struktur sebagai berikut:
Molekul dengan dua struktur Lewis disebut struktur resonansi atau bentuk resonansi. Struktur resonansi memliki penempatan yang relatif, tetapi dalam penempatan pasangan elektron berikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB) berbeda dan bukan merupakan penggambaran ikatan yang sesungguhnya. Walaupun pada struktur I dan II tampak sama, tetapi ternyata ikatan antara O-O dan O=O berbeda. Struktur ini lebih tepat disebut resonansi hibrid yaitu bentuk rata-rata keduanya.
Contoh penulisan struktur resonansi Soal: Tuliskan struktur resonansi ion nitrat (NO3-) Penyelesaian:
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro 1. Gambarkan struktur Lewis. Tambahkan 1 e- dari jumlah elektron valensi (karena NO3 memiliki 1 muatan negatif). Setelah menggambarkan struktur resonansi, hubungkan dengan garis resonansi sehingga akan terbentuk struktur seperti berikut:
2. Karena N hanya memiliki 6 e-, maka ubah PEB pada ion O menjadi PEI dengan menambahkan ikatan rangkap sehingga memenuhi kaidah teori oktet. Semua atom O equivalen sehingga didapat tiga struktur sebagai berikut:
Pengecekan: Setiap struktur memiliki penempatan atom relatif dan memenuhi aturan oktet dengan memiliki 24 e-. Keterangan: Ion NO3- merupakan resonansi hibrid
Muatan Formal: Seleksi Struktur Resonansi yang Lebih Disukai Karena resonansi hibrid merupakan rata rata dari bentuk resonansi, maka salah satu atom lebih berperan dalam menentukan rata rata tersebut. Caranya adalah dengan menentukan muatan formal tiap atom, yang muatannya didapat apabila ikatan elektron dibagi rata. Muatan formal didapat dengan persamaan sebagai berikut: Muatan formal atom = jumlah e- valensi – (jumlah e- valensi yang tidak berikatan + ½ jumlah e- berikatan) Contoh muatan formal atom pada ion O3 Muatan formal atom dalam bentuk resonansi O3 adalah sebagai berikut :
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro Struktur I
Struktur II
OA [6 – 4 – ½ (4)] = 0
OA [6 – 6 – ½ (2)] = -1
OB [6 – 2 – ½ (6)] = +1
OB [6 – 2 – ½ (6)] = +1
OC [6 – 6 – ½ (2)] = -1
OC [6 – 4 – ½ (4)] = 0
Bentuk I dan II berperan sama dalam resonansi hibrid karena memiliki muatan formal yang sama. Muatan formal merupakan jumlah dari muatan yang sebenaranya dalam bentuk tersebut (0 untuk molekul dan jumlah muatan ion dalam ion bermuatan). Tiga kriteria untuk menentukan muatan formal: 1. Muatan formal yang disukai adalah yang lebih kecil 2. Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (karena adanya gaya tolak menolak) 3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif diposisikan ada pada atom elektronegatif
Contoh penerapan kriteria penetuan struktur resonansi dengan muatan formal pada ion NCO-
Bentuk I memiliki muatan formal terbesar sehingga tidak termasuk dalam kriteria. Bentuk II dan III memiliki jumlah muatan formal yang sama, akan tetapi pada struktur III muatan -1 terletak pada O yang lebih bersifat elektronegatif.
Pengecualian Aturan Oktet Struktur Lewis Molekul Kekurangan Elektron (elektron-deficient) Senyawa dengan atom pusat Be atau B memiliki elektron valensi kurang dari 8. Contohnya adalah BeCl2 dan BF3
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Muatan formal menunjukan ikatan rangkap lebih tidak disukai dengan struktur sebagai berikut:
Molekul dengan Elektron Ganjil (Odd Elektron) Beberapa molekul memiliki elektron valensi ganjil pada atom pusatnya, sehingga sulit untuk mencapai 8 elektron. Elektron tidak berpasangan dan tidak berikatan yang terbentuk disebut radikal bebas. Contoh pada NO2 NO2 memiliki bentuk resonansi seperti berikut:
Senyawa NO2 berikatan dengan sesamanya membentuk N2O4 sehingga memenuhi aturan oktet.
Kulit Valensi Ekspansi (Expanded Valence Shell) Beberapa molekul dan ion memiliki elektron valensi lebih dari 8. Molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d terluar untuk menambah ikatan. Kulit valensi ekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari periode 3 ke atas, sebab pada periode ini orbital d ditemukan. Contohnya adalah SF6
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Atom pusat pada SF6 dikelilingi oleh 6 ikatan tunggal dan membentuk lebih dari 4 atom.
Teori Valence-Shell Elektron-Pair Repulsion (VSEPR) dan Bentuk Molekular Dasar dari penggambaran bentuk molekul dengan VSEPR adalah penggambaran dengan struktur Lewis yang berdimensi dua. Dalam teori VSEPR, elektron ditempatkan dalam grup yang terdiri dari ikatan tunggal, ikatan rangkap, pasangan elektron bebas, atau elektron bebas. Prinsip dasar teori VSEPR adalah “tiap grup elektron yang berada di sekitar atom pusat ditempatkan sejauh mungkin antara yang satu dengan yang lain untuk meminimalisasi gaya tolak”. Notasi yang digunakan untuk mengklasifikasikan bentuk molekul adalah AX mEn, di mana m dan n adalah suatu bilangan, A adalah atom pusat, X adalah atom yang ada di sekelilingnya, dan E adalah grup elektron valensi yang tidak berikatan (PEB).
Bentuk Molekul dengan 2 Grup Elektron (Bentuk Linear) Bentuk molekul dengan 2 grup elektron (AX2) akan terpisah sejauh mungkin dan membentuk bentuk linear dengan sudut 180o. Contoh molekul linear adalah BeCl2 dengan struktur sebagai berikut:
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Bentuk Molekul dengan 3 Grup Elektron (Bentuk Trigonal Planar) Molekul dengan 3 grup elektron membentuk segitiga sama sisi dalam bidang datar dengan atom pusat di tengah segitiga atau yang lebih dikenal dengan trigonal planar (AX 3). Sudut ikatan yang dibentuk adalah 120 o. Contoh molekul dengan bentuk segitiga planar ini adalah BF3 dengan struktur sebagai berikut:
Ketika salah satu elektron dari molekul dengan 3 grup elektron adalah pasangan elektron bebas (AX2E) maka bentuk yang dihasilkan adalah bengkok (bent) atau bentuk V. Contoh molekul dengan bentuk V ini adalah SnCl2 dengan struktur sebagai berikut:
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Efek Ikatan Rangkap: ikatan rangkap memberikan gaya tolak lebih besar dibandingkan dengan ikatan tunggal. Efek Pasangan Elektron Bebas (lone pair): pasangan elektron bebas (PEB) memberikan gaya tolak lebih besar dibandingkan dengan pasangan elektron berikatan (PEI).
Bentuk Molekul dengan 4 Grup Elektron (Bentuk Tetrahedral) Bentuk molekul yang terdiri dari 4 grup elektron di sekitar atom pusatnya secara umum membentuk tetrahedral yang membentuk sudut ikatan 109,5o. Apabila 4 grup elektron semuanya membentuk pasangan elektron berikatan (PEI) (AX4), maka akan membentuk tetrahedral, contohnya adalah CCl2 F2. Apabila salah satu dari 4 grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX3E), maka akan membentuk piramida trigonal, contohnya adalah NH3.
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro Apabila molekul dengan 4 grup elektron ini membentuk 2 pasangan elektron bebas dan 2 pasangan elektron berikatan (AX2E2) maka akan struktur molekulnya akan berbentuk bengkok atau bentuk V, contohnya adalah H2O, OF2,SCl2.
Bentuk Molekul dengan 5 Grup Elektron (Bentuk Trigonal Bipiramida) Bentuk molekul yang terdiri dari 5 grup elektron secara umum membentuk trigonal bipiramida. Dalam molekul trigonal bipiramida atom pusat terletak pada bidang sekutu dari dua buah limas segitiga yang berhimpit, sedangkan lima atom yang mengelilingi atom pusat berada pada sudut sudut limas segitiga yang terbentuk. Sudut yang terbentuk antara setiap ikatan yang terletak apda bidang segitiga membentuk sudut 120o, sedangkan antara sudut bidang datar dengan dua ikatan yang vertical membentuk sudut 90o. Apabila 5 grup elektron semuanya membentuk pasangan elektron berikatan (PEI) (AX5), maka akan membentuk trigonal bipiramida, contohnya adalah PCl5 dengan struktur sebagai berikut:
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro Apabila salah satu dari grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX4E) dalam posisi garis lurus, maka akan membentuk bentuk jungkat-jungkit, contohnya adalah SF4 dengan struktur sebagai berikut:
Apabila dalam molekul ini terdapat 2 pasangan elektron bebas dan 3 pasangan elektron berikatan (AX3E2) maka akan membentuk bentuk T, contohnya adalah BrF3 dengan struktur:
Apabila dalam molekul ini terdapat tiga pasangan elektron bebas dalam posisi satu garis lurus dan dua pasangan elektron berikatan dalam posisi aksial (AX2E3) maka akan membentuk bentuk linear, contohnya adalah I2 dengan struktur sebagai berikut
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Bentuk Molekul dengan 6 Grup Elektron (Bentuk Oktahedral) Molekul dengan 6 grup elektron membentuk octahedral denagn sudut ikatan 90o. Octahedral terdiri dari dua buah limas segi empat dengan bidang alas yang saling berhimpit sehingga membentuk delapan bidang segitiga. Atom pusat molekul ini terletak pada pusat bidang segi empat dari dua limas ynag berhimpit, sedangkan enam atom yang mengelilinginya berada berada pada sudut-sudut pada limas tersebut. Apabila 6 grup elektron semuanya membentuk pasangan elektron berikatan (PEI) (AX6), maka akan membentuk oktahedral, contohnya adalah SF6 dengan struktur sebagai berikut:
Apabila salah satu dari grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX5E), maka akan membentuk bentuk piramida segi empat, contohnya adalah SF4 dengan struktur sebagai berikut:
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Apabila molekul ini membentuk 2 pasangan elektron bebas (AX4E2), maka akan membentuk bentuk segi empat planar, contohnya adalah XeF4 dengan struktur sebagai berikut:
Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekular Langkah-langkah penggunaan teori VSEPR untuk menentukan bentuk molekuler: 1. Buat struktur Lewis dari rumus molekul tersebut 2. Tentukan bentuk yang sesuai dengan grup elektron
Bentuk Molekul
Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro 3. Tentukan sudut ikatan dari bentuk grup elektron 4. Gambar bentuk molecular dengan menyesuaikan PEB dan PEI Contoh penulisan Soal: Tuliskan bentuk dari molekul CoCl2 Penyelesaian: 1. Buat struktur Lewis CoCl2
2. Bentuk yang sesuai dengan grup electron untuk CoCl2 adalah trigonal planar 3. Sudut ikatan dari bentuk grup electron ini adalah:
4. Gambar bentuk molecular dengan menyesuaikan PEB dan PEI
Bentuk Molekul dengan Lebih dari 1 Atom Pusat Apabila terdapat molekul dengan lebih dari satu atom pusat, maka bentuk molekulnya merupakan gabungan dari bentuk molekul tiap atom pusatnya. Contohnya adalah etanol (rumus molekul: C2H6O) yang memiliki tiga atom pusat masing-masing dengan bentuk: CH3 - : tetrahedral - CH2 - : tetrahedral O
: bentuk V
Bentuk Molekul
