Bentuk Molekul Kata Pengantar Layaknya bentuk dari objek kehidupan sehari-hari yang saling menyesuaikan (bekerja secara sinergis) untuk melakukan sesuatu pekerjaan, molekul dari sebuah organisme menyesuaikan satu sama lain untuk menjalankan proses kehidupan. Dalam setiap molekul, setiap atom, bonding pair, lone pair mempunyai posisi masing-masing yang ditentukan oleh gaya tarik-menarik dan tolak-menolak yang mengatur hal-hal tersebut.
Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Cara pertama agar kita dapat membayangkan wujud molekul adalah untuk mengkonversi rumus molekulnya menjadi struktur Lewisnya. Objek dua dimensi ini tersusun dari simbot dot-dot electron yang menggambarkan atom tersebut dan atom terdekatnya, ikatan yang menghubungkan mereka, dan lone atom yang mengisi elektron valensi dari sebuah atom. Rumus Molekul
Meletakkan atom dengan elektronegatifan terendah di tengah
Struktur Lewis
Peletakkan Atom
Menambahkan jumlah elektron valensi dari semua atom
Melengkapi semua atom sampai 8 elektron (dengan pengecualian hanya 2 elektron untuk H)
Mendapatkan jumlah elektron valensi Menggambar ikatan tunggal, 2 elektron untuk setiap ikatan
Sisa dari elektron valensi
Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Ganda Kadang kita menemukan setelah melewati langkah 1 sampai 4, atom pusat tidak dapat memenuhi kaidah oktet. Ini menandakan adanya ikatan ganda dan ada langkah tambahan yang diperlukan yaitu dengan membuat ikatan ganda dengan mengubah lone pair dari atom disekitarnya menjadi berikatan dengan atom pusat.
Resonansi : Ikatan Pasangan Elektron Yang Terdelokalisasi Kadang kita dapat menulis lebih dari satu struktur lewis, masing-masing dengan penempatan relative atom yang sama, untuk molekul atau ion dengan ikatan ganda yang ada disamping ikatan tunggal. Misalnya O3 adalah pasangan elektron yang dapat terdelokalisasi. Dua macam penggambaran atom O3
O3 dapat digambarkan dengan tepat dengan dua struktur Lewis yang dinamakan struktur resonansi atau bentuk resonansi dengan tanda panah berkepala dua diantaranya. Struktur resonansi memiliki penempatan atom relatif yang sama tetapi dengan lokasi pengikatan yang berbeda dan pasangan lone electron. Jadi atom O3 dapat digambarkan dengan :
Kasus resonansi adalah hal yang umum, dan banyak molekul serta ion dapat digambarkan dengan baik dengan cara resonansi hibrida seperti Benzena (C6H6).
Formal Charge: Memilih Struktur Resonansi yang Lebih Penting Bentuk resonansi dari ion nitrat memiliki kontribusi yang sama dengan resonansi hibridanya karena atom pusatnya karena atom yang mengelilinginya sama. Hal ini memungkinkan satu bentuk resonansi memiliki bentuk yang hampir seperti hibridanya daripada bentuk lainnya. Jadi kita dapat memilih resonansi yang lebih penting dengan menentukan formal charge dari setiap atom. Rumus umum dari Formal Charge adalah : Formal Charge : jumlah elektron valensi – (jumlah elektron valensi yang tidak dipakai + ½ jumlah valensi yang terpakai) Contohnya formal charge dari atom O3 adalah : 6 elektron valensi – (4 elektron yang tidak terpakai + ½ x 4 elektron valensi yang terpakai) : 6-4-2 = 0 Ada tiga kriteria yang membantu kita untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting: 1. Formal Charges yang lebih kecil (positif atau negative) lebih dekat ke yang lebih besar. 2. Formal Charges yang sama pada atom yang berdekatan tidak dibolehkan. 3. Formal Charge yang lebih negative harus terletak dalam atom yang lebih elektronegatif.
Struktur Lewis untuk Pengecualian Kaidah Oktet Kaidah oktet sangat berguna untuk hampir semua molekul di periode 2 tetapi tidak bisa digunakan untuk semuanya. Beberapa atom pusat mempunyai kurang dari 8 elektron disekitarnya dan beberapa mempunyai lebih dari 8 elektron.
•
Untuk Molekul Yang Kekurangan Elektron Contoh molekul yang kekurangan elektron adalah senyawa dengan atom pusat Berilium atau Boron yang lebih cenderung untuk memiliki kurang dari 8 elektron valensi yaitu BF3 dan BeCl2.
•
Molekul yang Memiliki Jumlah Elektron Ganjil Terdapat sebagian kecil dari molekul yang mengandung atom pusat dengan jumlah elektron valensi yang ganjil jadi mereka tidak bisa mempunyai semua elektron dalam pasangan. Molekul ini disebut radikal bebas, contohnya NO2. Hal ini dapat diatasi ketika senyawa ini berikatan dengan sesama molekulnya dan membentuk N2O4.
•
Kulit Valensi yang Diperluas Banyak molekul atau ion yang memiliki lebih dari 8 elektron valensi disekitar atom pusatnya. Sebuah atom meluaskan kulit valensinya untuk membentuk lebih banyak ikatan, suatu proses yang melepaskan energi. Molekul ini dapat menampung pasangan tambahan dengan menggunakan kulit d terluar untuk menambahakan orbital s dan p yang telah terpakai. Contoh senyawa yang menggunakan prinsip ini adalah SF6, H2SO4 , dan PCl5.
Teori Penolakan Pasangan Kulit Elektron Valensi (VSEPR) dan Bentuk-Bentuk Molekulnya Setiap aspek kehidupan kita, obat yang kita minum, bau yang kita cium, dan rasa yang kita kecap dapat didasarkan pada sebagian atau bahkan semua molekul yang berpasangan dengan pas dengan molekul lainnya. Dalam penyusunan molekul ini kita dapat menggunakan Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR). Prinsip dasar dari VSEPR adalah setiap grup elektron valensi disekitar inti terletak sejauh mungkin dari grup elektron valensi yang lain untuk meminimalisasi gaya tolakan yang dapat terjadi dan berpengaruh pada bentuk molekulnya. Kelompok elektron ini dapat terdiri dari ikatan tunggal, ikatan ganda, ikatan triple, pasangan elektron bebas, atau bahkan elektron bebas.
A.
Penyusunan Grup Elektron dan Bentuk-Bentuk Molekul Penyusunan kelompok elektron valensi pada sebuah molekul ditentukan oleh kelompok elektron valensi, baik yang berikatan maupun yang tidak berikatan, yang berada di sekitar atom pusatnya. Bentuk sebuah molekul ditentukan oleh posisi relatif dari atom pusatnya. Jadi, meskipun molekul tersusun dari kelompok elektron valensi dengan jumlah yang sama tetapi tetap dapat menimbulkan bentuk molekul yang berbeda karena dipengaruhi oleh banyak hal. Sudut ikatan (the bond angle) adalah sudut yang terbentuk oleh dua atom yang mengelilingi inti atom pusat sebagai titik pusatnya. Sudut ikatan ini dapat terbentuk ideal apabila semua kelompok elektron valensi di sekitar inti adalah pasangan ikatan elektron yang identik dan terhubung ke atom yang ada dalam satu golongan .
B.
Bentuk Molekul dengan Dua Kelompok Elektron (Penyusunan Secara Linear) Ketika ada dua kelompok elektron yang terikat pada suatu atom pusat dan terpisah sejauh mungkin, mereka berada dalam arah yang saling berlawanan. Hal ini membuat molekul akan memiliki bentuk linear dan sudut 1800. Molekul ini memilik formula bentuk molekul umum (AX2) misalnya molekul CO2 dan BeCl2 Contoh : BeCl2
C.
CO2
Bentuk Molekul dengan Tiga Kelompok Elektron Dalam kasus ini ada tiga kelompok elektron yang berada di sekitar atom pusat yang saling tolak menolak ke sudut-sudut dalam sebuah segitiga sama sisi dan akibat adanya gaya tolak menolak hal ini memberikan susunan berbentuk segitiga planar. Penyusunan ini memiliki dua kemungkinan bentuk molekul, bentuk pertama dengan tiga atom sekitarnya dan yang kedua dengan dua atom dan ada satu pasangan bebas. Perbedaan ini memberikan kesempatan kepada kita untuk melihat pengaruh dari ikatan ganda dan ikatan tunggal dalam sudut ikatan (bond angles)
•
Pengaruh ikatan – ikatan ganda Bentuk trigonal planar terbentuk karena ada dua jenis atom di sekitarnya dan terdapat dua jenis grup elektron (yang mempunyai ikatan tunggal dan ganda). Sudut ikatan yang menyimpang dari bentuk umumnya disebabkan gaya tolak menolak antara ikatan tunggal lebih besar daripada gaya tolak menolak ikatan rangkap.
•
Pengaruh pasangan elektron bebas Bentuk molekul hanya didefinisikan
oleh posisi inti. Sebuah pasangan bebas
memiliki efek yang sangat besar pada pembentukan sudut ikatan karena salah satu pasangan hanya dipegang oleh satu inti. Gaya tolak menolak pasangan elektron bebas lebih kuat daripada gaya tolak menolak pasangan elektron yang berikatan. Gaya tolak menolak yang lebih kuat ini akan menyebabkan sudut ikatan berkurang antara pasangan elektron yang saling berikatan tersebut.
D.
Bentuk Molekul dengan Empat Kelompok Elektron Struktur Lewis tidak dapat menggambarkan bentuk molekul dengan baik karena sangat sulit dideskripsikan dalam bentuk 2 dimensi . Hal ini dikarenakan pengaturan sudutnya harus tepat, contohnya molekul Metana, yang memiliki 4 pasangan elektron yang berikatan. Apabila dilihat secara 2 dimensi, keempat pasangan elektron itu mempunyai sudut 90˚, tetapi apabila diamati secara 3 dimensi sudut yang terbentuk bisa lebih dari 90˚. Metana sesungguhnya mempunyai
sudut
109,5˚
sehingga
membutuhkan
penggambaran secara 3 dimensional. Semua molekul atau ion yang mempunyai 4 pasangan elektron ikatan dan mengelilingi atom pusat mempunyai susunan tetrahedral, contohnya Metana dengan rumus umum AX4.
Apabila salah satu dari pasangan elektron ikatan di dalam susunan tetrahedral menjadi PEB, maka bentuk molekulnya akan berubah dan sudutnya juga akan berbeda pula. Apabila ada 1 yang menjadi PEB maka bentuknya akan berubah menjadi Trigonal Piramida AX3E dan sudutnya pun berubah dari 109,5˚ menjadi 107,3˚. Apabila terdapat 2 PEB, maka bentuk molekulnya akan menjadi seperti huruf V (rumus umum AX2E2), sudutnya berubah menjadi 104,5˚, misalnya H2O. Gaya tolak menolak antara 2 pasangan elektron bebas lebih besar. Gaya tolak menolak antara pasangan elektron dapat dilhat seperti konsep dibawah ini:
E.
Bentuk Molekul dengan Lima Kelompok Elektron
Semua molekul yang memiliki 5 atau 6 grup elektron pasti memiliki atom pusat dari periode 3 atau lebih , hal ini disebabkan karena hanya atom tersebut yang memiliki orbital d untuk memperluas kulit valensi melebihi dari 8 elektron. Ketika 5 grup elektron tersebut memisahkan diri maka mereka membentuk trigonal bipiramida. F.
Bentuk Molekul dengan Enam Kelompok Elektron
Oktahedral : apabila ada 6 elektron yang mengelilingi atom pusat, dan ikatan sudutnya 900, maka dapat dituliskan dengan notasi AX6. Contohnya molekulnya adalah SF6 dan IOF5. Piramidal persegi : apabila terdapat 5 elektron yang mengelilingi atom pusat, dengan syarat memiliki 1 pasangan elektron bebas, ikatan sudutnya pasti <900, dapat dituliskan dengan notasi dasar AX5E, contohnya BrF5, TeF5-, dan XeOF4.
Persegi planar : apabila ada 4 elektron yang mengelilingi atom pusat, memiliki 2 pasang elektron bebas, dan ikatan sudutnya 900, maka dapat dituliskan dengan notasi AX4E2. Contoh molekulnya adalah XeF4 dan ICl4-.
G.
Menggunakan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul Ada langkah yang dapat kita lakukan untuk menentukan bentuk molekul dengan metode VSEPR:
1.
Menuliskan struktur Lewis dari rumus molekulnya untuk menentukan penempatan dari atom dan jumlah kelompok elektron.
2.
Menentukan penataan kelompok elektron dengan menghitung kelompok elektron yang ada di sekitar atom pusat, yang berikatan, maupun yang tidak berikatan.
3.
Memperkirakan sudut ikatan yang ideal dari penataan kelompok elektron itu dan arah dari penyimpangan yang diakibatkan oleh elektron yang tidak berikatan maupun ikatan ganda.
4.
Menggambarkan dan memberi nama bentuk molekul dengan menghitung kelompok yang berikatan dan yang tidak berikatan dengan terpisah.
H.
Bentuk Molekul dengan Lebih dari Satu Atom Pusat Banyak molekul dewasa ini, terutama molekul dalam sistem kehidupan yang mempunyai lebih dari satu atom pusat. Bentuk dari molekul ini adalah kombinasi dari setiap bentuk atom pusat dan ditemukan dari bentuk molekul disekitar atom pusat. Contohnya adalah molekul etana dan etanol.
Arkhei Benoid Gindi 21030112130061 CHEMICAL ENGINEERING CLASS B
