BENTUK MOLEKUL KOMPETENSI DASAR 1.2 Menjelaskan teori tolakan pasangan elektron di sekitar inti atom dan teori hibridisasi untuk meramalkan bentuk molekul. Menurut teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR = Valence Shell ElectronPair Repulsion) bentuk molekul suatu senyawa dapat diramalkan dari susunan ruang pasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebas atom pusat dalam molekul. Untuk menentukan bentuk molekul suatu senyawa dapat dirumuskan dari adanya pasangan elektron ikatan (PEI) yang dinyatakan dengan lambang X, atom pusat dengan lambang A dan pasangan elektron bebas (PEB) dengan lambang E. Misalnya : Suatu molekul terdiri ats tiga pasang elektron terikat dan satu pasang elektron bebas, maka struktur molekul dirumuskan AX3E yang bentuk moleukulnya adalah piramida segitiga. Berikut dapat dilihal pada tabel di bawah ini bentuk molekul dari berbagai rumus pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat suatu molekul dan sudut ikatannya. Berbagai kemungkinan bentuk molekul yang atom pusatnya mempunyai beberapa jumlah pasangan elektron. Jumlah pasangan elektron ikatan 2 3 4 3 2 5 6 4
Jumlah pasangan elektron bebas 0 0 0 1 2 0 0 2
Rumus VSEPR AX2 AX3 AX4 AX3E AX3E2 AX5 AX6 AX4E2
Bentuk molekul
Contoh
Linier Segitiga datar tetrahedron Piramida trigonal Planar bentuk V Bipiramida trigonal Oktahedron Segiempat datar
BeCl2 BCl3 CH4 NH3 H2O PCl5 SF6 XeF4
Kepolaran suatu molekul senyawa bergantung pada bentuk molekulnya. Apabila bentuk molekulnya simetris (dipol-dipolnya saling meniadakan) maka molekul bersifat non polar, sebaliknya jika bentuk molekulnya tidalk simetris maka molekulnya bersifat polar. Contoh : Pada molekul CCl4 yang mempunyai bentuk molekul tetrahedral dengan aatom C sebagai pusatnya dan atom Cl pada sudutnya, membentuk struktur molekul yang simetris (dipol-dipolnya saling meniadakan sehingga bersifat non polar.
Molekul H2O berbentuk V yang mempunyai dua pasang elektron bebas pada atom pusat O. Atom-atom H bermuatan positif dan atom O bermuatan negatif sehingga molekulnya asimetris, maka bersifat polar.
H
104.50 O
Struktur CCl4
H
Bentuk molekul H2O
Sifat-sifat senyawa ditentukan oleh ikatan antar molekul senyawa/gaya antar molekul Di kelas X telah dibahas kepolaran molekul. Molekul unsur bersifat non polar karena di dalamnya terdapat ikatan kovalen non polar. Sedangkan molekul senyawa ada yang bersifat polar dan ada pula yang non polar, hal ini disebabkan bentuk molekulnya simetris atau tak simetris. A. Gaya tarik elektrostatik antar dipol-dipol yang berlawanan muatan. Akibat perbedaan keelektronegatifan yang besar pada molekul polar maka setiap molekul akan terjadi kutub positif dan kutub negatif yang disebut dipol (dua kutub). Contoh : d+ dd+ dd+ dH - Cl H - Cl H - Cl ® Gaya elektrostatik d+ d- d+ dd+ dH - Cl H - Cl H - Cl Oleh karena itu apabila molekul-molekul polar saling berdekatan akan terjadi gaya tarik menarik elektrosatatik antara kutub positif dari molekul polar yang satu dengan kutub negatif dari molekul polar yang lain. Gaya tarik secara elektrostatik yang terjadi antara molekul-molekul seperti HCl, HBr, PCl3 dan molekul polar lainnya. B. Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen adalah suatu ikatan antar molekul dari senyawa kovalen yang sangat polar atau antar molekul antara atom H dengan unsur yang keelektronegatifannya sangat besar, seperti seperti atom F, O, dan N. Perhatikan posisi unsur dalam sistem periodik dan besarnya harga keelektronegatifannya sebagai berikut :
B 2,0 Al 1,5
C 2,5 Si 1,8
N 3,1 S 2,1
O 3,5 S 2,4
F 4,1 Cl 2,9 Br 2,8
Urutan keelektronegatifan adalah F (terbesar), O (kedua), N (ketiga), dan Cl (keempat) Ada 3 (tiga) senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen, yaitu HF, H2O, dan NH3. Untuk HCl, H2S, PH3, dan CH4 tidak mempunyai ikatan hidrogen. 1. Pembentukan ikatan hidrogen Contoh : Ikatan hidrogen yang terjadi pada molekul HF. Dalam molekul HF, ujung molekul H lebih positif dan ujung molekul F lebih bermuatan negatif. Dari ujung yang berbeda muatan tersebut (dipol) mengadakan suatu ikatan dan dikenal dengan ikatan hidrogen. Ikatan antar atom H dan atom F dalam molekul HF termasuk ikatan kovalen. Sedangkan ikatan antar molekul HF (molekul HF yang satu dengan molekul HF yang lainnya) termasuk ikatan hidrogen. Gaya tarik antar molekul yang disebabkan oleh ikatan hidrogen lebih kuat dari pada gaya elektrostatik antar dipol-dipol. d+ dd+ dd+ dH - F …….H - F…….. H - F ® d+ dd+ dd+ dH - F……..H - F…….. H - F Ikatan kovalen 2.
Ikatan hidrogen
Pengaruh ikatan hidrogen terhadap titik didih Titik didih suatu zat dipengaruhi oleh : a. Massa molekul relatif (Mr). Makin besar Mr makin besar titik didih. b. Ikatan antar molekul. Jika ikatannya kuat maka titik didih besar dan jika ikatannya lemah maka titik didih kecil. Perhatikan data Mr dan perbedaan keelektronegatifan senyawa golongan halogen (VIIA)
Senyawa Mr Perbedaan keelektronegatifan 2,0 20 HF 0,8 36,5 HCl 0,7 81 HBr 0,4 128 HI Jadi urutan titik idihnya : HF > HI > HBr > HCl
Titik didih (oC) +19 -85 -66 -35
HF mempunyai titik didih yang besar. Hal ini disebabkan adanya ikatan antar molekul yang dikenal dengan ikatan hidrogen. Perhatikan, kenaikan Mr hampir dua kali lipat, tetapi perbedaan keelektronegatifan HF jauh lebih besar jika dibaning HCl, sedangkan pada HCl, HBr, dan HI perbedaan keelektronegatifannya kecil sehingga mempunyai ikatan hirogen. Jadi yang berpengaruh terhadap titik didih adalah Mr. Mr HI > Mr HBr > Mr HCl; sehingga urutan titik didihnya adalah HI > HBr > HCl. Begitu pula pada senyawa golongan oksigen (VIA) Perhatikan tabel berikut : Senyawa H2O H2S H2Se H2Te
Mr 18 34 81 129,5
Perbedaan keelektronegatifan 1,4 0,4 0,3 0
Titik didih (oC) +100 -60 -42 -2
Mengapa H2O mempunyai titik didih lebih besar padahal mempunyai Mr terkecil ? C. Ikatan Van Der Waals Pada molekul-molekul non polar terjadi gaya tarik menarik yang lemah dan kemudian membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan Van Der Waals. a. Adanya gaya tarik menarik antar molekul yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan walaupun kecil. Gaya ini terjadi pada senyawa non polar, maka perbedaan keelektronegatifan ada tetapi kecil. Contoh : Pada senyawa CH4 perbedaan keelektronegatifan C - H sebesar 0,4. ikatan Van Der Waals
dC
d+ H
dC
d+ H
ikatan kovalen
Ikatan ini terjadi pada senyawa-senyawa hidrokarbon. Jika Mr makin besar maka ikatannya makin kuat. Senyawa-senyawa yang mempunyai ikatan Van Der waals akan mempunyai titik didih yang sangat kecil sehingga senyawa tersebut mudah menguap pada suhu kamar.
b.Ikatan yang terjadi antara molekul dari senyawa yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan (dipol) dengan molekul lain yang tidak ada perbedaan keelektronegatifan tetapi mempunyai pasangan elektron bebas yang berupa awan elektron. Hal ini terjadi karena molekul yang mempunyai dipol sesaat. Selanjutnya dipol yang sebenarnya dengan dipol sesaat mengadakan ikatan yan dikenal dengan ikatan Van Der Waals.Ikatan ini terjadi pada oksigen yang non polar tetapi dapat larut dalam air yang bersifat polar. d-
d+ awan elektron
m olekul berdipol
dmolekul berdipol
d+
menjadi
d-
ikatan Van Der Waals
d+ molekul berdipol
c.Ikatan yang terjadi antara molekul dari senyawa dengan perbedaan keelektronegatifan nol (tidak punya dipol). Ini terjadi pada molekul diatomik. awan elektron
ddipol sesaat
d+
awan elektron
d-
ikatan Van Der Waals
d+ dipol sesaa
