CHAPTER 10 : BENTUK MOLEKUL 10.1 Menggambarkan Ion dan Molekul dengan Menggunakan Struktur Lewis Untuk menggambarkan ion dan molekul dengan menggunakan struktur lewis, dapat dilakukan dengan memberikan tanda titik (.) disekeliling atom yang bertujuan untuk memberi tanda atom masing-masing dan atom-atom yang ada disekelilingnya, dimana ikatan pasangan elektron, dan sepasang atom yang akan menjadi elektron valensinya. Jumlah tanda titik yang ada disekeliling atom melambangkan jumlah elektron yang ada di kulit paling luar atau elektron valensi atom itu. Elektron yang berperan aktif dalam ikatan ini adalah elektron valensi. Menggunakan hukum oktet untuk menulis struktur lewis Dimana elektron yang tidak mempunyai elektron oktet berupaya untuk mempunyai elektron oktet, dengan cara berikatan dengan atom lain, yang juga mempunyai sifat tidak mempunyai elektron oktet, sehingga mereka berikatan dan menjadikan elektron masing-masing mereka menjadi oktet. Struktur lewis untuk molekul yang berikatan tunggal
1. Menentukan tempat atom relatif (Ar) untuk masingnya. Letakkan atom mulai dari nomor atom yang lebih kecil sebagai sentral, karena memerlukan banyak elektron untuk bisa mencapai kestabilan yaitu dengan elektron oktet, biasanya atom yang memiliki kelektronegatifitas yang lebih rendah. Contohnya pada NH3, N dari golongan 5A (elektronegatifitasnya 3) memiliki elektron 5 (5e+) sehingga memerlukan 3 elektron untuk bisa menjadi elektron oktet, sedangkan F dari golongan 7A ( elektronegatifitasnya 1) memiliki elektron 7 (7e+) atau (1e-) sehingga memerlukan 1 elektron untuk bisa menjadi elektron oktet. Sehingga untuk menjadikan N dan F menjadi elektron oktet maka berikatanlah N dengan H dengan perbandingan 1N dengan 3F sehingga akan terbentuk elektron yang oktet. Jika terdapat atom yang memiliki golongan yang sama, maka tempatkanlah atom yang memiliki periode lebih tinggi menjadi atom pusat, seperti SO3 dimana S bertindak sebagai atom pusat, dan ClF3 dimana Cl bertindak sebagai atom pusat.
2. Menentukan jumlah elektron valensinya. Pada NH3, N mempunyai elektron valensi 5, sedangkan F mempunyai elektron valensi 7 [1xN(5e-)] + [3xF(7e-)] = 5e- + 21e- = 26eUntuk ion poliatomik, penambahan satu elektron untuk pengurangan satu ion, dan pengurangan satu elektron untuk penambahan satu ion. 3. Gambarkanlah ikatan tunggal disekeliling atom pusat, dan kurangkan lah 2 elektron valensi untuk tiap ikatan Untuk ikatan tunggal pengurangan 2 elektron yaitu daai total elektron valensi yang ada. 3N - F x 2e- = 6e- jadi 26e- - 6e- = 20e-
4. Letakan elektron yang bersisa pada ikatan yang terakhir yang belum memenuhi hukum oktet, sehingga apabila meletakan elektron tersebut maka akan memenuhi hukum oktet ( Duplet untuk H ). Dengan cara pertama-tama, letekan elektron disekeliling atom yang keelektronegatifitasnyalebi tinggi, jika masih ada berlebih, maka letakan di atom pusat.
=> Menggunakan cara yang ke-4 ini, kamu bisa mengunakan ikatan tunggal dengan atom pusat C,N,O karena memiliki kelektronegatifitasnya lebih tinggi dibandingkan yang lain. Yang perlu diingat Atom H memiliki 1 ikatan Atom C memiliki 4 ikatan Atom N memiliki 3 ikatan Atom O memiliki 2 ikatan Golongan Halogen selalu memiliki 1 ikatan setiap mengelilingi atom pusat.
Struktur lewis untuk molekul yang berikatan kompleks. Cara ini ditemukan setelah melakukan cara 1-4, dimana atom pusat tidak memenuhi hukum oktet, yang menunjukan adanya ikatan rangkap, cara yang perlu ditambahkan adalah 5. Buatlah ikatan rangkap dengan cara mengubah ikatan bebas dari salah satu atom agar dapat berikatan dengan atom pusat.
Resonansi : memberikan kebebasan elektron untuk berikatan berpasangan Struktur lewis bisa dituliskan lebih dari satu, dengan tiap atomnya memiliki posisi yang hampir sama. Sering terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal sehingga membentuk 2 struktur lewis yang identik. Contohnya pada ikatan O3 dimana struktur I dan struktur II adalah identik. Dengan gambar seperti dibawah ini
Fakta dari kedua struktur ini belum jelas keberadaanya, karena panjang ikatan dan elergi ikat, identik dengan ikatan 2/rangkap. Ikatan O memiliki ikatan panjang antara O – O dan O = O. Molekul ini kelihatan lebih serasi dengan memiliki struktur lewis 2, maka dari itu disebut resonansi. Struktur resonansi akan terjai apabila atom yang memiliki posisi hampir sama tetapi terdapat perbedaan tempat antara ikatan tunggal dengan ikatan rangkap.
Resonansi struktur bukan gambaran sebenarnya. Di molekul O3, O3 tidak bisa berputar secara cepat dari struktur I ke Struktur II, akan tetapi ditempuh secara lambat.
Resonansi hibrid contoh lainnya adalah molekul benzena (C6H6). Memiliki dua resonansi yang terpenting, dimana ikatan tunggal dengan ikatan rangkap memiliki posisi yang beda. Benzena memiliki 6 ikatan C – C dan terdapat delokalisasi pada 3 pasang elektron C. Gambarnya dengan memberi lingkaran putus-putus untuk menandakan adanya resonansi disetiap 3 ikatan secara bergantian.
Setengah ikatan akan menimbulkan perhitungan fraksi ikatan yang terjadi pada molekul O3. Untuk O3 = 3 pasangan elektron 2 pasang elektro ikat Muatan Formal Perpindahan atom formal dapat dihitung dari jumlah semua elektron valensi dikurangkan dengan bagian yang tidak dabagi dan dikurangkan dengan bagian yang dibagi setengahnya. Maka dari itu dapat ditarik kesimpulan
Contoh pada O3. muatan formal = 6e- - (4e- - ½.4e-) = 6e- - 4e- - 2e- = 0 Jadi muatan formalnya adalah 0. Kriteria muatan formal adalah : 1. Muatan formal kecil ( positif / negatif ) lebih disukai dibandingkan muatan formal yang besar. 2. Muatan yang sama apabila bersebelahan akan memberikan gaya tolak menolak. 3. Muatan formal dengan yang lebih negatif, diletakan pada atom yang elektronegatif. Contoh pada NCO-
Akan berubah menjadi
Setelah terjadinya oksidasi
Struktur lewis untuk pengecualian hukum oktet 1. Molekul kekurangan elektron (elektron deficient) senyawa dengan Be atau B sebagai aton pusat, cendrung memiliki elektron valensi kurang dari 8 contohnya, BF3 dan BeCl2
Muatan formal dengan tidak adanya ikatan rangkap akan lebih sukai
Karena BF3 memiliki 8 elektron valensi ikatannya akan berlanjut dengan berikatan dengan NH3, dan terakhir akan berubah menjadi
2. Molekul dengan elektron ganjil ( odd elektron ). Kebanyakan dari elektron memiliki jumlah elektron valensi ganjil sehingga tidak memungkinkan untuk menjadikan ia elektron menjadi 8. Ada elektron yang tidak memiliki pasangan maka dari itu disebut radikal bebas, misalnya pada NO2. 3. Kulit valensi yang terekspansi ( expanded valence shell). Sebahagian molekul/ion terdapat lebih 8 elektron disekitarnya, molekul ini dengan memanfaatkan kulit “d” yang kosong akan meningkatkan kapasitas kulit valensinya. Kulit valensi yang terekspansi hanya terdapat pada atom pusat non logam mulai dari periode ke-3 keatas dengan kulit “d” yang masih kosong.Contohnya senyawa SF6
Senyawa PCl5
Dan terakhir senyawa H2SO4
10.2 Teori VSEPR (Valence Shell Elektron Pair Repulson) dan bentuk molekul Berlandaskan teori struktur lewis dari suatu molekul, para ahli kimia mengembangkan teorinya menjadi Valence Shell Elektron Pair Repulson (VSEPR). Prinsip dasar teori ini adalah gaya tolak menolak antara pasangan elektron, dimana antara pasangan elektron itu berusaha menjauh dari posisi elektron lainnya untuk meminimalisir gaya tolak menolak diantara pasangn elektron tersebut. Kelompok elektron tersebut memungkinkan mengandung ikatan tunggal/ ikatan rangkap dua/ ikatan rangkap tiga/ ikatan elektron bebas/ elektron tunggal. Domain elektron dan bentuk molekul Pasangan elektron valensi merupakan penentu domain elektron. Sedangkan bentuk molekul ditentukan oleh letak pasangan elektron terhadap atom pusat. Bedasarkan gambar bentuk molekul ditujukan ketika pasangan elektron ikat mengelilingi pusat atom, tapi jika ada pasangan elektron bebas, secara otomatis bentuk molekulnya juga akan berubah. Islilah yang lazim digunakan untuk bentuk molekul adalah AXmEn. Keterangan : A = Atom pusat X = Pasangan elektron ikat m = Jumlah pasangan elektron ikat E = Pasangan elektron bebas n = Jumlah pasangan elektron bebas
beberapa gambar bentuk molekul bedasarkan analoginya
Keterangan dari kiri ke kanan : Linear, Trigonal Planar, Tetrahedral, Trigonal bypiramidal, oktahedral. Sedangkan gambar bentuk molekul berdasarkan sudut yang dibentuknya adalah
Teori domain elektron menjelaskan bahwa “pasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebas akan tolak-menolak sehingga tiap-tiap pasangan elektron cenderung berjauhan satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan tersebut” Bentuk molekul yang dengan 2 pasangan elektron Ketika ada 2 pasang elektron yang berikatan dengan atom pusat, maka PEI akan bergerak secara berlawanan dimana satu sama lainnya saling menjauhi. Maka dari itu akan terbentuk molekul linear, dengan sudut yang dibentuk 1800. (AX2) adalah notasi yang dituliskan terhadap notasi VSEPR. BeCl2 dan CO2 adalah contoh molekul berbentuk linear.
Bentuk molekul tidak dipengaruhi oleh ikatan tunggal dan ikatan rangkapnya suatu ikatan. Akan tetapi yang mempengaruhi bentuk molekul adalah jumlah PEB dan PEI dari suatu ikatan. Bentuk molekul yang dengan 3 pasangan elektron Ketika ada 3 pasangan elektron yang beikatan dengan atom pusat, maka akan terbentuk sudut seperti segitiga sama sisi, karena memiliki gaya tolak menolak, satu sama lainnya.tolak menolak itu akan membentuk sudut sebesar 120o dengan bentuk molekul seperti tigonal planar. Karena memiliki 3 pasangan elektron maka akan terjadi 2 kemungkinan bentuk molekul, pertama ketiga-tiganya PEI, atau kedua 2 PEI dan 1 PEB. Dimana apabila ketigatiganya PEI bentuk molekulnya adalah trigonal planar (AX3) contohnya BF3, SO3, NO3-, dan CO32-
Dan apabila 2 PEI dan 1 PEB maka bentuk molekulnya adalah seperti lengkungan / seperti V (AX2E), contohnya SO2, O3, PbCl2
Efek ikatan rangkap Efeknya adalah menjadikan sudut ikatan sebenarnya menyimpang dari sudut sebenarnya, dan gaya tolak menolak antara ikatan tunggal dengan ikatan rangkap, menjadikan ikatan tunggal lebih kuat dibandingkan dengan ikatan rangkap dua.
Efek PEB ( Pasangan Elektron Bebas ) Ketika dari ikatan rangkap, minimal ikatan rangkap 3, ada 1 PEB, maka secara otomatis bentuk molekulnya berubah, dari trigonal planar menjadi bentuk V, karena adanya PEB. Gaya tolak menolak antara PEB dan PEI lebih besar dibandingkan gaya tolak menolak antara sesama PEI. Ikatan berkurang antara PEB disebabkan oleh gaya tolak menolak yang lebih kuat.
Bentuk molekul yang dengan 4 pasangan elektron Memiliki 4 pasangan elektron, dan tetrahedral adalah bentuk molekulnya, dengan sudut 109,50, jika semuanya adalah PEI maka akan terbentuk rumus (AX4) dengan bentuk molekul Tetrahedral, contohnya CH4, SiCl4, SO42-, dan ClO4-.
Jika 1 PEB dan 3 PEI maka akan terbentuk rumus (AX3E) dengan bentuk molekul trigonal piramida, dan sudut yang dibentuk adalah 107,30. Contohnya NH3, PF3, ClO3-, dan H3O+
Jika 2 PEB dan 2 PEI maka akan terbentuk rumus (AX2E2) dengan bentuk molekul V planar, dan sudut yang dibentuk adalah 104,50. Contohnya H20, OF2, dan SCl2
Bentuk molekul yang dengan 5 pasangan elektron Semua molekulnya memiliki 5 atau 6 pasang elektron yang berikatan dengan atom pusat, dimulai dari periode 3 ataupun lebih, karena atom yang dimulai dari periode 3 tersebut memiliki orbital “d”. Apabila semua elektron memiliki elektron ikat / PEI semua maka dapat dirumuskan (AX5) dimana bentuk molekul dari AX5 itu adalah trigonal bipiramidal, dengan sudut yang dibentuk 1200, contohnya PF5, AsF5, dan SOF4
Jika 1 PEB dan 4 PEI maka akan terbentuk rumus (AX4E) dengan bentuk molekul papan jungkat, Contohnya SF4, XeO3F2, IF4+, dan IO2F2-
Jika 2 PEB dan 3 PEI maka akan terbentuk rumus (AX3E2) dengan bentuk molekul T, Contohnya ClF3, dan BrF3
Jika 3 PEB dan 2 PEI maka akan terbentuk rumus (AX2E3) dengan bentuk molekul linear, Contohnya XeF2, I3-, dan IF2-
Bentuk molekul yang dengan 6 pasangan elektron (susunan okhtahedral) Jika semuanya memiliki ikatan ikat maka akan terbentuk rumus (AX6) dengan bentuk molekul okhtahedral, Contohnya SF6, dan IOF3,
Jika terdapat 1 PEB dan 5 PEI maka akan terbentuk rumus (AX5E) dengan bentuk molekul piramida persegi , Contohnya BrF5, TeF5- dan XeOF4.
Jika terdapat 2 PEB dan 4 PEI maka akan terbentuk rumus (AX4E2) dengan bentuk molekul planar persegi , Contohnya XeF4, dan ICl4-.
Jadi dapat disimpulkan dari bentuk molekul diatas
Menggunakan teori VSEPR untuk menentukan bentuk molekul 1. 2. 3. 4.
Menuliskan struktur lewis dari molekul Memindahkan susunan elektron Memperkirakan ikatan yang ideal Gambarkan dan beri nama bentuk molekul tersebut.
