BAB 10. Bentuk-Bentuk Molekul
10. 1.
Menggambarkan ion dan molekul menggunakan struktur Lewis Struktur Lewis ialah struktur dua dimensi yang isinya berupa titik-titik (dots) yang menggambarkan electron-electron. Metode ini menggunakan aturan octet. I. Langkah-langkah struktur lewis untuk molekul dengan ikatan tunggal
Untuk mempermudah, kita misalkan NF3 sebagai contoh. Langkah 1: Tempatkan atom-atomnya secara berdekatan, dan yang menjadi atom pusat ialah atom dengan keelektronegatifan terkecil, atau yang membutuhkan electron lebih banyak untuk stabil.
Langkah 2: Tentukan total electron valensi yang tersedia, contohnya NF3, N punya 5 elektron dan F punya 7. Sehingga: 1 x 5(N) + 3 x 7(F) = 26 elektron valensi Langkah 3: Gambar ikatan tunggal dari tiap atom yang mengelilingi atom pusat, dan pada tiap ikatan, kurangkan dua electron valensi. Contohnya pada NF3, punya 26 EV, ada 3 ikatan tunggal, kurangkan dua tiap ikatannya, sehingga EV tersisa ialah 26 – (3 x 2) = 20 EV
Langkah 4: Secara berpasangan, distribusikan electron tersisa sehingga tiap atom berisi 8 elektron (octet) atau 2 elektron (duplet, khusus atom H)
Struktur Lewis sendiri tidak bisa benar-benar menentukan bentuk molekul, sehingga dalam struktur ini NF3 berbentuk:
Dengan menggunakan empat langkah diatas, anda bisa menggambarkan struktur lewis untuk ikatan tunggal. Dengan catatan: - Atom Hidrogen membentuk satu ikatan - Atom Karbon membentuk 4 ikatan - Atom Nitrogen membentuk 3 ikatan - Atom Oksigen membentuk 2 ikatan - Golongan Halogen membentuk 1 ikatan ketika mereka bukan menjadi atom pusat, dan Fluorine selalu menjadi atom yang mengelilingi atom pusat II. Struktur Lewis untuk molekul dengan banyak ikatan Langkah 1-4 diatas terkadang tidak cukup untuk sehingga diperlukan langkah-langkah tambahan: Langkah 5: Sertakan ikatan rangkap yang tersedia, hanya jika setelah langkah 4, atom pusat belum memenuhi aturan octet, pindahkan ikatan tunggal dari atom yang mengelilingi pusat ke atom pusat sehingga terbentuk lebih dari satu ikatan antar atom pusat.
Resonansi: Melepaskan pasangan electron berikatan
Di gambar 1, oksigen B punya ikatan rangkap 2 dengan oksigen A, di gambar 2 sebaliknya. Sebenarnya, di kedua gambar tsb tidak ada yang menggambarkan struktur ozone dengan akurat karena struktur Lewis memang tidak bisa menggambarkan bentuk molekul yang sebenarnya, tetapi besar energy ikatan dari kedua gambar itu adalah sama. Disebut juga struktur resonansi, maksudnya disini ialah kedua gambar punya penempatan atom yang sama tapi letak PEB dan PEI nya berbeda. Anda pun bisa membuat struktur resonansi dengan memindahkan yang berikatan ganda ke tunggal begitu juga sebaliknya, seperti ditunjukkan gambar ini:
Kedua gambar diatas menggambarkan bahwasanya molekul ozon adalah resonansi. Pelepasan ikatan elektron membuat jarak antar elektron menjadi lebih besar dan berakibat pada menurunnya gaya antar elektron dan membuat molekul lebih stabil, contohnya pada benzene
Ikatan parsial seperti diatas terjadi pada resonansi hybrid dan seringkali menyebabkan fractional `bond orders, untuk O3, kita punya:
Menyeleksi Struktur Resonansi Yang Lebih Utama Pada contoh sebelumnya, bentuk resonansi disamakan untuk membentuk resonansi hybrid karena molekul atau ion mempunyai kesamaan atom yang mengitari, dan salah satu cara untuk menyeleksi bentuk resonansi yang lebih utama ialah menentukan formal charge masing-masing atom
Dan formal charges dari seluruh atom di dua buah bentuk resonansi ozon adalah:
Baik bentuk 1 maupun 2 memiliki kesamaan formal charges tapi berbeda dalam atom O nya. Formal Charges harus berjumlah nol untuk molekul dan bernilai ionnya pada sebuah ion.
Dalam menentukan struktur resonansi yang lebih utama kita punya 3 buah kriteria: Formal Charges yang lebih kecil diutamakan ketimbang yang lebih besar Formal Charges pada ikatan atom yang cenderung dekat tidak dipilih Formal Charges yang lebih negative harus terletak pada atom yang keelektronegatifannya lebih tinggi
Pengecualian Aturan Oktet pada Struktur Lewis Beberapa atom pusat mempunyai <8 buah elektron yang mengelilinginya, beberapa bahkan punya >8 buah elektron. Contoh molekul yang kekurangan elektron. Biasanya ialah molekul gas yang mengandung Berillium atau Boron sebagai atom pusat, contohnya pada BeCl2 dan BF3
Terlihat hanya ada 4 elektron di sekitar Be dan 6 di sekitar B. Dan cara agar atom yang kekurangan elektron mencapai aturan octet ialah membentuk ikatan tambahan saat bereaksi. Contohnya saat BF3 bereaksi dengan NH3
Molekul Elektron Yang Tidak Wajar Beberapa atom pusat mempunyai jumlah EV yang tidak wajar, artinya semua elektron yang mereka miliki tidak semuanya berpasangan. Disebut juga radikal bebas, mengandung satu elektron tak berpasangan yang membuatnya bersifat paramagnetic dan sangat reaktif. Contohnya ialah NO2 yang merupakan polutan utama di perkotaan. NO2 punya beberapa bentuk resonansi:
Bentuk dengan satu elektron di atom Nitrogen (gambar kiri) lebih utama karena reaksi NO2, radikal bebas bereaksi dengan yang lain untuk memasangkan elektron yang tidak berpasangan.. Ketika dua buah NO2 bertumbukan, elektron yang tak berikatan akan berikatan untuk membentuk ikatan N-N dalam senyawa N2O4 dan tiap N memenuhi aturan octet:
Mengembangkan Kerangka Valensi Banyak molekul dan ion yang punya lebih dari 8 buah elektron valensi yang mengelilingi atom pusat. Salah satu contohnya ialah SF6 yang dikelilingi 6 buah ikatan tunggal, 1 buah tiap Fluoirine atau totalnya 12 buah elektron
Gaya Tolak Menolak Antar Elektron Valensi (VSEPR) Teori dan Bentuk Molekul Di bagian ini kita akan mendiskusikan tentang bagaimana mengerti dan memprediksi bentuk molekil. Struktur Lewis kita ibaratkan sebagai blueprint sebuah bangunan yang untuk membangunnya para kimiawan membuat teori VSEPR. Itu adalah prinsip dasar yang isinya tiap pasangan elektron valensi yang mengelilingi atom pusat bertempat sejauh mungkin dari yang lainnya supaya meminimalisasi gaya tolak-menolak
Susunan Pasangan Elektron dan Bentuk Molekul Susunan pasangan elektron didasarkan pada pasangan elektron valensi yang berikatan ataupun tidak, yang mengelilingi atom pusat. Sedangkan Bentuk molekul didasari oleh posisi relative dari inti atom (nucleus). Gambar 10.2 dibawah menunjukkan bentuk molekul yang terjadi bila semua elektron membentuk ikatan, dan bila ada satu saja yang tidak berikatan maka bentuk akan berubah.
Bentuk Molekul Linear Jika dua buah pasangan elektron terikat pada atom pusat dan diletakkan sejauh mungkin, mereka akan berada pada dua buah titik berlawanan. Bentuk Linear sendiri membentuk sudut 180°, contohnya Karbondioksida
Bentuk Molekul Trigonal Planar Jika ada 3 pasang elektron mengelilingi atom pusat, mereka akan saling menolak satu sama lain ke sudut terjauh dari segitiga samasisi, dengan sudut 120°. Ketika 3 pasang elektron membuat ikatan, bentuk molekulnya ialah trigonal planar (AX3), Boron Trifluorida(BF3) sdalah salah satu contohnya.
Efek dari Ikatan Ganda Ikatan yang asli menyimpang dari kata ideal karena dua ikatan, dengan densitas yang lebih besar akan menolak dua buah ikatan tunggal yang lebih kuat daripada menolak sesamanya, contohnya Formaldehid (CH2O)
Efek adanya PEB Ketika satu dari 3 pasangan kelompok elektron adalah PEB (AX2E), bentuknya akan membengkok atau membentuk V, bukanlagi trigonal planar. Keberadaan PEB berefek pada besarnya sudut ikatan, karena PEB hanya dipegang 1 nukleus, sehingga gaya tolaknya kuat.
Bentuk Molekul Tetrahedral Bentuk ini terjadi ketika empat pasang elektron saling berikatan, bentuk molekulnya dilambangkan dengan (AX4), bentuk yang sangat umum dalam molekul organic. Ketika salah satu dari pasangan elektron ada yang PEB, bentuk molekulnya yaitu Piramida Trigonal (AX3E) sehingga menyebabkan perubahan sudut yang idealnya 109.5° menjadi 107.3°
Bentuk Trigonal Byprimida Ketika 5 pasang elektron berpisah dengan maksimal, mereka membuat Trigonal Bypiramed Arrangement. Ada 3 tipe posisi yang mengelilingi pasangan elektron dan dua bsudut aslinya. 3 pasang berada dio equatoriual groups dan 2 buah axial groups di atas dan bawahnya.
PEB lagi-lagi berpengaruh besar, keberadaan PEB membuat molekul membentuk papan jungkit (AX4E) contoh SF4
Bentuk Molekul Oktahedral Enam pasang elektron mengelilingi atom pusatc dan bersudut ideal 90°, dibentuk ini tak ada PEB sama sekali seperti pada SF6:
Menggunakan Teori VSEPR untuk menentukan bentuk molekul 1. Gambarkan Struktur Lewis dari molekulnya 2. Tentukan semua pasangan elektron dengan menyusun semua mengelilingi atom pusat baik yang berikatan maupun tidak 3. Prediksikan sudut ideal ikatannya
4.
Gambar lalu namai bentuk molekulnya
Bentuk Molekul Dengan Atom Pusat Lebih Dari Satu Banyak sekali molekul terutama dalam kehidupan ini yang mempunyai lebih dari satu atom pusat, bentuk dari molekul tsb adalah kombinasi dari bentuk molekul dari tiap atom pusat. Etanol punya 3 atom pusat
Dalam Perkembangannya, beberapa tahun terakhir ini, kimiawan telah mensintesis beberapa molekul organic dengan bentuk yang cantik, kegunaannya mungkin masih spekulatif tapi tidak ada yang mempertanyakan bentuknya yang elegan.
