BENTUK MOLEKUL MELUKISKAN MOLEKUL DAN ION DENGAN STRUKTUR LEWIS Untuk menyusun struktur Lewis dari suatu atom atau unsur, dapat dilakukan dengan cara menuliskan simbol titik pada sekeliling atom yang menggambarkan masingmasing atom dan atom-atom di sekelilingnya secara 2 dimensi. Setiap titik mewakili satu elektron yang terdapat pada kulit valensi atom tersebut. MENGGUNAKAN ATURAN OKTET UNTUK MENULISKAN STRUKTUR LEWIS Setiap atom akan berusaha untuk mencapai kestabilan dengan cara memnuhi kaidah oktet seperti gas mulia. Atom tersebut akan mencoba berikatan dengan atom lain dan saling memberi-menerima elektron. STRUKTUR LEWIS UNTUK MOLEKUL DENGAN IKATAN TUNGGAL
Cara melukiskan Struktur Lewis : 1. Periksa Atom Relatif masing-masing atom Tempatkan Atom dengan nomor atom (golongan) lebih rendah sebagai atom pusat karena membutuhkan lebih banyak elektron untuk mecapai kestabilan octet, biasanya adalah atom dengan keelektronegatifan lebih rendah. Pada NF3, N golongan 5A (keelektronegatifan 3) memiliki 5 elektron sehingga membutuhkan tiga dan F golongan 7A (keelektronegatifan 4) memiliki 7 elektron dan hanya membutuhkan satu elektron. Jika atom berasal dari golongan yang sama, seperti SO3 dan ClF3, tempatkan atom dengan periode lebih tinggi sebagai atom pusat.
2. Jumlahkan electron valensi Pada NF3, N memiliki 5 elektron valensi dan F memiliki 7 elektron valensi. [1 x N(5e-)] + [3 x F(7e-)] = 5e- + 21e- = 26 e-
Untuk ion poliatomik, tambahkan satu elektron untuk setiap muatan negative atau positif. 3. Gambarkan ikatan tunggal di sekitar atom pusat yang berisi 2 elektron untuk masingmasing ikatan.
Hitung jumlah electron yang tertinggal : 3 N-F x 2e- = 6e-, jadi 26e- - 6e- = 20e4. Tempatkan elektron yang tersisa pada masing-masing unsur sehingga memenuhi kaidah octet (duplet untuk H). Pertama tempatkan electron di sekitar atom yang keelektronegatifannya lebih tinggi, jika masih ada yang tersisa, tempatkan pada atom pusat.
STURKTUR LEWIS UNTUK MOLEKUL DENGAN IKATAN RANGKAP Terkadang akan ditemukan setelah langkah 1-4, atom pusat tidak memenuhi kaidah octet. Ini biasanya menunjukan adanya ikatan rangkap. Langkah-langkah yang perlu ditambahkan adalah : 5. Temukan atom yang bisa membentuk ikatan rangkap Jika setelah melakukan langkah 4 atom pusat masih belum memenuhi kaidah octet, buatlah ikatan rangkap dengan cara mengubah ikatan bebas dari salah satu atom agar berikatan dengan atom pusat.
RESONANSI: DELOKALISASI PASANGAN ELEKTRON TERIKAT Kita bisa menuliskan lebih dari satu struktur Lewis, dengan masing-masingnya memiliki posisi relatif yang sama terhadap atom pusat. Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk 2 struktur Lewis yang identik. Misalnya pada senyawa O3 (ozon). Struktur I dan II adalah identik.
Faktanya kedua struktur ini tidak ada yang benar karena panjang ikatan dua ikatan O ternyata memiliki nilai diantara panjang O – O dan O=O. Molekul ini terlihat lebih tepat dengan adanya dua struktur Lewis, disebut dengan Resonansi. Resonansi struktur terjadi ketika atom memiliki posisi relatif yang sama tetapi terdapat perbedaan tempat antara pasangan electron tunggal dan rangkap dua. Posisi ikatan rangkapnya bisa dipindahkan satu sama lainnya. Resonansi struktur bukanlah penggambaran struktur Lewis yang sebenarnya. O3 tidak bisa bolak balik secara cepat dari Strukur I ke Struktur II. Struktur sebenarnya lebih cocok disebut dengan hibrid resonansi yaitu bentuk rata-rata keduanya Keharusan membuat lebih dari satu Struktur Lewis untuk molekul O3 adalah hasil dari adanya delokalisasi pasangan electron. Pada resonansi hybrid molekul O3, terjadi delokalisasi antara dua jenis ikatan electron (ikatan tunggal dan rangkap). Resonansi hybrid dapat dituliskan dengan adanya garis putus-putus untuk menunjukan terjadinya delokalisasi.
Contoh resonansi hybrid yang lain adalah molekul Benzena (C 6H6). Benzena memiliki 6 ikatan C-C dan ada 3 pasangan electron C yang terdelokalisasi. Biasanya digambarkan dengan lingkaran putus-putus.
MUATAN FORMAL Resonansi hybrid adalah rata-rata dari 2 bentuk resonansi. Hal ini memberi kemungkinan kepada salah satu struktur untuk lebih mendominasi. Cara untuk menentukannya adalah dengan menggunakan muatan formal. Muatan formal merupakan jumlah elektron valensi dalam atom bebasnya dikurangi dengan jumlah elektron yang dimiliki oleh atom tersebut dalam sruktur Lewisnya. Muatan formal untuk suatu molekul adalah 0 dan muatan formal suatu ion sesuai dengan muatan ionnya.
Kriteria Muatan Formal 1. Muatan formal kecil (positif atau negatif) lebih disukai daripada besar 2. Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (gaya tolak) 3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan ada pada atom yang elektronegatif PENGECUALIAN ATURAN OKTET STRUKTUR LEWIS 1. Molekul Kekurangan Elektron Senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8, contohnya adalah BF3 dan BeCl2.
2. Molekul Dengan Elektron Ganjil Beberapa molekul memiliki jumlah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektron. Jenis molekul seperti ini biasa disebut radikal bebas. Tidak berpasangan, tidak berikatan, bersifat paramagnetic dan sangat reaktif. Contohnya adalah NO2 dan jika berikatan dengan sesamanya akan membentuk N2O4 dengan elektron valensi 8.
3. Kulit Valensi Ekspansi Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektron disekitar atom pusatnya. Tujuannya adalah untuk meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatan. Proses ini hanya terjadi pada non logam periode 3 atau lebih. Contoh senyawanya adalah SF6, PCl5 dan H2SO4.
METODE (VALENCE-SHELL ELECTRON-PAIR REPULSION) VSEPR Berdasarkan pada Struktur Lewis suatu molekul, ahli kimia mencoba mengembangkan teori Valence-Shell Electron-Pair Repulsion (VSEPR). Prinsip dasarnya
adalah adanya tolakan antara pasangan elektron sehingga pasangan elektron tersebut akan menempatkan diri pada posisi sejauh mungkin dari pasangan elektron lainnya untuk meminimalkan gaya tolak-menolak. Kelompok electron tersebut mungkin mengandung ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, ikatan rangkap tiga, elektron ikatan bebas, bahkan elektron tunggal. DOMAIN ELEKTRON DAN BENTUK MOLEKUL Domain elektron ditentukan berdasarkan pasangan elektron valensi, apakah berikatan atau tidak. Sedangkan bentuk molekul ditentukan oleh posisi pasangan electron terhadap pusat atom. Gambar A.1 menunjukan bentuk molekul ketika pusat atom dikelilingi oleh pasangan electron ikat, namun jika terdapat pasangan electron bebas, maka bentuk molekulnya akan berubah. Istilah yang biasa digunakan adalah AXmEn. A adalah atom pusat, X adalah pasangan elektron ikat, E adalah pasangan elektron bebas. m menunjukan jumlah pasangan electron ikat, dan n menunjukan jumlah pasangan electron bebas. Gambar A.1
BENTUK MOLEKUL DENGAN 2 PASANGAN ELEKTRON Ketika ada 2 pasangan elektron yang berikatan dengan atom pusat, maka PEI tersebut akan bergerak sejauh mungkin dengan arah yang berlawanan. Hal tersebut akan menghasilkan bentuk molekul berupa Linier dengan sudut ikatan 180°. Notasi VSEPR nya adalah AX2 Contoh molekul berbentuk linear adalah BeCl2 dan CO2
Ikatan tunggal atau rangkap tidak mempengaruhi bentuk molekul. Hanya jumlah PEI dan PEB yang dapat mempengaruhi bentuk molekul. BENTUK MOLEKUL DENGAN 3 PASANGAN ELEKTRON Tiga pasangan elektron di sekitar atom pusat akan memberikan gaya tolak menolak satu sama lainnya menuju sudut seperti segitiga sama sisi. Bentuk molekulnya adalah segitiga planar dengan sudut ikatan 120°. Dengan adanya 3 pasangan elektron memberikan 2 kemungkinan bentuk molekul, yaitu molekul dengan 3 PEI atau molekul dengan 2 PEI dan 1 PEB. Ketika terdapat 3 PEI, molekul akan berbentuk segitiga planar (AX3) dengan sudut ikatan 120°. Contohnya adalah BF3 dan NO3-.
Efek Ikatan Rangkap 2 Sudut ikatan sebenarnya menyimpang dari sudut ikatan idealnya karena adanya ikatan rangkap dua. Gaya tolak menolak antara ikatan tunggal lebih kuat daripada gaya tolak menolak ikatan rangkap dua.
Efek PEB Ketika ada 1 PEB dari 3 pasangan electron, maka akan terjadi perubahan bentuk molekul. Bentuk molekulnya adalah V planar, bukan lagi segitiga planar. Contoh adalah SnCl2. PEB memiliki efek terhadap sudut ikatan. Gaya tolak menolak PEB dengan PEI lebih kuat daripada gaya tolak menolak antara sesama PEI. Gaya tolakan yang lebih kuat menyebabkan sudut ikatan berkurang antara PEB.
BENTUK MOLEKUL DENGAN 4 PASANGAN ELEKTRON Setiap molekul atau ion yang memiliki 4 pasangan electron akan memilki bentuk molekul Tetrahedral. Jika semua pasangan tersebut adalah PEI (AX4), maka bentuk molekulnya tetap berbentuk Tetrahedral dengan sudut 109,5°. Contohnya adalah CCl2F2.
Bila salah satu dari 4 pasangan electron adalah PEB, maka molekul akan berubah bentuk menjadi trigonal piramida (AX3E). Sudut ikatan akan berkurang dari sudut ideal menjadi 107,3°. Contohnya adalah NH3 menjadi NH4+
Ketika terdapat 2 PEI, maka molekul akan berbentuk V planar (AX3E2). Sudut ikatannya berkurang menjadi 104,5°. Contohnya adalah NH3
Gaya tolak menolak antara pasangan PEI menyebabkan berkurangnya sudut ikatan ideal. PEI-PEI > PEI-PEB > PEB-PEB BENTUK MOLEKUL DENGAN 5 PASANGAN ELEKTRON Molekul yang memiliki 5 atau 6 pasangan electron memiliki atom pusat dari Periode 3 atau lebih. Hal ini dikarenakan hanya atom-atom tersebut memiliki orbital D. Ketika terdapat 5 pasangan electron, molekul akan berbentuk Bipiramida trigonal. Molekul ini memiliki 2 posisi PEI di sekitarnya dan memiliki dua sudut ikatan ideal, sudutnya yaitu 120° dan 90°. Sudut ikatan yang lebih besar menunjukan gaya tolakan yang
kecil. Sudut ikatan 120° memiliki gaya tolak menolak yang lebih kecil daripada 90°. Contoh bipiramida trigonal (AX5) adalah PCl5.
Ketika terdapat 4 PEI dan 1 PEB, bentuk molekul akan berubah menjadi bentuk gergaji (AX4E). Contohnya adalah SF4 dengan sudut ikatan 101.5° dan 86,6°
Ketika terdapat 3 PEI dan 2 PEB, bentuk molekul juga akan berubah menjadi T planar(AX3E2) dengan sudut ikatan 88,2°. Contohnya adalah BrF3.
Molekul yang memiliki 2 PEI dan 3 PEB akan memberikan bentuk molekul linear (AX2E3). Dengan sudut ikatan 180°. Contohnya adalah I3- .
BENTUK MOLEKUL DENGAN 6 PASANGAN ELEKTRON Dengan adanya 6 PEI, molekul akan berbentuk Oktahedral dengan sudut ikatan 90°. Contohnya adalah SF6.
Ketika terdapat 5 PEI dan 5 PEB, molekul akan berbentuk Segi Empat Piramida(AX5E). Contohnya adalah IF5.
Ketika terdapat 4 PEI dan 6 PEI, bentuk molekul akan berubah menjadi Segi Empat Planar (AX4E2). Contohnya adalah XeF4.
MENENTUKAN BENTUK MOLEKUL DENGAN TEORI VSEPR 1. Gambarkan struktur Lewis. 2. Tempatkan susunan pasangan electron dengan menghitung seluruh pasangan electron di sekitar atom pusat. 3. Prediksi sudut ikatan yang terbentuk dengan memperhatikan pengaruh PEI dan ikatan rangkap. 4. Gambarkan dan beri nama bentuk molekul dengan menghitung PEI dan PEB
BENTUK MOLEKUL DENGAN LEBIH DARI SATU ATOM PUSAT Banyak molekul, khususnya molekul organik memiliki lebih dari satu atom pusat. Bentuk molekulnya adalah kombinasi dari masing-masing atom pusat pembentuknya. Contohnya adalah Etana (C2H6 : kombinasi CH3-CH3) dan Etanol (C2H6OH: kombinasi dari CH3-CH2-OH).
