TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO
BENTUK MOLEKUL KIMIA UMUM
EKO NOVIARIYONO 21030112120
BENTUK MOLEKUL 10.1 Menggambarkan Molekul dan Ion Dengan Struktur Lewis Untuk menggambarkan bentuk molekul, pertama kita harus merubah rumus molekulnya menjadi struktur lewisnya. Struktur lewis terdiri dari simbol titik, garis, dan simbol atom. Simbol titik mewakili elektron dari tiap atom, garis mewakili ikatan antar atom, dan simbol atom mewakili atom itu sendiri. Aturan oktet akan membantu kita dalam menggambarkan struktur lewis. Penggunaan Aturan Oktet Untuk Menuliskan Struktur Lewis. Untuk menuliskan struktur lewis dari rumus molekulnya, kita tentukan letak atom dalam molekul dan membagi elektron valensi totalnya kedalam elektron ikatan dan elektron bebas. Struktur Lewis Untuk Molekul Satu Ikatan. Contoh yang pertama adalah NF3 yang hanya mempunya satu buah ikatan.
Langkah 1. Tempatkan Masing – Masing Atom Untuk senyawa yang mempunyai rumus molekul Abn, tempatkan atom yag mempunyai nomor golongan yang paling rendah di posisi pusat. Karena mereka membutuhkan lebih banyak elektron untuk memenuhi aturan okte. Contohnya adalah NF3, N mempunyai 5 elektron, dan N membutuhkan 3 elektron. Sedangkan F mempunyai F mempunyai 7 elektron dan membutuhkan 1 buah elektron, jadi N berada ditengah karena lebih banyak membutuhkan elektron dan posisi F adaah di sekitar N.
1
Jika atomnya mempunyai nomor golongan yang sama, seperti SO3 atau ClF3, tempatkan atom dengan atom yang terrendah di posisi pusat. Langkah 2. Tentukan banyaknya elektron yang ada. NF3 mempunyai 5 elektron, sedangkan tiap F mempunyai 7 elektron. [1.N x (5e-)]+[3.N x (7e-)] = 5e- + 21e- = 26eLangkah 3. Gambar satu ikatan antara atom pusat dan atom luarnya.
Antar atom minimal harus mempunyai sebuah ikatan. Sebuah ikatan terdiri dari 2e- dari total elektron yang ada. Untuk mengetahui hasilnya: 3 N – F x 2e- = 6e- Jadi, 26e- - 6e- = 20e-
Langkah 4. Bagikan sisa elektron sampai tiap atom mendapat 8 elektron (2 untuk atom Hidrogen). Pertama, bagikan elektron kepada atom luar sampai mendapat 8 elektron, jika masih terdapat sisa elektron, tempatkan elektron tersebut di atom pusat.
Susunan atom F disekitar atom N menyerupai bentuk NF3, seperti gambar di atas. Namun struktur lewis tidak menyatakan bentuk. Jadi bentuk penggamabaran yang tepat dari NF3 adalah seperti ini:
2
Dengan menggunakan 4 langkah tersebut, anda dapat menuliskan struktur lewis untuk ikatan molekul apapun dengan atom pusat, yaitu, C,N, atau O. o Hidrogen membentuk 1 ikatan o Karbon membentuk 4 ikatan o Nitrogen membentuk 3 ikatan o Oxygen membentuk 2 ikatan o Halogen membentuk 1 ikatan ketika menjadi atom luar, Flourine selalu menjadi atom luar.
Struktur Lewis Untuk Molekul Dengan Ikatan Ganda Langkahnya sama saja dengan molekul satu ikatan, hanya saja molekul ganda memiliki langkah selanjutnya. Langkah 5, Setelah langkah ke-empat, atom pusat masih belum mencapai oktet, buat ikatan ganda dengan mengubah elektron bebas dari sebuah atom luar menjadi elektron yang berikatan dengan atom pusatnya. Resonansi : Delokalisasi Ikatan Elektron Ikatan Kita terkadang dapat menuliskan lebih dari satu struktur lewis dengan susnan atom yang sama untuk molekul atau ion yang memiliki ikatan ganda dan ikatan tunggal. Contohnya adalah ozon (O3). Terdapat dua struktur lewis untuk ozon.
Di struktur I, oksigen A dan B mempunyai ikatan ganda sedangkan oksigen B dan C memiliki ikatan tunggal. Di struktur II, ikatan ganda dan ikatan tunggalnya dibalik. Faktanya, tak ada struktur lewis yang dapat menggambarkan O3 dengan akurat. Pengukuran energi ikat menunjukkan bahwa dua ikatan oksigen tersebut adalah sama. Molekul yang dapat dilukiskan
3
dengan lebih dari satu struktur lewis disebut resonansi. Struktur resonansi mempunyai letak atom yang sama tetapi mempunyai letak ikatan dan elektron bebas yang berbeda. Anda dapat mengubah bentuk resonansi dengan memindahkan elektron bebas menjadi elektron ikat dan sebaliknya. Struktur resonansi bukanlah gambaran ikatan yang sebenarnya, molekul resonansi disebut hibrid resonansi. Kita gambar garis putus-putus untuk menunjukkan elektron delokalisir. Elekteron delokalisir menyebabkan kepadatan volume elektron dalam senyawa, yang mana mengurangi gaya tolak antar elektron dan membuat senyawa lebih stabil. Resonansi sangat umum, salah satu contohnya adalah Benzena yang mempunyai dua struktur resonansi dimana ikatan tunggal dan ikatan gandanya selalu berubah-ubah.
Ikatan parsial seperti dalam struktur resonansi, terkadang mengarah ke urutan ikatan yang kecil. Untuk O3,
Ikatan karbon dengan karbon dalam benzena mempunyai 9 atom berpasanagan/6 atom berikatan, sehingga mempunyai nilai 1½. Untuk ion karbonat dapat dituliskan tiga struktur resonansi, salah satunya adalah seperti ini,
4
Perlu diingat bahwa senyawa poliatomik dituliskan dalam tanda kurung kotak dengan muatannya berada di atas. Struktur lewis dengan pengecualian dari aturan oktet Molekul Dengan Elektron Tidak Sempurna Berillium dan boron bertindak senagai atom pusat yang terkadang mempunyai elektron tidak sempurna. Mereka mempunyai lebih dari 8 elektron di sekitar atom Be dan B. Struktur lewis dari Be dan B adalah sebagai berikut.
Hanya ada empat elektron di sekitar Berillium dan enam elektron di sekitar Boron. Halogen mempunyai elektronegativitas lebih besar dibanding berillium atau boron. Jadi struktur yang benar addalah seperti ini,
Molekul Elektron Ganjil Beberapa molekul mempunyai elektron yang ganjil , sehingga tidak semua elektron dapat berikatan. NO2 mempunysi beberapa struktur resonansi. Dua buah atom O dapat diikat seperti ikatan ozon. Dua struktur resonansinya adalah seperti ini,
5
Tetapi elektron bebeas N (kiri) lebih penting karena dapat digunakan dengan atom lain, contohnya adalah dinitrogen tetraoksida (C2O4) dimana seluruh atom dapat mencapai oktet.
Penambahan Valensi Beberapa molekul dan ion mempunyai lebih dari delapan elektron di sekitar atom pusat. Sebuah atom menambah valensinya untuk membentuk ikatan lebih banyak, proses nya melepaskan energi. Sebagai contoh adalah SF 6, sulfur pusat dikelelingi oleh enam atom luar dengan ikatan tunggal, total elektronnya adalah 12 elektron.
10.2 BENTUK MOLEKUL DAN TEORI VALENCE SHELL ELECTRONPAIR REPULSION (VSEPR) Untuk membuat bentuk molekul dengan struktur lewis, para ilmuwan mengeluarkan teori VSEPR. Prinsip dasarnya adalah bahwa tiap grup elektron yang berada di sekitar atom pusat di letakkan sejauh mungkin dari elektron lainnya untuk meminimalisasi gaya tolak. Grup disini adalah elektron-elektron yang berada di sekitar atom pusat. Grup elektron terdiri atas ikatan tunggal, ikatan ganda, pasangan elektron bebas dan elektron bebas. Setiap grup elektron meberikan gaya tolak bagi elektron lain dan menciptakan sebuah sudut yang membentuk bentuk tiga dimensi. Susunan Grup Elektron Dan Bentuk Molekulnya Jika satu, dua, tiga, empat, lima, dan enam elektron berikatan dengan atom pusat, maka akan menhasilkan sebuah bentuk simetris sperti pada gambar A.
6
Sudut ikatan adalah sudut yang terbentuk dari gaya tolak-menolak dari dua buah elektron. Gambar B adalah prediksi ikatan sudut ideal. Hal ini disebabkan karena ikatan antara grup elektron dengan atom pusatnya identik. Bentuk Molekul Dengan Dua Elektron Grup (Linear) Ketika dua buah grup elektron berikatan dengan sebuah atom, sementara kedua grup elektron tersebut saling menjauhi, maka akan terbentuk sebuah susunan molekul seperti ini,
Contohnya adalah Berilliun Klorida (BeCl2) dan Karbon Dioksida (CO2)
Pada BeCl2, terdapat dua ikatan tunggal antara Cl dan Be, sedangkan pada CO2, terdapat dua buah ikatan ganda antara C dan O. Gaya tolak-menolak antara dua grup elektron tersebut membentuk sudut 180o.
7
Bentuk Molekul Dengan Tiga Grup Elektron (Trigonal Planar) Gaya tolak-menolak antara tiga buah grup elektron membetuk sudut ikat seperti segitiga sama sisi, gambar disamping menujukkan susunan dari Trigonal Planar. struktur ini mempunyai dua bentuk yang berbeda, yang pertama adalah satu atom berikatan dengan tiga grup elektron, sedangkan yang kedua adalah satu atom yang berikatan dengan dua grup elektron dan sabuah pasangan elektron bebas.
Ketika sebuah atom berikatan dengan tiga grup atom, maka bentuknya adalah Trigonal Planar (AX3). Contohnya adalah BF3, terdapat sebuah atom pusat B dan tiga buah grup elektron F, sehingga membentuk Trigonal planar.
Efek Dari Ikatan Ganda Jika ketiga grup elektron tersebut tidak identik, maka grup elektron lain akan berkurang sudut ikatannya. Contohnya seperti Formaldehid (CH2O),
Sudut ikat idealnya adalah 120o, tetapi sebenarnya bentuk senyawa formaldehid berbeda dari sudut ikat idealnya. Ikatan ganda mempunyai kepadatan elektron yang lebih besar sehingga gaya tolaknya juga lebih besar.
8
Efek Dari Pasangan Elektron Bebas Jika terdapat pasangan elektron bebas, maka bentuknya adalah Bent (Bengkok) atau V-Shaped (Bentuk-V), bukan trigonal planar. Pasangan elektron bebas punya efek besar pada sudut ikatan. Pasangan elektron bebas mempunyai gaya tolak yang besar kepada grup elektron yang lain. Gaya tolak pasangan elektron bebas lebih besar dari gaya tolak antar grup elektron itu sendiri, hal ini menyebabkan berkurangnya sudut antar grup elektron. Contohnya adalah SnCl2 yang sudut idealnya 120o, karena mempunyai pasangan elektron bebas sudutnya berubah menjadi 95o
Bentuk Molekul Dengan Empat Grup Elektron (Tetrahedral) Bentuk molekul tetrahedral sulit dilukiskan dalam dua dimensi, melainkan harus dalam tiga dimensi. Inilah yang disebut struktur lewis tidak menggambarkan bentuk. Tetrahedral mempunyai sudut ikatan sebesar 109.5 o sperti pada gambar.
Semua molekul atau ion yang mempunyai empat grup elektron yang berikatan dengan sebuah atom pusat membentuk tetrahedral (AX4). Ketika satu dari grup elektron tersebut adalah sebuah pasangan elektron bebas, maka akan terjadi gaya tolak kepada seluruh grup elektron yang mengakibatkan berkurangnya sudut ikatan dan berubah bentuk menjadi Trigonal Pyramid (AX3E).
9
Sedangkan ketika dalam senyawa tersebut memiliki dua buah pasangan elektron bebas. Maka betuknya akan berubah menjadi Bent atau V-Shaped. H2O mempunyai dua buah pasangan elektron bebas, sehingga gaya tolaknya pun akan lebih besar, sudut ikatan ideal tetrahedral adalah 109.5o, tetapi karena terdapat dua buah pasangan elektron bebas, sudutnya berubah menjadi 104.5o.
10
Bentuk Molekul Dengan Lima Grup Elektron (Trigonal Bipiramidal) Semua molekul yang dengan lima atau enam grup elektron mempunyai atom pusat dari periode 3 atau lebih karena hanya merekalah yang mempunyai orbital d serta dapat menambah elektron valensi samapi lebih dari delapan elektron. Perlu di ingat bahwa bentuk molekul Trigonal bipiramidal mempunyai dua tipe posisi dan dua buah sudut ikatan ideal. Tiga grup elektron berada pada bidang horzontal, sedangkan dua grup elektron berada pada bidang vertikal. Sudut ikatan ideal antara grup elektron horizontal adalah 120o, sedangkan sudut ikatan ideal antara grup elektron horizontal dengan grup elektron vertikal adalah 90o.
Jika salah satu dari grup elektron tersebut adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi bentuk seesaw, serta perubahan juga terjadi pada sudut ikatan idealnya. Sudut ikatan horizontalnya berubah menjadi 101.5o dan sudut antara ikatan vertilkalnya dengan ikatan horizontalnya berubah menjadi 86.6o.
11
Jika dua dari grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi T-Shaped (bentuk T). Tidak mempunyai sudut ikatan horizontal, tetapi sudut ikatan antara ikatan horizontal dengan ikatan vertikalnya adalah 86.6o.
Jika tiga dari grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi linier. Mempunyai sudut ikatan antara ikatan horizontal dan vertikalnya adalah 180o.
12
Bentuk Molekul Elektron (Oktahedral)
Dengan
Enam
Grup
Oktahedral adalah salah satu bentuk molekul dimana terdapat empat grup elektron pada bidang horizontal dan ada dua grup elektron pada bidang vertikal. Oktahedral mempunyai sudut ikatan ideal 90o untuk semua sudut.
Jika salah satu dari grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi squre pyramidal (piramidal kotak). Sudut antara bidang horizontal dan bidang vertikalnya berubah menjadi 81.9o.
Jika dua buah grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi planar shape (kotak planar). Sudut nya tidak ada yang berubah.
13
Berikut Adalah Rangkuman Dari Struktur-Struktur Diatas.
Membuat Bentuk Molekul Menggunakan VSEPR Langkah 1. Tuliskan struktur lewis dari rumus molekulnya untuk mengetahui letak atom pusat dan atom luarnya. Langkah 2. Tuliskan susunan dari grup elektron, ikatan, dan pasangan elektron bebas. Langkah 3. Prediksikan sudut ikatan ideal berdasarkan adanya pasangan elektron bebas. Langkah 4. Tuliskan nama molekul dengan menghitung elektron ikatan dan elektron bebasnya.
14
