Bentuk Molekul. Langkah pertama menggambarkan molekulnya adalah dengan mengubah rumus molekul menjadi stuktur lewis molekulnya.

Transkripsi

1 Bentuk Molekul Langkah pertama menggambarkan molekulnya adalah dengan mengubah rumus molekul menjadi stuktur lewis molekulnya. 1. Menggunakan aturan oktet untuk menggambarkan struktur lewis a. Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Tunggal. Pertama kita membicarakan langkah untuk menggambarkan struktur lewis untuk molekul yang hanya mempunyai ikatan tunggal, terdapat 4 langkah dan menggunakan nitrogen trifluoride NF 3 sebagai contoh. Langkah pertama: Tempatkan atom relatif satu sama lain.tempatkan atom dengan nomor golongan terendah di tengah. Selain itu atom yang berada di tengah mempunyai keelektronegatifan yang lebih rendah. Pada senyawa NF 3, Nitrogen yang berasal dari golongan VA mempunyai sementara F yang berasal dari golongan VII A maka atom yang berada di tengah adalah atom N. Jika atom mempunyai nomor golongan yang sama seperti dalam SO3 dan ClF, tempatkan atom dengan nomor periode yang lebih tinggi di tengah. Langkah 2: Tentukan jumlah elektron valensi yang masih tersedia. Langkah 3: Gambar ikatan tunggal dari setiap atom yang mengelilingi atom pusat, dan gambarkan 2 elektron valensi untuk setiap ikatan. Langkah 4: Sebarkan elektron yang tersisa dalam pasangan jadi setiap atom akan mempunyai 8 elektron akhirnya (2 elektron untuk atom H)

2 Tapi struktur lewis tidak mengindikasikan bentuk dari molekul, jadi penggambaran yang paling benar dari NF 3 adalah Menggunakan 4 langkah tadi, kita bisa menggambarkan struktur lewis untuk setiap molekul berikatan tunggal yang mempunyai atom pusat C,N atau O. b. Struktur Lewis untuk molekul dengan ikatan rangkap. Seringkali, setelah langkah 1-4 tidak ada cukup elektron untuk atom pusat untuk mencapai oktet. Langkah tambahan diperlukan. Untuk kasus yang melibatkan ikatan ganda jika setelah langkah ke 4 atom pusat masih tidak mencapai oktet buat ikatan rangkap dengan merubah pasangan bebas dari satu ikatan di sekeliling atom pusat ke sepasang ikatan di atom pusat. Untuk C 2 H 4 setelah langkah ke 4 Langkah 5: Karena atom C sebelah kanan sudah oktet, dan atom C sebelah kiri hanya mempunya 6e, kita ubah pasangan bebas menjadi pasangan sudah berikatan diantara 2 atom C. 2. Resonansi Perpindahan elektron pada pasangan yang berikatan. Srtuktur resonansi memiliki letak atom yang sama namun memiliki perbedaan letak ikatan namun kita dapat merubah bentuk ikatan dengan memindah letak ikatannya. Pada gambar I, oksigen B mempunyai ikatan rangkap dengan oksigen A, dan ikatan tunggal dengan oksigen B, di gambar II ikatan tunggal dan ikatan rangkapnya ditukar. kedua gambar tersebut bukan merupakan molekul O 3 berbeda, hanya saja memiliki strultur lewis yang berbeda. Struktur resonansi memiliki penempatan atom yang sama tapi memiliki lokasi penempatan ikatan dan pasangan elektron bebas yang berbeda. Untuk ion, salah satu contohnya ion carbonat CO 3 2- tiga struktur resonansinya bisa digambarkan. Salah satunya adalah Struktur Lewis dari ion poliatomik ditunjukkan di dalam kurung siku sedangkan muatannya di sebelah kanan atas.

3 Menggambarkan Struktur Resonansi Untuk ion nitrat NO 3 - langkah-langkahnya adalah: 1. Gambarkan struktur lewis 2. Jangan lupa menambahkan 1e - ke dalam jumlah elektron valensi karena merupakan muatan ionnya. 3. Pindahkan ikatan bebas dan ikatan rangkap untuk menggambar bentuk resonansi yang lain 4. Hubungkan dengan tanda panah resonansi Setelah langkah 1-4 kita mempunyai Langkah 5: Karena N hanya mempunyai 6e -, kita ubah pasangan bebas atom O menjadi pasangan rangkap dan membentuk ikatan ganda yang membuat setiap atom mencapai oktet. Semua atom O ekuivalen, jadi kita bisa memindahkan pasangan bebas dari ketiga atom O dan mendapatkan 3 struktur resonansi. Muatan Formal: Memilih struktur resonansi yang lebih penting Karena hibridasi resonansi rata-rata dari bentuk resonansi, satu bentuk bisa berkontribusi lebih banyak. Salah satu cara untuk memilih bentuk resonansi yang lebih penting adalah dengan menentukan muatan formal. Muatan formal harus mempunyai jumlah muatan yang sesuai dengan jenis, 0 untuk molekul dan muatan ionik untuk ion. Ada 3 cara yang menolong kita dalam memilih struktur resonansi yang lebih penting: 1. Pilih muatan formal yang lebih kecil (positif maupun negatif) 2. Muatan yang bersebelahan terdapat gaya tolak. 3. Muatan formal yang lebih negatif harusnya berada di atom yang keelektronegatifannya lebih besar. Aplikasikan kriteria di atas pada ion sianat, NCO - yang mempunyai 2 atom yang berbeda di sekitar atom pusatnya. Kita eliminasi bentuk 1 karena mempunyai muatan formal yang lebih besar daripada yang lain dan muatan formal positif pada atom O yang keelektronegatifannya lebih besar daripada N. Bentuk II dan III mempunyai besar muatan formal yang sama tapi bentuk III mempunyai sebuah muatan -1di atom O yang lebih besar elektronegatifannya. Bentuk II dan III mempunyai pengaruh yang besar untuk hibridasi resonansi, tapi bentuk nomer III lebih berperan penting. Perhatikan muatan formal dan bilangan oksidasi untuk 3 struktur resonansi ion sianat berikut:

4 Bilangan oksidasi tidak akan berubah dari 1 bentuk resonansi ke bentuk resonansi yang lain karena keelektronegatifan tidak berubah tapi muatan formal berubah karena bilangan dari ikatan dan ikatan bebas berubah. Struktur Lewis dengan Pengecualian Aturan Oktet Aturan oktet berguna sebagai petunjuk yang sangat berguna untuk sebagian besar atom pusat dari periode 2, tapi tidak semuanya. Beberapa atom pusat memiliki kurang dari 8 elektron di sekitarnya, beberapa malah memiliki lebih dari 8 elektron di sekitarnya. Pengecualian dari aturan oktet antara lain untuk molekul yang memiliki elektron kurang dari 8, elektron dengan jumlah ganjil dan atom dengan jumlah elektron yang lebih dari 8. Elektron dengan jumlah yang kurang dari 8 Molekul gas yang mengandung berilium dan boron sebagai atom pusat, seringkali mengalami kekurangan elektron, yaitu jumlah elektron kurang dari 8 di sekitar atom B dan Be. Hanya ada 4 elektron di sekitar Berilium dan 6 elektron di sekitar Boron. Unsur golongan halogen mempunyai keelektronegatifan lebih besar dari Berilium dan Boron, dan muatan formal menunjukan struktur berikut Atom yang memiliki kekurangan elektron mencapai oktet dengan cara membentuk ikatan tambahan. Elektron yang berjumlah ganjil Beberapa molekul memiliki jumlah elektron yang ganjil, sehingga tidak memungkinkan mencapai kondisi oktet. Molekul ini biasa disebut radikal bebas, mempunyai elektron yang tidak berpasangan yang membuat mereka bersifat paramagnetik, dan sangat reaktif. NO 2 adalah salah satu contohnya, jika berikatan dengan sesama NO 2 akan membentuk N 2 O 4 yang setiap atom N nya oktet.

5 Kulit Valensi Ekspasi Sebuah atom mengambangkan valensinya untuk membentuk lebih banyak ikatan dengan memanfaatkan subkulit d yang belum terisi untuk berikatan. Proses ini hanya terjadi pada atom non logam di periode 3 dan seterusnya. Contoh senyawanya adalah adalah SF 6, PCl 5, dan H 2 SO Teori VSEPR ( Valence-Shell Electron Pair Repulsion) Untuk membuat bentuk molekul dari struktur lewis, para ahli kimia mengambangkan teori VSEPR yang prinsip dasarnya adalah Setiap kelompok elektron valensi di sekitar atom pusat terletak sejauh mungkin dari elektron yang lainnya untuk meminimalisasi gaya tolak menolak. Kelompok elektron tersebut mengandung ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, ikatan rangkap 3 pasangan elektron bebas, atau bahkan elektron bebas. Penyusunan Kelompok Elektron dan bentuk molekul Penyususan kelompok elektron ditentukan berdasarkan kelompok elektron valensi, berikatan atau tidak, di sekitar atom pusat. Di sisi lain, penentuan bentuk molekul didasarkan pada posisi atom dari atom pusat. Untuk mengelompokkan bentuk molekul, kita kita memakai istilah AX m E n dimana m menunjukan jumlah pasangan elektron ikat, n menunjukan jumlah pasangan elektron bebas, A adalah atom pusat, X adalah pasangan elektron yang berikatan dan E adalah pasangan elektron bebas (PEB). o Bentuk Molekul dengan 2 pasangan elektron Ketika ada dua kelompok elektron yang terikat dengan atom pusat, maka PEI akan bergerak sejauh mungkin dan arahnya berlawanan satu sama lain. Hal tersebut akan menghasilkan bentuk molekul

6 linier dengan sudut ikatan Notasi VSEPRnya adalah AX 2. Molekul yang mempunyai bentuk seperti ini antara lain BeCl 2 dan CO 2. Pasangan bebas tidak mempengaruhi bentuk molekul, hanya jumlah pasangan elektron yang berikatan dan PEB yang bisa mempengaruhi bentuk molekul. o Bentuk molekul dengan 3 pasangan elektron 3 pasangan elektron di sekitar atom pusat akan membuat gaya tolak menolak antara satu dan lainnya yang akan membuat sudut seperti segitiga sama sisi, yang membentuk susunan segitiga planar dengan sudut Susunan ini mempunyai 2 bentuk molekul yang memungkinkan, yang pertama dengan 3 PEI atau dengan 2 PEI dan 1 PEB. Ketika ada 3 PEI, maka bentuk molekulnya adalah segitiga planar (AX 3 ). Contohnya adalah BF 3 dan NO 3. Efek Ikatan Rangkap 2 Ikatan rangkap 2 dengan kerapatan elektron yang lebih besar, mempunyai gaya tolak menolak lebih besar antara ikatan tunggal dibandingkan gaya tolak menolak ikatan rangkap 2. Efek Pasangan Elektron Bebas Pada saat dari 3 pasangan elektron terdapat 1 PEB, maka bentuk mplekulnya akan berubah. Bentuk molekulnya akan menjadi V planar. Contoh molekulnya adalah SnCl 2. PEB akan memberikan efek kepada sudut ikatan.gaya tolak menolak antara pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikat lebih besar dari pada sesama pasangan elektron ikat. Gaya tolakan yang lebih kuat menyebabkan sudut ikatan antara pasangan elektron bebas berkurang.

7 o Bentuk Molekul Dengan 2 Pasangan Elektron Molekul atau ion yang memiliki 4 pasangan elektron pasti akan berbentuk Tetrahedral. Ketika semua pasangan elektron adalah pasangan elektron ikat (AX 4 ) maka molekulnya akan berbentuk tetrahedral dengan sudut 109,5 0. Contohnya CClF 2. Saat salah satu dari keempat pasangan elektron adalah PEB maka bentuk molekulnya akan berubah menjadi trigonal piramida (AX 3 E). Contohnya adalah NH 3 yang berubah menjadi NH 4 + Saat terdapat 2 pasangan elektron ikat maka molekulnya akan berubah bentuk menjadi V planar (AX 3 E 2 ). Contohnya NH 3. o Bentuk Molekul Dengan 5 Pasangan Elektron Molekul yang memiliki 5 atau 6 pasangan elektron memiliki atom pusat yang berasal dari periode 3 atau lebih. Ketika terdapat 5 pasangan elektron, molekulnya akan berbentuk trigonal bipiramida. Molekul ini memiliki 2 pasangan elektron yang berikatan d sekitarnya. Memiliki sudut ikatan 90 0 dan 120 0, dimana sudut ikatan yang lebih besar menunjukan gaya tolak yang kecil. Contoh molekul trigonal bipiramida adalah PCl 5. Saat terdapat 4 PEI dan 1 PEB molekulnya akan berubah bentuk menjadi bentuk gergaji.(ax 4 E) Contohnya adalah SF 4

8 Saat terdapat 3 pasangan elektron ikat dan 2 pasangan elektron bebas, maka molekulnya akan berubah bentuk menjadi T planar. Contohnya BrF 3. Saat terdapat terdapat 2 pasangan elektron ikat dan 3 pasangan elektron bebas, kondisi tersebut memberikan bentuk molekul linear (AX 2 E 3 ). Contoh molekulnya adalah I 3 - o Bentuk Molekul Dengan 6 Pasangan Elektron Oktahedral (AX 6 ) adalah bentuk yang terakhir, dengan 6 paangan elektron ikat. Contohnya adalah SF 6 5 pasangan elektron ikat dan 1 pasangan elektron bebas akan membentuk segiempat piramida (AX 5 E) contoh molekulnya adalah IF 5 Ketika sebuah molekul mempunyai 2 PEB maka akan membentuk molekul segiempat planar (AX 4 E 2 ) contoh molekulnya adalah XeF 4

9 Menentukan Bentuk Molekul dengan Teori VSEPR 1. Lukiskan struktur lewisnya dari molekulnya. 2. Tempatkan seluruh pasangan elektron dengan menghitung semua pasangan elektron di sekitar atom pusat. 3. Perkirakan ikatan yang ideal dari pasangan elektron dengan memperhatikan pengaruh pasangan ikatan inti dan ikatan rangkap 4. Gambarkan dan beri nama bentuk molekulnya dengan menghitung PEI dan PEB. o Bentuk Molekul dengan Lebih dari 1 atom pusat Banyak molekul, khususnya molekul organik memiliki atom pusat lebih dari satu. Bentuk molekulnya terdiri dari kombinasi dari masing-masing atom pusat pembentuknya. Etana (CH 3 CH 3 rumus formula C 2 H 6 ) dan etanol (C 2 H 6 OH kombinasi dari CH 3 CH 2 OH) adalah contohnya.