KIMIA ANORGANIK ( Dr. Istadi )

Transkripsi

1 KIMIA ANORGANIK ( Dr. Istadi ) BENTUK MOLEKUL DAN STRUKTUR LEWIS O l e h : Muqsit Bramantiya NIM JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012

2 I. Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Aturan Lewis A. Langkah Langkah Menentukan Rumus Lewis untuk Molekul yang Hanya Memiliki Satu Ikatan 1. Langkah Pertama Untuk menempatkan atom dari rumus molekul yang telah ditentukan adalah dengan cara menempatkan atom atom relatif ke sesamanya. Atom dengan jumlah elektron atau keelektronegatifan paling rendah ditempatkan di tengah karena memerlukan elektron lain untuk mencapai keadaan oktet. Untuk atom yang mempunyai jumlah elektron yang sama, atom dengan letak periode lebih tinggi diletakkan di tengah. Kita ambil contoh NF 3, N yang mempunyai 5 elektron sehingga memerlukan 3 elektron lagi untuk mencapai kestabilan sedangkan F mempunyai 7 elektron sehingga hanya memerlukan 1 elektron. Sehingga dapat kita gambarkan : 2. Langkah Kedua Kemudian kita tentukan jumlah elektron valensinya yaitu dengan cara menjumlahkan semua elektron yang dimiliki oleh atom ( Molekul ) atau dengan cara menambahkan satu e - untuk setiap anion dan kurangkan satu e - untuk setiap kation. Pada NF 3, dapat dituliskan : 3. Langkah Ketiga Langkah berikutnya adalah menggambarkan ikatan tunggal dari atom yang berada di sekitar ke atom yang di tengah : Setelah itu kurangkan 2e - untuk setiap ikatan yang terbentuk untuk mencari jumlah elektron yang tersisa : 4. Langkah Keempat Dan yang terakhir,jadikan setiap atom mempunyai 8 e - ( 2 e - untuk H ) dengan cara menggambar titik titik yang menunjukkan elektron di sekitar

3 atom yang berikatan sebagai pasangan bebas dan periksa setiap atom agar mempunyai 8e - Rumus Lewis ini tidak menentukan bentuk dari molekul tersebut,sehingga dapat juga digambarkan dengan : Dengan menggunakan keempat langkah ini,kita dapat menngambar rumus lewis dari berbagai molekul yang memiliki ikatan tunggal. Beberapa yang perlu diingat : Atom hidrogen mempunyai 1 lengan untuk berikatan Atom karbon mempunyai 4 lengan untuk berikatan Atom nitrogen mempunyai 3 lengan untuk berikatan Atom oksigen mempunyai 2 lengan untuk berikatan Atom atom halogen mempunyai 1 lengan untuk berikatan ketika mengelilingi atom yang lain ( Flour selalu mengelilingi atom ) CONTOH SOAL 1. Tulis dan gambarkan rumus lewis dari CCL 2 F 2 2. Tulis dan gambarkan rumus lewis dari metanol ( CH 4 O ) PENYELESAIAN 1. A. Langkah pertama Atom karbon memiliki jumlah elektron terendah sehingga dijadikan sebagai atom pusat dan atom yang lain mengelilinginya B. Langkah kedua Menentukan jumlah elektron dari CCL 2 F 2 C. Langkah ketiga Gambar ikatan tunggal ke atom pusat dan mengurangi 2e - untuk setiap ikatan,sehingga diperoleh 24 e - yang tersisa D. Langkah keempat Gambar pasangan elektron bebas di sekitar atom sehingga setiap atom sudah oktet.

4 2. A. Langkah pertama Atom H hanya memiliki 1 lengan, atom C memiliki 4 lengan, atom O memiliki 2 lengan sehingga atom C dan O berdekatan dan atom H mengelilinginya B. Langkah kedua Tentukan jumlah elektron molekul C. Langkah ketiga Gambar ikatan tunggal ke atom pusat dan mengurangi 2e - untuk setiap ikatan,sehingga tersisa 4e - D. Langkah keempat Gambar pasangan elektron bebas di sekitar atom sehingga setiap atom sudah oktet dan duplet.2 Pasangan elektron bebas terletak pada O karena elektron pada atom lainnya telah berikatan semua. B. Langkah Langkah Menentukan Rumus Lewis untuk Molekul yang Memiliki Ikatan Rangkap Diperlukan langkah tambahan setelah langkah 1 sampai 4 untuk menentukan rumus Lewis pada ikatan rangkap 5. Langkah kelima Jika setelah langkah keempat, atom pusat tidak oktet,maka buatlah menjadi ikatan rangkap dengan mengubah 1 pasangan bebas dari atom yang mengelilingi untuk berikatan dengan atom pusat.contohnya pada rumus Lewis dari Etilen dan Nitrogen. Untuk Etilen ( C 2 H 4 ) Setelah langkah 1 sampai 4, kita punya :

5 Maka diperlukan langkah tambahan yaitu mengubah pasangan bebas menjadi pasangan yang berikatan. Atom C di sebelah kanan telah oktet namun atom C di sebelah kiri hanya 6e - sehingga kita memberikan satu elektron dari atom C kanan ke atom C kiri untuk dapat membentuk ikatan. Untuk nitrogen ( N 2 ) Setelah langkah 1 sampai 4, kita punya : Maka diperlukan langkah tambahan yaitu mengubah pasangan bebas menjadi pasangan yang berikatan. Kedua atom N belum oktet,dan untuk mencapai oktet memerlukan 3 ikatan sekaligus sehingga dapat digambarkan : II. Resonansi : Mendelokasikan Pasangan Elektron yang Berikatan Pada struktur I, oksigen B punya ikatan rangkap dengan oksigen A dan punya ikatan tunggal dengan oksigen C. Pada struktur II sebaliknya. Namun perbedaan struktur Lewis ini tetap menunjukkan molekul yang sama. Panjang ikatan dan energi ikatan yang hampir sama menunjukkan bahwa kedua struktur tersebut identik. Kedua struktur ini lebih tepat dinyatakan dengan struktur resonansi ( bentuk resonansi ) dan panah diantarnya. Struktur resonansi mempunyai penempatan atom yang sama tapi lokasi ikatan dan pasangan bebasnya berbeda. Struktur resonansi tidak menggambarkan ikatan yang sesungguhnya. Artinya struktur I tidak bisa kembali dan berubah menjadi struktur II secara langsung.

6 Pada resonansi hybrid dari O 3, 2 pasangan elektron terdelokasi. Hasil ini menunjukkan bahwa O 3 mempunyai 2 ikatan identik, masing masing terdiri dari ikatan tunggal ( pasangan elektron terdelokasi ) dan ikatan parsial ( konstribusi dari salah satu pasangan elektron terdelokasi ). Penggambaran hybrid resonansi dengan garis lengkung putus putus untuk menunjukkan pasangan yang terdelokalisasi Delokasi elektron mengurangi gaya tolak antar elektron sehingga manstabilkan molekul. Banyak molekul atau ion yang digambarkan sebagai resonansi hybrid antara lain benzena ( C 6 H 6 ) yang mempunyai 2 resonansi penting yang mana ikatan tunggal dan rangkapnya mempunyai posisi yang berbeda dan sering digambarkan sebagai titik titik lingkaran sederhana. Ikatan parsial mengarah ke ikatan fraksional,contohnya O 3 : jika ordo ikatan tidak, maka tidak bisa membentuk ikatan fraksional seperti struktur Lewis pada ion poliatomik, berada pada tanda kurung siku dengan muatannya berada di luar. CONTOH SOAL 1. Tuliskan struktur resonansi dari NO 3 -

7 PENYELESAIAN Setelah langkah 1 sampai 4, kita mendapatkan : 5. Langkah kelima kita ubah 1 pasang elektron bebas pada atom O ke pasangan ikatan dan membentuk ikatan rangkap sehingga tercapai oktet. Semua atom O ekuivalen sehingga terbentuk 3 struktur resonansi III. Memilih Bentuk Resonansi yang Lebih Penting Salah satu cara untuk memilih bentuk resonansi yang lebih penting adalah menentukan muatan formal atom ( jika elektron yang berpasangan terbagi rata ). Rumus untuk menghitung muatan formal atom yaitu : Muatan formal atom = jumlah Ev atom (jumlah Ev yang tidak dibagi + jumlah Ev yang dibagi) Contohnya : Hal hal yang perlu diingat dalam menentukan bentuk resonansi yang lebih penting antara lain : Muatan formal atom yang lebih kecil lebih baik daripada yang besar Menghilangkan muatan formal atom yang berdekatan dan tidak diinginkan Muatan formal atom yang lebih negatif harus berada di atom yang lebih elektronegatif IV. Struktur Lewis Yang Melanggar Aturan Oktet Beberapa molekul melanggar kaidah oktet karena kekurangan elektron pada atom,molekul dengan elektron yang ganjil dan meluasnya elektron valensi. A. Kekurangan Elektron pada Molekul BF 3 dan BeCl 2 merupakan contoh molekul yang melanggar aturan oktet karena kekurangan elektron.

8 salah satu cara untuk mengubah ke aturan oktet adalah dengan membentuk ikatan baru pada saat terjadi reaksi. Misalnya BF 3 direaksikan dengan ammonia, maka atom B dapat menjadi oktet. B. Molekul dengan Elektron Ganjil Pada molekul NO 2 yang mempunyai beberapa bentuk resonansi. 2 diantaranya membentuk ikatan rangkap dengan atom O. Yang lainnya melibatkan letak dari pasangan elektron bebas. Ketika 2 molekul NO 2 berdekatan kedua molekul itu langsung bereaksi karena atom N pada NO 2 adalah radikal bebas. C. Meluasnya Elektron Valensi pada Molekul Sebuah atom memperluas elektron valensinya untuk membentuk lebih banyak lengan untuk berikatan. Atom pusat dapat memanfaatkan kekosongan pada orbital D setelah memanfaatkan orbital S dan P. Hal ini hanya terjadi pada atom bukan logam pada periode 3 atau yang lebih tinggi. Contohnya SF 6 CONTOH SOAL 1. Tuliskan rumus Lewis dari H 3 PO 4

9 PENYELESAIAN Punya 2 kemungkinan rumus Lewis yaitu : Pada bentuk II mempunyai muatan yang lebih kecil, sehingga bentuk resonansinya lebih penting. V. Teori VESPR dan Bentuk Molekul A. Penyusunan Kelompok Elektron Dan Bentuk Molekul Ketika ada beberapa kelompok elektron mengelilingi atom inti, kelompok elektron(pasangan elektron Ikatan) berusaha menjauhi sejauh mungkin sehingga energi yang ditimbulkan menjadi seminimum mungkin ini karena antara 2 benda yang bermuatan sama akan saling tolak menolak. Berbeda-bedanya jumlah ikatan yang berikatan maka molekul akan memeliki bentuk geometri dan sudut yang berbeda-beda pula. Inti atom dilambangkan dengan A, pasangan elektron ikatan dilambangkan X dan pasangan elektron bebas dilambangkan dengan E. Terdapat 5 bentuk molekul dasar yaitu: linier, trigonal planar, tetrahedral, trigonal bipiramida, oktahedron. 1. Bentuk Molekul yang memiliki 2 Kelompok elektron. Ketika molekul memiliki 2 pasangan elektron yang berikatan maka bentuk molekul tersebut adalah linier hal ini terjadi karena kelompok elektron dalam hal ini pasangan elektron ikatan berusaha menjauhi satu sama lain sehingga tebentuk sudut 180 antar kelompok elktron. Contohnya adalah molekul CO 2.

10 2. Bentuk Molekul yang memiliki 3 Kelompok elektron Ketika molekul memiliki 3 PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN maka bentuk molekul tersebut adalah trigonal planar. Hal ini terjadi karena kelompok elektron (PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN) berusaha menjauhi satu sama lain sehingga tebentuk sudut 120 antar kelompok elektron. Contohnya adalah molekul BF 3. Efek ikatan rangkap. Ikatan rangkap memiliki gaya tolak menolak yang lebih besar dari pada ikatan normalnya sehingga menyebabkan kelompok elektron lain terdorong lebih jauh dari pada biasanya. Contoh CH 2 O. Efek Pasangan Elektron Bebas (PASANGAN ELEKTRON BEBAS). Pasangan elektron bebas memiliki gaya tolak menolak yang lebih kuat dari pada ikatan rangkap sehingga menyebabkan kelompok elektron lain terdorong lebih jauh lagi sehingga membentuk V (AX 3 E 1). Contoh SnCl Bentuk Molekul yang memiliki 4 Kelompok elektron. Ketika molekul memiliki 4 PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN maka bentuk molekul tersebut adalah tetrahedral (AX 4 ) hal ini terjadi karena kelompok elektron (PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN) berusaha menjauhi satu sama lain sehingga tebentuk sudut 109,5 antara kelompok elektron. Contoh CH 4 I II III

11 Sebenarnya bentuk dari Molekul yang memiliki 4 Kelompok elektron maka akan dijelaskan. Bentuk molekul trigonal piramid (AX 3 E 1 ) disebabkan oleh adanya satu PASANGAN ELEKTRON BEBAS sehingga menyebabkan kelompok elektron lainya dalam hal ini (PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN) Terdorong semakin kebawah sehingga menyebabkan sudut yang dibentuk oleh tiga PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN pun mengecil yaitu contoh molkul NH 3. Bentuk molekul lainya adalah bentuk V hal ini diakibatkan oleh adanya 2 PASANGAN ELEKTRON BEBAS sehingga kelompok elektron lain lebih terdorong sehingga menjadi bentuk V. Hal ini yang terjadi pada molekul H 2 O, yang banyak orang mengira bahwa bentuk molekul H 2 O itu adalah linier tetapi karena ada 2 PASANGAN ELEKTRON BEBAS sehingga bentuk Molekul H 2 O yang sebnarnya adalah V. Contoh yang lainya adalah NH Bentuk Molekul yang memiliki 5 Kelompok elektron. Ketika molekul memiliki 5 PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN maka bentuk molekul tersebut adalah trigonal bypiramid (AX 5 ). Ada 2 posisi untuk kelompok elektron dan sudut. Pertama 3 kelompok ekuator yang berbentuk trigonal planar termasuk dengan atom central dan membentuk sudut 90 satu dengan yang lainya. Kedua 2 kelmpok axis yang membentuk sudut 120 antara satu dangan lainnya. Jadi gaya tolak menolak antara kelompok ekuator ke ekuator lebih lemah terhadap gaya ekuator ke axis. Contoh PCl 5. Bentuk yang lainnya adalah papan jungkat jungkit (AX 4 E 1 ) bentuk ini terjadi karena terdapat satu PASANGAN ELEKTRON BEBAS yang menyebabkan terdorongnya kelompok elketron ekuator dan axis sehingga sudut antara mereka pun mengecil. Contoh SF 4 Selanjutnya adalah bebentuk T (AX 3 E 2 ) hal ini diakibatkan terdapat 2 PASANGAN ELEKTRON BEBAS sehingga 2 elektron kelompok ekuator tedorong menyebabkan sudut nya mengecil jadi 88.2 bukan 90. Contoh BrF 3.

12 Yang terakhir adalah bentuk linier hal ini diakibatkan terdapatnya 3 PASANGAN ELEKTRON BEBAS sehingga kelompok elektron membentuk sudut 180. Contoh I Bentuk Molekul yang memiliki 6 Kelompok elektron. Ketika molekul memiliki 6 PASANGAN ELEKTRON YANG BERIKATAN maka bentuk molekul tersebut adalah oktahedran (AX 6 ). Karena gaya tolak menolak sudut antara semua elektron adalah 90. Contoh SF 6. Bentuk yang lainya adalah piramida persegi (AX 5 E 1 ) karena terdapat 1 PASANGAN ELEKTRON BEBAS maka elektron yang membentuk persegi akan sedikit naik oleh gaya tolak menolak dengan PASANGAN ELEKTRON BEBAS. Contoh IF 5. Bentuk yang lainya adalah square planar (AX e E 2 ) karena terdapat 2 PASANGAN ELEKTRON BEBAS maka akan terbentuk persegi yang diakibatkan dari gaya tolak menolak.

13 VI. PenggunaanTeori VESPR untuk Menentukan Bentuk Molekul 1. Langkah Pertama Tulis rumus Lewis dari rumus molekul yang diketahui 2. Langkah Kedua Hitung semua elektron yang berada pada atom tengah untuk menyusun kelompok elektron 3. Langkah Ketiga Memprediksi posisi dari semua pasangan elektron bebas dan ikatan rangkap agar dapat diketahui sudut ikatannya 4. Langkah Keempat Gambar dan tentukan bentuk molekul dengan cara menghitung ikatan elektron dan pasangan elektron bebas secara terpisah.