BAB 10. Strukturr Lewis dan Bentuk Molekul

Transkripsi

1 BAB 10 Strukturr Lewis dan Bentuk Molekul Disusun Oleh : DHANY MIRNASARI ( ) Dosen Pengampu : DR. ISTADI JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

2 10.1 MENGGAMBARKAN MOLEKUL DAN ION DENGAN STRUKTUR LEWIS Yang pertama dilakukan untuk menggambarkan bentuk molekul adalah dengan mengubah rumus molekul ke bentuk struktur lewis. Struktur lewis tergambar secara dua dimensi dengan setiap titik sebagai simbol satu elektron terluar suatu atom. Menggunakan Aturan Oktet Dalam Membuat Struktur Lewis Sebelum membuat struktur lewis, kita memutuskan terlebih dahulu penempatan atom pusat agar saling berikatan dan juga Struktur Lewis untuk Molekul dengan ikatan tunggal yang tepat Untuk menulis struktur Lewis dari rumus molekul, kita harus memutuskan penempatan atom dalam molekul (atau ion poliatomik) yaitu dengan menentukan mana atom yang berdekatan dan menjadi terikat satu sama lain dan mendistribusikan jumlah total elektron valensi pasangan berikatan dan pasangan elektron bebas. Langkah 1 : Menempatkan atom dengan nomor golongan yang lebih rendah sebagai atom pusat karena membutuhkan lebih banyak elektron untuk mencapai oktet. Namun apabila atom memiliki nomor golongan yang sama, jumlah periode yang lebih tinggi sebagai atom pusat. Langkah 2 : Menjumlahkan elektron valensi semua atom dalam molekul. Langkah 3 : Menggambarkan ikatan tunggal dari setiap atom sekitarnya dengan atom pusat dan mengurangi dua elektron valensi untuk setiap ikatan.

3 Langkah 4 Menambahkan sisa pasangan elektron sehingga setiap atom memiliki 8 elektron. Dengan mengikuti empat langkah tersebut, kita dapat menulis struktur Lewis untuk setiap molekul ikatan tunggal. Contoh Soal Struktur Lewis untuk Molekul dengan ikatan tunggal Tuliskan struktur Lewis untuk CCI₂F₂. Solusi : Langkah 1 Menentukan atom pusat yang memiliki golongan terendah. Karbon memiliki golongan terendah, sehingga karbon sebagai atom pusat. Langkah 2 Menjumlahkan semua elektron valensi dalam senyawa. C golongan 4A ; F golongan 7A dan Cl golongan 7A. Sehingga [1 XC (4e-)] + [2 XF (7e-)] + [2 X Cl (7e-)] = 32 valensi e- Langkah 3 Gambarkan ikatan tunggal dengan atom pusat dan mengurangi 2e-untuk setiap ikatan tunggal. Langkah 4 Menambahkan sisa pasangan elektron sehingga setiap atom memiliki 8 elektron. Struktur Lewis Molekul Dengan Beberapa Ikatan Terkadang setelah menggunakan 4 langkah tersebut masih ada kekurangan elektron pada atom pusat untuk mencapai oktet. ini berarti ada beberapa ikatan. dan membutuhkan langkah tambahan ini : Langkah 5 Membuat beberapa ikatan dengan mengubah pasangan bebas dari salah satu atom sekitarnya menjadi sepasang ikatan dengan atom pusat.

4 Contoh Soal Struktur Lewis Molekul Dengan Beberapa Ikatan Tulislah struktur Lewis dari Etilen (C₂H₄) Solution : lakukan 4 langkah sebelumnya, setelah itu Langkah 5 Membuat beberapa ikatan dengan mengubah pasangan bebas dari salah satu atom sekitarnya menjadi sepasang ikatan dengan atom pusat. C di sebelah kanan memiliki 8 elektron, tetapi C di sebelah kiri hanya 6e -, jadi kami ubah pasangan elektron bebas untuk sepasang ikatan antara dua atom C RESONANSI : PENEMPATAN ULANG ELEKTRON BERPASANGAN Apabila menulis lebih dari satu struktur Lewis. masing-masing dengan penempatan atom relatif yg sama sebuah molekul atau ion dengan ikatan rangkap ke ikatan tunggal. contohnya ozon (O₃). Dalam struktur I, oksigen B berikatan ganda dengan oksigen A dan ikatan tunggal untuk oxygen C. Dalam struktur II, ikatan tunggal dan ikatan rangkap kebalikan dari struktur I. Ini bukan dua yang berbeda bentuk molekul O₃, hanya berbeda Lewis struktur untuk molekul yang sama. Bahkan, struktur Lewis tidak menggambarkan O₃ dengan akurat,ukuran dari panjang ikatan dan pengukuran energi menunjukkan bahwa dua ikatan ini dalam O₃ adalah sama.

5 Struktur resonansi memiliki penempatan atom yang relatif sama tetapi memiliki lokasi yang berbeda dari ikatan dan pasangan elektron bebas. Anda dapat mengganti satu bentuk resonansi kebentuk yg lain dengan memindahkan pasangan elektron bebas ke ikatan posisi, sebagai berikut Muatan Formal : Memilih Struktur Resonansi yang Lebih Penting Satu cara untuk memilih bentuk struktur resonansi yang lebih penting untuk menentukan masing masing muatan formal dari atom, muatan itu akan terjadi apabila ikatan elektron terbagi rata. Tiga cara untuk menentukan struktur resonansi yang lebih penting 1. Muatan yang lebih kecil (positif atau negatif) lebih utama dari pada yang bermuatan besar. 2. Seperti muatan formal pada atom yang berdekatan tidak diperlukan. 3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan ada pada atom yang elektronegatif PENGECUALIAN STRUKTUR LEWIS TERHADAP PERATURAN OKTET Aturan oktet paling sering digunakan untuk molekul periode 2 sebagai atom pusat, tapi tidak selalu. Ada juga molekul atom pusat dari periode tertinggi. Pengecualian paling signifikan aturan oktet adalah untuk molekul yang mengandung atom yang kekurangan elektron, atom elektron yang ganjil, dan terutama atom kulit valensi ekspansi. 1. Atom Yang Kekurangan Elektron Gas molekul yang mengandung baik berilium atau boron sebagai atom pusat sering kekurangan elektron, yaitu, elektron yang mengitari Be dan B kurang dari 8 elektron. Struktur Lewis gas berilium klorida dan boron trifluorida yaitu

6 Hanya ada 4 elektron disekitar berilium dan enam elektron di sekitar boron. Kenapa tidak pasangan elektron bebas yang menjadi atom pusat, sehingga memenuhi aturan oktet? halogen jauh lebih elektronegativ dari berilium dan boron. 2. Senyawa Dengan Jumlah Elektron Valensi Ganjil Beberapa senyawa mengandung atom pusat dengan jumlah elektron valensi ganjil, sehingga tidak mungkin semuanya memiliki elektron yang berpasang. Pada hakikatnya struktur lewis didasarkan pada model elektron pasangan. Kebanyakan molekul elektron ganjil memiliki atom pusat dengan nomer golongan yang ganjil. Contohnya NO₂ 3. Kulit Valensi Ekspansi Banyak senyawa dan ion yang memiliki lebih dari delapan elektron yang mengelilingi atom pusat. Sebuah atom pusat dapat menampung tambahan pasangan dengan memanfaatkan orbital d yang kosong untuk berikatan. kulit valensi terekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari perioda 3 keatas dengan kulit d yang bisa dipakai. Salah satu contohnya SF 6

7 Contoh Soal Menulis Struktur Lewis Untuk Pengecualian Aturan Oktet Gambarkan struktur lewis dari H 3 PO 4 Solusi : Atom pusatnya adalah P yang berperiode 3. sehingga dapat menggunakan orbital d yang kosong untuk berikatan dan memiliki lebih dari satu oktet. oleh karena itu kita dapat membuat lebih dari satu struktur lewis Teori Valence-Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) Dan Bentuk Molekul Prinsip dasar teori Valence-Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) yaitu masing-masing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan. Susunan Grup Elektron Dan Bentuk Molekul Susunan elektron kelompok didefinisikan oleh valensi elektron kelompok, baik berikatan dan tidak berikatan disekitar atom pusat. Di sisi lain, bentuk molekul ditentukan oleh posisi relatif dari inti atom. Untuk mengklasifikasikan bentuk elektron, kita menetapkan notasi AX m E n. m dan n adalah bilangan bulat. A adalah atom pusat, X adalah atom sekitar yang berikatan, dan E adalah pasangan elektron bebas (lone pair).

8 5 BENTUK DASAR MOLEKUL Bentuk Molekul Dengan 2 pasang Elektron (Linier) Ketika dua pasang elektron melekat pada atom pusat yang berorientasi terpisah sejauh mungkin, mereka menunjuk ke arah yang berlawanan. Susunan linear grup elektron menghasilkan molekul dengan bentuk linier (AX 2 ) dan bersudut 180. Gambar 10.3 atas menunjukkan bentuk umum, sedangkan yang di tengah bentuk dengan teori VSEPR. contoh dari bentuk linier adalah gas berilium klorida (BeCl 2 ). Gas berilium klorida termasuk senyawa kekurangan elektron dengan hanya dua pasang elektron disekitar pusat.

9 Bentuk Molekul Dengan 3 pasang Elektron ( Segitiga Planar) Tiga pasang elektron di sekitar atom pusat saling tolak menolak menjadi sebuah segitiga sama sisi, yang membentuk planar trigonal dan bersudut 120. Susunan ini mempunyai dua kemungkinan bentuk molekul yaitu tiga pasang atom mengitari atom pusat dan yang satunya dua pasang atom mengitari atom pusat dengan satu pasangan elektron bebas. Ketika tiga atom berikatan, bentuk molekulnya yaitu planar trigonal (AX 3 ). Contoh dari bentuk molekul ini adalah Boron Triflorida (BF 3 ) Pengaruh Pasangan Elektron Bebas Ketika dua pasang atom berikatan dan satu pasangan elektron bebas (AX 2 E) bentuk molekulnya yaitu berbentuk V atau bengkok. Pasangan elektron bebas memiliki efek besar pada sudut ikatan karena hanya memiliki satu inti. Dengan demikian pasangan elektron bebas menolak pasangan elektron ikatan lebih kuat dibanding pasangan elektron ikatan menolak yang lain.

10 Bentuk Molekul Dengan 4 Pasang Elektron (Tetrahedral) Empat pasang elektron sangat susah untuk digambarkan secara 2 dimensi tetapi harus menggunakan 3 dimensi agar penggambaran pemisahan yang jelas. Semua molekul atau ion dengan 4 grup elektron berikatan yang mengelilingi atom pusat akan memakai bentuk tetrahedral. Ketika semua 4 elektron berikatan bentuk molekulnya adalah tetrahedral (AX 4 ). Ketika tiga pasang elektron berikatan dan satu pasangan bebas, bentuk molekulnya adalah piramida trigonal (AX 3 E) Ketika dua pasang elektron berikatan mengelilingi atom pusat dan dua pasang elektron lainnya tidak berikatan, bentuk molekulnya berbentuk V atau bengkok (AX 2 E 2 )

11 Bentuk Molekul Dengan 5 Pasang Elektron (Bipiramida Trigonal) Semua molekul dengan lima atau enam pasang elektron memiliki atom pusat dariperiode 3 atau lebih tinggi karena hanya atom atom ini memiliki orbital d yang tersedia untuk memperluas kulit valensi lebih dari 8 elektron. Jika semua 5 pasang elektron berikatan bentuk molekulnya adalah bipiramida trigonal (AX 5 ). Contoh nya fosfor pentaklorida (PCl 5 ) Karena pasangan elektron bebas menolak kuat daripada pasangan ikatan bebas, pasangan ikatan bebas memaksa untuk menempati posisi khatlistiwa dengan 4 pasang elektron berikatan dan satu pasang elektron bebas (AX 4 E) akan membentuk seperti jungkat jungkit atau bipiramida trigonal. Contohnya adalah SF 4 Kecenderungan pasangan elektron bebas untuk menempati posisi khatulistiwa menyebabkan molekul dengan tiga pasang ikatan elektron dan dua pasang elektron bebas membentuk huruf T (AX 3 E 2 ). Contohnya triflotida brom (BrF 3 )

12 Sedangkan apabila tiga pasang elektron bebas dalam posisi khatulistiwadan dua pasang ikatan elektron dalam posisi aksial, maka akan membentuk - bentuk linier (AX 2 E 3 ). Contohnya adalah IO 3 Bentuk Molekul Dengan 6 Pasang Elektron (Octahedral) Dengan enam pasang elektron berikatan akan membentuk molekul oktahedral (AX 6 ). Contohnya SF 6 Sedangkan lima pasang elektron berikatan dan satu pasangan elektron bebas akan membentuk piramida persegi (AX 5 E)contohnya adalah pentaflorida yodium (IF 5 ) Ketika dua pasang elektron bebas dan empat pasang elektron berikatan akan membentuk planar persegi (AX 4 E 2 ). Contohnya tetraflorida xenon (XeF 4 ).

13 Menggunakan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekuler Langkah 1 : Menuliskan struktur lewis dengan rumus molekul untuk menentukan penempatan yang tepat dan jumlah pasangan elektron. Langkah 2 : Menetapkan pasangan elektron dengan menghitung semua pasangan elektron disekitar pusat atom, yang berikatan maupun yang tidak. Langkah 3 : Memprediksi sudut ikatan dari pasangan elektron dan arah setiap penyimpangan yang disebabkan oleh pasangan elektron bebas atau ikatan ganda. Langkah 4 : menggambarkan dan memberi nama bentuk molekul dengan menghitung pasangan berikatan dan pasangan tidak berikatan secara terpisah.