Penggambaran Ion dan Molekul dengan Struktur Lewis

Transkripsi

1 Penggambaran Ion dan Molekul dengan Struktur Lewis Menggambarkan struktur lewis adalah bentuk dua dimensional dari molekul yang berupa symbol dot yang menggambarkan atom, pasangan ikatan tunggal terikat dan pasangan ikatan tunggal bebas. Dalam menggambarkan struktur lewis, aturan octet banyak digunakan sebagai panduan dalam menggambarkannya. Dalam menggambarkan molekul atau ion dengan struktur Lewis kita harus mengetahui rumus senyawa dan posisi relatif masing-masing atom Jumlah total elektron valensi dari seluruh atom didistribusikan keseluruh atom yang berikatan dan sisanya menjadi pasangan elektron bebas (tak berikatan) Struktur Lewis untuk Molekul Berikatan Tunggal 1. Tempatkan atom berdekatan terhadap atom lain, atom dengan nomor golongan lebih rendah berada ditengah, jika gologannya sama maka atom dengan periode lebih tinggi (karena atom yang kurang eleltronegatifan :periode semakin kecil periode semakin besar) diposisikan sebagai atom pusat/tengah. Pada NF 3, N (gol.5a; EN=3.0) punya 5 elektron valensi jadi N butuh 3 e -, sedangkan tiap atom F (gol.7a; EN=4.0) punya 7 e - jadi hanya butuh 1e -. Sehingga N menjadi atom pusat 2. Tentukan jumlah total elektron valensi yang ada Jadi, pada NF 3 : [1 x 5e - N] + [3 x 7e - F] = 5e e - 3. Buat garis ikatan tunggal dari atom pusat ke seluruh atom sekelilingnya, dan kurangi 2e - untuk tiap 1 ikatan tunggal yang ada 4. Distribusikan elektron tersisa sedemikian sehingga semua atom memiliki elektron valensi delapan (oktet). Pertama letakkan pasangan atom bebas disekitar atom pinggir, jikalau masih ada sisa electron, letakkan di sekitar atom pusat. Cek kembali apakah jumlah pasangan atom terikat dan pasangan atom bebas berjumlah sama dg jumlah total e - valensi. Pada NF 3 cek lagi apakah total setelah digambarkan e - valensi = 26e -. Dengan menggunakan langkah-langkah diatas, kita sudah bisa menggambarkan struktur lewis untuk molekul dengan ikatan tunggal yang mempunyai atom central seperti O,C,N dan beberapa molekul dengan atom pusat dg periode lebih besar.

2 Aturan: 1.Atom H membentuk 1 ikatan 2.Atom C membentuk 4 ikatan 3.Atom N membentuk 3 iktan 4.Atom O membentuk 2 ikatan 5.Atom-atom Halogen membentuk 1 ikatan ketika menjadi atom pinggir. Struktur Lewis untuk molekul dengan ikatan rangkap Langkah 1-4 diatas, tetapi setelah itu ada masalah berupa kurangnya e - untuk salah satu atom pusat untuk membentuk octet. Maka langkah selanjutnya: 5. Ubah ikatan menjadi ikatan rangkap. Jika sebuah atom pusat belum mencapai octet, Ubah pasangan elektron bebas pada atom sekitar menjadi satu ikatan lagi sehingga atom pusat yang belum octet mempunyai ikatan rangkap dan menjdai octet Contoh : menggambarkan struktur Lewis pada molekul dengan ikatan rangkap. -Ethilen (C 2 H 4 ) Kerjakan langkah 1-4;letakkan atom-atomnya, menghitung total atom valensi,buat ikatan tunggal, dan distribusikan electron sisa. Kemudian lakukan langkah 5 Setelah langkah 1-4 terbentuk Langkah 5: ubah pasangan elektron bebas menjadi pasangan elektron terikat sehingga Resonansi: Ikatan Pasangan Elektron Terdelokalisasi Kita dapat menggambarkan suatu molekul dengan lebih dari 1 struktur lewisnya, Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk 2 struktur Lewis yang identik Misal pada senyawa O 3 (ozon) Struktur I dan II adalah identik ; Pada struktur I, Oxigen B punya ikatan rangkap dengan oxygen A dan ikatan tunggal dengan Oxigen C. Sebaliknya, Pada struktur II mempunyai ikatan yang berkebalikan dengan ikatan pada struktur I. Faktanya kedua struktur ini tidak ada yang benar benar menggambarkan struktur Lewis O 3 secara tepat karena panjang ikatan dua ikatan O ternyata memiliki nilai diantara panjang O O dan O=O Bentuk molekul bisa digambarkan lebih tepat dengan dua struktur lewis tersebut. Struktur sebenarnya lebih cocok disebut dengan hibrid resonansi yaitu bentuk ratarata keduanya, dan panah resonansi dengan dua kepala panah diantara mereka ( )

3 Struktur yang beresonansi adalah struktur yang mempunyai letak relatif atom yang sama, tetapi berbeda pada lokasi ikatan dan pasangan elektron bebasnya. Muatan Formal: Seleksi struktur resonansi yang lebih disukai Pada uraian terdahulu resonansi dua senyawa identik terjadi ketika senyawa tsb simetris dan tidak bisa dibedakan Namun jika senyawa asimetris maka salah satu resonansi lebih disukai dengan melihat muatan formal masing-masing atom Muatan formal = jml e valensi (jml e valensi sunyi + ½ jml e berikatan) Contoh O 3 3 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 Contoh : NCO -, NO 2 F. Pengecualian Aturan Oktet Struktur Lewis Kaidah Oktet adalah aturan baku untuk molekul-molekul, tapi tidak untuk semuanya. Terutama untuk molekul dengan atom pusatnya yang mempunyai perode yang lebih tinggi. Contoh; beberapa atom pusat ada yang punya jumlah atom disekililingnya lebih dari delapan, ataupun kurang dari delapan. Pengecualian aturan oktet berlaku untuk : 1. Molekul kekurangan elektron (electron deficient) senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8: BF 3 dan BeCl 2 Hanya ada 4 elektron untuk Berilium dan 6e - disekitar Boron. Mengapa pasangan e - bebas disekitar halogen tidak membentuk ikatan rangkap? Karna Halogen mempunyai elektronegatifitas yg lebih besar dari Boron dan Berilium, dan muatan formalnya menunjukkan struktur yang tidak biasa : Muatan formal menunjukkan struktur tanpa ikatan rangkap lebih disukai. Biasanya untuk atom atom yang kekurangan electron, mereka membentuk oktet dengan cara membentuk ikatan tambahan saat bereaksi. Contoh pada BF 3 bereaksi dengan ammoniak:

4 BF 3 memiliki 8 elektron valensi dengan membentuk ikatan lebih lanjut dengan NH Molekul dengan elektron ganjil (odd electron). Beberapa molekul memiliki atom pusat dengan jumlah electron valensi ganjil sehingga tidak memungkinkan untuk mempunyai electron berpasangan. Adanya elektron yang tidak berpasangan dan tidak berikatan, spesies ini disebut radikal bebas, misal ; N [gol.5a(15)] pada senyawa NO 2 Bentuk kanan yaitu bentuk dimana elektron tunggal pada O ikatan tunggal mempunyai formal charges nol (0).Sedangkan elektron tunggal pada atom N haruslah lebih utama karena hal tersebut menentukan reaksi reaksi yang terjadi pada NO 2. Senyawa ini berikatan dengan sesamanya membentuk N 2 O 4 dengan elektron valensi 8 (mencapai oktet). 3. Kulit Valensi Ekspansi (expanded valence shell). Beberapa molekul/ion memiliki Lebih dari 8 elektron disekitarnya sehingga molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatan kulit valensi terekspansi hanya terjadi pada molekul dengan atom pusat non logam dari periode 3 keatas dengan kulit d yang bisa dipakai Contoh senyawa: SF 6 (Sulfur hexafluoride). Atom pusat Sulfur dikelilingi oleh 6 ikatan tunggal dari masing-masing 1 untuk tiap fluorin. Jadi, total electron valensi yang ada pada Sulfur adalah 12. Teori Valence-Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) Struktur Lewis sebuah molekul hanya menunjukkan gambaran di bidang datar tentang letak bagian dari molekul, bentuk hubungan struktur, dan bentuk dari ikatan. Jadi, untuk membentuk bentuk molekul dari struktur Lewis, para kimiawan mengembangkan teori Valence-Shell electron-pair epulsion (VSEPR). Yaitu adalah prinsip dasar bahwa masingmasing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan. Grup electron disini adalah electron-elektron yang menempati ruang disekitar sebuah atom. Setiap grup electron ini akan mengusir grup yang lain sehingga sudut diantara mereka semakin besar (menjauh). Pengelompokkan grup electron dan bentuk molekul

5 Pengelompokkan ini ditentukan oleh grup electron valensi, baik itu berikatan atau tidak, yang ada disekitar atom pusat. Dengan kata lain, bentuk molekul ditentukan oleh posisi relative dari nukleus sebuah atom. Untuk menggambakan bentuk molekul, menggunakan rumus AX m E n, dimana m dan n adalah bilangan bulat, A adalah atom pusat, X adalah atom yang mengelilingi, dan E adalah pasangan elektron valensi bebas. Bentuk molekul dengan grup 2 electron (bentuk linear) Adalah saat 2 grup electron berikatan dengan sebuah atom pusat, maka akan membentuk jarak sejauh mungkin, dengan arah yang berlawanan. Bentuk linear mempunyai sudut ikatan dan rumus VSEPR : AX 2. Pada BeCl 2 dan CO 2 Bentuk molekul grup 3 electron (bentuk Trigonal Planar) Grup elektron di sekitar atom pusat menjauh satu sama lain hingga pojok dan membentuk segitiga, yaitu trigonal planar, dan mempunyai sudut ikatan Bentuk ini mempunyai 2 kemungkinan bentuk molekul, yaitu 3 atom yang semua mengelilingi atom pusat dan 2 atom dan satu pasangan e - bebas. Jika grup 3 elektron adalah grup yang berikatan, bentuk molekulnya adalaah trigonal planar (AX 3 ). Bentuk molekul BF 3 Efek dari ikatan rangkap dua Efek dari ikatan rangkap dua adalah sudut ikatan yg menyimpang dari ideal karna ikatan rangkap dua punya densitas lebih besar, sehingga tolak menolak dua ikatan lainnya lebih kuat daripada mereka tolak menolak satu dengan yang lain. Efek dari pasangan elektron bebas Pada AX 2 E, bentuknya bukan trigonal planar, tetapi bentuk V atau bent. Hal ini dikarenakan psngan elektron bebas hanya diikat oleh 1 nukleus, sehingga membuat ia mempunyai tolakan lebih besar daripada pasangan elektron terikat. Hal ini membuat berkurangnya sudut antara pasangan elektron terikat. Contoh pada SnCl 2 sudut berkurang menjadi 95 0 :

6 Bentuk Molekul Untuk 4 grup elektron (Tetrahedral) 4 grup elektron harus menggunakan 3 dimensi untuk mencapai pemisahan maksimal dalam menggambarkannya. Semua molekul dengan grup 4 elektron yang mengelilingi atom pusatnya menggunakan bentuk tetrahedral. -Untuk semua dari 4 grup elektron adalah pasangan elektron terikat, bentuk molekulnya adalah tetrahedral (AX 4 ). -Jika ada satu dari 4 grup elektron adalah pasangan elektron bebas, bentuk molekulnya adalah trigonal pyramid (AX 3 E). Sudut ikatannya berkurang dari ideal. - Jika mempunyai 2 yang berikatan dan 2 tidak berikatan (nonbonding groups), maka bentuk molekulnya adalah bent, atau bentuk V (AX 2 E 2 ). Bentuk Molekul untuk 5 grup elektron Semua molekul dengan 5 atau 6 grup elektron mempunyai atom pusat dari periode 3 keatas karena hanya atom atom yang mempunyai orbital d yang dapatberekspansi melebihi 8 elektron. Saat saling menjauh, kelompok 5 grup elektron membentuk trigonal bipyramidal. Molekul yang mempunyai bentuk molekul trigonal bipyramid adalah PCl 5 : Tiga bentuk lain dalam grup ini adalah untuk molekul yang mempunyai pasangan elektron bebas. Karna psgn elektron bebas mempunyai gaya tolak menolak lebih besar dibandingkan psgn elektron terikat, maka ditemukan bahwa psgn elektron bebas menempati posisi equator. -Dengan 1 psgn elektron bebas dalam grup 5 elektron, molekul tersebut mempunyai bentuk molekul seesaw (AX 4 E).contoh pada Sulfur tetrafluoride (SF 4 ) :

7 -Jika mempunyai 2 pasang elektron bebas dan 3 pasang elektron terikat, maka bentuk molekulnya adalah bentuk T (AX 3 E 2 ). Contoh pada BrF 3 yang seharusnya sudut idealnya adalah 90 0 tapi berkurang menjadi Jika molekul tersebut mempunyai 3 psgn elektron bebas dan 2 pasang elektron terikat maka betuk molekunya adalah bentuk linear (AX 2 E 3 ) dan membentuk sudut axial-pusat-aial. Contoh adalah ion I 3 - (triiodide ion) : Bentuk Molekul Dari 6 grup elektron (octahedral) -Karena ada 6 pasangan elektron terikat, maka 6 grup elektron mempunyai sudut yang sama, sehingga tidak ada perbedaan letak. Maka bentuk molekulnya adalah oktahedral (AX 6 ) Contoh pada SF 6 : -Jika ada 5 psngn elektron terikat dan 1 pasang elektron bebas, maka bentuk molekulnya adalah piramida segiempat (AX 5 E), contoh pada IF 3 : -Jika 4 psg elektron terikat dan 2 pasang elektron bebas maka bentuk molekulnya adalah segiempat planar (AX 4 E 2 )

8 Menggunakan metode VSEPR untuk menggambarkan bentuk molekul Langkah-langkah: 1. Penggambaran bentuk molekul dengan bantuan VSEPR didasari oleh penggambaran struktur Lewis sebagai model 2 dimensi 2. Dalam teori VSEPR atom pusat akan menempatkan secara relatif grup (bisa berupa atom atau pasangan elektron) pada posisi tertentu 3. Prinsip dasarnya: masing-masing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan. 4. Notasi yang dipakai: A = atom pusat, X = atom sekitar yang berikatan dan E = grup elektron valensi yang tidak berikatan (bebas) Bentuk Molekul Dari Molekul Yang Mempunya Atom Pusat Lebih Dari Satu Jika atom pusat lebih dari satu, maka bentuk molekulnya adalah kombinasi dari bentuk-bentuk molekul untuk tiap atom pusat.seperti etana (CH 3 CH 3 ; rumus molekul C 2 H 6 ),

9 yang mempunyai 4 grup pasangan elektron terikat dan tidak ada psgn elektron bebas disekeliling atom pusat Carbon, maka bentuk molekul etana adalah dua tetrahedral overlapping.