BENTUK BENTUK MOLEKUL Rangkuman BAB 10 Kimia Anorganik Disusun Oleh: Norfan Adi Pratama 10301113019 Pembimbing : Pak Istadi JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 01
BAB 10 BENTUK BENTUK MOLEKUL 10.1 Menggambar Molekul dan Ion Menggunakan Struktur Lewis 1.Penggunaan Aturan Oktet.Resonansi 3.Formal Charge 4.Pengecualian Aturan Oktet 10. Valensi Kulit Elektron Penolakan Pasangan (VSEPR) Teori dan Bentuk Molekul 1.Elektron Penyusunan Kelompok dan Bentuk Bentuk Molekular.Bentuk Molekular dengan Dua Kelompok Elektron 3.Bentuk Bentuk dengan Tiga Kelompok Elektron 4.Bentuk Bentuk dengan Empat Kelompok Elektron 5.Bentuk Bentuk dengan Lima Kelompok Elektron 6.Bentuk Bentuk dengan Enam Kelompok Elektron 7.Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul 8.Bentuk Bentuk dengan Lebih Dari Satu Atom Sentral
10.1 Menggambar Molekul dan Ion dengan Menggunakan Struktur Lewis Struktur Lewis adalah diagram yang menunjukkan ikatan ikatan antar atom dalam suatu molekul yang sejumlah elektron valensinya dilambangkan dengan titik atau lingkaran kecil di sekeliling atom 1. Penggunaan Aturan Oktet Dalam penggambaran molekul/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 sunyi (tak berikatan). Langkah langkah menggambar struktur lewis yaitu: Kita gunakan contoh NF 3 Langkah pertama, Tempatkan atom relatif terhadap atom lain, atom dengan nomor golongan lebih rendah berada ditengah, jika sama maka atom dengan periode lebih tinggi karena atom yang kurang eleltronegatif diposisikan pada pusat/tengah. Langkah kedua, Tentukan jumlah elektron valensi yang ada Langkah ketiga, Buat garis ikatan tunggal dari atom pusat ke seluruh atom sekelilingnya Kurangi elektron untuk setiap ikatan
Langkah keempat, Distribusikan elektron tersisa sedemikian sehingga semua atom memiliki elektron valensi delapan (oktet). Karena struktur lewis tidak bisa menunjukkan bentuk, gambar yang sebenarnya adalah Perlu diingat Atom Hidrogen terbentuk dari satu ikatan Atom Karbon terbentuk dari empat ikatan Atom Nitrogen terbentuk dari tiga ikatan Atom Oksigen terbentuk dari dua ikatan Halogen terbentuk satu ikatan ketika mengelilingi atom, florin selalu menjadi atom pengeliling. Resonansi : Ikatan Pasangan Elektron Terdelokalisasi Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk struktur Lewis yang identik. Misal pada senyawa O 3 : Struktur I dan II adalah identik. Faktanya kedua struktur ini tidak ada yang benar karena panjang ikatan dua ikatan O ternyata memiliki nilai diantara panjang O O dan O=O Struktur sebenarnya lebih cocok disebut dengan hibrid resonansi yaitu bentuk ratarata keduanya. Kita bisa menambahkan tanda panah diatara keduanya. Gambaran resonansi hibrid untuk O 3
Untuk sebagian ikatan seringkali memimpin ikatan lain, contoh O 3, O 3 mempunyai 1 ikatan rangkap dan 1 ikatan tunggal yang berarti 3 ikatan elektron, dan jenis ikatan 3. Muatan Formal: Seleksi struktur resonansi yang lebih penting Pada uraian sebelumnya resonansi dua senyawa identik terjadi ketika senyawa tersebut simetris dan tidak bisa dibedakan Namun jika senyawa asimetris maka salah satu resonansi lebih penting dengan melihat muatan formal masing-masing atom Muatan formal = jumlah e valensi (jumlah e valensi sunyi + ½ jumlah e berikatan). Untuk contoh kita gunakan O 3 : Muatan formal dari seluruh atom di kedua O 3 resonansi terbentuk dari Dari bentuk pertama OA kita bisa lihat bahwa valensi dari atom O ada 6 sedangkan yang tidak berikatan ada 4, dan yang berikatan ada sama dengan bentuk kedua OC yang muatan formalnya sama dengan nol. Sebenarnya atom tersebut mempunyai muatan formal yang sama tetapi dalam bentuk atom O yang berbeda, dan memiliki peran yang sama dalam resonansi hibrid. 3 Kriteria muatan formal : Muatan formal kecil (positif atau negatif) lebih disukai daripada besar Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (gaya tolak) Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan ada pada atom yang elektronegatif Contoh : NCO - Bentuk pertama mempunyai muatan formal paling besar jadi di eliminasi terlebih dahulu, sedangkan kita bandingkan bentuk II dan III. Bentuk kedua dan ketiga memiliki kesamaan muatan formal, oleh karena itu kedua bentuk inilah yang merupakan resonansi hibrid dari ion sianat.kita lihat bahwa bentuk ketiga mempunyai O yang lebih elektronegattif daripada bentuk kedua, sehingga bentuk ketiga itu lebih disukai atau penting.
Muatan Formal hanya untuk menentukuan struktur resonansinya saja, bukan untuk menentukan bilangan oksidasi nya. Rumus yang diatas merupakan rumus menentukan muatan formal, sedangkan oksidasinya adalah 4. Pengecualian Aturan Oktet Seperti yang diketahui bahwa teori oktet berguna pada atom yang berada di periode, tetapi terdapat pengecualian bila dari periode diatasnya. Pengecualian teori oktet jika molekul kekurangan elektron, atom berelektron ganjil, dan atom yang mengekspansi kulitnya. Mari kita bahas satu persatu Molekul kekurangan elektron (electron deficient) senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8: BF 3 dan BeCl. Muatan formal menunjukkan struktur tanpa ikatan rangkap lebih disukai. BF 3 memiliki 8 elektron valensi dengan membentuk ikatan lebih lanjut dengan NH 3. Molekul dengan elektron ganjil (odd electron). Beberapa molekul memiliki jumlah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektron. Adanya elektron yang tidak berpasangan dan tidak berikatan, spesies ini disebut radikal bebas, misal pada NO. Senyawa ini berikatan dengan sesamanya membentuk N O 4 dengan elektron valensi 8. Kulit Valensi Ekspansi (expanded valence shell). Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektron disekitarnya molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit 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 Contoh senyawa: SF 6, PCl 5 dan H SO 4
10. Valensi Kulit Elektron Penolakan Pasangan (VSEPR) Teori dan Bentuk Molekul Penggambaran bentuk molekul dengan bantuan VSEPR didasari oleh penggambaran struktur Lewis sebagai model dimensi. Dalam teori VSEPR atom pusat akan menempatkan secara relatif grup (bisa berupa atom atau pasangan elektron) pada posisi tertentu. Prinsip dasarnya: masing-masing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan.notasi yang dipakai AX m E n : A = atom pusat, X = atom sekitar yang berikatan, E = grup elektron valensi yang tidak berikatan, m dan n = bilangan bulat. 1. Elektron Penyusunan Kelompok dan Bentuk Bentuk Molekular Penggambaran bentuk molekul dengan balon dengan asumsi bahwa itu adalah sebuah elektron valensi dari atom sentral. Perubahan kelompok elektron memberikan peningkatan energi pada sebagian besar molekul dan ion poliatomik. Perubahan kelompok elektron terdefinisi sebagai elektron valensi, sedangkan bentuk molekul terdefinisi sebagai posisi relatif dari sebuah inti atom. Merumuskan Tipe Molekul : Jumlah Pasangan Elektron Ikatan (X) 3 4 3 5 4 Jumlah Pasangan Elektron Bebas (E) 0 0 1 0 1 0 1 Rumus (AXnEm) AX AX3 AXE AX 4 AX3E AXE AX 5 AX4E Bentuk Molekul Linear Trigonal Planar Bengkok Tetrahedron Piramida Trigonal Planar Bentuk V Bipiramida Trigonal Bipiramida Trigonal Contoh CO BCl3 SO CH 4 NH3 HO PCl 5 SF4
3 6 5 4 3 0 1 AX 3E AXE3 AX6 AX 5E AX4E Planar Bentuk T Linear Oktahedron Piramida Sisiempat Segiempat datar IF 3 XeF SF6 IF 5 XeF4. Bentuk Molekul dengan Dua Kelompok Elektron Ketika ada kelompok elektron berikatan dengan inti atom akan membentuk hubungan linear antar elektron dengan sudut 180 0 dengan rumus AX.Hanya kelompok elektron di sekitar atom yang mempengaruhi bentuk molekul. Kita gunakan contoh CO 3. Bentuk Molekul dengan Tiga Kelompok Elektron Ketika ada 3 kelompok elektron berikatan dengan inti atom akan membentuk hubungan trigonal planar antar elektron dengan sudut 10 0 dengan rumus AX 3. Kita gunakan contoh BF 3
4. Bentuk Molekul dengan Empat Kelompok Elektron Untuk bentuk ini kita tidak bisa menggambarkan dalam bentuk dimensi, kita harus menggambarkan dalam bentuk 3 dimensi untuk lebih jelasnya. Struktur Lewis tidak bisa digunakan dalam menggambar bentuk ini. Bentuk ini mempunyai sisi 109,5 0 dalam 3 dimensi, sedangkan dimensi untuk menggambar rumus mempunyai sisi 90 0. Kita gunakan contoh CH 4 ( Metana).
5. Bentuk Molekul dengan Lima Kelompok Elektron Bentuk molekul dengan lima atau enam kelompok elektron berasal dari periode ketiga. Bentuk yang kelima dibagi dua kelompok yaitu aksial dan ekuatorial. Ekuatorial adalah yaitu bidang trigonal termasuk inti atom, sedangkan aksial adalah diatas maupun dibawah bidang itu. Ekuatorial mempunyai sisi 10 0, sedangkan aksial 90 0. Berdasarkan hal itulah Ekuatorial memiliki penolakan yang lebih lemah dibandingkan aksial. Bentuk ini mempunyai rumus AX 5 disebut Bipiramida Trigonal. Kita gunakan contoh PCl 5
6. Bentuk Molekul dengan Enam Kelompok Elektron Bentuk ini mempunyai sisi enam dengan sudut 90 0 dengan rumus AX 6 disebut Octahedral. Kita gunakan contoh SF 6
7. Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul 1. Tulis Stuktur Lewis dari sebuah rumus molekular untuk menentukan tempat relatif dan nomor elektron.. Menentukan perubahan kelompok elektron dari menghitung semua elektron yang menglilingi inti atom, termasuk yang berikatan atau tidak 3. Memprediksikan sudut ikatan ideal dari sebuah kelompok elektron dan arah simpangan yang menyebabkan pasangan ikatan bebas maupun ikatan rangkap 4. Gambar dan beri nama bentuk molekular dari perhitungan kelompok ikatan dan yang tidak berikatan secara terpisah. 8. Bentuk Molekul dengan Lebih Dari Satu Atom Sentral Untuk memprediksikan bentuk molekul ini hanya perlu memperhatikan posisi dua atom pusat yang memungkinkan membuat ikatan lebih banyak. Kita gunakan contoh (CH 3 ) C=O (aseton). Aseton memiliki dua bentuk yaitu Tetrahedron dan Trigonal planar Caranya sebenarnya sama dengan menentukan ikatan tunggal, tetapi jika atom pusat masih belum memiliki 8 elektron valensi, ubah pasangan elektron sunyi pada atom sekitar menjadi satu ikatan lagi.