Struktur Molekul 1. Menggambarkan Molekul dan ion dengan struktur lewis a. Struktur lewis untuk Molekul dengan ikatan tunggal Struktur lewis digunakan untuk melihat bagaimana bentuk dari sebuah molekul. Struktur lewis dikenal dengan electron-dot simbolnya. Dalam struktur lewis, terdapat pasangan electron bebas dan pasangan electron yang berikatan. dalam menggambarkan struktur lewis, harap diperhatikan kaidah octet yang dimana masing-masing atom memiliki 8 elektron di level terluarnya. Terkecuali untuk hydrogen. Hydrogen tidak mengikuti kaidah octet namun mengikuti kaidah duplet. Karena di level terluar atom hydrogen hanya mampu diisi oleh dua electron. Step1 : letakkan atom dengan keelektronegatifan terkecil di tengah Step 2 : Masukkan atom dari golongan A Step 3 : Gambarkan ikatan tunggal. Kurangi 2 e- untuk tiap ikatan step 4 berikan masingmasing atom 8 elektron (2 e - untuk hidrogen Struktur Lewis Contoh : NF 3 Untuk senyawa dengan rumus molekul AB n, letakkan atom yang terletak di golongan yang lebih rendah atau biasanya atom yang memiliki keelektronegativan yang lebih rendah di tengah. Pada NF 3, N (golongan 5A, keelektronegativan : 3.0) memiliki 5 elektron, jadi N membutuhkan 3 elektron lagi untuk memenuhi kaidah octet. Sedangkan F (golongan 7A, EN : 4.0) memiliki 7 elektron dan membutuhkan 1 elektron untuk memenuhi kaidah octet. Jadi,atom N berada di tengah dan 3 atom F mengelilinginya. Langkah 2 Tentukan jumlah electron valensinya Dalam NF 3. N memiliki 5 elekton dan F memiliki 7 elektron Jadi, [1 x N(5e-)] + [3 x F(7e-)] = 5e- + 21e- = 26e- Langkah 3 Gambarkan ikatan tunggal dari tiap atom yang mengelilingi atom pusat dan kurangi 2 elektron valeni untuk tiap ikatan. Jadi total electron valensi yang ada adalah : 3 ikatan (N F) x 2e- = 6e- jadi 26e- - 6e- = 20e- (sisa)
Langkah 4 Bagikan sisa electron (20e-) dalam pasangan jadi masing-masing atom mendapatkan 8 elektron (2 elektron untuk H) Letakkan ikatan tunggal di atom-atom yang mengelilingi atom pusat untuk menunjukkan kaidah octet. Jika ada electron yang sisa, letakkan di sekitar atom pusat. Lalu cek apakah masing-masing atom sudah mempunyai 8e- Gambar di atas merupakan struktur lewis dari NF 3. Namun struktur lewis seharusnya tidak menujukkan bagaimana bentuk dari suatu molekul. Maka penggambaran yang sesuai adalah Dari 4 tahap di atas, kita bisa menggambarkan struktur lewis ikatan tungggal molekul lain yang beratom pusatkan C,N, atau O. Ingat : Atom Hidrogen memiliki 1 ikatan Atom Carbon meiliki 4 ikatan Atom Nitrogen memiliki 3 ikatan Atom Oksigen memiliki 2 ikatan Halogen memiliki 1 ikatan ketika mereka mengelilingi atom pusat a. Struktur Lewis untuk Molekul yang memiliki ikatan rangkap (rangkap dua atau tiga) Ada kalanya langkah-langkah seperti yang telah dijelaskan di atas masih menyisakan electron tunggal pada atom pusat atau atom yang mengililingi atom pusat. Dimana electron tunggal tersebut masih bisa dgunakan. Oleh karena itu, ada beberapa langkah untuk menyelesaikan masalah tersebut yaitu dengan mengubah ikatan tunggal yang tersisa menjadi ikatan rangkap.contohnya pada molekul etena (C 2 H 4 ). Jika mengikuti langkahlangkah penggambaran struktus lewis (1-4) di uraian atas, dapat diperoleh gambar struktur seperti berikut : Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa masih ada elektron tunggal yang tersisa pada atom C. dan dua atom C pada struktur di atas belum memenuhi kaidah oktet, oleh karena itu, atom C tersebut cenderung akan membuat ikatan lagi dan menjadi ikatan yang awalnya tunggal menjadi rangkap untuk memenuhi kaidah oktet.
b. Resonansi : ikatan pasangan electron terdekolasisasi (tidak lengkap) Seringkali terjadi dalam struktur ketika ikatan rangkap terletak bersebalahan dengan ikatan tunggal dan membentuk dua struktur lewis yang identik. Maksud dari hal ini adalah ikatan rangkap maupun ikatan tunggal dari satu struktur molekul dapat berpindah atau bertukar posisi sehingga membentuk struktur yang identik dengan struktur molekul sebelumnya. Misalnya pada O 3 (ozon). Struktur I dan II terlihat identik satu sama lain. Perbedaannya hanya terletak pada posisi ikatan rangkap dan ikatan tunggal molekul tersebut. Pada struktur A, ikatan rangkat berada di kiri ikatan tunggal, sedangkan di struktur II, iakatan rangkap berada di sebelah kanan ikatan tunggalnya. Namun 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 coco dikatakan sebagai hibrid resonansi atau rata-rata keduanya. Contoh senyawa lain yang mengalami hal ini adalah benzena MUATAN FORMAL : SELEKSI STRUKTUR RESONANSI YANG LEBIH DISUKAI Pada uraian yang sebelumnya, resonansi dua senyawa identik terjadi ketika senyawa tersebut simetris dan tidak bisa dibedakan. Namu jika senyawa tersebut asimetris maka salah satu resonansi dengan melihat muatan formal masing-masing atom. Sebagai contoh O 3 Dari gambar di atas terlihat bahwa terdapat perbedaan muatan formal antara O A pada struktur I dengan O A pada struktur kedua. Hal ini disebabkan oleh perbedaan letak ikatan rangkap dan ikatan tunggalnya. Yang tidak berbeda adalah muatan formal dari O B. hal itu dikarenakan O B selalu terletak di antara ikatan rangkat dan tunggal.
Tiga kriteria muatan formal : 1. Muatan formal kecil (positif atau negatif) lebi disukai daripada besar 2. Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (terjadi gaya tolak) 3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan pada atom yang lebih elektronegatif Contoh : NCO- Dari ketiga struktur di atas, kita hanya akan membandingkan struktur II dan III karena struktur I memiliki muatan formal yang lebih besar dari yang lainnya dan sebuah muatan formal yang positif pada atom O dimana lebih elektronegatif daripada N. struktur II dan III memiliki besar muatan formal yang sama tetapi struktur III memiliki muatan sebesar -1 di elektronegatif O. oleh karena itu, II dan III merupakan kontributor yang signifikan untuk resonansi hibrid dari ion sianat, tapi struktur II lebih penting. STRUKTUR LEWIS UNTUK PENGECUALIAN ATURAN OKTET 1. Molekul kekurangan elektron Contoh : Senyawa dengan tom pusat B dan Be cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8. Muatan formal menunjukkan struktur tanpa ikatan rangkap lebih disukai. BF 3 memiliki 8 elektron valensi dengan membentuk ikatan lebih lanjut dengan NH 3 2. Molekul dengan elektron ganjil Beberapa molekul memiliki jumlah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektron. Adanya elektron yang tdak berpasangan dan tidak berikatan (spesies radikal bebas). Contoh dari senyawa ini adalah NO 2. Senyawa ini akan berikatan dengan pasangannya membentuk N 2 O 4 dengan electron valensi 8
3. Kulit valensi ekspansi Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektro di sekitarnya. Molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatan. Kulit valensi yang terekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari periode ketiga keatas dengan kulit d yang bias dipakai. Contoh senyawa : SF6, PCl5, dan H2SO4 TEORI VALENCE SHELL ELECTRON PAIR REPULSION (VESPR) DAN BENTUK MOLEKUL Struktur lewis dari molekul adalah sesuatu yang diibaratkan sebagai perencaraan dari membuat sebuah bangunan dimana dianalogikan bahwa bangunan tersebut merupakan sebuah molekul yang tersusun atas atom-atom yang tersusun di dalamnya dan ikatan kimia sebagai struktur bangunannya. Pada prinsipnya, setiap grup dari elektron valensi atom pusat ditempatkan sejauh mungkin untuk mengurangi gaya tolakan. Grup yang dimaksud di atas dapat berupa pasangan elektron ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, ikatan rangkap tiga, maupun pasangan elektron bebas. Masing-masing dari grup elektron valensi menolak grup lain untuk memaksimalkan sudut diantara mereka. Sususan Grup elektron dan bentuk molekulnya Susunan Grup elektron ditentukan oleh grup elektron valensinya, baik itu yang berpasangan maupun yang tidak berpasangan, yang berada disekeliling atom pusat. Dengan kata lain, bentuk molekul ditentukan oleh posisi relatif dari inti atom.untuk mengklasifikasikan bentuk molekul, kita menempatkan masing-masing sebuah penandaan spesifik AX m E n, dimana m dan n adalah bilangan jumlah, A adalah atom pusat, X adalah atom yang mengelilingi atom pusat, dan E adalah grup elektron valensi yang tidak berpasangan (pasangan elektron bebas). Terdapat lima bentuk molekul utama dalam teori VESPR
1. Bentuk Molekul dengan Dua Grup elektron (susunan Linier) Dalam molekul linier, atom-atom tersusun pada satu garis lurus. Sudut yang dibentuk oleh dua ikatan ke arah atom atom pusat akan saling membentuk sudut 180 0. Contoh molekul yang berbentul linier (AX 2 ) adalah BeCl 2 Bentuk linier lainnya yaitu terdapat pada molekul CS 2, HCN, BeF 2 2. Bentuk molekul dengan tiga grup elektron (Susunan Segitiga Planar) Atom-atom dalam molekul berbentuk segitiga tertata dalam bidang datar, tigaatom akan berada pada titik sudut segitiga sama sisidan dipusat segitiga terapat atom pusat. Sudut ikat antara atom yang mengelilingi atom pusat membentuk sudut 120 0. Contoh molekul dari segitiga planar yaitu BF 3. 3. Bentuk Molekul dengan Empat Grup elektron (Susunan Tetrahedral) Atom-atom dalam tetrahedral akan berada dalam suatu ruang piramida segitiga dengan keempat bidang permukaan segitiga sama sisi. Atom pusat terletak pada tetrahedral dan empat atom lainnya akan berada pada keempat titik sudut yang mempunya sudut ikatan 109,5 0. Contoh molekul tetrahedral adalah CH 4. 4. Bentuk Molekul dengan Lima Grup Elektron (Susunan Trigonal Bipiramida) Dalam molekul trigonal bipiramida atom pusat terdapat pada bidang sekutu dari dua buah limas segitiga yang saling berimpit, sedangkan kelima atom yang mengelilinginya akan berada pda sudut limas-limas segitiga yang dibentuk. Sudut ikatan masing-masing atom tidak sama, antara setiap ikatan yang terletak pada bidang segitiga mempunyai sudut 120 0, sedangkan antara sudut bidang datar ini dengan dua ikatan yang vertikal akan bersudut 90 0. Contoh molekul yang mempunyai bentuk trigonal bipiramida adalah PCL 5.
5. Bentuk Molekul dengan Enam Grup Elektron (Susunan Oktahedral) Oktahedral adalah suatu bentuk yang terjadi dari dua buah limas alas segiempat, dengan bidang alasnya saling berhimpit, sehingga membentuk delapan bidang segitiga. pada molekul yang berbentuk oktahedral, atom pusatnya berada pada pusat bidang segiempat dari dua limas yang berhimpit tersebut, sedangkan enam atom yang mengelilinginya akan berada pada sudut-sudut limas tersebut,. Sudut ikatan yang dibentuk adalah 90 0. Contoh molekul yang mempunyai bentuk oktahedral adalah SF 6. BENTUK MOLEKUL DENGAN LEBIH DARI SATU ATOM PUSAT Banyak molekul khususnya dalam sistem kehidupan kita, mempunyai lebih dari satu atom pusat. Sebagai contoh etana (rumus molekul C 2 H 6 ) yang merupakan sebuah komponen dari gas alam. Dengan 4 grup ikatan dan tidak adanya pasangan elektron bebas di masing-masing atom carbon pusat, bentuk molekul dari etana seperti dua overlap tetrahedral.