BAB 10 BENTUK-BENTUK MOLEKUL 10.1. Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Menggambar Struktur Lewis secara 2 dimensi dengan tanda dot (titik) sebagai pasangan elektronnya,yang terdapat di kulit atom tersebut. 1.1 Penggunaan Aturan Oktet dalam Penulisan Struktur Lewis Suatu ikatan bertujuan untuk memenuhi aturan oktet dan duplet. Atom mencoba berikatan dengan atom lain dengan menerima atau memberikan elaktron. a. Struktur Lewis dengan Ikatan Tunggal Contoh: NF 3 1. Atom relatif diperiksa satu sama lain. Jumlah atom yang sedikit dijadikan sebagai atom pusat dan biasanya memiliki elektronegatif yang kecil, sebab butuh elektron untuk mencapai oktet. NF 3, N jadi atom pusat, memiliki 5 elektron butuh 3 elektron. F mempunyai 7 elaktron dan butuh 1 elektron. Apabila terdapat dalam satu golongan, yang menjadi atom pusat yang periodenya paling besar. H tidak pernah jadi pusat. 2. Menjumlahkan semua elektron valensi yang ada dalam atom atau senyawa. Ion poliatomik, ion negatif ditambah satu elektron. N
memiliki 5 elektron sehingga perlu 1 elektrom dari masing-masing atom F. 3. Elektron yang tersisa ditempatkan pada masing-masing unsur sehingga memenuhi kaidah oktet (duplet untuk H). Pasangan elektron bebas diletakkan di atom yang memiliki elektronegatif yang lebih besar. 4. Elektron yang sisa dari masing-masing unsur sehingga kaidah oktet terbentuk. Jumlah ektron yang sisa dihitung: b. Struktur Lewis dengan Ikatan Rangkap Bila langkah 1-4, tidak memenuhi oktet, berarti ada ikatan rangkap. Lankahnya pun dilanjutkan: 5. Dicari atom yang dapat berikatan rangkap. Ikatan rangkap diubah menjadi ikatan bebas, agar berikatan dengan atom pusat. RESONANSI : DELOKALISASI PASANGAN IKATAN ELEKTRON Struktur Lewis bisa dituliskan lebih dari satu. Ikatan tunggal dan rangkap terkadang letaknya bersebelahan, sehingga membentuk struktur Lewis identik. Misalnya, Ozon O 3. Resonansi struktur adalah posisi atom uang relatif sama tetapi ada perbedaan penempatan pasangan elektron tunggal dan rangkap. Posisi, baik itu ikatan tunggal maupun rangkap dapat dipindah-pindah.
Resonansi strultur tidak dapat dipakai dalam menggambarkan struktur Lewis, seperti O 3, yang mana strukturnya tidak bisa dibolak balik secara langsung dari Gambar I ke Gambar II, lebih mengarah ke Hibrid Resonansi, bentuk rata-rata. Struktur Lewis O 3 yang terdiri dari dua, disebabkan oleh delokalisasi antara ikatan tunggal dan rangkap. Selain O 3, Ada Benzena. MUATAN: MENGETAHUI SEBARAPA PENTING RESONANSI STRUKTUR Rumus mencari Muatan: Muatan dalam sebuah molekul sama dengan nol, muatan suatu ion disesuaikan dengan muatan dalam ionnya. Kriteria dalam pemilihan pentingnya struktur resonansi: # Muatannya lebih kecil lebih baik daripada yang besar. # Muatan yang sama akan tolak-menolak # Muatan yang lebih negatif diletakkan pada atom yang lebih elektronegatif.
Muatan tidak sama dengan bilangan oksidasi. Dapat dilihat dari rumus sebagai berikut: Note: bilangan oksidasi tidak boleh diubah dari satu struktur resonansi ke yang lain, karena elektronegatifitas tidak bisa diubah, tetapi muatan bisa diubah, karena jumlah ikatan dan pasnagan elaktron bebasnya juga bisa diubah. PENGECUALIAN ATIRAN OKTET PADA STRUKTUR LEWIS 1. Molekul yang kekurangan Elektron Molekul dengan Be dan B sebagai atom pusat sering kekurangan elektron. Untuk mencapai keoktetan biasanya senyawa akan bereaksi dengan senyawa lain, contohnya BF3 dengan NH3 2. Molekul dengan elaktron ganjil Ada bebrapa molekul elektronnya ganjil, sehingga tidak mencapai oktet, keadaan ini disebut free radical. Senyawa yang seperti ini biasnya tidak nerpasangan dan sangat reaktif. Contohnya NO2 yang berikatan terhadap sesamanya, dimana NO2 ini merupakan zat yang sangat reaktif dan akan membentuk N2O4
3. Kelebihan elktron valensi pada kulit terluar Biasanya terjadi pada non logam periode 3 dan seterusnya, tujuannya untuk mengisi orbital d yang kosong. Contohnya: SF6, PCl5, dan H2SO4. Pada SF6 dan PCl5 memiliki kelebhan 4 elektron dalam atom pusatnya. SUMMARY!!!!! Ada beberapa cara untuk menggambarkan Struktur Lewis dari rumus molekul, dapat dilakukan dengan 2 dimensi, yang menunujukkan penempatan atom dan bagaimana posisi pasangan elektron ikatan dan passangan elektron bebas. Ketika dua atau lebih Lewis digambarkan untuk posisi yang relatif sama, sebenarnya struktur ini disebut hibrid dari struktur resonansi. Dalam resonansi hibrid sering digunakan muatan. Ada beberapa pengecualian, yaitu molekul yang kekurangan satu elektron, (Be dan B), molekul yang ada elektron ganjilnya yang disebut free radicals,yang menpunyai pasangan kurang dari oktet, dan molekul ini akan bereaksi dengan molekul lain, sehingga terrcapai oktet. Ada lagi yang mempunyai lebih dari aturan oktet yang terdapat pada periode 3, untuk mengisi orbital d. 10.2. Teori Valence-Shell Electron-Pair Repulsion (VSEPR) dan Bentuk Molekul Dalam menyusun bentuk molekul struktur Lewis memakai Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) yaitu menyatakan bahwa setiap pasangan elektron akan menjauh sejauh mungkin dari pasangan elektron yang lain dengan tujuan meminimalisasi gaya tolakan. Minimalisasi gaya tolakan akan menentukan bentuk molekul dalam 3 dimensi. Kelompok elektron ini bermacam-macam, seperti pasangan elektron terikat tunggal, rangkap, maupun pasangan elektron bebas. 1. Pengaturan Pasangan Elektron dan Bentuk Molekul Dalam sebuah molekul, posisi pasangan elektron valensi sangat menentukan dalam meminimalkan gaya tolakan, dapat dilakukan dengan cara memperbesar jarak. Meskipun sebuah molekul tersusun dari pasangan elektron yang jumlahnya sama, bentuknya akan berbeda.
Sudut ikatan ialah sudut yang terbentuk karena dua ikatan (PET) dengan inti atom pusat. Sudut ikatan dikatakan ideal jika semua kelompok elektron valensi di sekitar inti merupakan pasangan elektron terikat. Pengklasifikasian bentuk molekul, digunakan dengan metode AXmEn, A=atom pusat, X=pasangan elektron ikatan (tunggal maupun rangkap), E=pasangan elektron bebas, dan m=jumlah pasangan elektron ikatan, n=jumlah pasangan elektron bebas 2. Bentuk Molekul dengan 2 Pasangan Elektron Molekul dengan 2 pasangan elektron yang berikatan pada atom pusatnya, PEI akan bergerak sejauh mungkin ke arah yang berlawanan, sehingga menghasilkan memiliki bentuk linear dengan sudut 180o. Dengan rumus molekul (AX2). Contoh : Jenis ikatannya tidak berpengaruh terhadap bentuk molekul. Yang mempengaruhi baentuk molekul adalah PEI dan PEB. 3. Bentuk Molekul dengan 3 Pasangan Elektron Tiga pasangan elektron di sekitar atom pusat saling tolak-menolak membentuk sudut seperti sebuah segitiga sama sisi, sehingga bentuk molekulnya seperti segitiga planar trigonal, dengan rumus molekul
(AX3) sudutnya masing-masing masing 120. Ada dua kemungkinan bentuk molekul yang terjadi, terjadi yang satu dengan 3 PEI atau dengan 2 PEI dan 1 PEB. Contoh: BF3 dan NO3- Efek Ikatan Ganda Sudut ikatan secara umum menyimpang dari sudut ikatan yang sebenarnya, disebabkan gaya tolakan antara ikatan tunggal lebih besar dari gaya tolakan ikatan rangkap. Efek Pasangan Elektron Bebas (PEB) Sebuah pasangan bebas memiliki pengaruh yang besar terhadap sudut ikatan, katan, dan bentuk molekulnya pun berbeda, dari segitiga planar menjadi V planar. Gaya tolakan PEB dengan PE lebih besar dari gaya tolakan antara sesama PEI, sehingga sehingga sudutn ikatan antara PEB berkurang. Contoh: SnCl2 4. Bentuk Molekul dengan 4 Pasangan Elektron Metana, yang memiliki 4 pasangan elektron ikatan. D Dilihat dengan 2 dimensi keempat pasangan elektron itu mempunyai sudut 90, 90, tetapi secara 3 dimensi bisa lebih dari sudut 90. 90. Metana mempunyai sudut 109,5 109,5.
Semua molekul atau ion dengan 4 pasangan elektron ikatan memiliki bentuk molekul Tetrahedron, contohnya Metana. Jika ada 4 PEI maka rumus molekulnya (AX4), dengan sudut 109,5. Apabila salah satu dari PEI menjadi PEB, maka bentuknya akan berubah menjadi Trigonal Piramida dengan rumus molekul (AX3E), otomatis sudutnya pun berkurang dari 109,5 menjadi 107,3, contoh NH3 menjadi NH4+. Jika terdapat 2 PEI dan 2 PEB, maka akan menjadi bentuknya huruf V (AX2E2) sudutnya berubah menjadi 104,5, contohnya H2O. 5. Bentuk Molekul dengan 5 Pasangan Elektron Molekul dengan 5 dan atau 6 pasangan elektron memiliki atom pusat di Periode 3 atau lebih, karena pada periode ini lah terdapat orbital d yang nantinya harus diisi penuh. Bentuk molekulnya Bipiramida Trigonal, dengan rumus molekul (AX5). Sudut ikatan yang idealnya ada 2, yaitu 120 dan 90. Semakin besar sudutnya gaya tolak menolaknya akan semakin kecil pula. Contoh: PCl5
Ketika ada 4 PEI dan 1 PEB, bentuk berubah menjadi seperti gergaji, dengan rumus molekul (AX4E), dan sudut ikatannya yaitu: 101,5 dan 86,6. Contoh: SF4 Jika 3 PEI dan 2 PEB, bentuknya berubah jadi seperti huruf V, dengan rumus molekul (AX3E2), dan sudut ikatannya 88,2. Contoh: BrF3 Jika molekulnya memiliki 2 PEI dan 3 PEB, bentuknya akan berubah menjadi Linear, dengan rumus molekulnya (AX2E3), ikatan sudutnya 180. Contoh: I3-6. Bentuk Molekul dengan 6 Pasangan Elektron Jika dalam molekul terdapat 6 PEI, bentuk molekulnya Oktahedron, dengan rumus molekulnya (AX6), dan sudut ikatannya 90. Contoh: SF6 Jika 5 PEI dan 1 PEB, bentuk molekul akan berubah menjadi Segi Empat Piramida, dengan rumus molekulnya (AX5E). Contoh: IF5
Jika 4 PEI dan 2 PEB, bentuk molekulnya berubah menjadi Segi Empat Planar, dengan rumus molekul (AX4E2). Contoh: XeF4 KLASIFIKASI BENTUK MOLEKUL, RUMUS MOLEKUL, DAN BESERTA GAMBAR
MENENTUKAN BENTUK MOLEKUL BERDASARKAN TEORI VSEPR 1. Menggambarkan nggambarkan struktur Lewis dari rumus molekulnya untuk menentukan posisi dari atom pusat dan pasangan elektron. 2. Menempatkan letak pasangan elektron dengan menghitung pasangan elektron yang ada di sekitar atom pusatnya (berikatan maupun yang tidak berikatan). 3. Memperkirakan sudut ikatan yang ideal untuk penempatan pasangan elektron dengan memperhatikan PEI dan ikatan rangkap. 4. Menggambarkan dan memberi nama bentuk molekul dengan menghitung PEB dan PEI. BENTUK MOLEKUL DENGAN ATOM PUSAT LEBIH DARI SATU Molekul khususnya organik mempunyai lebih dari 1 atom pusat. Bentuk molekulnya merupakan kombinasi dari beberapa bentuk molekul dari masing masingmasing atom pusatnya. Contoh: Etana dan Etanol