BENTUK-BENTUK MOLEKUL 10.1 Menggambar Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Dalam menggambarkan molekul dan ion, kita dapat menggunakan struktur lewis sebagai panduannya. Dalam permasalahan ini, ada beberapa tahapan atau cara untuk menggambarkan molekul dan ion dengan struktur lewis. Penjelasannya sebagai berikut : A. KAIDAH OKTET Aturan ini dapat di definisikan bahwa pada setiap atom harus terisi 8 elektron. Berikut adalah tahapan menulis struktur lewis : NO IKATAN TUNGGAL IKATAN RANGKAP 1 Jadikan atom pusat sebagai tempat atom yang memiliki EN terendah. Jadikan atom pusat sebagai tempat atom yang memiliki EN terendah. 2 Hitung jumlah elektron valensi. Hitung jumlah elektron valensi. 3 Buatlah ikatan tunggal antara atom pusat dengan atom lainnya. Setiap ikatan tunggal mengandung 2e. Buatlah ikatan tunggal antara atom pusat dengan atom lainnya. Setiap ikatan tunggal mengandung 2e. 4 Meletakkan sisa elektron pada Meletakkan sisa elektron pada atomatom atom-atom sehingga dipastikan sehingga dipastikan atom atom memiliki 8 elektron (oktet). memiliki 8 elektron (oktet). 5 - Mengubah pasangan elektron bebas menjadi ikatan rangkap pada pusat atom.
1. Contoh ikatan tunggal : a. NF 3 N (Gol. VA, EN = 3) 5 elektron valensi F (Gol. VIIA, EN = 4) 7 elektron valensi b. Menghitung elektron valensi [1 x N(5e )] + [3 x F(7e )] = 5e + 21e = 26e c. Membuat ikatan tunggal. Sekarang, sisa elektron yaitu 26e 6e = 20e d. Kemudian berikan sisa elektron tersebut pada setiap atom sekitar dan atom pusat, jika masih terdapat sisa elektron. Sehingga terbentuklah oktet baik di atom sekitar maupun atom pusat.
MACAM-MACAM IKATAN TUNGGAL a. Satu atom pusat Misalnya CCl 2 F 2,untuk membuat diatas. struktur lewis nya sama seperti langkah-langkah b. Dua atom pusat Misalnya CH 4 O, untuk membuat struktur lewisnya sama seperti diatas. Namun pada hal ini lebih diperhatikan jumlah ikatan pada suatu atom.
2. Contoh ikatan rangkap : a. C 2 H 4 Memiliki langkah-langkah yang sama seperti diatas, namun ada langkah tambahannya. Yaitu mengubah pasangan elektron bebas menjadi ikatan rangkap pada atom pusat. Menjadi B. RESONANSI Resonansi itu suatu bentuk lain dari struktur molekulnya namun tidak ada perubahan pada atom relatifnya. Dalam penulisan resonansi digunakan tanda ( ). Lihat pada pembentuka resonansi dari Benzen C 6 H 6 : Selain itu kita akan mengenal resonansi hibrida yang dapat diartikan suatu bentuk sederhana dari bentuk resonansi biasa. Resonansi ini menggambarkan ikatan rangkap yang terdapat pada molekul. Resonansi hibrida digambarkan dengan garis bulat putus-putus.
Ikatan putus-putus itu dapat pula di hitung, sebagai berikut : Ikatan = = 1 Penulisan resonansi untuk ion poliatom Pada penulisan resonansi tersebut digunakan tanda [ ] dan di luar kurung bagian atasnya diberikan muatan ionnya. Contoh : CO 3 2 C. STRUKTUR RESONANSI YANG LEBIH PENTING Setelah kita menpelajari apa itu struktur resonansi, dapat pula kita memilih struktur resonansi yang penting. Dalam penentuan bentuk resonansi penting, dapat dilakukan dengan cara menentukan muatan umum masing-masing atomnya. Muatan ini akan membentuk struktur resonansi yang lebih penting jika muatan elektron sudah terbagi rata. Rumus menghitung muatan atom umum Bilangan elektron valensi (elektron yang tak terbagi + elektron yang terbagi) Contoh : O 3 = 6 elektron valensi ( 4 elektron yang tak terbagi + 4 elektron yang terbagi ) = 6 4 2 = 0
Tiga hal khusus dalam menentukan struktur resonansi yang lebih penting : 1. Muatan atom yang lebih kecil baik itu positif atau negatif lebih baik dari yang bermuatan besar. 2. Muatan elektron umum pada atom yang berdekatan tidak dipentingkan. 3. Muatan umum atom yang bersifat lebih negatif harus terletak pada atom yang lebih elektronegatif. Muatan umum yang digunakan untuk memeriksa struktur resonansi tidak sama seperti bilangan oksidasi. - Muatan umum Muatan umum = elektron valensi (pasangan elektron bebas + elektron terikat ) - Bilangan oksidasi Bilangan oksidasi = elektron valensi (pasangan elektron bebas + elektron terikat ) D. PENGECUALIAN KAIDAH OKTET 1. Molekul yang kekurangan elektron Agar suatu molekul menjadi keadaan oktet, maka molekul tersebut harus direaksikan dengan molekul lain. Contohnya : BF 3 dan BeCl 2 Penentuan atom pusat dapat dilihat dari EN yang paling kecil. Selain itu telah diketahui bahwa atom Be dan B memiliki kurang dari 8 elektron. (tidak oktet) Gambar diatas belum mencapai keadaan oktet untuk itu pada BF 3 direaksikan dengan NH3. Dengan demikian atom Boron akan mencapai keadaan oktet.
2. Molekul dengan elektron ganjil Ada beberapa atom yang memiliki elektron ganjil, misalnya atom N ( Gol. VA) sehingga atom tersebut tidak memiliki elektron berpasangan. Contoh NO 2 : Agar membentuk keadaan oktet, maka molekul tersebut harus direaksikan dengan molekul yang senama. Hal ini akan menyebabkan elektron tunggal N pada masingmasing NO 2 akan berpasangan, sehinga N membentuk ikatan N N. Dengan demikian akan terbentuk N 2 O 4. Dengan terbentuknya N 2 O 4 maka terjadi keadaan oktet. 3. Perluasan elektron Valensi Hal ini terjadi apabila suatu atom terdapat pada kulit d. Elektron yang terdapat di atom tersebut memiliki lebih dari delapan elektron. Sehingga atom yang berlebihan itu dapat di tempatkan pada kulit lainnya. Contohnya : SF 6 S (Gol. VIA) 6e elektron valensi F (Gol. VIIA) 7e elektron valensi Atom S akan menjadi atom pusat dan membentuk 6 ikatan tunggal atom sulfur.
10.2 TEORY VSEPR DAN BENTUK MOLEKUL A. Penyusunan elektron dan Bentuk Molekul Penyusunan elektron dapat ditentukan dari elektron valensinya. Bentuk molekul ditentukan dari posisi relatif inti atom. Selain itu dalam menentukan bentuk molekul,kita mengenal sudut ikatan. Didefinisikan sebagai sudut yang terdapat diantara dua atom dan bagian tengahnya diisi oleh inti sentral atom. a. Bentuk molekul dengan dua elektron Bentuk molekul dengan 2 elektron akan membentuk molekul linear (AX 2 ) dengan ikatan sudut 180 o. Misalnya : BeCl 2 Be merupakan sentral atomnya dan Cl berada di sekitar atom Be tersebut. Dalam pembentukan suatu molekul, hanya elektron yang berada di sekitar atom pusat saja yang terlibat dalam pembentukannya. b. Bentuk molekul dengan tiga elektron Bentuk molekul dengan 3 elektron akan membentuk molekul trigonal planar dengan ikatan sudut 120 o. Namun bentuk molekul ini memiliki dua kemungkinan : Atom pusat dikelilingi oleh 3 elektron terikat. (AX 3 ) Atom pusat dikelilingi oleh 2 atom terikat dan satu elektron bebas. (AX 2 E) Misalnya : BF 3 yang merupakan molekul kekurangan elektron. Hanya terdapat 6e pada atom pusatnya atau 3 ikatan tunggal.
Akibat ikatan rangkap Dilihat bahwa terdapat ikatan rangkap antara atom C dan O. Ikatan rangkap dipastikan memiliki kerapatan elektron yang lebih besar dan dua ikatan tunggal lainnya ( atom H) memiliki gaya tolakan yang sangat kuat. Hal ini menyebabkan ikatan sudut antara ikatan rangkap dengan ikatan tunggal semakin besar dan ikatan sudut antara ikatan tungal dengan ikatan tunggal semakin kecil. Akibat pasangan elektron bebas Lihat contoh ikatan sudut pada SnCl 2 : Pasangan elekton bebas sangat berpengaruh dalam pembentukan sudut ikatan. Pasangan elektron bebas memiliki gaya tolakan yang kuat. Akibat dari gaya tolakan yang kuat ini menyebabkan berkurangnya sudut ikatan pada ikatan lainnya. c. Bentuk molekul dengan empat elektron Bentuk molekul ini memiliki banyak bentuk molekul, bentuk umumnya yaitu tetrahedral (AX 4 ). Sudut ikatan pada hal ini tidak dapat dipastikan benarbenar 90 o.
Misalnya pada metana (CH 4 ) pada hal ini ikatan sudutnya adalah 109,5 o. Bentuk molekul tetrahedral ada yang memiliki 3 elektron terikat dan sepasang elektron bebas (AX 3 E) dinamanakan piramida trigonal. Pada hal ini terdapat tiga elektron terikat dan sepasang elektron bebas. Gaya tolakan pasangan elektron bebas sangat kuat sehingga mendorong elektron terikat untuk lebih berdekatan, hal ini mengakibatkan ikatan sudutnya berkurang. + Contoh : NH 4 Bentuk molekul bengkok atau huruf V. Bentuk ini terdiri dari dua pasangan elektron bebas dan dua elektron terikat (AX 2 E 2 ). Ikatan sudut molekul ini adalah 120 o. Misalnya pada H 2 O :
Akibat dari adanya dua pasang elektron bebas tersebut menyebabkan tolakan juga. Sehingga mendorong atom (H H) untuk berdekatan akibatnya ternjadi penyimpangan sudut ikatan, 104,5 0. d. Bentuk molekul dengan lima elektron Molekul bentuk ini membentuk trigonal bipiramida. Terdapat tiga kelompok garis tengah yang berbentuk segitiga berbaring. Ikatan sudut kelompok garis tengah tersebut sebesar 120 o sedangkan pada aksial terhadap garis tengah sebesar 90 o. Dapat di simpulkan bahwa semakin besar ikatan sudut maka semakin lemah tolakannya. Bentuk molekul trigonal bipiramida (AX 5 ) terdiri dari lima elektron terikat, contohnya PCl 5 : Bentuk molekul jungkat-jungkit (AX 4 E) terdiri dari empat elektron terikat dan sepasang elektron bebas, contohnya (SF 4 ) : Bentuk molekul huruf T (AX 3 E 2 ) terdiri dari tiga elektr on terikat dan dua pasangan elektron bebas, bentuk ini disebabkan karena keinginan pasangan elektron bebas ingin menunduduki garis tengah. Contohnya (BrF 3 ) :
Bentuk molekul linear (AX 2 E 3 ) terdiri dari dua elektron terikat dan tiga pasangan elektron. Akibat dari dua ikatan terikat yang berada di aksial mengakibatkan terjadinya ikatan sudut 180 o -. Contohnya I 3 : e. Bentuk Molekul dengan enam elektron Molekul ini akan membentuk octahedral. Pada bentuk ini enam elektron tersebut akan menuju atom pusat dan terbentuk sumbu x-y sehingga memiliki sudut ikatan 90 o. Bentuk molekul octahedral (AX 6 ), contohnya (SF 6 ) : Bentuk piramida persegi (AX 5 E), contohnya (AX 5 E) : Bentuk planar persegi (AX 4 E 2 ), pada keadaan ini dua pasangan elektron bebas letaknya berlawanan. Contohnya (XeF 4 ) :
MENENTUKAN BENTUK MOLEKUL DENGAN TEORY VSEPR 1. Tuliskan struktur lewis dari rumus molekulnya. 2. Menentukan pengaturan elektron. 3. Memperkirakan sudut ikatan dan arahnya yang terjadi, dan cermati apabila ada pasangan elektron bebas dan elektron terikat. 4. Gambarkan dan beri nama bentuk molekulnya. BENTUK MOLEKUL DENGAN LEBIH DARI SATU ATOM PUSAT Terdapat beberapa molekul yang memiliki atom pusat lebih dari satu. Untuk menggambarkan bentuk molekul tersebut yaitu dengan cara menggabungkan bentuk dasar dari masing-masing molekul tersebut. Contoh : pada Etanol (C 2 H 6 O) CH 3 merupakan bentuk tetrahedral kemudian CH 2 memiliki 4 atom terikat sehingga membentuk tetrahedral. Kemudian pada atom O terdapat 4 elektron terikat dan 2 pasang elektron bebas (AX 2 E 2 ) sehingga membentuk V.