BENTUK MOLEKUL (MOLECULE SHAPES) RINGKASAN MATERI BAB 10 MOLECULAR NATURE OF MATTER AND CHANGE 4ED MARTIN S. SILBERBERG OLEH : FAROUK ABDILLAH (21030112130042) KELAS B JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2012
Abstrak Dalam kehidupan ini kita tidak terlepas dari benda-benda disekitar kita. Setiap benda, manusia, hewan, tumbuhan, bahkan seluruh isi jagat raya ini terdiri berbagai materi penyusun. Tahukah kamu apakah penyusun terkecil dari suatu unsur, senyawa, ataupun materi itu? Itu disebut atom. Atom ini terdiri dari proton yang bermuatan positif, elektron yang bermuatan negatif, dan neutron yang bersifat netral. Atom ini merupakan penyusun dari unsur, dan unsur akan menyusun berbagai senyawa. Setiap atom akan berusaha mencapai kestabilan. Apa maksudnya? Karena ia harus mencapai kestabilan, maka ia akan berikatan dengan unsur-unsur lain dengan membentuk senyawa. Bagaimana penggambaran bentuk molekul dari senyawa ini? Disini saya akan menjelaskan secara ringkas sesuai dengan apa isi BAB 10 dari buku Martin S. Silberberg ini. Demikian penggambaran dari isi ebook ini. Dimohon saran dan kritiknya terhadap ebook ini agar dapat dilakukan perbaikan kedepannya. Terima Kasih. Penulis Farouk Abdillah
Bagian 1 Menggambarkan Bentuk Molekul dan Ion Dengan Struktur Lewis Dalam penyusunan struktur Lewis untuk suatu atom atau unsur, kita dapat menuliskan simbol titik pada sekeliling atom yang menggambarkan masing-masing atom dan juga atom-atom disekelilingnya secara 2 dimensional. Tiap titik akan mewakili satu elektron yang terdapat pada kulit valensi atom tersebut. A. Penggambaran Struktur Lewis Ada dua aturan dalam penyusunan struktur Lewis, yaitu: 1. Kaidah Duplet Atom-atom yang memiliki satu elektron pada kulit terluarnya dapat berikatan satu sama lainnya membentuk aturan duplet. Contohnya adalah ion H dengan H membentuk molekul H2. 2. Kaidah Oktet Setiap atom akan berusaha mencapai kestabilan dengan cara memenuhi kaidah oktet dimana unsur gas mulia telah mencapainya. Atom tersebut akan cenderung berikatan dengan atom yang lainnya untuk saling memberi atau menerima elektron Disini saya akan lebih menjelaskan bagaimana menggambarkan bentuk molekul dengan struktur Lewis menggunakan aturan oktet. Bagaimana cara menggambarkannya? Hal itu dapat dijelaskan oleh gambar berikut Gambar 1.1 Bagan Pengambaran Struktur Lewis
Penjelasan detailnya sebagai berikut. Disini saya memakai senyawa NF3 sebagai contoh. 1. Cek nomor Atom Relatif masing-masing atom Letakkan atom yang memiliki elektronegatifitas paling kecil daripada atom-atom lainnya sebagai pusat sebagai atom pusat. 2. Jumlahkan seluruh elektron valensi Pada NF3, N mempunyai 5 buah elektron pada kulit terluarnya, sedangkan F memiliki masing-masing 7 buah elektron pada kulit terluarnya. [1xN(5e - )]+[3xF(7e - )} = 5e - + 21e - = 26e - 3. Gambarkan ikatan tunggal disekitar atom pusat yang berisi 2 buah elektron untuk masing-masing ikatan. Hitung jumlah elektron tersisa : 3N-F x 2e - = 6e -, jasi sisanya = 26 e - - 6e - = 20e - 4. Tempatkan elektron yang tersisa pada masing-masing unsur sehingga memenuhi kaidah oktet (duplet untuk H).
Pertama tempatkan elektron disekitar atom yang keelektronegatifannya lebih tinggi. Jika masih ada yang tersisa, tempatkan pada atom pusat B. Ikatan Rangkap Terkadang setelah langkah 1 sampai 4 dijalankan, atom pusat tidak memenuhi kaidah oktet. Ini menunjukkan adanya ikatan rangkap. Bagaimana mengatasi hal ini? Caranya adalah dengan menemukan atom yang bisa membentuk ikatan rangkap. Ubahlah ikatan bebas dari salah satu atom agar berikatan dengan atom pusat. C. Resonansi Kita bisa menuliskan lebih dari satu struktur Lewis. Dengan masing-masingnya memiliki posisi yang relatif sama terhadap atom pusat. Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk satu kesatuan. Contohnya adalah Ozon (O3) yang memiliki 2 macam isomer. Pada gambar ini struktrur I dan struktur II identik, tetapi berbeda posisi dalam penggambaran ikatan rangkap
Tetapi dari kedua penyusunan tersebut ternyata tidak tetap karena ada gaya tolak menolak antara atom O yang berikatan rangkap pada atom pusat dengan atom O yang berikatan tidak rangkap dengan atom pusat. Posisi ikatan rangkap ini bisa berubahubah tergantung kondisinya. Fenomena berpindah-pindahnya ikatan rangkap ini disebut Resonansi. O3 tidak bisa bolak balik secara cepat dari struktur I ke struktur II. Struktur sebenarnya lebih tepat disebut sebagai Resonansi Hibrid, yaitu bentuk rata-rata dari kedua struktur tersebut. Resonansi Hibrid dituliskan dengan garis putus-putus, yang menandakan adanya delokalisasi. D. Muatan Formal Resonansi hibrid adalah bentuk rata-rata dari bentuk resonansi dua struktur Lewis. Hal ini berartia ada salah satu struktur yang lebih mendominasi. Cara menentukannya adalah dengan menggunakan muatan formal. Muatan formal dapat digambarkan sebagai jumlah elektron valensi dalam atom bebasnya dikurangi dengan jumlah elektron yang dimiliki atom tersebut dalam struktur Lewis. Muatan formal
untuk suatu molekul adalah 0 dan muatan formal suatu ion sesuai dengan muatan ionnya. Syarat dari muatan formal adalah sebagai berikut. 1. Muatan formal kecil baik positif maupun negatif lebih cenderung dibandingkan yang besar 2. Muatan sama yang bersebelahan akan tolak menolak 3. Muatan formal dengan nilai negatif pasti merupakan atom yang lebih elektronegatif. E. Pengecualian Untuk Aturan Oktet Struktur Lewis a. Molekul kekurangan elektron Senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung mempunyai eletron valensi yang kurang dari 8. Sebagai contoh disini BF3 dan BeCl3. b. Molekul memiliki elektron ganjil Beberapa molekul mempunyai jumah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektron. Molekul ini disebut radikal bebas. Sifatnya adalah tidak berpasangan, tidak berikatan, bersifat paramagnetik, dan sangat reaktif. Contohnya adalan NO2 dan jika berikatan dengan sesamanya akan membentuk N2O4 dengan elektron valensi 8.
c. Ekspansi Kulit Valensi Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektron disekitar atom pusatnya. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatan. Proses ini hanya mungkin terjadi pada unsur nonlogam periode 3 atau lebih. Sebagai contoh adalah SF6, PCl5, dan H2SO4. Struktur Lewis SF 6 Struktur Lewis PCl 5 Struktur Lewis H 2 SO 4
Bagian 2 Menggambarkan Bentuk Molekul Secara Tiga Dimensi Berdasarkan struktur Lewis suatu molekul, para ilmuwan mengembangkan teori Valence-Shell Electron-Pair Repulsion (VSEPR), suatu metode berdasarkan adanya tolakan antara pasangan elektron. Pasangan elektron ini akan menempatkan diri pada posisi yang sejauh mungkin dari pasangan elektron lainnya untuk meminimalkan gaya tolak-menolak. Kelompok elektron tersebut kemungkinan mengandung ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, ikatan rangkap tiga, elektron bebas, bahkan elektron tunggal. Domain Elektron dan Bentuk Molekul Domain elektron ditentukan berdasarkan pasangan elektron valensi, apakah berikatan atau tidak. Sedangkan bentuk molekul ditentukan oleh posisi pasangan elektron terhadap pusat atom.istilah yang secara umum digunakan adalah AX m E n. A adalah atom pusat, X adalah pasangan elektron yang berikatan, E adalah pasangan elektron bebas, m menunjukkan jumlah pasangan elektron ikat, dan n menunjukkan pasangan elektron bebas. Gambar dibawah menunjukkan berbagai bentuk molekul.
a. Bentuk Molekul dengan 2 pasangan elektron Jika ada 2 pasangan elektron yang berikatan dengan atom pusat, maka PEI tersebut akan bergerak sejauh mungkin dengan arah yang berlawanan. Hal tersebut mengakibatkan bentuk yag dihasilkan berupa linier dengan sudut ikatan 180 b. Bentuk Molekul dengan 3 pasangan elektron Tiga pasangan elektron disekitar atom pusat akan memberikan gaya tolak menolak satu sama lainnya menuju sudut seperti segitiga sama sisi dengan sudut ikatan 120. Adanya elektron bebas dapat mempengaruhi besar sudut ikatan, menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung kepada banyaknya pasangan elektron bebas yang dimiliki molekul tersebut dan posisi dari pasangan elektron bebas tersebut. Adanya ikatan rangkap juga mempengaruhi bentuk molekulnya.
c. Bentuk Molekul dengan 4 pasangan elektron Empat pasangan elektron disekitar atom pusat akan memberikan gaya tolak menolak satu sama lainnya membentuk tetrahedral dengan sudut sebesar 109,5 o. Adanya elektron bebas dapat mempengaruhi besar sudut ikatan, menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung kepada banyaknya pasangan elektron bebas yang dimiliki molekul tersebut dan posisi dari pasangan elektron bebas tersebut. Adanya ikatan rangkap juga mempengaruhi bentuk molekulnya.
Gaya tolak menolak antara pasangan elektron bebas menyebabkan berkurangnya sudut ikatan ideal. PEI-PEI > PEI-PEB > PEB-PEB d. Bentuk Molekul dengan 5 pasangan elektron Lima pasangan elektron disekitar atom pusat akan membentuk Bipiramida Trigonal. Molekul ini mempunyai 2 posisi PEI disekitarnya dan memiliki dua sudut ikatan ideal, yaitu 120 0 dan 90 0.
e. Bentuk Molekul dengan 6 pasangan elektron Enam pasangan elektron disekitar atom pusat akan membentuk Oktahedral dengan sudut ikatan 90 0.