BENTUK MOLEKUL Struktur Lewis dan Teori VSEPR disusun oleh : CITRAWATI NUGRAHENI MINASTI 21030112130045 TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO 2012/2013
STRUKTUR LEWIS dan BENTUK MOLEKUL 10.1 Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Struktur Lewis bertujuan untuk mempermudah kita mempelajari ikatan kimia dalam bentuk dua dimensi dengan menuliskannya dalam simbol dot yang menggambarkan elektron valensi suatu atom. Cara penulisan simbol Lewis secara umum : Tuliskan simbol atomya Tempatkan titik mengelilingi simbol atomnya maksimum 4 titik. Titik selanjutnya ditempatkan berpasangan dengan 4 titik sebelumnya hingga mencapai kofigurasi oktet PENGGUNAAN ATURAN OKTET UNTUK MENULISKAN STRUKTUR LEWIS 1. STRUKTUR LEWIS UNTUK IKATAN TUNGGAL MOLEKUL PENJELASAN 1. Susun atom bersebelahan satu dengan lainnya dengan syarat atom yang elektronegafitasnya paling rendah diletakkan di tengah 2. Hitung jumlah elektron valensi yang tersedia 3. Gambarkan ikatan tunggal antar atom dan kurangkan 2 elektron valensi untuk tiap ikatan 4. Untuk elektron yang tidak berikatan dengan atom pusat, digambar mengelilingi atom secara berpasangan CATATAN!! C, N, O biasanya menjadi atom pusat H membentuk 1 ikatan C membentuk 4 ikatan N membentuk 3 ikatan O membentuk 2 ikatan Halogen membentuk 1 ikatan ketika mereka mengelilingi atom ; F selalu mengelilingi atom Contoh : NF 3 1. 2.
3. 4. SOAL 10.1 a) H 2 S b) OF 2 c) SOCl 2.............. H S H : F O F : : Cl S = O :.......... : Cl :.. PENULISAN STRUKTUR LEWIS UNTUK MOLEKUL DENGAN ATOM PUSAT > 1 Contoh : Penulisan struktur Lewis untuk CH 4 O 1. Susun atom bersebelahan satu dengan lainnya Ingat bahwa H hanya membentuk 1 ikatan, C dan O harus bersebelahan karena C membentuk 4 ikatan sedangkan O membentuk 2 ikatan 2. Hitung jumlah elektron valensi 3. Gambarkan ikatan tunggal antar atom dan kurangkan 2 elektron valensi untuk tiap ikatan 4. Untuk elektron yang tidak berikatan dengan atom pusat, digambar mengelilingi atom secara berpasangan SOAL 10.2 a) NH 3 O b) C 2 H 6 O H.. H H H N = O : H C O C H H H H STRUKTUR LEWIS UNTUK IKATAN RANGKAP Ikatan rangkap muncul jika setelah langkah 1-4 dijalankan, atom pusat belum membentuk oktet. Oleh karena itu, diperlukan langkah ke-5 yaitu dengan menjadikan elektron bebas dari atom yang mengelilingi atom pusat berikatan dengan atom pusat.
Contoh : Penulisan struktur Lewis untuk C 2 H 4 >> Setelah langkah 1-4 dijalankan, skema : >> Lakukan langkah 5, skema : SOAL 10.3 a) CO b) CO 2 c) HCN : C = O : :O = C = O: H C = N...... Resonansi : Perpindahan Elektron Ikatan Rangkap Dua Penulisan lebih dari 1 struktur lewis dengan penempatan atom yang relatif sama, untuk molekul atau ion dengan ikatan ganda disamping ikatan tunggal. Contoh : O 3 Gambar I dan II sama, hanya berbeda pada struktur Lewisnya. Panjang ikatan dan energi ikatan menyatakan bahwa 2 ikatan O 3 sama, dengan perbandingan ikatan antara O-O dan O=O 1 dan ½ ikatan. Kedua struktur yang identik ini dapat disebut struktur resonansi (bentuk resonansi) Struktur resonansi memiliki penempatan atom yang sama namun memiliki lokasi ikatan dan pasangan elektron bebas yang berbeda. Contoh : 1. O 3 Penggambaran resonansi hybrid dengan garis melengkung putus-putus untuk menunjukkan perpindahan pasangan elektron 2. C 6 H 6 Struktur Lewis ion polyatom dituliskan dengan tanda kurung. Harga muatan molekul dituliskan diluar tanda kurung sebagai pangkat.
Langkah Penulisan Struktur Resonansi pada NO 3 MEMILIH STRUKTUR RESONANSI YANG LEBIH PENTING Salah satu cara memilih bentuk resonansi yang lebih penting adalah menentukan harga muatan formal tiap atom, harga tersebut akan muncul jika elektron yang berikatan saling bergabung. Contoh: 3 Kriteria yang membantu kita memilih struktur resonansi yang lebih penting: Harga muatan formal yang lebih kecil (+/-) lebih dipilih daripada harga muatan formal besar Harga muatan formal pada atom yang berdekatan tidak dipilih Harga muatan formal yang lebih negatif diletakkan bersebelahan dengan atom yang elektronegatifitasnya lebih besar Harga muatan formal (digunakan pada struktur resonansi) tidak sama dengan bilangan oksidasi (digunakan pada reaksi redoks): Untuk harga muatan formal,ikatan elektron dinyatakan sama dengan atom-atomnya (jenis ikatan : kovalen nonpolar) Untuk bilangan oksidasi, ikatan elektron dinyatakan sepenuhnya dengan atom yang memiliki elektronegatifitas lebih besar (jenis ikatan : ion) Contoh : PENGECUALIAN STRUKTUR LEWIS UNTUK ATURAN OKTET o Aturan oktet berlaku untuk molekul periode 2, atau molekul yang atom pusatnya dari periode tinggi o Pengecualian aturan oktet sangat penting untuk molekul yang terdiri dari atom yang kekurangan elektron, atom dengan jumlah elektron ganjil, dan atom tertentu dengan kulit valensi terluar
MOLEKUL YANG KEKURANGAN ELEKTRON Contoh : 1. Molekul gas yang terdiri dari Be / B sebagai atom pusat disebut electron deficient karena Be dan B memiliki elektron kurang dari 8. 2. Ketika BF 3 bereaksi dengan NH 3, atom yang kekurangan elektron mencapai oktet dengan pembentukan ikatan rangkap. MOLEKUL DENGAN JUMLAH ELEKTRON GANJIL Elektron dengan jumlah ganjil tidak bisa berpasangan seluruhnya, ada 1 elektron bebas yang disebut free racicals. Free radicals dapat menimbulkan sifat paramagnetik dan sangat reaktif. Contoh : 1. NO 2 2. NO 2 + NO 2 N 2 O 4 KULIT VALENSI yang BERKEMBANG Banyak molekul dan ion mempunyai elektron valensi lebih dari 8 yang mengelilingi atom pusat. Atom mengembangkan kulit valensinya untuk membentuk ikatan rangkap. Proses ini melepaskan energi. Atom pusat dapat menampung pasangan elektron berlebih dengan menggunakan orbital d. Oleh karena itu, kulit valensi yang berkembang hanya terjadi pada atom pusat non-metal dari periode 3 atau periode yang lebih tinggi dimana tersedia orbital d. Contoh : 1. SF 6 3. PCl 5 2. H 2 SO 4 4. SO 4 2- Pada SO 4 2- terjadi resonansi hybrid dengan 4 ikatan S-O dan 2 pemindahan sepasang ikatan pada struktur.
TEORI VSEPR (VALENCE-SHELL ELECTRON-PAIR REPULSION) DAN BENTUK MOLEKUL Teori ini didasarkan pada prinsip Setiap grup dari elektron valensi yang mengelilingi atom pusat sebisa mungkin jaraknya berjauhan dengan grup elektron valensi lain untuk mencegah terjadinya repulsion. Pengertian grup adalah sekumpulan elektron yang mengitari atom. Jadi, grup elektron bisa terdiri dari ikatan tunggal, rangkap 2, rangkap 3 maupun elektron bebas. Masing-masing dari grup elekron valensi ini saling tolak menolak dengan grup lainnya untuk memaksimalkan sudut diantara keduanya. Teori ini menimbulkan bentuk molekul dalam bentuk 3 dimensi. SUSUNAN GRUP ELEKTRON dan BENTUK MOLEKUL Elektron yang terdapat dalam suatu atom, kecuali hidrogen dan helium, dapat dikelompokkan menjadi 2 : 1. Elektron pada kulit dalam 2. Elektron pada kulit luar -> ditempati oleh PEB (Pasangan Elektron Bebas) dan PEI (Pasangan Elektron Ikatan). Bentuk molekul grup elektron yang tidak berikatan akan berbeda ketika grup elektron tersebut berikatan. Jadi, pada jumlah elektron valensi yang sama, suatu molekul mempunyai beberapa bentuk molekul. Rumus : AX m E n A : atom pusat m dan n : bilangan bulat E : PEB X : PEI
I. Bentuk Molekul dengan 2 elektron (LINIER) >> Rumus struktur : AX 2 >>Contoh molekul yang mempunyai bentuk linier : BeCl 2 dan CO 2 II. Bentuk molekul dengan 3 elektron (TRIGONAL PLANAR) >>Rumus struktur : AX 3 dan AX 2 E >>Contoh molekul dengan rumus AX 3 : BF 3 dan NO 3 >>Efek ikatan rangkap pada CH 2 O : >>Sudut nyata ikatan menyimpang dari ideal karena ikatan rangkap dengan berat jenis elektron lebih besar, sehingga menolak ikatan tunggal dengan kuat dibanding ikatan rangkap tersebut saling tolak menolak. Efek ikatan tunggal : Ikatan tunggal dapat mempunyai efek utama terhadap perubahan sudut karena pasangan tunggal dipengaruhi oleh 1 nukleus. Jadi, ikatan tunggal menolak pasangan rangkap lebih kuat daripada gaya tolak menolak yang terjadi antara pasangan rangkap tersebut. Gaya tolak ini menyebabkan pengurangan sudut antara pasangan rangkap.
III. Bentuk molekul dengan 4 elektron (TETRAHEDRAL) >>Rumus struktur : AX 4, AX 3 E, dan AX 2 E 2 >>Perbandingan antara struktur lewis, 3 dimensi dan penggambaran perspektif : >>Ketika 1 dari 4 grup elektron dalam susunan tetrahedral berikatan tunggal, bentuk molekularnya Trigonal Pyramid (AX 3 E) yaitu tetrahedron yang kehilangan 1 titik puncak. Contoh pada NH 3 : >>Ketika 4 elektron mengelilingi atom pusat yang terdiri dari 2 elektron bebas dan 2 elektron yang berikatan, bentuk molekularnya adalah bengkok atau Vshaped. >>Pada susunan trigonal planar dengan 2 pasangan elektron dan 1 elektron bebas (AX 2 E) juga disebut bengkok, tapi sudut idealnya 120 o, bukan 109,5 o. >> Jadi, pada molekul yang sama tapi dalam penyusunan grup elektronnya berbeda, gaya tolak pasangan elektron menyebabkan penyimpangan dari sudut idealnya.
IV. Bentuk molekul dengan 5 elektron (TRIGONAL BIPYRAMIDAL) >>Rumus struktur : AX 5, AX 4 E, AX 3 E 2, dan AX 2 E 3 >>Setiap molekul dalam bentuk Trigonal Bipyramidal, ada 2 tipe posisi untuk mengitari grup elektron dan 2 ideal bentuk sudut. 3 grup equatorial berada pada bidang trigonal yang melibatkan atom pusat, sedangkan 2 grup axial berada diatas dan dibawah bidang. Oleh karena itu, sudut yang dibentuk oleh grup equatorial 120 o dan sudut yang dibentuk oleh grup axial 90 o. >>Secara umum, semakin besar sudut, semakin lemah gaya tolaknya (gaya tolak grup equatorial 120 o < gaya tolak grup axial 90 o ). >> Contoh molekul dengan rumus AX 5 : PCl 5 >> Contoh molekul dengan rumus AX 4 E : SF 4 >> Contoh molekul dengan rumus AX 3 E 2 : BrF 3 >> Contoh molekul dengan rumus AX 2 E 3 : I 3
V. Bentuk molekul dengan 6 elektron (OCTAHEDRAL) >>Rumus struktur : AX 6, AX 5 E dan AX 4 E 2 >>Octahedron adalah polyhedron dengan 8 bagian terdiri dari segitiga sama sisi identik dan 6 titik puncak identik. >>Contoh molekul dengan rumus AX 6 : SF 6 >>Contoh molekul dengan rumus AX 5 E: IF 5 >>Contoh molekul dengan rumus AX 4 E 2 : XeF 4
Penggunaan Teori VSEPR untuk menentukan Bentuk Molekul
BENTUK MOLEKUL DENGAN ATOM PUSAT LEBIH DARI 1 Contoh : C 2 H 6 O, senyawa yang memiliki 3 atom pusat : - CH 3 - membentuk tetahedral - CH 2 memiliki 4 ikatan yang mengelilingi atom C, jadi bentuknya juga tetahedral - Atom O memiliki 4 elektron yang berpasangan dan 2 elektron bebas, membentuk Vshape Gambar :