RINGKASAN BENTUK MOLEKUL Ringkasan Disusun Untuk Memenuhi Tugas Kimia Anorganik Disusun oleh : Nama : Bagus Muliajaya Lutfi NIM : 21030112120001 UNIVERSITAS DIPONEGORO FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA 2012
Ringkasan Bentuk Molekul Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Sruktur Lewis Struktur lewis adalah gambaran bentuk molekul atau ion dalam dua dimensi.dalam struktur lewis, pada tingkat energi terluar atom terdapat pasangan elektron yaitu PEB (Pasangan Elektron Bebas) yang elektronnya berpasangan dalam atom sendiri dan PEI (Pasangan Elektron Ikatan) yang elektronnya berpasangan dengan atom lain elektron digambarkan dengan simbol dot. Dalam penulisan struktur lewis digunakan aturan oktet di mana setiap atom mengisi tingkat energi terluarnya dengan delapan elektron (atau dua untuk hidrogen). Dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut : Ikatan Tunggal 1. Penampatan Atom Dalam penempatan atom, atom pusat adalah atom yang mempunyai keelektronegatifan paling rendah, atom yang letaknya ditengah diprioritaskan untuk atom yang lebih banyak membutuhkan elektron daripada atom yang lainnya. Atom C memiliki keelektronegatifan paling rendah sehingga C sebagai atom pusat, Atom C dan O membutuhkan elektron lebih banyak daripada Atom H sehingga Atom C dan O berada di tengah. 2. Menentukan Jumlah Elektron Valensi dalam Semua Atom Untuk valensi atom golongan A elektron sama dengan nomer golongan Untuk ion poliatomik tambahkan 1e- untuk ion yang bermuatan negatif dan lepaskan 1e- untuk ion yang bermuatan positif CH3OH [I X C(4e-)] + [I X O( 6e-)] + [4 X H(le-)] = 14e3. Menggambarkan ikatan tunggal antar atom dan hilangkan 2e- pada setiap ikatan, sehingga jumlah elektron valensi dalam semua atom berkurang. Terdapat 5 ikatan tunggal antar atom sehingga jumlah elektron valensi - - dalam atom = 14e - (5 x 2e ) =4 e 4. Sisa elektron digunakan untuk atom yang belum oktet - Atom C sudah oktet begitu pula dengan H, sedangkan atom O belum oktet sehingga sisa elektron adalah milik atom O sebagai PEB
Secara garis besar dapat digambarkan sebagai berikut : Ikatan Rangkap Jika setelah melakukan langkah 1-4, atom pusat belum oktet. untuk mencapai oktet, dilakukan dengan tahap ke- 5 yaitu atom pusat berikatan rangkap dengan atom lain dengan cara mengubah PEB menjadi PEI pada atom pusat. Resonansi (perpindahan PEI) Pada resonansi terjadi perpindahan PEI karena setiap pasangan elektron tertarik oleh nukleus suatu atom dan elektron paling banyak terdapat di daerah di sekitar inti sehingga terdapat gaya tarik menarik oleh inti dan gaya tolak menolak oleh elektron disektiar inti. Resonansi terjadi apabila terdapat molekul yang mempunyai struktur lewis dengan ikatan rangkap dan ikatan tunggal pada atom pusat. Molekul ini digambarkan dengan struktur resonansi yaitu 2 sruktur lewis dengan penempatan atom yang sama akan tetapi posisi ikatan tunggal yang berbeda pada atom pusat. Struktur resonansi bukan berarti molekul struktur dapat berubah-ubah, sebenarnya struktur molekul ini adalah rata-rata resonansi yang terbentuk (resonance hybrid). Untuk mengkonversikan suatu struktur resonan ke struktur resonan yang lain, dapat dilakukan dengan cara mengubah posisi PEB menjadi PEI.
Menentukan Resonansi Terdapat 3 kriteria : Formal Charge yang lebih kecil Formal Charge of Atom = jumlah elektron valensi ( jumlah elektron bebas + ½ jumlah elektron ikatan) Pada atom yang berdekatan formal charge tidak ada. Formal charge yang negative diletakkan pada atom yang mempunyai elektroegativitas paling besar Resonansi yang paling utama adalah bentuk resonansi III karena mempunyai formal charges terkecil dan formal charge yang negatif terdapat pada atom O yang mempunyai kelektronegatifan paling besar. Stuktur lewis untuk molekul yang terrmasuk pengecualian aturan oktet Aturan oktet sangat cocok untuk molekul yang memiliki atom pusat berperiode rendah, akan tetapi aturan oktet tidak cocok terhadap beberapa molekul yang memiliki atom pusat berperiode tinggi. Oleh karena itu, dalam merumuskan molekul yang memiliki atom pusat berperiode tinggi digunakan kaidah pengecualian aturan oktet. Molekul yang termasuk dalam pengecualian aturan oket adalah molekul yang tidak mencapai aturan oktet, Odd-Electron Molecules dan molekul yang melampaui aturan oktet. Molekul yang tidak mencapai aturan oktet adalah molekul yang stabil dengan jumlah elektron kurang dari 8 di sekitar atom pusat. Pada molekul BF 3 Atom boron hanya membutuhkan 6 elektron untuk mencapai kestabilan, walaupun sebenarnya dapat digambar dengan struktur resonansi rangkap 2 akan tetapi molekul ini memiliki sifat sifat yang lebih sesuai dengan struktur lewis yang memliki ikatan tunggal Molekul ini akan oktet bila berekasi dengan molekul yang lain Contoh BF 3 + NH 3 : Odd-Electron Molecules adalah molekul yang bersifat paramagnetik karena memiliki jumlah elektron valensi ganjil an kurang dari 8 disekitar atom pusat. Contoh NO 2 : Molekul ini akan oktet bila berekasi dengan molekul yang lain Contoh N 2 O 4 :
Molekul yang melampaui aturan oktet adalah molekul yang molekul yang stabil dengan jumlah elektron lebih dari 8 di sekitar atom pusat. Molekul ini pada umumnya memiliki atom pusat yang merupakan atom dengan periode 3 atau lebih. Contoh: PCl 5 terbentuk dari reaksi antara PCl 3 dengan gas klorida. Walaupun PCl 3 merupakan molekul yang sudah oktet, molekul ini tetap menggunakan PEBnya untuk membentuk molekul PCl 5 ketika bereaksi dengan gas klorida. Sehingga terdapat 10 elektron disekitar atom pusat. Phospor adalah atom periode 3 Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) dan Bentuk Molekul Unuk menyusun bentuk molekul dari struktur lewis digunakan Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) yaitu prinsip dasar yang menyatakan bahwa setiap kelompok elektron valensi yang berada disekitar inti terletak sejauh mungkin dari kelompok elektron valensi yang lain dengan tujuan untuk meminimalisasl gaya tolakan. Minimalisasi gaya tolakan antar kelompok elektron ini akan menentukan geometri molekul (bentuk molekul dalam 3 dimensi). Kelompok elektron ini adalah sejumlah elektron yang berada disekitar inti atom dengan jenis yang bermacam macam seperti pasangan elektron ikatan tunggal, rangkap, maupun pasangan elektron bebas. Penyusunan kelompok elektron pada molekul dan Bentuk Molekul Dalam sebuah molekul, sebuah kelompok elektron valensi akan berada sebuah posisi dimana posisi terebut meminimalisasi gaya tolokan antar kelompok. Hal ini dilakukan dengan cara memperbesar jarak terhadap kelompok elektron valensi yang lain di sekitar inti atom. Penyusunan kelompok elektron valensi pada sebuah molekul ditentukan oleh jumlah kelompok elektron valensi yang menyusun, akan tetapi bentuk sebuah molekul ditentukan oleh jenis kelompok elektro valensi itu sendiri yaitu PEI dan PEB serta posisi relatif inti atom. Oleh karena itu, mekipun sebuah molekul tersusun dari kelompok elktron valensi dengan jumlah yang sama dapat menimbulkan bentuk yang berbeda. Untuk mengklasifikasikan bentuk molekul, digunakan metode AX m E n dengan A, X, E, m an sebagai berikut : Sudut ikatan (the bond angle) adalah sudut yang dibentuk oleh dua ikatan (PEI) yang berdekatan dengan inti atom pusat sebagai titik acuannya. Bentuk Molekul dari Dua Kelompok Elektron Valensi (LINEAR) A : Atom Pusat X : Pasangan elektron ikatan baik tunggal maupun rangakp di sekitar inti E : Pasangan elektron bebas disekitar inti m dan n: bilangan bulat Bentuk linear sudut ikatan 180 o dikarenakan 2 kelompok elektron yang terpisah sejauh mungkin ini berada pada posisi yang berlawanan Formula bentuk molekul (AX 2 ) &
Bentuk Molekul dari Tiga Kelompok Elektron Valensi Sebuah molekul yang mempunyai 3 kelompok elektron valensi pada atom pusatnya memiliki 2 bentuk yang berbeda hal ini dipengaruhi oleh adanya PEB. 1. Molekul yang tidak terdapat PEI PEB dan ikatan rangkap Bentuk segitiga planar dengan sudut ikatan ideal 120 o dikarenakan 3 kelompok elektron valensi terpisah dengan jarak yang sama Formula bentuk molekul (AX 3 ) Contoh BF 3 : 2. Molekul yang memiliki ikatan rangkap Bentuk segitiga planar non simetris dengan sudut ikatan rangkap-tunggal > sudut ikatan tunggal-tunggal lebih dikarenakan gaya tolak kecil rangkap-tunggal > gaya tolak tunggal-tunggal 3. Molekul yang memiliki ikatan PEB Bentuk V dengan Sudut ikatan < sudut ikatan ideal dikarenakan gaya tolak PEBtunggal > gaya tolakl tunggal-tunggal Formula bentuk molekul (AX 2 E) Bentuk Molekul dari Empat Kelompok Elektron Valensi Sebuah molekul yang mempunyai 4 kelompok elektron valensi pada atom pusatnya memiliki 3 bentuk yang berbeda. Hal ini dipengaruhi oleh jumlah PEB. 1. Molekul yang tidak terdapat PEB Bentuk tetrahedal dengan sudut ideal 109,5 o Formula bentuk molekul (AX 4 ) Contoh CH 4 : 2. Molekul yang memiliki 1 PEB Bentuk trigonal piramida dengan sudut ikatan 107,3 o (lebih kecil dari idealnya) Molekul ini memiliki formula bentuk molekul (A X3 E)
Pada molekul NH 3 terdapat 1 PEB yang memberikan gaya tolak lebih besar terhadap ikatan tungal daripada gayay tolak ikatan tunggal dengna sesamanya sehingga sudut ikatan menjadi lebih kecil. Atom NH 3 dapat memiliki betuk tetrahedal jika direaksikan dengan asam dengan membentuk ion poli atomik contohnya NH 4 + 3. Molekul yang memiliki 2 PEB Bentuk V dengan sudut ikatan 104,5 (lebih kecil dari idealnya) dikarenakan Gaya tolak PEB-PEB > Gaya tolak PEB PEI dan Gaya tolak PEI - PEI. Formula bentuk molekul (AX 2 E 2 ) Contoh H 2 O: Gaya tolak PEB-PEB > Gaya tolak PEB PEI > Gaya tolak PEI - PEI Bentuk Molekul dari Lima Kelompok Elektron Valensi Molekul dengan atom pusat berperiode 3 karena atom atom tersebut memiliki orbital d sehingga dapat mengikat lebih dari 8 elektron. Bentuk idealnya bipirimadia trigonal dengan 2 sudut ikatan ideal dan 2 posisi kelompok elektron valensi yaitu aksial dan ekuator. memiliki 4 bentuk yang berbeda berdasarkan jumlah kelompok elektron valensi (PEB) yang cenderung mengisi posisi ekuator. Aksial Ekuator 1. Molekul yang tidak terdapat PEB Bentuk segitiga bipiramida trifonal dengan 2 sudut ikatan ideal yaitu 90 o dan 120 o Formula bentuk molekul (AX 5 ) 2. Molekul yang memiliki 1 PEB Bentuk seesaw dengan 2 sudut ikatan < 2 sudut ikatan ideal karena ada gaya tolak dari PEB.
Formula bentuk molekul (AX 4 E) 3. Molekul yang memiliki 2 PEB Bentuk T dengan 1 dengan sudut ikatan aksial-parsial < sudut ikatan aksial-parsial ideal karena ada gaya tolak dari 2 PEB. Formula bentuk molekul (AX 3 E 2 ) 4. Molekul yang memiliki 3 PEB Bentuk linear dengan sudut ikatan 180 o Formula bentuk molekul (AX 2 E 3 ) Bentuk Molekul dari Enam Kelompok Elektron Valensi molekul dengan atom pusat berperiode 3 karena atom atom tersebut memiliki orbital d sehingga dapat mengikat lebih dari 8 elektron. Bentuk idealnya oktahedral dengan sudut ikatan ideal 90 o memiliki 3 bentuk yang berbeda berdasarkan adanya PEB 1. Molekul yang tidak terdapat PEB Bentuk oktrahedral dengan sudut ikatan 90 o Formula bentuk molekul (AX 6 ) 2. Molekul yang memiliki 1 PEB Bentuk piramida segi empat dengan sudut ikatan kurang dari < 90 o karena ada gaya tolak dari PEB (mekipun berdampak kecil) Formula bentuk molekul (AX 5 E)
3. Molekul yang memiliki 2 PEB Bentuk segi empat Formula bentuk molekul (AX 4 E 2 ) Secara garis besar dapat digambarkan : Menentukan Bentuk Molekul dengan Teori VSEPR 1. Membuat struktur Lewis 2. Menyusun elektron dencan cara menghiung semua elektron disekitar atom pusat 3. Menentukan sudut ikatan (dipengaruhi oleh PEB dan ikatan rangkap) 4. Menggambar bentuk dan memberi nama dengan menghitung PEI dan PEB terlebih dahulu.
Secara garis besar dapat digambarkan: Bentuk Molekul Yang Mempunyai lebih dari 1 Atom Pusat Ada beberapa molekul yang mempunyai lebih dari 1 atom pusat contohnya adalah senyawa organik. Bentuk molekulnya adalah kombinasi bentuk molekul yang dibuat oleh masing-masing atom pusat. Contohnya etanol (C 2 H 5 OH) yang merupakan kombinasi dari (CH3-CH2-OH)