Arkhei Benoid_21030112130061_Selasa

Bentuk Molekul
Kata Pengantar
Layaknya bentuk dari objek kehidupan sehari-hari yang saling menyesuaikan (bekerja
secara sinergis) untuk melakukan sesuatu pekerjaan, molekul dari sebuah organisme
menyesuaikan satu sama lain untuk menjalankan proses kehidupan.
Dalam setiap molekul, setiap atom, bonding pair, lone pair mempunyai posisi
masing-masing yang ditentukan oleh gaya tarik-menarik dan tolak-menolak
yang mengatur hal-hal tersebut.
Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis
Cara pertama agar kita dapat membayangkan wujud molekul adalah untuk mengkonversi
rumus molekulnya menjadi struktur Lewisnya. Objek dua dimensi ini tersusun dari simbot
dot-dot electron yang menggambarkan atom tersebut dan atom terdekatnya, ikatan yang
menghubungkan mereka, dan lone atom yang mengisi elektron valensi dari sebuah atom.
Rumus
Molekul
Meletakkan atom
dengan
elektronegatifan
terendah di tengah
Struktur Lewis
Peletakkan
Atom
Menambahkan
jumlah elektron
valensi dari semua
atom
Melengkapi semua atom
sampai 8 elektron (dengan
pengecualian hanya 2
elektron untuk H)
Mendapatkan jumlah
elektron valensi
Menggambar ikatan
tunggal, 2 elektron
untuk setiap ikatan
Sisa dari elektron
valensi
Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Ganda
Kadang kita menemukan setelah melewati langkah 1 sampai 4, atom pusat tidak dapat
memenuhi kaidah oktet. Ini menandakan adanya ikatan ganda dan ada langkah tambahan
yang diperlukan yaitu dengan membuat ikatan ganda dengan mengubah lone pair dari
atom disekitarnya menjadi berikatan dengan atom pusat.
Resonansi : Ikatan Pasangan Elektron Yang Terdelokalisasi
Kadang kita dapat menulis lebih dari satu struktur lewis, masing-masing dengan
penempatan relative atom yang sama, untuk molekul atau ion dengan ikatan ganda yang
ada disamping ikatan tunggal. Misalnya O3 adalah
pasangan elektron yang dapat terdelokalisasi.
Dua macam penggambaran atom O3
O3 dapat digambarkan dengan tepat dengan dua struktur Lewis yang dinamakan struktur
resonansi atau bentuk resonansi dengan tanda panah berkepala dua diantaranya. Struktur
resonansi memiliki penempatan atom relatif yang sama tetapi dengan lokasi pengikatan
yang berbeda dan pasangan lone electron. Jadi atom O3 dapat digambarkan dengan :
Kasus resonansi adalah hal yang umum, dan banyak molekul serta ion dapat digambarkan
dengan baik dengan cara resonansi hibrida seperti Benzena (C6H6).
Formal Charge: Memilih Struktur Resonansi yang Lebih Penting
Bentuk resonansi dari ion nitrat memiliki kontribusi yang sama dengan resonansi hibridanya
karena atom pusatnya karena atom yang mengelilinginya sama. Hal ini memungkinkan satu
bentuk resonansi memiliki bentuk yang hampir seperti hibridanya daripada bentuk lainnya.
Jadi kita dapat memilih resonansi yang lebih penting dengan menentukan formal charge
dari setiap atom. Rumus umum dari Formal Charge adalah :
Formal Charge : jumlah elektron valensi – (jumlah elektron valensi yang tidak dipakai + ½
jumlah valensi yang terpakai)
Contohnya formal charge dari atom O3 adalah : 6 elektron valensi – (4 elektron yang tidak
terpakai + ½ x 4 elektron valensi yang terpakai) : 6-4-2 = 0
Ada tiga kriteria yang membantu kita untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting:
1. Formal Charges yang lebih kecil (positif atau negative) lebih dekat ke yang lebih
besar.
2. Formal Charges yang sama pada atom yang berdekatan tidak dibolehkan.
3. Formal Charge yang lebih negative harus terletak dalam atom yang lebih
elektronegatif.
Struktur Lewis untuk Pengecualian Kaidah Oktet
Kaidah oktet sangat berguna untuk hampir semua molekul di periode 2 tetapi tidak bisa
digunakan untuk semuanya. Beberapa atom pusat mempunyai kurang dari 8 elektron
disekitarnya dan beberapa mempunyai lebih dari 8 elektron.
•
Untuk Molekul Yang Kekurangan Elektron
Contoh molekul yang kekurangan elektron adalah senyawa dengan atom pusat
Berilium atau Boron yang lebih cenderung untuk memiliki kurang dari 8 elektron
valensi yaitu BF3 dan BeCl2.
•
Molekul yang Memiliki Jumlah Elektron Ganjil
Terdapat sebagian kecil dari molekul yang mengandung atom pusat dengan jumlah
elektron valensi yang ganjil jadi mereka tidak bisa mempunyai semua elektron
dalam pasangan. Molekul ini disebut radikal bebas, contohnya NO2. Hal ini dapat
diatasi ketika senyawa ini berikatan dengan sesama molekulnya dan membentuk
N2O4.
•
Kulit Valensi yang Diperluas
Banyak molekul atau ion yang memiliki lebih dari 8 elektron valensi disekitar atom
pusatnya. Sebuah atom meluaskan kulit valensinya untuk membentuk lebih banyak ikatan,
suatu proses yang melepaskan energi. Molekul ini dapat menampung pasangan tambahan
dengan menggunakan kulit d terluar untuk menambahakan orbital s dan p yang telah
terpakai. Contoh senyawa yang menggunakan prinsip ini adalah SF6, H2SO4 , dan PCl5.
Teori Penolakan Pasangan Kulit Elektron Valensi (VSEPR)
dan Bentuk-Bentuk Molekulnya
Setiap aspek kehidupan kita, obat yang kita minum, bau yang kita cium, dan rasa
yang kita kecap dapat didasarkan pada sebagian atau bahkan semua molekul yang
berpasangan dengan pas dengan molekul lainnya.
Dalam penyusunan molekul ini kita dapat menggunakan Teori Valence Shell
Electron Pair Repulsion (VSEPR). Prinsip dasar dari VSEPR adalah setiap grup elektron
valensi disekitar inti terletak sejauh mungkin dari grup elektron valensi yang lain untuk
meminimalisasi gaya tolakan yang dapat terjadi dan berpengaruh pada bentuk
molekulnya. Kelompok elektron ini dapat terdiri dari ikatan tunggal, ikatan ganda,
ikatan triple, pasangan elektron bebas, atau bahkan elektron bebas.
A.
Penyusunan Grup Elektron dan Bentuk-Bentuk Molekul
Penyusunan kelompok elektron valensi pada sebuah molekul ditentukan oleh
kelompok elektron valensi, baik yang berikatan maupun yang tidak berikatan, yang
berada di sekitar atom pusatnya. Bentuk sebuah molekul ditentukan oleh posisi
relatif dari atom pusatnya. Jadi, meskipun molekul tersusun dari kelompok elektron
valensi dengan jumlah yang sama tetapi tetap dapat menimbulkan bentuk molekul
yang berbeda karena dipengaruhi oleh banyak hal.
Sudut ikatan (the bond angle) adalah sudut yang terbentuk oleh dua atom yang
mengelilingi inti atom pusat sebagai titik pusatnya. Sudut ikatan ini dapat terbentuk
ideal apabila semua kelompok elektron valensi di sekitar inti adalah pasangan ikatan
elektron yang identik dan terhubung ke atom yang ada dalam satu golongan .
B.
Bentuk Molekul dengan Dua Kelompok Elektron (Penyusunan Secara Linear)
Ketika ada dua kelompok elektron yang terikat pada suatu atom pusat dan terpisah
sejauh mungkin, mereka berada dalam arah yang saling berlawanan. Hal ini
membuat molekul akan memiliki bentuk linear dan sudut 1800. Molekul ini memilik
formula bentuk molekul umum (AX2) misalnya molekul CO2 dan BeCl2
Contoh :
BeCl2
C.
CO2
Bentuk Molekul dengan Tiga Kelompok Elektron
Dalam kasus ini ada tiga kelompok elektron yang berada di sekitar atom pusat yang
saling tolak menolak ke sudut-sudut dalam sebuah segitiga sama sisi dan akibat
adanya gaya tolak menolak hal ini memberikan susunan berbentuk segitiga planar.
Penyusunan ini memiliki dua kemungkinan bentuk molekul, bentuk pertama dengan
tiga atom sekitarnya dan yang kedua dengan dua atom dan ada satu pasangan
bebas. Perbedaan ini memberikan kesempatan kepada kita untuk melihat pengaruh
dari ikatan ganda dan ikatan tunggal dalam sudut ikatan (bond angles)
•
Pengaruh ikatan – ikatan ganda
Bentuk trigonal planar terbentuk karena ada dua jenis atom di sekitarnya
dan terdapat dua jenis grup elektron (yang mempunyai ikatan tunggal dan ganda).
Sudut ikatan yang menyimpang dari bentuk umumnya disebabkan gaya tolak
menolak antara ikatan tunggal lebih besar daripada gaya tolak menolak ikatan
rangkap.
•
Pengaruh pasangan elektron bebas
Bentuk molekul hanya didefinisikan
oleh posisi inti. Sebuah pasangan bebas
memiliki efek yang sangat besar pada pembentukan sudut ikatan karena
salah satu pasangan hanya dipegang oleh satu inti. Gaya tolak menolak pasangan
elektron bebas lebih kuat daripada gaya tolak menolak pasangan elektron yang
berikatan. Gaya tolak menolak yang lebih kuat ini akan menyebabkan sudut ikatan
berkurang antara pasangan elektron yang saling berikatan tersebut.
D.
Bentuk Molekul dengan Empat Kelompok Elektron
Struktur Lewis tidak dapat menggambarkan bentuk molekul
dengan baik karena sangat sulit dideskripsikan dalam
bentuk 2 dimensi . Hal ini dikarenakan pengaturan sudutnya
harus tepat, contohnya molekul Metana, yang memiliki 4
pasangan elektron yang berikatan. Apabila dilihat secara 2
dimensi, keempat pasangan elektron itu mempunyai sudut
90˚, tetapi apabila diamati secara 3 dimensi sudut yang
terbentuk bisa lebih dari 90˚. Metana sesungguhnya
mempunyai
sudut
109,5˚
sehingga
membutuhkan
penggambaran secara 3 dimensional.
Semua molekul atau ion yang mempunyai 4 pasangan
elektron ikatan dan mengelilingi atom pusat mempunyai
susunan tetrahedral, contohnya Metana dengan rumus
umum AX4.
Apabila salah satu dari pasangan elektron ikatan di dalam susunan tetrahedral
menjadi PEB, maka bentuk molekulnya akan berubah dan sudutnya juga akan
berbeda pula. Apabila ada 1 yang menjadi PEB maka bentuknya akan berubah
menjadi Trigonal Piramida AX3E dan sudutnya pun berubah dari 109,5˚ menjadi
107,3˚.
Apabila terdapat 2 PEB, maka bentuk molekulnya akan menjadi seperti huruf V
(rumus umum AX2E2), sudutnya berubah menjadi 104,5˚, misalnya H2O. Gaya tolak
menolak antara 2 pasangan elektron bebas lebih besar.
Gaya tolak menolak antara pasangan elektron dapat dilhat seperti konsep dibawah
ini:
E.
Bentuk Molekul dengan Lima Kelompok Elektron
Semua molekul yang memiliki 5 atau 6 grup elektron pasti memiliki
atom pusat dari periode 3 atau lebih , hal ini disebabkan karena
hanya atom tersebut yang memiliki orbital d untuk memperluas
kulit valensi melebihi dari 8 elektron. Ketika 5 grup elektron
tersebut memisahkan diri maka mereka membentuk trigonal
bipiramida.
F.
Bentuk Molekul dengan Enam Kelompok Elektron
Oktahedral : apabila ada 6 elektron yang mengelilingi atom pusat,
dan ikatan sudutnya 900, maka dapat dituliskan dengan notasi AX6.
Contohnya molekulnya adalah SF6 dan IOF5.
Piramidal persegi : apabila terdapat 5 elektron yang mengelilingi
atom pusat, dengan syarat memiliki 1 pasangan elektron bebas,
ikatan sudutnya pasti <900, dapat dituliskan dengan notasi dasar
AX5E, contohnya BrF5, TeF5-, dan XeOF4.
Persegi planar : apabila ada 4 elektron yang mengelilingi atom pusat, memiliki 2
pasang elektron bebas, dan ikatan sudutnya 900, maka dapat dituliskan dengan
notasi AX4E2. Contoh molekulnya adalah XeF4 dan ICl4-.
G.
Menggunakan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul
Ada langkah yang dapat kita lakukan untuk menentukan bentuk molekul dengan
metode VSEPR:
1.
Menuliskan struktur Lewis dari rumus molekulnya untuk menentukan penempatan
dari atom dan jumlah kelompok elektron.
2.
Menentukan penataan kelompok elektron dengan menghitung kelompok elektron
yang ada di sekitar atom pusat, yang berikatan, maupun yang tidak berikatan.
3.
Memperkirakan sudut ikatan yang ideal dari penataan kelompok elektron itu dan
arah dari penyimpangan yang diakibatkan oleh elektron yang tidak berikatan
maupun ikatan ganda.
4.
Menggambarkan dan memberi nama bentuk molekul dengan menghitung kelompok
yang berikatan dan yang tidak berikatan dengan terpisah.
H.
Bentuk Molekul dengan Lebih dari Satu Atom Pusat
Banyak molekul dewasa ini, terutama molekul dalam sistem kehidupan yang
mempunyai lebih dari satu atom pusat. Bentuk dari molekul ini adalah kombinasi
dari setiap bentuk atom pusat dan ditemukan dari bentuk molekul disekitar atom
pusat. Contohnya adalah molekul etana dan etanol.
Arkhei Benoid Gindi
21030112130061
CHEMICAL ENGINEERING
CLASS B