kimia anorganik - Teknik Kimia UNDIP

KIMIA ANORGANIK
RINGKASAN
Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Kimia Anorganik
Oleh :
KELAS C/SENIN SORE
Yanuar Andi Wijaya
21030112130071
TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
2012
10.1 MENGGAMBARKAN
MOLEKUL DAN ION
DENGAN STRUKTUR LEWIS
Menggunakan Aturan Oktet Menulis Struktur Lewis
Untuk menulis struktur Lewis dari rumus molekul, kita tempatkan atom dalam
molekul (atau ion poliatomik) yaitu, dimana atom yang berdekatan dan menjadi terikat satu
sama lain dan distribusikan jumlah total elektron valensi sebagai pasangan elektron terikat
dan pasangan elektron bebas.
Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Tunggal
Mari kita bahas cara yang digunakan untuk menulis struktur ikatan tunggal (NF3).
Langkah I. Untuk molekul senyawa dengan rumus ABn tempatkan atom dengan nomor atom
yang lebih rendah di tengah karena membutuhkan lebih banyak elektron untuk mencapai
oktet, biasanya, ini juga merupakan atom dengan elektronegativitas yang rendah. Pada NF3,
N (Golongan 5A;EN = 3,0) sedangkan F (Golongan 7A;EN = 4,0)
Jika atom merupakan golongan yang sama, tempatkan atom dengan jumlah periode yang
lebih banyak di tengah. H tidak bisa menjadi atom pusat karena hanya memiliki satu ikatan.
Langkah 2. Tentukan jumlah elektron valensi yang tersedia. jumlahkan elektron valensi
semua atom. (Ingat bahwa jumlah elektron valensi sama dengan nomor golongan A) Pada
NF3., N memiliki lima elektron valensi, dan F masing-masing memiliki tujuh:
[I x N (5e-)] + [3 x F (7e-)] = 5e-+ 21e-26 = valensi eUntuk ion poliatomik, tambahkan satu elektron untuk setiap muatan negatif ion, atau kurangi
satu elektron untuk setiap muatan positif.
Langkah 3. Buatlah garis tunggal dari setiap atom pengeliling menuju atom pusat,
Kurangi 2e - untuk setiap ikatan tunggal dari jumlah total elektron valensi yang tersedia (dari
langkah 2) untuk menemukan nomor yang tersisa:
3 N—F ikatan x 2e = 6e
jadi
26e - 6e-= 20e sisa
Langkah 4. Distribusikan elektron yang tersisa pada tiap pasang sehingga setiap atom
memiliki
delapan elektron (atau dua untuk H).
Ini adalah struktur Lewis untuk NF3. Jumlah elektron (ikatan+tunggal) sama dengan jumlah
elektron valensi.
Berikut ini aturan pada struktur Lewis:
. Hidrogen atom membentuk satu ikatan.
.. Atom karbon membentuk empat ikatan.
.. Atom nitrogen membentuk tiga ikatan.
. Atom oksigen membentuk dua ikatan.
. Halogen membentuk satu ikatan ketika mereka mengelilingi atom, fluor selalu menjadi atom
yang mengelilingi.
Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Rangkap,
Anda akan menemukan bahwa setelah langkah ke 4, tidak ada elektron yang cukup untuk
atom pusat untuk mencapai oktet. Hal ini biasanya berarti bahwa ikatan ganda. Oleh sebab itu
terdapat langkah tambahan:
Langkah 5. Setelah langkah 4, atom pusat masih belum oktet, buat beberapa ikatan baru
dengan mengubah pasangan elektron bebas dari satu dari atom yang mengelilingi menjadi
sepasang ikatan dengan atom pusat.
CONTOH SOAL:
Masalah: Menulis struktur Lewis Ethylene (C2H4)
Solusi: setelah menyelesaikan langkah ke 4, maka akan terdapat bentuk seperti ini:
Langkah 5. Mengubah pasangan elektron bebas ke sepasang ikatan. C di sebelah kanan sudah
oktet. tapi C di sebelah kiri hanya 6e, jadi kita ubah pasangan elektron bebas menjadi
sepasang ikatan antara dua atom C:
Resonance: Pasangan Elektron Terikat yang Bergerak Bebas
Molekul yang memiliki dua struktur Lewis disebut bentuk resonance atau struktur resonance
Berikut ini ozon (O3):
Dalam struktur I, oksigen B memiliki ikatan ganda untuk oksigen A dan ikatan tunggal untuk
oksigen C. Dan pada struktur II sebaliknya. Ini bukan dua ozon yang berbeda, Struktur
resonansi bukanlah penggambaran ikatan nyata: O3 tidak berubah kembali dari struktur I
untuk menjadi struktur II. Molekul yang sebenarnya adalah resonance hybrid, gabungan dari
resonance form. Dengan lebih dari satu struktur Lewis untuk menggambarkan molekul ozon
hasil dari pasangan elektron yang ditempatkan ulang. Benzena (C6H6), misalnya, memiliki
dua bentuk resonansi ikatan tunggal maupun ikatan rangkap tiga pasangan elektron yang
ditempatkan ulang.
Muatan Formal: Memilih Struktur Resonance yang Lebih Penting
Salah satu cara untuk memilih bentuk resonansi yang lebih penting adalah dengan cara
formal charge. Elektron dibagi rata. Formal charge adalah jumlah total elektron valensi
dikurangi jumlah elektron valensi telah dimiliki pada molekul. Dengan demikian,
Formal charge atom =
Jumlah valensi e -- (jumlah valensi e yg tidak dibagi +
jumlah valensi e yg dibagi )
Misalnya, dalam O3 muatan sebenarnya oksigen A dalam bentuk resonansi I adalah
6 valensi e -- (4e yg tidak dibagi+
dari 4e yg dibagi) = 6 - 4 - 2 = 0
Formal Charge dari semua atom dalam dua resonansi O3 adalah:
Tiga kriteria yang membantu kita memilih struktur resonansi yang lebih penting:
. Muatan asli yang lebih kecil (positif atau negatif) lebih baik dari pada yang lebih besar.
. Seperti muatan sebenarnya pada atom yang berdekatan tidak diinginkan.
. Sebuah muatan asli yang lebih negatif harus berada pada atom yang lebih elektronegatif.
Pengecualian Struktur Lewis terhadap Aturan Oktet
Molekul yang Kekurangan Elektron molekul gas yang mengandung baik berilium atau
boron sebagai atom pusat sering kekurangan elektron.
Beberapa data untuk BF3 menunjukkan ikatan BF lebih pendek dari yang diharapkan. Cara
yang benar supaya atom yang kekurangan elektron bisa oktet adalah dengan membentuk
ikatan tambahan dalam reaksi. Ketika BF3 bereaksi dengan NH3, misalnya, bentuk senyawa
boron yang mencapai oktetnya.
Molekul Elektron Ganjil beberapa molekul mengandung atom pusat dengan jumlah
elektron valensi ganjil, sehingga tidak mungkin memiliki semua memiliki pasangan elektron.
Disebut radikal bebas. Kebanyakan molekul elektron ganjil mempunyai atom pusat dari
golongan nomor ganjil. seperti N [Golongan 5A (15)] atau Cl [Golongan 7A (17)]. Contoh
NO2 :
Tapi bentuk elektron tunggal pada N (kiri) harus lebih penting karena merupakan cara NO2
bereaksi. Radikal bebas bereaksi satu sama lain untuk berpasangan dengan elektron tunggal.
Valensi Sel yang Diperluas Banyak molekul dan ion memiliki lebih dari delapan valensi
elektron di sekitar atom pusat. Sebuah atom memperluas valensi sel untuk membentuk ikatan
lebih banyak., sebuah proses yang melepas energi. Sebuah atom pusat dapat menampung
pasangan tambahan dengan menggunakan orbital luar d yang kosong di samping orbital s
dan p yang telah ditempati. Oleh karena itu, valensi sel diperluas diperlukan hanya untuk
atom pusat yang nonmetal dari periode 3 atau lebih, dimana orbital d tersedia.
Salah satu contohnya adalah sulfur heksafluorida, SF6,:
10.2 TEORI
VALENCE-SHELL
ELECTRON-PAIR
REPULSION (VSEPR) DAN BENTUK MOLEKUL
Teori VSEPR adalah aturan dasar dimana tiap elektron valensi disekitar atom pusat
ditempatkan sejauh mungkin dari yang lainnya untuk meminimalisir repulsion.
SUSUNAN ELEKTRON DAN BENTUK MOLEKULNYA
Pada gambar 10.2A, jika objek adalah kelompok elektron valensi dari atom pusat, akan
mamaksimalkan repulsion dan menaikkan menjadi 5 susunan kelompok elektron dari energi
minimum. Susunan kelompok electron diketahui dengan kelompok elektron valensi, baik
ikatan maupun tunggal, disekeliling atom pusat. Sedangkan bentuk molekul diketahui dengan
posisi relatif inti atom. Pada gambar 10.2B menunjukkan bentuk molekul ketika elektron
yang mengelilingi adalah kelompok ikatan. Untuk mengklasifikasikan bentuk molekul, ada
bentuk AXmEn, dimana m dan n adalah bilangan bulat, A adalah atom pusat, X adalah atom
yg mengelilingi dan E adalah elektron yg tidak berikatan.
Bentuk Molekul dengan Dua Kumpulan Elektron (Linear)
Susunan linier dari kumpulan elektron menghasilkan molekul dengan bentuk linear dengan
sudut ikatan 180o dan memiliki bentuk golongan AX2. Contohnya: CS2, HCN, BeF2 Berikut
ini contoh susunan molekul linier yaitu pada gas karbondioksida:
Bentuk Molekul dengan Tiga Kumpulan Elektron (Trigonal Planar)
Tiga kelompok elektron di sekitar atom pusat saling tolak menolak satu sama lain seperti
segitiga sama sisi yang disebut dengan susunan trigonal planar. Trigonal planar memiliki
sudut antar ikatan 120o. Contohnya: SO3, BF3, NO3-, CO32-. Bentuk molekul trigonal planar
adalah AX3 dengan contoh BF3:
Pengaruh Ikatan Rangkap berikut ini contoh molekul trigonal planar yang memiliki ikatan
rangkap yaitu formaldehid (CH2O). berikut gambarnya:
Sudut ikatan actual berbeda dari yang ideal karena ikatan rangkap, dengan berat jenis yang
lebih besar, menolak dua ikatan tunggal untuk lebih kuat dibanding yang lainnya.
Pengaruh Pasangan Elektron Bebas ketika satu dari tiga kelompok elektron adalah
pasangan ikatan bebas (AX2E) maka bentuk molekulnya adalah seperti huruf V. Contohnya:
SO2, O3, PbCl2, SnBr2 Sudut ikatan berkurang dari sudut ideal 120o. Pasangan ikatan tunggal
menolak pasangan elektro terikat lebih kuat dibanding lainnya. Berikut ini contohnya yaitu
SnCl2:
Bentuk Molekul dengan Empat Kumpulan Elektron (Tetrahedral)
Ketika semua kumpulan elektron adalah pasangan elektron terikat maka bentuk molekulnya
adalah AX4. Pada tetrahedral berbentuk 3 dimensi. Sudut antar ikatan adalah 90 o. Contohnya
pada metana.Contohnya: CH4, SiCl4, ClO4 -, SO42- Tetapi metana memiliki sudut ikatan
109.5o dengan bentuk:
Ketika satu dari empat kumpulan elektron dalam tetrahedral adalah pasangan elektron bebas
bentuk molekulnya disebut piramida trigonal (AX3E), tetrahedral dengan satu puncak yang
dihilangkan. Contohnya: NH3, PF3, ClO3. Contohnya adalah pada NH3:
Ketika dari empat kumpulan elektron disekitar atom pusat terdiri dari 2 kelompok terikat dan
2 kelompok tidak terikat bentuk molekulnya adalah seperti huruf V (AX2E2). Contohnya:
H2O, OF2, SCl2.
Bentuk Molekul dengan Kumpulan Lima Elektron (Trigonal Bipiramida)
Semua molekul dengan lima atau enam kumpulan elektron memiliki atom pusat dari periode
3 atau lebih karena hanya atom dengan periode 3 atau lebih yang memiliki orbital d yang
blum ditempati untuk memperluas valensi sel. Ketika ada lima kumpulan elektron mereka
akan membentuk trigonal bipiramida (AX5). Ingat bahwa ada dua jenis posisi untuk kupulan
elektron yang mengeilingi dan 2 sudut ikatan ideal. Tiga kumpulan equatorial berada di
bangun trigonal dan dua kumpulan axial berada di bwah bangun tersebut. Sudut pada
kumpulan equatorial adalah 120 o dan sudut pada axial 90o. Contohnya: PCl5, PF5, AsF5,
SOF4.
Ketika ada satu pasangan elektron bebas pada equator, molekul itu memiliki bentuk seperti
papan jungkat-jungkit (AX4E). Contoh: SF4, XeO2F2, IF4 Contohnya pada SF4 :
Jika ada satu pasangan elektron bebas pada posisi equator menyebabkan molekul dengan tiga
pasangan elektron terikat dan dua pasangan elektron bebas memiliki bentuk seperti huruf T
(AX3E2), Contohnya: ClF3, BrF3 seperti pada BrF3:
Molekul dengan 3 pasangan elektron bebas pada equatorial dan 2 kumpulan eektron pada
axial akan memberikan bentuk molekul linier (AX 2E3). Contohnya: XeF2 dan ion I3Contohnya pada ion I3- :
Bentuk Molekul dengan Enam Kumpulan Elektron (Oktahedral).
Oktahedral adalah polihedral dengan delapan sisi equator segitiga dan enam puncak yang
identik. Setiap ikatan membentuk sudut 900. Ketika ada enam kumpulan elektron bentuk
molekulnya adalah oktahedral (AX6). Contoh: SF6 dan IOF5 Contohnya SF6:
Jika ada lima ikatan atom dan satu pasangan elektron bebas memiliki bentuk piramida
(AX5E). Contohnya: BrF5, IF5 dan XeOF4. Contohnya adalah IF5:
Ketika molekul memiliki dua pasangan elektron bebas maka bentuk molekulnya adalah
segiempat planar (AX4E2). Contoh: XeF4, ICl4 - Contohnya adalah pada XeF4:
BENTUK MOLEKUL
Menggunakan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekuler
Langkah 1. Tuliskan struktur Lewis dari rumus molekul untuk melihat penempatan dari atom
dan jumlah kumpulan elektron.
Langkah 2. Menetapkan susunan kumpulan elektron dengan menghitung semua kumpulan
elektron sekitar atom pusat, ikatan ditambah non ikatan.
Langkah 3. Memprediksi sudut ikatan ideal dari susunan kumpulan elektron dan arah setiap
penyimpangan yang disebabkan oleh pasangan elektron bebas atau ikatan rangkap.
Langkah 4. Menggambar dan nama bentuk molekul dengan menghitung kumpulan ikatan dan
yang tidak berikatan secara terpisah.
Bentuk Molekul dengan Lebih dari Satu Atom Pusat
Banyak molekul, terutama yang berada di sistem kehidupan, memiliki lebih dari satu atom
pusat. Bentuk molekul-molekul itu adalah kombinasi dari bentuk molekul untuk setiap atom
pusat. Untuk molekul-molekul, kita menemukan bentuk molekul mengelilingi satu pusat
atom pada waktu yang sama. Contohnya adalah Etana (CH3CH3; rumus molekul C2H6)
Dengan empat kumpulan ikatan dan tidak ada pasangan elektron bebas disekitar dua atom
pusat C, etana berbentuk seperti dua bagian tetrahedral. Liat gambar: