Bentuk Molekul

Menggambar Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis Rumus struktur dua dimensi terdiri dari simbol titik elektron yang menggambarkan

masing-masing atom dan pasangannya, sepasang ikatan yang mengikat bersama, dan pasangan

elektron bebas yang mengisi kulit terluar atom (elektron valensi).

Membuat Struktur Lewis Menggunakan Kaidah Oktet

Untuk membuat struktur Lewis dari rumus molekul kita harus menentukan penempatan

relatif atom-atom terlebih dahulu, kemudian tentukan mana atom yang berdampingan dan

menjadi ikatan, serta membagi jumlah total elektron valensi menjadi ikatan dan pasangan

elektron bebas. Mulailah dengan memeriksa apakah strukturnya mematuhi kaidah oktet.

1. Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Tunggal

Langkah-langkah membuat struktur Lewis molekul dengan ikatan tunggal, misalnya

menggunakan NF3 (nitrigen triflorida):

Langkah 1

Senyawa yg mempunyai rumus molekul ABn , tempatkan atom dengan EN dan golongan paling

kecil di tengah karena ia membutuhkan elektron-elektron untuk mencapai kaidah oktet. NF3, N

(golongan 5A; EN=3,0) mempunyai 5 elektron maka ia membutuhkan 3 elektron lagi, sementara

F (gol 7A;EN=4,0) mempunyai 7 elektron maka ia membutuhkan 1 elektron lagi. Jadi N

ditempatkan ditengah dengan 3 atom F mengitari.

Jika golongannya sama, contoh SO3 atau ClF3, tempatkan atom dengan periode tertinggi di

tengah. H dapat membentuk 1 ikatan, jadi tidak akan pernah menjadi atom pusat.

Langkah 2

Tentukan total jumlah elektron valensi yang tersedia

[1 x N(5e)] +[3 x F(7e)]= 5e + 21e= 26 valesi elektron

Untuk poliatomik, tmbahkan 1 elektron untuk masing-masing muatan negatif atau positif.

Langkah 3

Gambar satu ikatan dari setiap atom yg mengelilingi atom pusat dan kurangi 2 elektron valensi

untuk setiap ikatan dari total jumlah elektron valensi untuk menemukan sisa

3 ikatan N-F x 2e=6 maka 26e-6e=20e sisa

Langkah 4

Bagikan sisa elektron dalam bentuk pasangan sehingga setiap atom (termasuk atom pusat)

terkunci dengan 8 elektron (atau 2 untuk H), lalu cek jumlah total elektron.

Ingat bahwa hampir semua senyawa:

Atom hidrogen membentuk 1 ikatan

Atom karbon membentuk 4 ikatan

Atom nitrogen membentuk 3 ikatan

Atom oksigen membentuk 2 ikatan

Halogen membentuk 2 ikatan ketika mereka mengelilingi atom, florida selalu menjadi atom yang

mengitari atom pusat

Contoh soal 1 membuat struktur Lewis untuk molekul dengan 1 atom pusat

buatlah struktur Lewis dari CCl2F2 (penyebab pengurangan lapisan ozon)

1. Atom karbon dengan golongan da EN paling rendah sebagai atom pusat yang dikelilingi

halogen.

2. Total jumlah elektron valensi , Cgol 4A, F gol 7A, Cl gol 7A

[1 x C(4e)] + [2 x F(2e)] + [2 x Cl(2e)] = 32 elektron valensi

3. Gambar ikatan tunggal menuju atom pusat dan kurangi 2 elektron

untuk setiap ikatan, 4 ikatan tunggal dengan 8 elektron, maka 32 e -

8 e = 24 elektron sisa

4. Bagi sisa elektron secara berpasangan, awali dari atom yang

mengelilingi sampai setiap atom membentuk kaidah oktet. Cek

jumlah total elektron =32 elektron valensi, pasangan elektron ikatan (PEI) ada 8 pasangan

elektron bebas (PEB) ada 24.

Contoh soal 2. membuat struktur Lewis dari molekul dengan lebih dari 1 atom pusat

Buatlah struktur Lewis dari metanol (CH4O), digunakan sebagai bahan bakar alternatif kendaraan

bermotor.

1. Atom H hanya mmpunyai 1 ikatan, jadi C dan O harus

berdampingan satu sama lain. C mempunyai 4 ikatan dan O

mempunyai 2

2. Tentukan jumlah elektron valensi

[1 x C(4e)] + [1 x O(6e)] + [4 x H(1e)] = 14e

3. Tambah satu ikatan dan kurangi 2 elektron untuk setiap ikatan. 5

ikatan menggunakan 10 elektron, jadi 14 elektron-10 elektron

sisanya 4 elektron

4. Tambahkan sisa elektron berpasangan. Karbon sudah memenuhi kaidah oktet, H membagi 2

elektron dengan C, jadi 4 elektron valensi sisa memebentuk 2 PEB di O. Cek setiap atom H

mempunyai 2 elektron, C dan O mempunyai 8 elektron. Total elektron valensi 14, trdiri dr 10

PEIdan 4 PEB

2. Struktur Lewis untuk Molekul dengan Banyak Ikatan

Jika setelah langkah 4 tidak ada yang menjadi atom pusat, buatlah “ikatan rangkap” dengan

mengubah PEB dari suatu elektron yang mengelilingi, menjadi PEI ke atom pusat

Contoh soal 3. membuat struktur Lewis untuk molekul dengan “ikatan rangkap”

a) Struktur Lewis dari etilen (C2H4), reaktan terbanyak pembuatan polimer

Setelah langkah 1 sampai 4 didapat, kemudian ubahlah PEB menjadi PEI. C disebelah kanan

sudah oktet, yang kiri hanya mempunyai 6 elektron, maka kita harus mengubah PEB ke pasangan

elektron lain diantara 2 atom C

b) Struktur Lewis dari nitrogen (N2) gas di atmosfir yang paling berlimpah

Setelah langkah 1 sampai 4 kita mempunyai

Tidak ada N mempunyai oktet, maka ubah PEB menjadi PEI

Jika PEB untuk membuat ikatan rangkap 2 masih belum menjadikan N oktet, maka pindah PEB

dari N sebelah kiri untuk membuat ikatan rangkap 3

Resonansi: Delokalisasi PEI

Penempatan atom yang relatif sama, untuk molekul/ion dengan ikatan rangkap kemudian

ikatan tunggal seperti:

Itu bukan merupakan molekul O3 yang berbeda, hanya struktur Lewisnya saja yang beda.

Kenyataanya tidak ada struktur Lewis dari O3 yang akurat. Panjang ikatan dan ukuran

energi ikatan mengindikasi bahwa 2 ikatan di O3 identik, yang terletak diantara O-O dan O=O.

Molekul yang mempunyai 2 struktur seperti ini disebut struktur resonansi. Dengan tanda

penghubung

Struktur resonansi tidak menggambarkan ikatan sesungguhnya. Molekul yang

sesungguhnya adalah resonansi hibrida, yaitu rata-rata dari bentuk resonansi.

Kebutuhan kita lebih dari satu struktur Lewis untuk menggambarkan molekul ozon adalah

hasil dari delokalisasi pasangan elektron. Pada ikatan rangkap satu, dua, tiga masing-masing

ditarik oleh inti atom, kepadatan elektron terbesar terletak didaerah antara inti atom. Kita

menggambar resonansi hibrida dengan kurva dengan garis titik untuk memperlihatkan pasangan

delokalisasi.

Beberapa molekul lebih bagus digambarkan dengan resonansi hibrida. Sebagai contoh

benzena (C6H6) mempunyai 2 bentuk resonansi yang ikatan tunggal dan rangkapnya mempunyai

posisi yg berbeda. Molekul yg sesungguhnya mmpunyai 6 ikatan C yang identik karena ada 6

buah ikatan C-C dan 3 delokalisasi pasangan elektron

Ikatan parsial pada resonansi hibrida sering menuju ke ikatan yang sedikit. Untuk O3 kita

mempunyai:

Ikatan C di benzena adalah 9 pasangan elektron/ 6 ikatan atom berpasangan atau juga 1,5.

Untuk ion CO32-

mempunyai 4 pasangan elektron dibagi 3 ikatan atom berpasangan, maka orde

ikatannya 4/3.

Contoh soal 4. membuat struktur resonansi

Buat struktur resonansi dari ion NO3-:

Kita buat struktur Lewis, lalu tambah 1 elektron ke jumlah elektron valensi karena ada 1 ion

negatif. Lalu pindah PEB & PEI untuk membuat bentuk resonansi yang lain dan menghubungkan

mereka dengan tanda panah. Setelah langkah 1-4

Karena N hanya mempunyai 6 elektron, maka ubah 1 PEB dari atom O menjadi PEI dan

buat ikatan rangkap sehingga masing-masing menjadi atom oktet.

Muatan Formal: Memilih Strutur Resonansi yang Lebih Penting

Untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting salah satunya dengan mencari

muatan formal, muatan ini akan terjadi jika ikatan elektron dibagi sama rata.

Muatan formal dari semua atom dalam dua bentuk resonansi dari O3 :

Dalam bentuk I terdapat dua jenis ikatan, OB punya tiga ikatan dan OC punya satu. Ketika sebuah

atom O memiliki muatan formal nol maka dia b iasanya memiliki beberapa ikatan, sama seperti C

dalam CO, N dalam NO3- dst.

Tiga kriteria untuk memilih struktur resonansi yang lebih penting diantranya:

Muatan formal yang lebih kecil (positif atau negatif) lebih baik dari pada yang lebih besar

Seperti muatan formal pada atom yang berdekatan tidak dipakai

Muatan formal negatif yang berlebih harus diletakkan pada atom yang memiliki

elektronegatifitas yang berlebih.

Perbedaan muatan formal dengan bilangan oksidasi:

Untuk muatan formal ikatan elektron ditentukan sama dengan atom-atomnya (ikatan kovalen

non polar) :

Muatan formal = elektron valensi – (pasangan elektron ion + ½ elektron ikatan)

Untuk bilangan oksidasi ikatan elektron ditentukan sepenuhnya pada atom yang

kelektronegatifannya berlebih.

Muatan formal = elektron valensi – (pasangan elektron ion + elektron ikatan)

Pengecualian Struktur Lewis pada Hukum Oktet Ada beberapa atom pusat yang dikelilingi kurang dari 8 elektron dan juga ada yang lebih

dari 8 elektron. Hukum oktet terdapat pengecualian untuk molekul yang terdapat elektron defisien

atom, elektron ganjil atom, dan atom dengan kulit valensi yang mengembang.

Molekul Electron Defisiensi

Molekul gas yang terdapat berilium atau boron sebagai atom pusatnya seringkali kekurangan

elektron. Hanya ada 4 elektron pada berilium dah 6 pada borson. Halogen lebih elektronegatif

dibandingkan berilium atau boron, dan muatan umum menunjukkan berikut ini adalah struktur yang

tidak mungkin:

Salah satu cara agar atom alectron defisien mencapai oktet adalah dengan membentuk

ikatan tambahan dalam sebuah reaksi. Ketika BF3 bereaksi dengan ammonia, suatu bentuk

senyawa boron mencapai oktetnya:

Molekul Elektron Ganjil

Beberapa molekul terdapat atom sentral yang salah satu elektronnya tidak memiliki pasangan

yang disebut molekul elektron ganjil, bisa juga disebut radikal bebas yang bersifat paramagnetik

dan sangat reaktif, contohnya N [golongan VA(15)] atau Cl [golongan VII A (17)]. Kita ambil

contoh molekul dari NO2 yang memiliki banyak bentuk resonansi diantaranya:

Bentuk elektron tunggal N sebelah kiri lebih penting karena cara NO2 bereaksi. Radikal bebas

bereaksi satu sama lain untuk berpasangan terhadap elektron tunggal mereka. Ketika dua

molekull NO2 bertumbukan elektron tunggal berpasangan membentuk ikatan N-N dalam

dinitrogen tetraoksida dan tiap N mencapai oktet:

Pengembangan Kulit Valensi

Atom mengembangkan kulit valensinya untuk membentuk lebih banyak ikatan, proses

tersebut melepaskan energi. Atom sentral dapat mengakomodasi penambahan pasangan dengan

menggunakan orbital d terluar yang kosong dengan syarat orbital s dan p terisi. Oleh karena itu

pengembangan kulit valensi hanya dapat terjadi dengan atom pusat nonmetal dari periode 3 atau

lebih, dimana terdapat orbital d.

Contoh Sulfur hexaflorida gas yang sangat padat dan inert yang digunakan sebagai

insulator dalam pelaratan listrik. Sulfur pusat dikelilingi oleh enam ikatan tunggal, salah satunya

florida, untuk seluruhnya terdapat 12 elektron:

VALENSI-KULIT ELEKTRON- TOLAK MENOLAK ANTAR PASANGAN

(VSERP) TEORI DAN BENTUK MOLEKUL` Struktur Lewis sebuah molekul diibaratkan seperti perencanaan dalam sebuah

pembangunan. Untuk membangun bentuk molekul dari struktur Lewis, pekerja kimia

menggunakan teori valence-shell electron-pair repolsion (VSEPR). Prinsip dasarnua adalah

bahwa setiap kelompok elektron valensi di sekitar atom pusat diletakkan sejauh mungkin dari

yang lainnya untuk meminimalisir tolak menolak.

Pembagian Kelompok Elektron dan Bentuk Molekul

Susunan kelompok elektron didefinisikan dari kelompok elektron valensi, baik terikat

maupun bebas, di sekitar atom pusat. Sedangkan bentuk molekul didefinisikan dengan posisi

relatif dari inti atom. Gambar 10.2B menunjukkan bentuk molekul yang seluruhnya terdiri dari

papsangan terikat. Ketika terdapat satu saja kelompok ikatan bebas, bentuk molekul yang berbeda

terbentuk. Jadi, susunan kelompok elektron yang sama belum tentu memiliki bentuk molekul

yang sama.

Bentuk Molekul dengan Dua Pasang Elekron (Bentuk Linear)

Ketika dua kelompok elektron terhubung ke atom pusat dan

diletakkan sejauh mungkin, mereka akan berada pada titik yang

berlawanan. Hasil susunan linier dari kelompok elektron dalam

sebuah molekul dengan bentuk linier akan membentuk sudut 180o.

Gas berilium klorida adalah molekul linier (AX2). Senyawa

gas Be kekurangan elektron, dengan hanya dua pasangan elektron

mengitari atom pusat Be:

Pada karbon dioksida, atom pusat C membentuk ikatan ganda

dengan atom O:

Bentuk Molekul dengan Tiga Pasang Elektron (Trigonal

Planar)

Tiga kelompok elektron mengitari atom pusat dan saling

tolak menolak satu sama lain, yang membentuk susunan trigonal

planar, dengan sudut ideal 120o.

Susunan ini memiliki 2 kemungkinan bentuk, pertama

dengan 3 pasang electron terikat dan kedua dengan 2 pasang

electron terikat dan sepasang electron bebas mengelilingi sentral

atom.

Ketika tiga kelompok elektron membentuk kelompok ikatan,

bentuk molekulnya adalah trigonal planar (AX3), contohnya boron

triflorida (BF3) dengan sudut 120o:

Efek dari Ikatan Ganda

Formaldehid (CH2O) berbentuk trigonal planar karena dua tipe pasangan elektron (O dan

H) dan dua tipe kelompok elektron (ikatan tunggal dan ganda):

Sudut ikatan sebenarnya menyimpang dari ideal karena ikatan ganda, dengan ikatan ganda

memiliki density elektron yang lebih besar, menolak dua ikatan tunggal lebih kuat dari pada

mereka menolak satu sama lain.

Efek dari Ikatan Bebas

Ketika satu dari tiga kelompok elektron adalah pasangan elektron bebas (AX2E),

bentukny menjadi bengkok atau berbentuk V, bukan trigonal planar. Pasangan elektron bebas

mempunyai efek penting terhadap sudut ikatan. Karena pasangan elektron bebas hanya dipegang

oleh satu nukleus, ini berdampak pada kuatnya tolak menolak dari pada pasangan ikatan. Jadi,

pasangan elektron bebas menolak pasangan ikatan lebih kuat dari pada pasangan ikatan menolak

satu sama lain. Tolak menolak yang lebih kuat ini mengurangi sudut diantara pasangan ikatan.

Bentuk Molekul dengan Empat Pasang Elektron ( Tetrahedral) Semua molekul atau ion dengan empat kelompok elektron

mengelilingi atom pusat membentuk susunan tetrahedral (AX4).

Ketika satu dari empat kelompok elektron dalam susunan tetrahedral

adalah pasangan elektron bebas, bentuk molekulnya adalah trigonal

piramida (AX3E), sebuah tetrahedron dengan satu puncak yang

hilang. Akibat dari gaya tolak menolak yang lebih besar dari PEB,

sudut ikatannya sedikit berkurang dari ideal 109,5o. Pada ammonia

sudut ikatannya 107,3o.

Bentuk Molekul dengan Lima Pasang Elekron (bipiramida trigonal)

Semua molekul dengan lima atau enam kelompok elektron mempunyai ato pusat dari

periode 3 atau lebih karena hanya atao-atom ini yang mempunyai orbital d yang dapat

memperluas kulit valensi melebihi 8 elektron.

Ketika lima kelompok elektron memaksimalkan pemisahan mereka, mereka membentuk

susunan trigonal bipiramida (AX5). Pada molekul dengan susunan seperti ini, terdapat dua tipe

posisi elektron yang mengelilingi pasangan elektron dan dua sudut ikatan ideal. tiga pasang

equatorial berada pada bentuk trigonal (termasuk inti atom) dan dua pasang axial yang berada

pada atas dan bawah bidang. Sehingga 120o ikatan sudut memisahkan pasangan equatorial dan

90o memisahkan pasangan axial. Contohnya pada pentachlorida:

Tiga bentuk lain dibentuk dari molekul dengan PEB. Pada 1 PEB, molekul akan

membentuk papan jungkat-jungkit (AX4E), contohnya pada sulfur tetraflorida (SF4)

Kecenderungan PEB untuk menempati posisi equatorial disebabkan oleh molekul dengan

tiga kelompok ikatan dan dua PEB yang memiliki bentuk T (AX3E2) seperti bromin triflorida

Sedangkan pada molekul dengan 3 PEB memiliki bentuk linear (AX2E3) dengan sudut 180 o.

Bentuk Molekul dengan Enam Kelompok Elektron (Susunan Oktahedral)

Pada molekul atau ion dengan susunan seperti ini, enam kelompok elektron yang

mengelilingi atom pusat dan membentuk sudut ideal ikatan 90o. Pada bentuk molekul oktahedral

tidak terdapat PEB sama sekali, contohnya adalah sulfur hexaflorida (SF6);

Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekul

1. Tulis struktur Lewis dari rumus molekul untuk melihat penempatan relatif suatu atom dan

bilangan kelompok elektron.

2. Tetapkan sebuah susunan kelompok elektron dengan menghitung semua kelompok elektron

yang mengelilingi atom pusat, terikat maupun bebas.

3. Ramalkan sudut ikatan ideal dari susunan kelompok elektron dan arah dari beberapa

penyimpangan yang disebabkan oelh PEB atau ikatan ganda.

4. Gambar dan beri nama bentuk molekul dengan menghitung kelompok ikatan dan kelompok

bebas secara terpisah.

Bentuk Molekul dengan Lebih dari Satu Atom Pusat

Banyak molekul, terutama pada sistem kehidupan, mempunyai lebih dari satu atom pusat.

Bentuk dari molekul ini merupakan kombinasi dari bentuk molekul dari setiap atom pusat. Untuk

molekul ini, kita menemukan bentuk molekul di sekitar satu atom pusat dalam satu waktu.

Memperhatikan etana, memiliki empat pasang elektron terikat dan tak ada PEB memiliki dua

sentral karbon, etana berbentuk seperti dua overlapping tetrahedral