Bentuk molekul dan Gaya antarmolekul

STRUKTUR LEWIS DAN TEORI VSEPR

Dalam penggambaran molekul/ion dengan struktur Lewis kita harus mengetahui rumus senyawa dan posisi relatif masing-masing atom

Jumlah total elektron valensi dari seluruh atom didistribusikan keseluruh atom yang berikatan dan sisanya menjadi pasangan elektron sunyi (tak berikatan)

1. Tempatkan atom relatif terhadap atom lain, atom dengan nomor golongan lebih rendah berada ditengah, jika sama maka atom dengan periode lebih tinggi karena atom yang kurang eleltronegatif diposisikan pada pusat/tengah

2. Tentukan jumlah total elektron valensi yang ada

3. Buat garis ikatan tunggal dari atom pusat ke seluruh atom sekelilingnya

4. Distribusikan elektron tersisa sedemikian sehingga semua atom memiliki elektron valensi delapan (oktet)

Secara umum caranya sama dengan satu atom pusat hanya saja perlu memperhatikan posisi dua atom pusat yang dimungkinkan membentuk ikatan lebih banyak

Contoh senyawa CH4O

Langkah 1 s.d. 4 sama seperti molekul berikatan tunggal namun ada tambahan

Langkah 5 jika atom pusat masih belum memiliki 8 elektron valensi, ubah pasangan elektron sunyi pada atom sekitar menjadi satu ikatan lagi

Contoh pada senyawa C2H4

Seringkali terjadi satu ikatan rangkap bersebelahan dengan ikatan tunggal dan membentuk 2 struktur Lewis yang identik

Misal pada senyawa O3 (ozon)Struktur I dan II adalah identikFaktanya kedua struktur ini tidak

ada yang benar karena panjang ikatan dua ikatan O ternyata memiliki nilai diantara panjang O – O dan O=O

Struktur sebenarnya lebih cocok disebut dengan hibrid resonansi yaitu bentuk rata-rata keduanya

Contoh senyawa lainnya adalah benzen C6H6 dan ion karbonat CO3

2-

Pada uraian terdahulu resonansi dua senyawa identik terjadi ketika senyawa tsb simetris dan tidak bisa dibedakan

Namun jika senyawa asimetris maka salah satu resonansi lebih disukai dengan melihat muatan formal masing-masing atom

Muatan formal = jml e valensi – (jml e valensi sunyi + ½ jml e berikatan)

Contoh O3

1. Muatan formal kecil (positif atau negatif) lebih disukai daripada besar

2. Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (gaya tolak)

3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif harus diposisikan ada pada atom yang elektronegatifContoh : NCO-

1. Molekul kekurangan elektron (electron deficient) senyawa dengan atom pusat Be atau B cenderung memiliki elektron valensi kurang dari 8: BF3 dan BeCl2Muatan formal menunjukkan struktur tanpa ikatan rangkap lebih disukaiBF3 memiliki 8 elektron valensi dengan membentuk ikatan lebih lanjut dengan NH3 .

2. Molekul dengan elektron ganjil (odd electron). Beberapa molekul memiliki jumlah elektron ganjil sehingga tidak memungkinkan mencapai 8 elektronAdanya elektron yang tidak berpasangan dan tidak berikatan, spesies ini disebut radikal bebas, misal pada NO2

Senyawa ini berikatan dengan sesamanya membentuk N2O4 dengan elektron valensi 8 .

3. Kulit Valensi Ekspansi (expanded valence shell). Beberapa molekul/ion memiliki lebih dari 8 elektron disekitarnya molekul ini meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d yang kosong untuk berikatankulit valensi terekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam dari perioda 3 keatas dengan kulit d yang bisa dipakaiContoh senyawa: SF6, PCl5 dan H2SO4

Dalam reaksi kimia kita bisa menganggap reaktan mengalami pemutusan ikatan dan produk mengalami pembentukan ikatan

Pemutusan ikatan membutuhkan energi (energi ikat) dan pembentukan ikatan melepaskan energi (energi ikat dengan tanda berlawanan)

Hukum Hess memungkinkan kita menghitung energi tanpa harus memikirkan proses yang sesungguhnya terjadiΔHrx

0 = ΔH0pemutusan ikatan +

ΔH0pembentukan ikatan

Dalam reaksi eksotermik energi total ikatan produk terbentuk lebih besar dibanding energi total pemutusan ikatan reaktan

Dalam reaksi endotermik energi total ikatan produk terbentuk lebih kecil dibanding energi total pemutusan ikatan reaktan

Penggambaran bentuk molekul dengan bantuan VSEPR didasari oleh penggambaran struktur Lewis sebagai model 2 dimensi

Dalam teori VSEPR atom pusat akan menempatkan secara relatif grup (bisa berupa atom atau pasangan elektron) pada posisi tertentu

Prinsip dasarnya: masing-masing grup elektron valensi ditempatkan sejauh mungkin satu sama lain untuk meminimalkan gaya tolakan.

Notasi yang dipakai: A = atom pusat, X = atom sekitar yang berikatan dan E = grup elektron valensi yang tidak berikatan (sunyi)

Seorang ahli fisika dari Jerman Fritz London, pada tahun 1930 menguraikan terjadinya tarikan yang lemah di antara molekul pada senyawa kovalen, hal ini disebabkan oleh dipol imbasan  sesaat yang kemudian dikenal dengan Gaya London. Terjadinya tarikan antar elektron satu molekul dan inti molekul yang lain dapat dibayangkan sebagai akibat menggesernya posisi atau getaran (Vibrasi) elektron dan inti-inti itu. Suatu molekul non polar seperti gas N2, O2, H2 yang tidak memiliki ujung-ujung yang bermuatan atau moment dipol, elektron akan bergerak terus menerus yang mengakibatkan terbentuknya moment dipol sesaat seperti digambarkan berikut .

selanjutnya apabila terdapat  molekul yang saling berdekatan, seperti digambarkan berikut ini

Struktur  dan Mr propana lebih besar dari Metana sehingga tarikan yang terjadi antar dua molekul Propana lebih kuat dari pada dua molekul Metana.sehingga gaya london pada propana akan lebih besar dibandingkan dengan metana, selajutnya karena gaya tarik menarik pada propana lebih besar maka titik didih pada propana akan lebih besar dibandingkan dengan metana. Dengan demikian dapat disimpulkan semakin besar molekulnya maka gaya londonnya akan semakin besar, akibatnya titik didih dari molekul tersebut akan semakin besar.

Gaya tarik dipol-dipol disebabkan oleh moment dipol permanen, sehingga gaya ini hanya terdapat pada senyawa polar saja. Gaya taril dipol-dipol dapat  dilihat pada gambar

- Sedangkan pada untuk membedakan kekuatan gaya dipol pada molekul polar dan non polar, dapat dijelaskan berikut :

Arah vektor menuju ke atom yang lebih elektronegatif ujung plus menunjukkan ke atom yang kurang elektronegatif. Gaya tarik antar dua molekul polar disebut Gaya tarik dipol-dipol. Tarikan ini lebih kuat dari pada tarikan antara molekul-molekul non polar.

Gas mempunyai sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan gaya tarik menariknya sangat lemah. Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan ini disebut gaya Van der walls.

Karena gaya Van der Waals merupakan gaya tarik menarik antara molekul yang berdekatan, sedangkan gaya tarik menarik antara molekul terdapat 2 macam yaitu gaya london dan gaya tarik dipol-dipol, maka gaya Van der Waals dapat juga disebut sebagai jumlah gaya london dan gaya tarik dipol-dipol pada molekul. Akibatnya gaya Van der Waals pada molekul non polar anya dipengaruhi oleh gaya london, sedangkan pada molekul polar dipengaruhi oleh gaya london dan gaya tarik dipl-dipol.

Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Ikatan hidrogen terjadi ketika sebuah molekul memiliki atom N, O, atau F yang mempunyai pasangan elektron bebas (lone pair electron). Hidrogen dari molekul lain akan berinteraksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi mulai dari yang lemah (1-2 kJ mol-1) hingga tinggi (>155 kJ mol-1). Hal ini ditampilkan pada gambar .

Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh perbedaan elektronegativitas antara atom-atom dalam molekul tersebut. Semakin besar perbedaannya, semakin besar ikatan hidrogen yang terbentuk.

Ikatan hidrogen mempengaruhi titik didih suatu senyawa. Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida.