Bentuk Molekul, Teori Domain Elektron, Tolakan Pasangan, Notasi VSEPR, Hibridisasi, Teori Domain Elektron, Tolakan Pasangan, Notasi VSEPR dan Bentuk Molekul, Hibridisasi, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia - Domain berarti wilayah atau daerah. Domain elektron berarti suatu wilayah yang ditempati oleh elektron. Adapun elektron yang dimaksud di sini adalah elektron dari atom-atom pembentuk molekul, meliputi pasangan elektron bebas (PEB) dan pasangan elektron ikatan (PEI). Sebuah molekul memiliki bentuk atau struktur yang berbeda dengan struktur molekul lain. Bentuk molekul berarti cara atom tersusun di dalam ruang. Bentuk molekul ini banyak memengaruhi sifat-sifat fisis dan kimia dari molekul tersebut, khususnya dalam reaksi kimia. Ketika dua molekul dicampurkan untuk bereaksi, ada kemungkinan reaksi tidak berhasil dikarenakan struktur tiga dimensi dan orientasi relatif molekul-molekul tersebut tidak tepat. Dalam reaksi biologi, terutama pada obat dan aktivitas enzim, struktur molekul sangat penting untuk

mengetahui kecocokan antara bentuk molekul dengan tapak atau membran yang dipakai. (Baca juga : Gaya Antar Molekul)

Bentuk molekul adalah gambaran tentang susunan atom-atom dalam molekul berdasarkan susunan ruang pasangan elektron dalam atom atau molekul, baik pasangan elektron yang bebas maupun yang berikatan.

Bentuk suatu molekul dapat diperkirakan berdasarkan teori tolakan pasangan elektron maupun teori hibridisasi. Bagaimanakah bentuk suatu molekul berdasarkan teori tersebut? Perhatikan uraian berikut.

1. Teori Tolakan Pasangan Elektron

Konsep yang dapat menjelaskan bentuk geometri (struktur ruang) molekul dengan pendekatan yang tepat adalah Teori Tolakan Pasangan Elektron Valensi (Valence Shell

Electron Pair Repulsion = VSEPR). Teori ini disebut juga sebagai Teori Domain Elektron. Teori Domain dapat menjelaskan ikatan antar atom dari PEB dan PEI yang

kemudian dapat mempengaruhi bentuk molekul. Dalam teori ini dinyatakan bahwa "pasangan elektron

terikat dan pasangan elektron bebas, yang secara kovalen digunakan bersama-sama di antara atom akan

saling menolak, sehingga pasangan itu akan menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimalkan

tolakan". Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh ahli kimia dari Kanada, R.J. Gillespie (1957).

Bentuk molekul dan strukturnya dapat diramalkan dengan tepat melalui Struktur Lewis. Struktur ini

dapat menggambarkan bagaimana elektron tersusun pada suatu atom yang berikatan. Sebagat contoh

adalah ikatan kovalen pada molekul HC1 (Gambar 1). Struktur Lewis juga dapat menggambarkan jumlah

pasangan elektron bebas dan jumlah pas-angan elektron ikatan yang berada di sekitar atom pusat.

Gambar 1. PEI dan PEB pada ikatan kovalen molekul HCl.

Teori VSEPR tidak menggunakan orbital atom dalam meramalkan bentuk molekul, tetapi menggunakan titik elektron suatu atom. Jika suatu atom bereaksi, maka elektron pada kulit terluar (elektron valensi) akan bcrhubungan langsung terlebih dahulu. Elektron valensi akan menentu-kan bagaimana suatu ikatan dapat terjadi.

Teori VSEPR menjelaskan terjadinya gaya tolak-menolak antara pasangan-pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat.

Masih ingatkah kalian dcngan jumlah elektron yang mcncmpati suatu orbital? Apakah yang dimaksud dengan rumus duplet dan rumus oktet?

Pada setiap orbital terdapat sejumlah elektron. Ikatan antar atom terjadi karena kecenderungan atom untuk memenuhi rumus duplet dan rumus oktet. Duplet berarti mcmiliki 2 elektron, scdangkan oktrt menandakan suatu atom memiliki 8 elektron. Bagaimana cara meramalkan bentuk molekul dengan titik elektron? Pengaturan pasangan elektron di sekitar atom sedemikian rupa sehingga tolakan di antara pasangan elektron itu minimum. Tolakan minimum tcrjadi bila elektron terletak pada bagian yang saling bcrlawanan

terhadap inti. Perhatikan molekul BeC12 pada

Gambar 2.

Gambar 2. Bentuk molekul BeC12 berupa linear.

Terdapat 2 elektron yang terletak berlawanan pada orbital berupa balon terpilin. Molekul BeC12 berbentuk linear dengan sudut 1800. Bagaimana dengan bentuk molekul lain, semisal SO2 dan BC13? Perhatikan Gambar 3. dan 4.

Gambar 3. Bentuk molekul SO2 berupa V.

lkatan kovalen adalah ikatan yang terjadi karena pemilikan bersama pasangan elektron berikatan yang

merupakan sum-bangan dari kedua atom atau salah satunya.

Gambar 4. Bentuk molekul BC13 berupa segitiga datar.

Teori VSEPR berhasil menjelaskan bentuk molekul. Ketepatan daya prediksi teori VSEPR relatif sangat tinggi, khususnya untuk molekul-molekul yang pusatnya atom non-logam. (www.unibookstore.stie-mce.ac.id)

Mengapa struktur SO2 berbeda dengan struktur BeC12? Mengapa pula berbeda dengan struktur BC13. Penjelasan berikut akan memberikan jawabannya.

Tolakan minimum didapat dengan meletakkan elektron pada bagian yang berlawanan. Tolakan minimum pada mulekul BC13 dengan atom B sebagai atom pusat didapat dengan bentuk segitiga.

Adapun pada molekul SO2 terdapat 3 kelompok elektron, yang salah satunya adalah PEB dari atom S. Adanya elektron bebas ini akan mendesak atau mendorong elekron ikatan untuk saling berdesakan, sehingga bentuk molekul menjadi bentuk V.

Urutan tolak-menolak antara pasangan elektron pada atom pusat dapat diurutkan sebagai: PEB-PEB > PEI-PEB > PEI-PEI. 

PEB mempunyai gaya tolak-menolak sejauh mungkin sehingga tolakannya minimum. Perbedaan kekuatan tolakan PEB dan PEI menyebabkan penyimpangan dalam susunan ruang elektron dari bentuk molekul yang seharusnya.

Apabila pada molekul BC12 atom pusat B dinotasikan dengan M, sedangkan ikatan dengan Cl yang terjadi dengan 2 pasang elektron ikatan dinotasikan dengan X2, maka molekul BC12 dan molekul sejenis

dinotasikan dengan MX2. SO2 dinotasikan dengan MX2E, dengan E menunjukkan jumlah pasangan pa sangan elektron bebas. Notasi semacam ini disebut sebagai notasi VSEPR. Perhatikan notasi VSEPR dan bentuk molekul beberapa senyawa pada Tabel 1.

Tabel 1. Notasi VSEPR Molekul

JumlahDomain

JumlahPEI

JumlahPEB

NotasiVSEPR

ContohMolekul

2 2 - AX2 BeCl2

3 3 - AX3 BCl3

3 2 1 AX2E SO2

4 4 0 AX4 CH4

4 3 1 AX3E NH3

4 4 2 AX2E3 H2O5 5 0 AX5 PCl5

5 4 1 AX4E TeCl4

5 3 2 AX3E2 ClF3

5 2 3 AX2E3 XeF2

6 6 0 AX6 SF6

6 5 1 AX5E IF5

6 4 2 AX4E2 XeF4

Tabel 2. Bentuk Molekul

ContohMolekul

Bentuk Molekul

BeCl2

BCl3

SO2

CH4

NH3

H2O

PCl5

TeCl4

ClF3

XeF2

SF6

IF5

XeF4

Penentuan bentuk molekul dari beberapa molekul dapat lebih jelas jika kalian perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal :

Tentukan PEB, PEI, serta notasi VSEPR dan bentuk molekul dari:

a. CH4 b. NH3

Jawaban :

a. CH4 

Atom pusat C memiliki nomor atom 6, dengan konfigurasi elektron: 1s2, 2s2, 2p2, sehingga mempunyai 4 elektron valensi. Atom C mengikat 4 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:

Jumlah atom : C = 4 x 1 = 4 elektron

H = 4 x 1 = 4 elektron

+8 elektron

Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, keempatnya merupakan PEI (Pasangan Elektron Ikatan) dengan 1 elekton atom C berikatan dengan 1 elektron atom H. Berdasarkan data pada Tabel 1, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul CH4 dengan notasi VSEPR AX4, memiliki bentuk molekul tetrahedron (tetrahedral).

Gambar 5. Bentuk molekul CH4.

b. NH3

Atom pusat N memiliki nomor atom 7, dengan konfigurasi elektron: 1s2, 2s2, 2p3, sehingga memiliki 5 elektron valensi. Atom C mengikat 3 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:

Jumlah atom : N = 5 x 1 = 4 elektron

H = 3 x 1 = 4 elektron

+8 elektron

Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, 3 pasang merupakan PEI (3 elekton atom N berikatan dengan 3 elektron atom H), dan sepasang elektron merupakan PEB (Pasangan Elektron Bebas). Berdasarkan data pada Tabel 1, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul NH3 dengan notasi VSEPR AX3E memiliki bentuk molekul piramida trigonal.

Cara Menentukan Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR

1. Tentukan atom pusatnya. 2. Cari tahu nomor atomnya dan buat

konfigurasi elektronnya.

3. Tentukan jumlah elektron valensinya.

4. Tentukan jumlah domain elektron dari atom lain yang berikatan (ligan).

5. Jumlahkan elektron dari semua atom.

6. Bagilah dua untuk mendapatkan jumlah pasangan elektron.

7. Tentukan PEI berdasarkan jumlah atom yang terikat pada atom pusat, sisanya merupakan PEB.

8. Tentukan notasi VSEPR dan bentuk molekul berdasarkan jumlah PEB dan PEI (lihat tabel 1. sebagai acuan).

2. Bentuk Molekul Berdasarkan Teori Hibridisasi 

Orbital hibrida adalah orbital yang terbentuk sebagai hasil penggabungan (hibridisasi) 2 atau lebih orbital atom. Sebagai contoh, sebuah atom C yang pada kulit valensinya

memiliki 3 orbital, yaitu 2s2, 2px1, 2py

l, dan sebuah orbital kosong, 2pz°. Keempat orbital ini dapat berhibridisasi membentuk empat orbital hibrida sp3. Masing-masing orbital hibrid dari atom C inilah yang digunakan untuk berikatan dengan 4 orbital s dari 4 atom H membentuk sebuah molekul CH4 Keempat

ikatan ini saling mem-bentuk sudut tetrahedron. Lebih jelasnya, lihatlah Gambar 6.

Gambar 6. Bentuk molekul CH4 berdasarkan teori hibridisasi.

Dalam molekul C2H4, 1 orbital s dan 2 orbital p dalam scbuah atom C dapat membentuk 2 orbital hibrida sp2 dengan sudut 120°, sedangkan dalam molekul C2H2, 1 orbital s dan 2 orbital p dapat membentuk 1 orbital hibrid sp (linear). Perhatikan contoh molekul NH3 pada Gambar 7.

Gambar 7. Molekul NH3.

Bila bentuk molekul didasarkan pada tolakan pasangan elektron, NH3 dengan notasi VSEPR AX3 memiliki bentuk molekul piramida trigonal. Bagaimana bentuk molekulnya berdasarkan hibridisasi orbital? 

Atom N memiliki nomor atom 7 dan konfigurasi elektronnya 1s2, 2s2, 2px

1, 2py1,

dan 2pz1. Karena memiliki 3 atom tunggal

pada orbital 2p, maka atom N dapat membentuk 3 ikatan kovalen dengan atom H secara ekuivalen, sehingga sudut N-H-N sebesar 107 C. Mengingat sudut ikatan mendekati sudut tetrahedron (sp3), maka untuk menambahkan 1 orbital lagi dipakai orbital 2s2

. Akhirnya, atom N menggunakan 4 orbital atom untuk berikatan, 1 orbital

dengan elektron berpasangan dan 3 orbital lain dengan elektron tunggal. Perhatikan Gambar 8. agar

lebih jelas.

Gambar 8. Bentuk molekul berdasarkan hibridisasi

dari NH3