bentuk molekul - chemical...

Jurusan Teknik Kimia – Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro

Bentuk Molekul

BentukMolekul

Menggambarkan Molekul dan Ion dengan Struktur Lewis

Struktur Lewis lebih tepat disebut dengan rumus Lewis (“Lewis formula”) sebab

menggambarkan pendistribusian elektron valensi serta ikatan-ikatan antar atom dalam sebuah ion

atau molekul dan digambarkan dalam bentuk dua dimensi.

Penggunaan Aturan Oktet dalam Penulisan Struktur Lewis

Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Tunggal

Langkah-langkah penggambaran struktur lewis untuk molekul dengan ikatan tunggal:

1. Letakkan atom berdekatan satu sama lain berdasarkan nomor golongan di mana golongan

yang lebih rendah diletakkan sebagai atom pusat (di tengah), sebab semakin rendah

golongannya semakin rendah keelektronegatifannya.

2. Jumlahkan total elektron valensi dari semua atom. Apabila ion bermuatan negatif,

tambahkan 1 elektron. Apabila ion bermuatan positif, kurangkan 1 elektron.

3. Buat garis ikatan tunggal dari atom-atom yang mengelilingi atom pusat dan kurangkan

2e- tiap membuat 1 ikatan tunggal.

4. Distribusikan elektron yang tersisa sehingga semua atom memiliki 8 elektron valensi agar

memenuhi aturan oktet.

Contoh permasalahan

Soal: Gambarkan struktur Lewis CCl2F2

Penyelesaian:

1) Letakkan atom berdekatan satu sama lain dengan karbon sebagai atom pusatnya.


Bentuk Molekul

2) C terletak pada golangan 4A, F dalam golongan 7A, dan Cl dalam golongan 7A

sehingga diperoleh jumlah elektron valensi sebagai berikut:

[1 x C (4e-)] + [2 x F (7e-)] + [2 x Cl (7e-)] = 32 elektron valensi

3) Terdapat 4 ikatan tunggal sehingga jumlah elektron valensi dikurangi 8e-.

Sehingga sekarang total elektron yang tersisa adalah 24 e-.

4) Distribusikan elektron yang tersisa secara berpasangan hingga atom memenuhi

aturan oktet.

Struktur Lewis untuk Molekul dengan Ikatan Rangkap

Langkah-langkah penggambaran struktur Lewis untuk molekul dengan ikatan rangkap:

Langkah 1-4 sama dengan langkah yang dilakukan dalam menggambarkan struktur lewis

berikatan tunggal. Karena pada tahap 4, atom pusat belum memenuhi aturan oktet, maka ubah

pasangan elektron bebas (lone pair) menjadi satu ikatan baru dengan menambahkan 1 ikatan lagi

antara atom pusat dengan atom di sekelilingnya.

Contoh permasalahan

Soal: Gambarkan struktur Lewis N2


Bentuk Molekul

Penyelesaian:

Lakukan langkah yang sama dengan penggambaran struktur lewis untuk molekul dengan

ikatan tunggal pada tahap 1-4, seperti meletakkan atom, menghitung jumalah elektron valensi,

menggambarkan ikatan tunggal, dan mendistribusikan elektron valensi yang tersisa. Setelah

tahap 4, kita akan mendapatkan struktur

Karena N belum memenuhi aturan oktet, ubah pasangan elektron bebas (PEB) dengan

pasangan elektron ikatan (PEI) dan membentuk struktur

Walaupun sudah membentuk ikatan ganda, ternyata N tetap belum memenuhi aturan

oktet sehingga ditambahkan satu ikatan lagi dan membentuk struktur

Resonansi: Ikatan Pasangan Elektron Terdelokalisasi

Terkadang sebuah molekul atau ion yang memiliki ikatan tunggal berdekatan dengan

molekul atau ion berikatan rangkap membentuk struktur Lewis yang sama. Contohnya adalah

ozon (O3) dengan struktur sebagai berikut:

Molekul dengan dua struktur Lewis disebut struktur resonansi atau bentuk resonansi.

Struktur resonansi memliki penempatan yang relatif, tetapi dalam penempatan pasangan elektron

berikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB) berbeda dan bukan merupakan

penggambaran ikatan yang sesungguhnya.

Walaupun pada struktur I dan II tampak sama, tetapi ternyata ikatan antara O-O dan O=O

berbeda. Struktur ini lebih tepat disebut resonansi hibrid yaitu bentuk rata-rata keduanya.

Contoh penulisan struktur resonansi

Soal: Tuliskan struktur resonansi ion nitrat (NO3-)

Penyelesaian:


Bentuk Molekul

1. Gambarkan struktur Lewis. Tambahkan 1 e- dari jumlah elektron valensi (karena NO3-

memiliki 1 muatan negatif). Setelah menggambarkan struktur resonansi, hubungkan

dengan garis resonansi sehingga akan terbentuk struktur seperti berikut:

2. Karena N hanya memiliki 6 e-, maka ubah PEB pada ion O menjadi PEI dengan

menambahkan ikatan rangkap sehingga memenuhi kaidah teori oktet. Semua atom O

equivalen sehingga didapat tiga struktur sebagai berikut:

Pengecekan: Setiap struktur memiliki penempatan atom relatif dan memenuhi aturan oktet

dengan memiliki 24 e-.

Keterangan: Ion NO3- merupakan resonansi hibrid

Muatan Formal: Seleksi Struktur Resonansi yang Lebih Disukai

Karena resonansi hibrid merupakan rata rata dari bentuk resonansi, maka salah satu atom

lebih berperan dalam menentukan rata rata tersebut. Caranya adalah dengan menentukan muatan

formal tiap atom, yang muatannya didapat apabila ikatan elektron dibagi rata. Muatan formal

didapat dengan persamaan sebagai berikut:

Muatan formal atom =

jumlah e- valensi – (jumlah e- valensi yang tidak berikatan + ½ jumlah e- berikatan)

Contoh muatan formal atom pada ion O3

Muatan formal atom dalam bentuk resonansi O3 adalah sebagai berikut :


Bentuk Molekul

Struktur I

OA [6 – 4 – ½ (4)] = 0

OB [6 – 2 – ½ (6)] = +1

OC [6 – 6 – ½ (2)] = -1

Struktur II

OA [6 – 6 – ½ (2)] = -1

OB [6 – 2 – ½ (6)] = +1

OC [6 – 4 – ½ (4)] = 0

Bentuk I dan II berperan sama dalam resonansi hibrid karena memiliki muatan formal

yang sama. Muatan formal merupakan jumlah dari muatan yang sebenaranya dalam bentuk

tersebut (0 untuk molekul dan jumlah muatan ion dalam ion bermuatan).

Tiga kriteria untuk menentukan muatan formal:

1. Muatan formal yang disukai adalah yang lebih kecil

2. Muatan sama yang bersebelahan tidak disukai (karena adanya gaya tolak

menolak)

3. Muatan formal dengan nilai lebih negatif diposisikan ada pada atom

elektronegatif

Contoh penerapan kriteria penetuan struktur resonansi dengan muatan formal pada ion

NCO-

Bentuk I memiliki muatan formal terbesar sehingga tidak termasuk dalam kriteria.

Bentuk II dan III memiliki jumlah muatan formal yang sama, akan tetapi pada struktur III

muatan -1 terletak pada O yang lebih bersifat elektronegatif.

Pengecualian Aturan Oktet Struktur Lewis

Molekul Kekurangan Elektron (elektron-deficient)

Senyawa dengan atom pusat Be atau B memiliki elektron valensi kurang dari 8.

Contohnya adalah BeCl2 dan BF3


Bentuk Molekul

Muatan formal menunjukan ikatan rangkap lebih tidak disukai dengan struktur

sebagai berikut:

Molekul dengan Elektron Ganjil (Odd Elektron)

Beberapa molekul memiliki elektron valensi ganjil pada atom pusatnya, sehingga

sulit untuk mencapai 8 elektron. Elektron tidak berpasangan dan tidak berikatan yang

terbentuk disebut radikal bebas.

Contoh pada NO2

NO2 memiliki bentuk resonansi seperti berikut:

Senyawa NO2 berikatan dengan sesamanya membentuk N2O4 sehingga memenuhi

aturan oktet.

Kulit Valensi Ekspansi (Expanded Valence Shell)

Beberapa molekul dan ion memiliki elektron valensi lebih dari 8. Molekul ini

meningkatkan kapasitas kulit valensinya dengan memanfaatkan kulit d terluar untuk

menambah ikatan. Kulit valensi ekspansi hanya terjadi pada atom pusat non logam

dari periode 3 ke atas, sebab pada periode ini orbital d ditemukan.

Contohnya adalah SF6


Bentuk Molekul

Atom pusat pada SF6 dikelilingi oleh 6 ikatan tunggal dan membentuk lebih dari 4

atom.

Teori Valence-Shell Elektron-Pair Repulsion (VSEPR) dan Bentuk

Molekular

Dasar dari penggambaran bentuk molekul dengan VSEPR adalah penggambaran dengan

struktur Lewis yang berdimensi dua. Dalam teori VSEPR, elektron ditempatkan dalam grup yang

terdiri dari ikatan tunggal, ikatan rangkap, pasangan elektron bebas, atau elektron bebas. Prinsip

dasar teori VSEPR adalah “tiap grup elektron yang berada di sekitar atom pusat ditempatkan

sejauh mungkin antara yang satu dengan yang lain untuk meminimalisasi gaya tolak”. Notasi

yang digunakan untuk mengklasifikasikan bentuk molekul adalah AXmEn, di mana m dan n

adalah suatu bilangan, A adalah atom pusat, X adalah atom yang ada di sekelilingnya, dan E

adalah grup elektron valensi yang tidak berikatan (PEB).

Bentuk Molekul dengan 2 Grup Elektron (Bentuk Linear)

Bentuk molekul dengan 2 grup elektron (AX2) akan terpisah sejauh mungkin dan

membentuk bentuk linear dengan sudut 180o.

Contoh molekul linear adalah BeCl2 dengan struktur sebagai berikut:


Bentuk Molekul

Bentuk Molekul dengan 3 Grup Elektron (Bentuk Trigonal Planar)

Molekul dengan 3 grup elektron membentuk segitiga sama sisi dalam bidang datar

dengan atom pusat di tengah segitiga atau yang lebih dikenal dengan trigonal planar (AX3).

Sudut ikatan yang dibentuk adalah 120o. Contoh molekul dengan bentuk segitiga planar ini

adalah BF3 dengan struktur sebagai berikut:

Ketika salah satu elektron dari molekul dengan 3 grup elektron adalah pasangan elektron

bebas (AX2E) maka bentuk yang dihasilkan adalah bengkok (bent) atau bentuk V. Contoh

molekul dengan bentuk V ini adalah SnCl2 dengan struktur sebagai berikut:


Bentuk Molekul

Efek Ikatan Rangkap: ikatan rangkap memberikan gaya tolak lebih besar

dibandingkan dengan ikatan tunggal.

Efek Pasangan Elektron Bebas (lone pair): pasangan elektron bebas (PEB)

memberikan gaya tolak lebih besar dibandingkan dengan pasangan elektron berikatan

(PEI).

Bentuk Molekul dengan 4 Grup Elektron (Bentuk Tetrahedral)

Bentuk molekul yang terdiri dari 4 grup elektron di sekitar atom pusatnya secara umum

membentuk tetrahedral yang membentuk sudut ikatan 109,5o.

Apabila 4 grup elektron semuanya membentuk pasangan elektron berikatan (PEI) (AX4),

maka akan membentuk tetrahedral, contohnya adalah CCl2F2.

Apabila salah satu dari 4 grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX3E),

maka akan membentuk piramida trigonal, contohnya adalah NH3.


Bentuk Molekul

Apabila molekul dengan 4 grup elektron ini membentuk 2 pasangan elektron bebas dan 2

pasangan elektron berikatan (AX2E2) maka akan struktur molekulnya akan berbentuk bengkok

atau bentuk V, contohnya adalah H2O, OF2,SCl2.

Bentuk Molekul dengan 5 Grup Elektron (Bentuk Trigonal Bipiramida)

Bentuk molekul yang terdiri dari 5 grup elektron secara umum membentuk trigonal

bipiramida. Dalam molekul trigonal bipiramida atom pusat terletak pada bidang sekutu dari dua

buah limas segitiga yang berhimpit, sedangkan lima atom yang mengelilingi atom pusat berada

pada sudut sudut limas segitiga yang terbentuk. Sudut yang terbentuk antara setiap ikatan yang

terletak apda bidang segitiga membentuk sudut 120o, sedangkan antara sudut bidang datar

dengan dua ikatan yang vertical membentuk sudut 90o.


maka akan membentuk trigonal bipiramida, contohnya adalah PCl5 dengan struktur sebagai

berikut:


Bentuk Molekul

Apabila salah satu dari grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX4E)

dalam posisi garis lurus, maka akan membentuk bentuk jungkat-jungkit, contohnya adalah SF4

dengan struktur sebagai berikut:

Apabila dalam molekul ini terdapat 2 pasangan elektron bebas dan 3 pasangan elektron

berikatan (AX3E2) maka akan membentuk bentuk T, contohnya adalah BrF3 dengan struktur:

Apabila dalam molekul ini terdapat tiga pasangan elektron bebas dalam posisi satu garis

lurus dan dua pasangan elektron berikatan dalam posisi aksial (AX2E3) maka akan membentuk

bentuk linear, contohnya adalah I2 dengan struktur sebagai berikut


Bentuk Molekul

Bentuk Molekul dengan 6 Grup Elektron (Bentuk Oktahedral)

Molekul dengan 6 grup elektron membentuk octahedral denagn sudut ikatan 90o.

Octahedral terdiri dari dua buah limas segi empat dengan bidang alas yang saling berhimpit

sehingga membentuk delapan bidang segitiga. Atom pusat molekul ini terletak pada pusat bidang

segi empat dari dua limas ynag berhimpit, sedangkan enam atom yang mengelilinginya berada

berada pada sudut-sudut pada limas tersebut.


maka akan membentuk oktahedral, contohnya adalah SF6 dengan struktur sebagai berikut:

Apabila salah satu dari grup elektron ini membentuk pasangan elektron bebas (AX5E),

maka akan membentuk bentuk piramida segi empat, contohnya adalah SF4 dengan struktur

sebagai berikut:


Bentuk Molekul

Apabila molekul ini membentuk 2 pasangan elektron bebas (AX4E2), maka akan

membentuk bentuk segi empat planar, contohnya adalah XeF4 dengan struktur sebagai berikut:

Penggunaan Teori VSEPR untuk Menentukan Bentuk Molekular

Langkah-langkah penggunaan teori VSEPR untuk menentukan bentuk molekuler:

1. Buat struktur Lewis dari rumus molekul tersebut

2. Tentukan bentuk yang sesuai dengan grup elektron


Bentuk Molekul

3. Tentukan sudut ikatan dari bentuk grup elektron

4. Gambar bentuk molecular dengan menyesuaikan PEB dan PEI

Contoh penulisan

Soal: Tuliskan bentuk dari molekul CoCl2

Penyelesaian:

1. Buat struktur Lewis CoCl2

2. Bentuk yang sesuai dengan grup electron untuk CoCl2 adalah trigonal planar

3. Sudut ikatan dari bentuk grup electron ini adalah:

4. Gambar bentuk molecular dengan menyesuaikan PEB dan PEI

Bentuk Molekul dengan Lebih dari 1 Atom Pusat

Apabila terdapat molekul dengan lebih dari satu atom pusat, maka bentuk molekulnya

merupakan gabungan dari bentuk molekul tiap atom pusatnya. Contohnya adalah etanol (rumus

molekul: C2H6O) yang memiliki tiga atom pusat masing-masing dengan bentuk:

CH3 - : tetrahedral

- CH2 - : tetrahedral

O : bentuk V

bentuk molekul - chemical...

Documents