eko_21030112120003_selasa - Teknik Kimia UNDIP

TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO
BENTUK MOLEKUL
KIMIA UMUM
EKO NOVIARIYONO
21030112120

BENTUK MOLEKUL
10.1 Menggambarkan Molekul dan Ion Dengan Struktur Lewis
Untuk menggambarkan bentuk molekul, pertama kita harus merubah
rumus molekulnya menjadi struktur lewisnya. Struktur lewis terdiri dari simbol
titik, garis, dan simbol atom. Simbol titik mewakili elektron dari tiap atom, garis
mewakili ikatan antar atom, dan simbol atom mewakili atom itu sendiri. Aturan
oktet akan membantu kita dalam menggambarkan struktur lewis.
Penggunaan Aturan Oktet Untuk Menuliskan Struktur Lewis.
Untuk menuliskan struktur lewis dari rumus molekulnya, kita tentukan
letak atom dalam molekul dan membagi elektron valensi totalnya kedalam
elektron ikatan dan elektron bebas.
Struktur Lewis Untuk Molekul Satu Ikatan.
Contoh yang pertama adalah NF3 yang hanya mempunya satu buah ikatan.
Langkah 1. Tempatkan Masing – Masing Atom
Untuk senyawa yang mempunyai rumus molekul Abn, tempatkan atom
yag mempunyai nomor golongan yang paling rendah di posisi pusat. Karena
mereka membutuhkan lebih banyak elektron untuk memenuhi aturan okte.
Contohnya adalah NF 3 , N mempunyai 5 elektron, dan N membutuhkan 3
elektron. Sedangkan F mempunyai F mempunyai 7 elektron dan membutuhkan
1 buah elektron, jadi N berada ditengah karena lebih banyak membutuhkan
elektron dan posisi F adaah di sekitar N.
1

Jika atomnya mempunyai nomor golongan yang sama, seperti SO 3 atau
ClF 3 , tempatkan atom dengan atom yang terrendah di posisi pusat.
Langkah 2. Tentukan banyaknya elektron yang ada.
NF3 mempunyai 5 elektron, sedangkan tiap F mempunyai 7 elektron.
[1.N x (5e - )]+[3.N x (7e - )] = 5e - + 21e - = 26e -
Langkah 3. Gambar satu ikatan antara atom pusat dan atom luarnya.
Antar atom minimal harus mempunyai sebuah ikatan. Sebuah ikatan
terdiri dari 2e- dari total elektron yang ada. Untuk mengetahui hasilnya:
3 N – F x 2e- = 6e- Jadi, 26e- - 6e- = 20e-
Langkah 4. Bagikan sisa elektron sampai tiap atom mendapat 8 elektron (2
untuk atom Hidrogen).
Pertama, bagikan elektron kepada atom luar sampai mendapat 8 elektron,
jika masih terdapat sisa elektron, tempatkan elektron tersebut di atom pusat.
Susunan atom F disekitar atom N menyerupai bentuk NF3, seperti
gambar di atas. Namun struktur lewis tidak menyatakan bentuk. Jadi bentuk
penggamabaran yang tepat dari NF3 adalah seperti ini:
2

Dengan menggunakan 4 langkah tersebut, anda dapat menuliskan struktur
lewis untuk ikatan molekul apapun dengan atom pusat, yaitu, C,N, atau O.
o Hidrogen membentuk 1 ikatan
o Karbon membentuk 4 ikatan
o Nitrogen membentuk 3 ikatan
o Oxygen membentuk 2 ikatan
o Halogen membentuk 1 ikatan ketika menjadi atom luar, Flourine
selalu menjadi atom luar.
Struktur Lewis Untuk Molekul Dengan Ikatan Ganda
Langkahnya sama saja dengan molekul satu ikatan, hanya saja molekul
ganda memiliki langkah selanjutnya.
Langkah 5,
Setelah langkah ke-empat, atom pusat masih belum mencapai oktet, buat
ikatan ganda dengan mengubah elektron bebas dari sebuah atom luar menjadi
elektron yang berikatan dengan atom pusatnya.
Resonansi : Delokalisasi Ikatan Elektron Ikatan
Kita terkadang dapat menuliskan lebih dari satu struktur lewis dengan susnan
atom yang sama untuk molekul atau ion yang memiliki ikatan ganda dan ikatan
tunggal. Contohnya adalah ozon (O3). Terdapat dua struktur lewis untuk ozon.
Di struktur I, oksigen A dan B mempunyai ikatan ganda sedangkan
oksigen B dan C memiliki ikatan tunggal. Di struktur II, ikatan ganda dan ikatan
tunggalnya dibalik. Faktanya, tak ada struktur lewis yang dapat
menggambarkan O3 dengan akurat. Pengukuran energi ikat menunjukkan
bahwa dua ikatan oksigen tersebut adalah sama. Molekul yang dapat dilukiskan
3

dengan lebih dari satu struktur lewis disebut resonansi. Struktur resonansi
mempunyai letak atom yang sama tetapi mempunyai letak ikatan dan elektron
bebas yang berbeda. Anda dapat mengubah bentuk resonansi dengan
memindahkan elektron bebas menjadi elektron ikat dan sebaliknya.
Struktur resonansi bukanlah gambaran ikatan yang sebenarnya, molekul
resonansi disebut hibrid resonansi. Kita gambar garis putus-putus untuk
menunjukkan elektron delokalisir. Elekteron delokalisir menyebabkan
kepadatan volume elektron dalam senyawa, yang mana mengurangi gaya tolak
antar elektron dan membuat senyawa lebih stabil. Resonansi sangat umum,
salah satu contohnya adalah Benzena yang mempunyai dua struktur resonansi
dimana ikatan tunggal dan ikatan gandanya selalu berubah-ubah.
Ikatan parsial seperti dalam struktur resonansi, terkadang mengarah ke
urutan ikatan yang kecil. Untuk O 3 ,
Ikatan karbon dengan karbon dalam benzena mempunyai 9 atom
berpasanagan/6 atom berikatan, sehingga mempunyai nilai 1½. Untuk ion
karbonat dapat dituliskan tiga struktur resonansi, salah satunya adalah seperti ini,
4

Perlu diingat bahwa senyawa poliatomik dituliskan dalam tanda kurung
kotak dengan muatannya berada di atas.
Struktur lewis dengan pengecualian dari aturan oktet
Molekul Dengan Elektron Tidak Sempurna
Berillium dan boron bertindak senagai atom pusat yang terkadang
mempunyai elektron tidak sempurna. Mereka mempunyai lebih dari 8 elektron
di sekitar atom Be dan B. Struktur lewis dari Be dan B adalah sebagai berikut.
Hanya ada empat elektron di sekitar Berillium dan enam elektron di
sekitar Boron. Halogen mempunyai elektronegativitas lebih besar dibanding
berillium atau boron. Jadi struktur yang benar addalah seperti ini,
Molekul Elektron Ganjil
Beberapa molekul mempunyai elektron yang ganjil , sehingga tidak semua
elektron dapat berikatan. NO2 mempunysi beberapa struktur resonansi. Dua
buah atom O dapat diikat seperti ikatan ozon. Dua struktur resonansinya adalah
seperti ini,
5

Tetapi elektron bebeas N (kiri) lebih penting karena dapat digunakan
dengan atom lain, contohnya adalah dinitrogen tetraoksida (C 2 O 4 ) dimana
seluruh atom dapat mencapai oktet.
Penambahan Valensi
Beberapa molekul dan ion mempunyai lebih dari delapan elektron di sekitar
atom pusat. Sebuah atom menambah valensinya untuk membentuk ikatan lebih
banyak, proses nya melepaskan energi. Sebagai contoh adalah SF 6 , sulfur pusat
dikelelingi oleh enam atom luar dengan ikatan tunggal, total elektronnya adalah
12 elektron.
10.2 BENTUK MOLEKUL DAN TEORI VALENCE SHELL ELECTRON-
PAIR REPULSION (VSEPR)
Untuk membuat bentuk molekul dengan struktur lewis, para ilmuwan
mengeluarkan teori VSEPR. Prinsip dasarnya adalah bahwa tiap grup elektron
yang berada di sekitar atom pusat di letakkan sejauh mungkin dari elektron
lainnya untuk meminimalisasi gaya tolak. Grup disini adalah elektron-elektron
yang berada di sekitar atom pusat. Grup elektron terdiri atas ikatan tunggal,
ikatan ganda, pasangan elektron bebas dan elektron bebas. Setiap grup elektron
meberikan gaya tolak bagi elektron lain dan menciptakan sebuah sudut yang
membentuk bentuk tiga dimensi.
Susunan Grup Elektron Dan Bentuk Molekulnya
Jika satu, dua, tiga, empat, lima, dan enam elektron berikatan dengan atom
pusat, maka akan menhasilkan sebuah bentuk simetris sperti pada gambar A.
6

Sudut ikatan adalah sudut yang terbentuk dari gaya tolak-menolak dari
dua buah elektron. Gambar B adalah prediksi ikatan sudut ideal. Hal ini
disebabkan karena ikatan antara grup elektron dengan atom pusatnya identik.
Bentuk Molekul Dengan Dua Elektron Grup (Linear)
Ketika dua buah grup elektron berikatan dengan
sebuah atom, sementara kedua grup elektron
tersebut saling menjauhi, maka akan terbentuk
sebuah susunan molekul seperti ini,
Contohnya adalah Berilliun Klorida (BeCl 2 )
dan Karbon Dioksida (CO 2 )
Pada BeCl 2 , terdapat dua ikatan tunggal antara Cl dan Be, sedangkan
pada CO 2 , terdapat dua buah ikatan ganda antara C dan O. Gaya tolak-menolak
antara dua grup elektron tersebut membentuk sudut 180 o .
7

Bentuk Molekul Dengan Tiga Grup Elektron (Trigonal Planar)
Gaya tolak-menolak antara tiga buah grup
elektron membetuk sudut ikat seperti segitiga sama
sisi, gambar disamping menujukkan susunan dari
Trigonal Planar. struktur ini mempunyai dua bentuk
yang berbeda, yang pertama adalah satu atom
berikatan dengan tiga grup elektron, sedangkan
yang kedua adalah satu atom yang berikatan dengan
dua grup elektron dan sabuah pasangan elektron
bebas.
Ketika sebuah atom berikatan dengan tiga grup
atom, maka bentuknya adalah Trigonal Planar
(AX 3 ). Contohnya adalah BF3, terdapat sebuah
atom pusat B dan tiga buah grup elektron F,
sehingga membentuk Trigonal planar.
Efek Dari Ikatan Ganda
Jika ketiga grup elektron tersebut tidak identik, maka grup elektron lain akan
berkurang sudut ikatannya. Contohnya seperti Formaldehid (CH 2 O),
Sudut ikat idealnya adalah 120 o , tetapi sebenarnya bentuk senyawa
formaldehid berbeda dari sudut ikat idealnya. Ikatan ganda mempunyai
kepadatan elektron yang lebih besar sehingga gaya tolaknya juga lebih besar.
8

Efek Dari Pasangan Elektron Bebas
Jika terdapat pasangan elektron bebas, maka bentuknya adalah Bent
(Bengkok) atau V-Shaped (Bentuk-V), bukan trigonal planar. Pasangan elektron
bebas punya efek besar pada sudut ikatan. Pasangan elektron bebas mempunyai
gaya tolak yang besar kepada grup elektron yang lain. Gaya tolak pasangan
elektron bebas lebih besar dari gaya tolak antar grup elektron itu sendiri, hal ini
menyebabkan berkurangnya sudut antar grup elektron. Contohnya adalah SnCl2
yang sudut idealnya 120 o , karena mempunyai pasangan elektron bebas sudutnya
berubah menjadi 95 o
Bentuk Molekul Dengan Empat Grup Elektron (Tetrahedral)
Bentuk molekul tetrahedral sulit dilukiskan dalam dua dimensi, melainkan
harus dalam tiga dimensi. Inilah yang disebut struktur lewis tidak
menggambarkan bentuk. Tetrahedral mempunyai sudut ikatan sebesar 109.5 o
sperti pada gambar.
Semua molekul atau ion yang mempunyai empat grup elektron yang
berikatan dengan sebuah atom pusat membentuk tetrahedral (AX 4 ).
Ketika satu dari grup elektron tersebut adalah sebuah pasangan elektron
bebas, maka akan terjadi gaya tolak kepada seluruh grup elektron yang
mengakibatkan berkurangnya sudut ikatan dan berubah bentuk menjadi
Trigonal Pyramid (AX 3 E).
9

Sedangkan ketika dalam senyawa tersebut memiliki dua buah pasangan
elektron bebas. Maka betuknya akan berubah menjadi Bent atau V-Shaped. H 2 O
mempunyai dua buah pasangan elektron bebas, sehingga gaya tolaknya pun
akan lebih besar, sudut ikatan ideal tetrahedral adalah 109.5 o , tetapi karena
terdapat dua buah pasangan elektron bebas, sudutnya berubah menjadi 104.5 o .
10

Bentuk Molekul Dengan Lima Grup Elektron (Trigonal Bipiramidal)
Semua molekul yang dengan lima atau enam
grup elektron mempunyai atom pusat dari periode
3 atau lebih karena hanya merekalah yang
mempunyai orbital d serta dapat menambah
elektron valensi samapi lebih dari delapan
elektron.
Perlu di ingat bahwa bentuk molekul Trigonal
bipiramidal mempunyai dua tipe posisi dan dua
buah sudut ikatan ideal. Tiga grup elektron berada
pada bidang horzontal, sedangkan dua grup
elektron berada pada bidang vertikal. Sudut
ikatan ideal antara grup elektron horizontal adalah
120 o , sedangkan sudut ikatan ideal antara grup
elektron horizontal dengan grup elektron vertikal
adalah 90 o .
Jika salah satu dari grup elektron tersebut
adalah pasangan elektron bebas, maka bentuknya
berubah menjadi bentuk seesaw, serta perubahan
juga terjadi pada sudut ikatan idealnya. Sudut
ikatan horizontalnya berubah menjadi 101.5 o dan
sudut antara ikatan vertilkalnya dengan ikatan
horizontalnya berubah menjadi 86.6 o .
11

Jika dua dari grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka
bentuknya berubah menjadi T-Shaped (bentuk T). Tidak mempunyai sudut
ikatan horizontal, tetapi sudut ikatan antara ikatan horizontal dengan ikatan
vertikalnya adalah 86.6 o .
Jika tiga dari grup elektron adalah pasangan elektron bebas, maka
bentuknya berubah menjadi linier. Mempunyai sudut ikatan antara ikatan
horizontal dan vertikalnya adalah 180 o .
12

Bentuk Molekul Dengan Enam Grup
Elektron (Oktahedral)
Oktahedral adalah salah satu bentuk molekul
dimana terdapat empat grup elektron pada bidang
horizontal dan ada dua grup elektron pada bidang
vertikal.
Oktahedral mempunyai sudut ikatan ideal 90 o
untuk semua sudut.
Jika salah satu dari grup elektron adalah pasangan
elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi
squre pyramidal (piramidal kotak). Sudut antara
bidang horizontal dan bidang vertikalnya berubah
menjadi 81.9 o .
Jika dua buah grup elektron adalah pasangan
elektron bebas, maka bentuknya berubah menjadi
planar shape (kotak planar). Sudut nya tidak ada yang berubah.
13

Berikut Adalah Rangkuman Dari Struktur-Struktur Diatas.
Membuat Bentuk Molekul Menggunakan VSEPR
Langkah 1. Tuliskan struktur lewis dari rumus molekulnya untuk mengetahui
letak atom pusat dan atom luarnya.
Langkah 2. Tuliskan susunan dari grup elektron, ikatan, dan pasangan elektron
bebas.
Langkah 3. Prediksikan sudut ikatan ideal berdasarkan adanya pasangan
elektron bebas.
Langkah 4. Tuliskan nama molekul dengan menghitung elektron ikatan dan
elektron bebasnya.
14