H. Asumsi dan Keterbatasan Pengembangan
I. Definisi Istilah
4. Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion
Salah satu tujuan belajar materi ikatan kimia adalah untuk menerangkan dan memperkirakan struktur molekul. Teori yang memperlihatkan kemudahan dalam memberikan hasil yang memuaskan dalam kemampuannya memperkirakan bentuk geometri molekul yang tepat disebut teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (valence shell electron pair repulsion theory) – VSEPR theory. Teori ini sama sekali tidak menggunakan orbital atom (Brady, 2007). Jenis molekul dan bentuknya dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Jenis molekul atau ion dan bentuk molekul Jenis Molekul atau Ion Bentuk
AX2 Linear
AX3 Segitiga datar
AX2E Bentk V
AX4 Tetrahedral
AX3E Piramida trigonal
AX2E2 Bentuk V
AX5 Bipiramda trigonal
AX4E Jungkat Jungkit
AX3E2 Bentuk T
AX2E3 Linear
AX6 Oktahedral
AX5E Piramida segiempat
AX4E2 Segiempat datar
Teori VSEPR menunjukkan bahwa pengaturan geometri atom terikat sekeliling atom pusat ditentukan hanya oleh tolakan pasangan elektron di kulit valensi atom pusat. Menurut teori tersebut, pasangan elektron dianggap dalam posisi dengan tolakan di antara elektron itu minimum dan kedudukan atom yang terikat mengikuti tolakan tersebut (Brady, 2007).
Bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori VSEPR dapat menjelaskan sifat-sifat dari suatu senyawa, misalnya sifat polar atau kepolaran (Syarifuddin, 1994). Bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori VSEPR ditentukan oleh beberapa faktor berikut ini:
a. tolak-menolak antar elektron. b. tolak-menolak antar inti.
c. tarik-menarik antara inti dan elektron. d. energi kinetik dari elektron-elektron.
Pasangan-pasangan elektron, baik pasangan elektron ikatan maupun pasangan elektron bebas, yang terdapat pada kulit valensi atom pusat berada
sejauh mungkin satu sama lain agar tolakannya minimal. Pasangan-pasangan elektron tersebut diarahkan pada posisi tertentu dalam ruang. Molekul dengan rumus umum AXmEn (A= atom pusat, X = substituent, E= PEB, m = banyaknya substituen tertentu atau banyaknya PEI, n = banyaknya PEB) memiliki bentuk- bentuk tertentu (Effendy, 2003).
Bentuk molekul linear (AX2) terjadi jika ada dua atom yang berikatan dengan atom pusat maka sudut yang terbentuk oleh dua ikatan ke arah atom pusat akan saling membentuk sudut 180◦ sehingga tertata pada satu garis lurus. Pasangan elektron ikatan akan mengatur sendiri letaknya sejauh mungkin sehingga tolakan antar elektron minimum (Sudarmo, 2013).
Jika terdapat tiga pasangan elektron kemungkinan bentuk molekul yang dapat terjadi ada dua yaitu segitiga datar dan bentuk V (Brady, 2007). Bentuk molekul segitiga datar (AX3) terjadi apabila tiga elektron yang berikatan dengan atom pusat maka sudut yang terbentuk oleh ketiga ikatan ke arah atom pusat adalah 120◦. Pasangan elektron ikatan akan mengatur sendiri letaknya sejauh mungkin seperti segitiga sama sisi sehingga tolakan antar elektron minimum. Bentuk V (AX2E) terjadi jika tiga pasangan elektron di sekitar atom pusat dan dua diantaranya merupakan PEI dan satu PEB. Sudut idealnya adalah 120◦, namun karena adanya pengaruh dari satu PEB yang gaya tolaknya lebih kuat menyebabkan sudut ikatan antara PEI semakin kecil yaitu lebih kecil dari 120◦.
Molekul-molekul yang atom pusatnya mempunyai empat pasang elektron pada kulit valensinya, terdapat tiga bentuk molekul yang mungkin terjadi yaitu tetrahedral, piramida trigonal dan bentuk V (Brady, 2007). Jika terdapat empat
elektron yang berikatan dengan atom pusat maka akan membentuk molekul tetrahedral (AX4). Atom pusat terletak pada pusat tetrahedral dan keempat atom lain akan berada pada keempat titik yang membentuk sudut ikatan 109,5◦ untuk meminimalkan tolakan.
Apabila terdapat empat pasangan elektron di sekitar atom pusat dan tiga diantaranya merupakan PEI dan satu PEB maka akan terbentuk molekul piramida trigonal atau segitiga piramida (AX3E). Sudut idealnya adalah 109,5◦, namun karena adanya pengaruh dari satu PEB yang gaya tolaknya lebih kuat menyebabkan sudut ikatan antara PEI semakin kecil, seperti pada molekul NH3 yaitu sebesar 107,3◦. Bentuk V (AX2E2) dapat terbentuk jika terdapat empat pasangan elektron disekitar atom pusat dan dua diantaranya merupakan PEI serta dua PEB. Sudut idealnya adalah 109,5◦, namun karena adanya pengaruh dari dua PEB yang gaya tolaknya lebih kuat menyebabkan sudut ikatan antara PEI semakin kecil, menjadi 104,5◦.
Molekul-molekul yang atom pusatnya mempunyai lima pasang elektron pada kulit valensinya, terdapat empat bentuk molekul yang mungkin terjadi yaitu bipiramida trigonal, jungkat jungkit, bentuk T dan linear (Brady, 2007). Bentuk molekul bipiramida trigonal (AX5) terjadi jika terdapat lima elektron yang berikatan dengan atom pusat. Sudut ikatan masing-masing PEI tidak sama. Tolakan antar kelima pasangan elektron dapat diminimalkan dengan cara mendistribusikan elektron-elektron tersebut ke sudut-sudut trigonal bipiramida. Tiga PEI dalam trigonal bipiramida berada di posisi ekuatorial dengan sudut
ikatan 120◦ dan dua PEI di posisi aksial (posisi tegak lurus dengan bidang ekuatorial) dengan sudut ikatan sebesar 90◦(Utomo, 2007).
Molekul jungkat-jungkit (AX4E) terjadi jika terdapat empat elektron yang berikatan dengan atom pusat dan satu PEB maka akan membentuk. Sudut ikatan masing-masing PEI akan berubah dari keadaan idealnya karena adanya pengaruh PEB. Dua PEI dalam bentuk molekul jungkat jungkit berada di posisi ekuatorial sudutnya akan semakin kecil yaitu lebih kecil dari 120◦ dan dua PEI di posisi aksial (posisi tegal lurus dengan bidang ekuatorial) sudutnya akan semakin kecil yaitu lebih kecil dari 90◦.
Tiga elektron yang berikatan dengan atom pusat dan dua PEB maka akan membentuk molekul berbentuk T (AX3E2). Sudut ikatan masing-masing PEI akan berubah dari sudut idealnya karena adanya pengaruh dari dua PEB. Satu PEI dalam molekul bentuk T berada diposisi ekuatorial dan dua PEI di posisi aksial (posisi tegal lurus dengan bidang ekuatorial) sehingga sudutnya akan lebih kecil dari 90◦. Bentuk molekul linear (AX2E3) terjadi jika terdapat dua elektron yang berikatan dengan atom pusat dan tiga PEB. Sudut ikatan masing-masing PEI akan berubah dari keadaan idealnya karena adanya pengaruh dari tiga PEB. Akibat tidak terdapatnya PEI di bidang ekuatorial, maka di posisi aksial ikatan ke arah atom pusat akan saling membentuk sudut 180◦ sehingga tertata pada satu garis lurus yang membentuk molekul linear.
Molekul yang berbentuk oktahedron (AX6), atom pusatnya berada pada pusat bidang segi empat dari dua limas yang berhimpit, sedangkan enam atom yang mengelilinginya ada berada pada sudut sudut limas (Sudarmo, 2013).
Molekul oktahedral memiliki sudut ikatan sebesar 90◦ baik secara horizontal maupun vertikal. Jika terdapat lima atom yang terikat secara langsung pada atom pusat dan satu PEB maka akan membentuk molekul piramida segiempat (AX5E). Akibat terdapatnya satu PEB menyebabkan berubahnya sudut ikatan dari keadaan sudut idealnya, dengan sudut ikatan yang semakin kecil yaitu lebih kecil dari 90◦.
Empat atom yang terikat secara langsung pada atom pusat dan dua PEB maka akan membentuk molekul segiempat datar atau bujursangkar (AX4E2). Molekul dikatakan berbentuk bujur sangkar apabila mengikat empat atom yang sama, tetapi jika mengikat empat atom yang berbeda maka dinamakan segiempat datar. Adanya dua PEB menyebabkan keempat pasangan elektron ikatan akan mengatur sendiri letaknya sejauh mungkin seperti segiempat datar sehingga tolakan antar elektron minimum, dengan sudut ikatan sebesar 90◦.