MENGGAMBARKAN ION DAN MOLEKUL MENGGUNAKAN
STRUKTUR LEWIS
Langkah pertama dalam menggambar sebuah molekul adalah dengan kengkonversikan rumus molekul ke struktur lewis
Menggunakan Hukum Oktet untuk Menulis Struktur Lewis
Untuk menulis struktur lewis dari rumus molekul, kita dapat melihatnya dari letak relatifnya, -dimana atom yang bersebelahan dan saling berikatan- dan mendistribusikan seluruh valensi electron sebagai ikatan terikat dan ikatan bebas.
Struktur Lewis untuk Molekul yang Memiliki 1 Ikatan
Contoh molekul yang hanya memiliki ikatan adalah 𝑁𝐹3.Untuk membuat struktur lewis, menggunakan langkah-langkah sebagai berikut:
Langkah 1. Letakkan atuom relative satu dengan yang lain. Letakkan atom dengan valensi terendah diletakkan di temngah, karena membutuhkan electron lebih banyak untuk mencapai oktet. Pada 𝑁𝐹3, N berada di tengah karena membutuhkan 3𝑒− tambahan sedangkan F hanya butuh 𝑒−
Langkah 2. Tentukan jumlah electron valensi yang tersedia. Pada 𝑁𝐹3, N memiliki 5 elektron valensi dan setiap F memiliki 7:
Langkah 3, Gambarkan ikatan tunggal dari setiap atom yang mengelilingi atom pusat
Langkah 4. Distribusikan sisa electron secara berpasang-pasang sehingga tiap atom memiliki 8 elektron (atau 2 pada H)
Struktur Lewis tidak dapat mengindikasikan bentuk molekul, sehingga bentuk 𝑁𝐹3 menurut struktur lewis adalah:
Struktur Lewis untuk Molekul Ikatan Ganda
Langkah 5. Jika setelah langkah , atom pusat masih belum mencapai oktet, buatlah ikatan ganda dengan mengubah ikatan tunggal dari salah satu atom menjadi ikatan ganda yang saling berikatan dengan atom pusat
RESONANSI: MENDELOKASIKAN PASANGAN ELEKTRON TERIKAT
Kita sering kali menulih lebih dari 1 sturktur lewis pada atom atau molekul yang sama. Sebagai contoh pada 𝑂3 dibawah iniGambar diatas merupakan 𝑂3 yang berberda, 𝑂3 tersebut hanya memiliki perbedaan pada struktur lewis saja. Kenyataannya struktur lewis tidak dapat menggambarkan 𝑂3 secara tepat. Panjang dan besar energi ikatan menyatakan kedua 𝑂3 tersebut identik. Molekul yang memiliki dua struktur lewis disebut struktur resonansi. Struktur resonansi memiliki kesamaan dalam peletakan atom namun berbeda dalam lokasi dari pasangan electron terikat dan bebas. Anda dapat mengubah suatu bentuk resonansi ke bentuk yang lain dengan menggerakkan pasangan bebas ke posisi terikat dan sebaliknya
Fungsi struktur lewis lebih dari satu adalah untuk menggambarkan molekul ozon merupakan hasil dari pasangan electron dolokalisasi. Dalam satu, dua, atau tiga ikatan, setiap pasangan electron tertarik oleh inti, dan jarak electron terjauh berada diantara nucleus. Setiap pasa electron terlokalisasi. Pada resonansi hybrid 𝑂3, dua pasangan electron terdelokalisasi. Jarak mereka tersebar merata ke sekeliling molekul. Penggambaran resonansi hybrid:
Delokalisasi electron memperluas jarak antar electron yang berdampak menurunkan gaya tolak menolak antar electron sehingga menstabilkan molekul. Contoh delokalisasi elektrron adalah benzene. Benzena memiliki dua bentuk resonansi dengan posisi yang berbeda
Ikatan pasial seperti diatas ditemukan di resonansi hybrid, sering menyebabkan fractional bond order. Untuk 𝑂3, kita menemukan
Untuk ion karbonat, 𝐶𝑂32−, tiga sturktur resonansi dapat digambarkan. Masing-masing memiliki 4 pasang electron yang saling digunakan oleh 3 pasang ikatan atom, sehinggan bond order nya adalah 4/3. Salah satu dari 3 struktur resonansi 𝐶𝑂32− adalah
MUATAN UMUM: PEMILIHAN STRUKTUR RESONANSI YANG LEBIH
PENTING
Pada contoh sebelumnya, bentuk resonansi sama, untuk membentuk resonansi hybrid karena molekul (atau ion) mengelilingi atom yang sama. Seringkali hali ini tak menimbulkan masalah dan salah satu bentuk resonansi terlihat mirip hybrid dibandingkan yang lain. Salah satu cara untuk memilih bentuk resonansi yang lebih penting adalah dengan menentukan muatan umum masing-masing atom.
Sebuah muatan umum atom adalah
Formal chares dari semua atom di dua bentuk resonansi 𝑂3 adalah
pada bentuk I dan II mempunyai kesamaan muatan umum tetapi memiliki perbedaan O atom, jadi memiliki kesamaan dalam resonansi hybrid. muatan umum harus dijumlahkan dengan nilai seluruh elemen: bernilai nol pada molekul dan bernilai ion pada senyawa ionic.
Tiga criteria yang membantu kita dalam memilih struktur resonansi yang lebih penting:
Muatan umum yang lebih kecil lebih dipilih disbandingkan yang besar
muatan umum pada atom yang berdekatan kurang begitu dipilih
muatan umum yang lebih negatif harus berada pada atom yang lebih elektronegatif
PENGECUALIAN STRUKTUR LEWIS PADA HUKUM OKTET
Beberapa atom pusat memiliki electron yang lebih sedikit dari 8 yang mengelilinginya, sedangkan yang lain memiliki electron lebih dari 8. Pengecualian hukum oktet untuk molekul yang terdapat electron defisien atom, electron ganjil atom, dan atom dengan kulit valensi yang mengembang.
Elektron defisiensi molekul
Molekul gas yang memiliki berilium atau boron sebagai atom sentralnya seringkali kekurangan electron. Hanya ada 4 elektron pada berilim dah 6 pada boron. Halogen lebih elektronegatif dibandingkan berilium atau boron, dan muatan umum menunjukkan berikut ini adalah struktur yang tidak mungkin:
Cara agar defisien electron mencapai oktet yaitu dengan membentuk ikatan tambahan pada reaksi. Ketika 𝐵𝐹3 bereaksi dengan ammonia, secara langsung, bentuk senyawa dari boron mencapai oktetnya
Molekul electron ganjil
Atom sentral yang memiliki satu atom tunggal tak berpasangan disebut molekul electron ganji, juga dapat dipanggil radikal bebas bersifat paramagnetic dan sangat reaktif. Contoh molekul elektiron ganji adalah N atau Cl.Kita ambil contoh dari 𝑁𝑂2. 𝑁𝑂2 memiliki beberapa bentuk resonansi, 2 dari resonansi tersebut ditunjukkan dibawah
Bentuk electron tunggal padan N (kiri) lebih penting karena cara 𝑁𝑂2 bereaksi. Radikal bebas bereaksi satu sama lain untuk berpasangan dengan electron tunggal mereka. Ketika dua 𝑁𝑂2 molekul saling beradu, ion tunggal berpasangan membentuk ikatan N-N dalam dinitrogen tetraoxide dan tiap N mencapai oktet:
Pengembangan kulit valensi
Banyak molekul dan ion yang memiliki lebih dari 8 valensi electron yang mengelilingi atom sentral.Atom mengembangkan kulit valensinya untuk membentuk lebih banyak endapan, proses tersebut melepaskan energi. Atom sentral dapan mengakomodasi penambahan pasangan dengan menggunakan orbital d yang kosong dengan syarat orbital s dan p telah terisi. Oleh karena itu, pengembangan kulit valensi hanya dapat terjadi jika atom sentral adalah nonmetal dari periode 3 atau lebih, dimana terdapat orbital d.
Salah satu contoh adalah sulfur hexaflourida, gas sangat padat dan inert digunakan sebagai insulator pada peralatan listrik. Atom sentral sulfur dikelilingi oleh 6 ikatan tunggal ,mashing masing dari flourin, dengan total 12 elektron.
VALENSI-KULIT ELEKTRON- TOLAK MENOLAK ANTAR PASANGAN
(VSERP) TEORI DAN BENTUK MOLEKUL
Struktur molekul Lewis diibaratkan merupakan sebuah prototype bangunan. Untuk membangun bentuk molekul dari struktur lewis, kimiawan menggunakan valence-shell electron-pair repulsion (VSEPR) theory. Prinsip dasarnya adalah setiap grup dari valensi electron yang mengelilingi atom sentral diletakkan sejauh mungkin dari yang lainnya agar meminimalisir tolak menolak
Pembagian Grup Elektron dan Bentuk Molekul
Pembagian grup electron didefinisikan dari grup valensi, baik terikat maupun bebas, disekitar atom sentral. Sedangkan bentuk molekul didefinisikan dari posisi relatif dari nucleus atom,.Pada gambar 10.2 menggambarkan molekul yang seluruhnya terdiri dari pasangan electron terikat. Ketika terdapat satu saja pasangan electron bebas, maka bentuk molekulnya akan berubah. Jadi, susunan grup electron yang sama belum tentu memiliki bentuk molekul yang sama.
Bentuk Molekul dengan Dua Pasang Elekron (Bentuk Linear)
Ketika dua pasang electron terhubung ke atom sentral dan diletakkan sejauh mungkin, mereka akan berada pada titik yang berlawanan. Bentuk liniear dari pasangan electron dalam molekul membentuk sudut 180 derajat (𝐴𝑋2) Gas berilium clorida adalah molekul liniar (AX2). Senyawa gas Be yang kekurangan elektron, dengan hanya dua pasangan elektron di sekitar atom pusat Be:
Pada karbon dioksida , atom sentral C membentuk ikatan gandadengan atom O
Bentuk Molekul dengan Tiga Pasang Elektron ( Trigonal Planar) Tiga pasang electron mengelilingi atom sentral dan saling menolak satu sama lain, akan membentuk trigonal planar dengan sudut 120 derajat. Susunan ini memiliki 2 kemungkinan, pertama dengan 3 pasang electron terikat dan kedua dengan 2 pasang electron terikat dan sepasang electron bebas mengelilingi sentral atom.
Ketika ketiga pasang electron terikat mengelilingi sentral atom, akan membentuk trigonal planar (𝐴𝑋3), sebagai contoh, boron triflouride
Efek dari ikatan ganda
Folrmaldehide (CH2O) memiliki bentuk trigonal planar karena dua tipe atom yang mengelilingi (O dan H) dan dua tipe pasangan electron (ikatan tunggal dan ganda)
Ikatan sudut sebenarnya menyimpang dari ideal karena ikatan ganda, dengan ikatan ganda mmemiliki densitas electron yang lebih besar, menolak dua ikatan tunggal lebih kuat dibandingkan dua ikatan tunggal tersebut menolak satu sama lain
Efek dari ikatan bebas
Ketika salah satu dari tiga pasangan electron merupakan pasangan electron bebas (PEB) (A𝑋2E) bentuknya menjadi bengkok atau Vbukan trigonal planar. PEB memiliki efek besar terhadap sudut ikatan, Karena PEB hanya dipegang oleh satu nucleus, ini berdampak pada kuatnya daya tolak dibandingkan ikatan terikat.Jadi, gaya tolak PEB lebih kuat dibandingkan gaya tolak pasangan terikat antar satu dengan lainnya. Gaya tolak yang lebih kuat ini mengurangi sudut antara pasangan terikat.
Bentuk Molekul dengan Empat Pasang Elektron ( Tetrahedral)
Semua molekul atau ion dengan empat pasang electron mengelilingi atom sentral membentuk tetrahedral (𝐴𝑋4 ). Ketika salah satu dari empat pasang electron tersebut menjadi PEB , bentuk molekulnya menjadi trigonal pyramid (𝐴𝑋3𝐸). Tetrahedral dengan puncak yang hilang. Akibat dari gaya tolak yang lebih kuat dari PEB, sudut ikatannya sedikit berkurang dari ideal 109,5 derajat. Pada kasus ammonia, sudut ikatannya menjadi 107,5 derajat
Bentuk Molekul dengan Lima Pasang Elekron (bipiramida trigonal)
Semua molekul dengan lima atau enam pasangan electron memiliki atom sentral dari perode 3 keatas karena hanya atom atom tersebut yang memiliki orbital d yang dapat memperluas kulit valensi melebihi 8 elektron.
Ketika 5 pasangan electron memaksimalkan pemisahan mereka, mereka membentuk trigonal bipiramida (𝐴𝑋5).Pada molekul bentuk ini,ada 3 tipe posisi yang mengelilingi pasangan electron dan 2 sudut ikatan ideal. 3 pasang equatorial berada pada bentuk trigonal (termasuk inti atom) dan 2 pasang axia yang berada pada atas dan bawah bidang. Sehingga 120 derajat ikatan sudut memisahkan pasangan equatorial dan 90 derajat memisahkan pasangan axial. Contohnya adalah pentachlorida:
Tiga bentuk lainnya dikarenakan PEB. Pada 1 PEB, molekul akan membentuk papan jungkit (𝐴𝑋4𝐸). Contohg pada 𝑆𝐹4
Kecenderungan dari ikatan bebas untuk mengisi posisi equatorial karena molekul dengan 3 pasangan terikat memiliki bentuk T (𝐴𝑋3𝐸2). Sebagai contoh pada bromine triflouride
Bentuk Molekul dengan Enam Pasang Elekron (Oktahedral)
Pada molekul atau ion dengan bentuk ini , enam pasang electron mengelilingi atom sentral dan membentuk sudut ideal ikatan 90 derajat. Pada molecular octahedral (𝐴𝑋6) tidak terdapat PEB sama sekali, sebagai contoh pada hexaflourida
Penggunaan Teori VSERP untuk menentukan Bentuk Molekul Langkah 1. Tulis struktur lewis dari rumus molekul
Langkah 2. Tetapkan susunan pasangan electron dengan menghitung semua pasangan electron yang berada disekeliling atom sentral, baik terikat maupun bebas.
Langkah 3. Prediksikan suddut ikatan ideal dari susunan pasangan electron
Langkah 4. Gambah dan namai bentuk molekul dengan menghitung pasangan terikat dan pasangan bebas secara terpisah.
