BENTUK MOLEKUL_1

 

1.      Teori Valence Shell Electron Pair of Repulsion (VSEPR) dan Teori Domain Elektron.

 

Teori VSEPR adalah teori yang menggambarkan bentuk molekul berdasarkan kepada tolakan pasangan electron disekitar atom pusat. Teori tolakan pasangan elektron ini dikenal dengan istilah VSEPR (Valence Shell Electron Pair of Repulsion).

Bentuk molekul didasarkan kepada jumlah electron yang saling tolak-menolak disekitar atom pusat yang akan menempati tempat sejauh munkin untuk meminimumkan tolakan.

Teori   VSEPR   merupakan    penjabaran    sederahana    dari    rumus    Lewis yang berguna untuk memprediksikan bentuk molekul poliatom berdasarkanstru ktur Lewis-nya. Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh NevilSidgwick dan Herbet Powel pada tahun 1940, dan dikembangkan lebihlanjut oleh Ronald Gillespie dan Ronald Nyholm.

Ide dasar teori VSEPR adalah adanya tolakan antara pasangan elektron sehingga pasangan elektron tersebut akan menempatkan diri pada posisi sejauh mungkin dari pasangan elektron lainnya. Posisi pasangan elektron satu dengan yang lain yang semakin berjauhan akan menyebabkan tolakan antar mereka menjadi semakin kecil. Pada posisi yang paling jauh yang dapat dicapai, tolakan antar pasangan elektron menjadi minimal. Tolakan antar pasangan elektron terjadi antara pasangan elektron bebas yang terlokalisasi pada atom pusat dan elektron ikat secara ikatan koordinasi. Teori VSEPR mengasumsikan bahwa masing- masing molekul akan mencapai geometri tertentu sehingga tolakan pasangan antarelektron di kulit valensi menjadi minimal.

 

Teori Domain Elektron

Menurut Ralph H. Petrucci (1985), teori Domain Elektron merupakan penyempurnaan dari teori VSEPR. Teori ini adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Domain elektron berarti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

a.       Setiap elektron ikatan (apakah ikatan tunggal, rangkap atau rangkap tiga) merupakan 1 domain.

b.       Setiap pasangan elektron bebas merupakan 1 domain.

Contoh :

Tentukan domain elektron atom pusat pada beberapa senyawa : H2O, CO2 dan SO2! Pembahasan :

 

·         Gambarkan struktur lewis masing-masing senyawa

·         Setiap satu elektron ikatan (tunggal, rangkap dua maupun rangkap tiga merupakan satu domain

·         Setiap pasangan elektron bebas merupakan satu domain Sehingga jumlah domainnya dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 3.6-1. Contoh Penentuan Domain Elektron

No	Senyawa	Struktur Lewis	Jumlah Domain Elektron
1	H2O		4
2	CO2		2
3	SO2		3

 

Penjelasan :

1.       Pada struktur lewis H2O atom pusat O dikelilingi oleh 4 PEI sehingga jumlah domain elektron = 4

2.       Pada struktur lewis CO2 atom pusat C dikelilingi oleh 2 ikatan rangkap, sehingga domain elektron = 2

3.       Pada struktur lewis SO2 atom pusat S dikelilingi oleh dua ikatan rangkap, ikatan tunggal dan 1 PEB, sehingga jumlah domain elektron = 3

Teori domain elektron mempunyai prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:

a.       Antar domain elektron pada kulit luar atom pusat saling tolak-menolak sehingga domain elektron akan mengatur diri (mengambil formasi) sedemikian rupa, sehingga tolak-menolak di antaranya menjadi minimum.

b.       Urutan kekuatan tolak-menolak di antara domain elektron adalah:

Tolakan antar domain elektron bebas > tolakan antara domain elektron bebas dengan domain elektron ikatan > tolakan antara domain elektron ikatan.

c.       Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron ikatan.

 

2. Rumus/Tipe Molekul

Rumusan tipe molekul dapat ditulis dengan lambang AXnEm     (jumlah pasangan electron), pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB)

 

dimana :

A : Atom pusat

X : Jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) E : jumlah pasangan elektron bebas (PEB) Catatan:

a.       ikatan rangkap dua atau rangkap tiga dihitung satu pasang electron ikatan

b.       tolakan antara PEB-PEB> PEB-PEI>PEI-PEI

 

c.       PEI menentukan bentuk molekul,PEB mempengaruhi besar sudaut ikatan

 

Langkah-langkah memprediksi bentuk molekul dengan teori VSEPR

a.       Tentukan struktur lewis dari rumus molekul

b.       Tentukan jumlah PEB dan PEI atom pusat

c.       Tentukan tipe/rumus molekulnya

d.       Gambar bentuk molekul dan beri nama sesuai dengan jumlah PEI dan PEB

 

Contoh :

1.      Senyawa metana, CH4

Struktur lewisnya dapat digambarkan sebagai berikut.

Dari struktur lewisnya, bahwa atom pusat, C memiliki empat pasangan elektron ikatan (PEI) dan tidak memiliki pasangan elektron bebas (PEB), sehingga tipe molekulnya adalah  AX4.

Pasangan elektron ikatan akan menempati posisi dimana tolakan sekecil mungkin, sehingga posisi PEI antara satu dengan yang lain menjadi sama jaraknya dan menghasilkan sudut antara H – C – H yang sama besarnya, sehingga berdasarkan rumus/tipe molekulnya, CH4 memiliki bentuk tetrahedral seperti tampak pada gambar berikut.

 

Gambar 3.6-1. Bentuk molekul CH4

 

2.      Senyawa amonia, NH3

Struktur lewis NH3 adalah sebagai berikut :

Pembahasan :

Atom pusat adalah N mempunyai elektron valensi 5 Pasangan Eekton ikatan (X) = 3

Pasangan Elektron Bebas E = (5-3)/2 = 1

Bentuk molekul AX3E bentuk molekulnya piramida segitiga

Dengan menggunakan teori VSEPR maka kita dapat meramalkan bentuk geometri suatu molekul, seperti terlihat pada tabel berikut.

 

Tabel 3.6-2. Hubungan antara jumlah PEI, PEB, tipe molekul dan bentuk molekul

  

Dalam modul ini maka akan di contohkan menentukan bentuk geometri molekul XeF2, XeF4, dan XeF6. Diantara molekul-molekul tersebut ada yang memiliki pasangan elektron bebas dan ada yang tidak, jadi molekul-molekul tersebut adalah contoh yang bagus untuk lebih memahami teori VSEPR.

Pertama kita harus mementukan struktur lewis masing-masing molekul. Xe memiliki jumlah elektron valensi 8 sedangkan F elektron valensinya adalah 7 (lihat gambar dibawah).

 

 

Struktur Lewis XeF2 seperti gambar di bawah, dua elektron Xe masing-masing diapakai untuk berikatan secara kovalen dengan 2 atom F sehingga meninggalkan 3 pasangan elektron bebas pada atom pusat Xe. Hal yang sama terjadi pada molekul XeF4 dimana 4 elektron Xe dipakai untuk berikatan dengan 4 elektron dari 4 atom F, sehingga meninggalkan 2 pasangan elektron bebas pada atom pusat Xe.

 

Lihat gambar diatas XeF2 memiliki 2 pasangan elektron ikatan (PEI) dan 3 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 5 pasangan elektron yang terdapat pada XeF2, hal ini menandakan bahwa geometri molekul atau kerangka dasar molekul XeF2 adalah trigonal bipiramid. Karena terdapat 3 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi ekuatorial pada kerangka trigonal bipiramid, sedangkan PEI akan menempati posisi aksial yaitu pada bagian atas dan bawah. Posisi inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 2 PET dan 3 PEB sehingga menghasilkan bentuk molekul linear. Jadi bentul molekul XeF2 adalah linier.(lihat gambar dibawah).

Gambar 3.6-2. Bentuk Molekul XeF2

 

Lihat gambar strutur lewis XeF4 memiliki 4 pasangan elekktron terikat (PEI) dan 2 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 6 pasangan elektron yang terdapat pada XeF4, hal ini menandakan bahwa geometri molekul atau kerangka dasar molekul XeF4 adalah oktahedral. Karena terdapat 2 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi aksial pada kerangka oktahedral, sedangkan PEI akan menempati posisi ekuatorial. Posisi inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 4 PET dan 2 PEB sehingga menghasilkan bentuk molekul yang

 

disebut segiempat planar. Jadi bentul molekul XeF2 adalah segiempat planar.(lihat gambar dibawah).

 

 

B.          Rangkuman

Gambar 3.6-3. Bentuk Molekul XeF4

1.       Teori yang sederhana untuk menjelaskan bentuk molekul yang mengandung ikatan pasangan elektron adalah teori tolakan pasangan elektron dalam kulit valensi atau teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Menurut teori ini, bangun suatu molekul ditentukan oleh pasangan elektron yang terdapat dalam kulit valensi atom pusat.

2.       Molekul kovalen terdapat pasangan-pasangan elektron baik PEI maupun PEB. Karena pasangan-pasangan elektron mempunyai muatan sejenis, maka tolak- menolak antarpasangan elektron. Tolakan (PEB – PEB) > tolakan (PEB – PEI) > tolakan (PEI – PEI).

3.       Teori Domain Elektron adalah penyempurnaan dari teori VSEPR. Domain elektron artinya kedudukan suatu elektron atau daerah keberadaan elektron, dapat ditentukan dengan jumlah domain sebagai berikut: Setiap elektron ikatan (ikatan tunggal, rangkap 2, atau rangkap 3) mempunyai 1 domain.

C.           Penugasan Mandiri

1.       Uraikan apa yang Anda ketahui tentang teori Valence Shell Electron Pair of Repulsion (VSEPR)!

2.       Bagaimana urutan kekutan tolakan PEI dan PEB?

3.       Apa saja prinsip dari teori Domain elektron?

4.       Senyawa CH4, NH3 dan H2O sama-sama memiliki 4 pasang elektron, tetapi berbeda bentuk molekul dan besar sudut ikatannya. Uraikan faktor penyebabnya!

5.       Mengapa molekul CH4 berbentuk simetris?

6.       Uraikan langkah-langkah dalam menentukan tipe/rumus molekul poliatom!

7.       Dari senyawa berikut tentukan rumus/tipe molekul dan bentuk molekul berdasarkan teori VSEPR!

a.       CCl4

b.       PCl3

 

D.         Latihan Soal

1.       Unsur P (Z = 15) bersenyawa dengan unsur Cl (Z = 17) membentuk PCl3. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl3 adalah

….

A.      0

B.      1

C.       2

 

D.      3

E.      4

 

2.       Suatu molekul mempunyai 4 pasang elektron di sekitar atom pusat, 2 diantaranya

merupakan PEB, maka bentuk molekul yang paling mungkin adalah ….

A.      segitiga datar

B.      segiempat planar

C.       tetrahedron

D.      bentuk T

E.      bentuk V

 

3.       Sudut ikatan molekul H2O adalah 104,5 lebih kecil dari sudut tetrahedron, hal ini

disebabkan oleh ….

A.      adanya 2 pasangan elektron bebas

B.      adanya 2 pasangan elektron ikatan

C.       adanya ikatan hidrogen pada H2O

D.      adanya dipol permanen pada H2O

E.      pasangan elektron jauh dari atom pusat

 

4.       Suatu senyawa memiliki jumlah domain elektron ikatan 3 dan domain elektron

bebas 0, bentuk molekul dari senyawa tersebut adalah ….

A.      Linear

B.      Tetrahedral

C.       Segitiga datar

D.      Oktahedral

E.      Bipiramida segitiga

 

5.       Perhatikan tabel berikut

 

No	Jumlah PEI	Jumlah PEB	Bentuk Molekul
1	3	1	Segitiga piramidal
2	5	0	Tetrahedral
3	2	2	Planar bentuk V
4	4	0	Segi empat pllanar

Pernyataan yang benar hbungan antara jumlah PEI, PEB dan bentuk molekul adalah....

A.   (1) dan (2)

B.   (1) dan (3)

C.   (2) dan (3)

D.   (3) dan (4)

E.   (4) dan (5)

 

Kunci Jawaban dan Pembahasan

 

1.    Jawaban B ( 1 ) Pembahsan :

Unsur P (Z = 15) bersenyawa dengan unsur Cl (Z = 17) membentuk PCl3. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl3 :

-     Menentukan atom pusat

1 atom P dan berikatan dengan 3 atom Cl, maka yang sebagai atom pusat adalah atom P

-     Buat konfigurasi elektron dari masing-masing atom:

15P         : 2      8      5 maka elektron valensi P adalah 5, ada 5 elektron untuk berikatan

17Cl      : 2   8      7 maka elektron valensi Cl adalah 7, membutuhkan 1 elektron untuk berpasangan

-         

Buat struktur lewis dari molekul tersebut!

-          Terdapat 1 pasangan elektron bebas pada atom pusat

 

2.    Jawaban B (segiempat datar)

Pembahasan:

Suatu molekul mempunyai 4 pasang elektron di sekitar atom pusat, 2 diantaranya merupakan PEB, maka bentuk molekul yang mungkin:

-       Tentukan Pasangan Elektron Ikatan / PEI (X) = 4

-       Tentukan Pasangan Elektron Bebas / PEB (E) = 2

-       Gunakan rumus       (AXnEm) è    maka AX4E2 è sisiempat planar atau segiempat datar

 

3.       Jawaban A (adanya 2 pasangan elektron bebas) Pembahasan:

Sudut ikatan molekul H2O adalah 104,5 lebih kecil dari sudut tetrahedron, hal ini disebabkan oleh:

1H dan 8O yang mana elektron valensi pada O ada 6 elektron, 2 digunakan untuk berikatan dengan 2 atom H, sehingga masih ada 4 elektron pada atom pusat (O) atau 2 Pasang Elektron Bebas, di mana daya tolakannya lebih besar.

H2O berarti terdapat 2 PEI dan 2 PEB

 

4.       Jawaban C (Segitiga datar) Pembahasan:

Suatu senyawa memiliki jumlah domain elektron ikatan 3 dan domain elektron bebas 0, è AX3 è trigonal planar atau segitiga datar

 

5.       Jawaban B ( (1) dan (3) ) Pembahasan:

 

 

No	Jumlah PEI	Jumlah PEB	Bentuk Molekul	Keterangan
1	3	1	Segitiga piramidal	Benar
2	5	0	Tetrahedral	Salah
3	2	2	Planar bentuk V	Benar
4	4	0	Segi empat planar	Salah

 

 

 

F.      Penilaian Diri

 

 

No	Pertanyaan	Ya	Tidak
1	Saya telah memahami teori VSEPR dalam menentukan bentuk molekul
2	Saya dapat menentukan jumlah domain elektron dalam senyawa poliatom
3	Saya dapat menentukan rumus/tipe molekul dari senyawa kovalen poliatom berdasarkan teori VSEPR
4	Saya dapat menentukan bentuk molekul suatu senyawa kovalen berdasarkan teori VSEPR

 

 

Bila dalam menjawab pertanyaan di atas masih terdapat jawaban "Tidak", maka segera lakukan pengulangan pembelajaran, terutama pada bagian yang masih terdapat jawaban "Tidak".