Teori domain elektron Bentuk Molekul

21 B Bab 1 Struktur Atom dan Bentuk Molekul Tabel 1.6 Bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron. Catatan : AX m E n = rumus bentuk molekul, dengan A : atom pusat X : semua atom yang terikat pada atom pusat E : domain elektron bebas m : jumlah domain elektron ikatan DEI n : jumlah domain elektron bebas DEB A = aksial E = ekuatorial Cara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori domain elektron sebagai berikut. 1 Tulis struktur Lewis-nya. 2 Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat, jumlah domain elektron ikatan DEI dan jumlah domain elektron bebas DEB dari struktur Lewis. 3 Tentukan rumus bentuk molekulnya. 4 Bandingkan dengan Tabel 1.6. 2 2 AX 2 180 o Linear CO 2 , BeCl 2 3 3 AX 3 120 o Segitiga sama sisi trigonal SO 3 , BF 3 , BCl 3 4 AX 4 109,5 o Tetrahedron CH 4 , CCl 4 3 1 AX 3 E 109,5 o Piramida trigonal NH 3 , NF 3 2 2 AX 2 E 2 109,5 o Planar bentuk V H 2 O 120 o E – E 180 o A – A 90 o A – E 120 o E – E Bidang empat SF 4 180 o A – A 90 o A – E 180 o A – A Planar bentuk T ClF 3 90 o A – E 6 AX 6 90 o Oktahedron SF 6 5 1 AX 5 E Piramida segiempat XeOF 4 , BrF 5 4 2 AX 4 E 2 Planar segiempat XeF 4 Domain Elektron di Sekitar A tom Pusat Jumlah Pasangan Elektron Terikat Jumlah Pasangan Elektron Bebas Rumus AX n E m 5 5 AX 5 5 3 2 AX 3 E 2 6 4 Bentuk Molekul Contoh Perkiraan Sudut Ikatan 4 1 AX 4 E Bipiramida trigonal PCl 5 Sumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S 22 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2 Bagaimana bentuk molekul CO 2 berdasarkan teori domain elektron. Jawab • Tulis struktur Lewis: CO 2 jumlah elektron terluar C : 4 dan O : 2 • Dari struktur O C O itu diperoleh a. jumlah domain elektron di sekitar atom pusat = 2, b. jumlah domain elektron ikatan DEI = 2, c. jumlah domain elektron bebas DEB = 0. • Rumus yang diperoleh AX 2 • Dari Tabel 1.6, rumus AX 2 adalah bentuk molekul linear Jadi, bentuk molekul CO 2 adalah linear. C H H H H 10 9, 5° Gambar 1.11 Struktur tetrahedral senyawa CH 4 . Contoh b. Teori hibridisasi Masih ingatkah kalian konfigurasi elektron atom C? Konfigurasi elektron atom C adalah 1 s 2 2 s 2 2 p 2 dan jika dijabarkan satu-satu diperoleh C : 1 s 2 2 s 2 2p x 1 2 p y 1 2 p z . Elektron valensi terluar adalah 2, maka atom C seharusnya mengikat 2 atom H menjadi CH 2 . Kenyataannya di alam senyawa CH 2 tidak ada. Senyawa yang ada di alam adalah senyawa metana dengan rumus molekul CH 4 , mengapa hal itu dapat terjadi? Berdasarkan kenyataan yang ada terbukti bahwa atom karbon mengadakan ikatan kovalen dengan empat atom hidrogen. Dalam senyawa CH 4 semua ikatan yang terjadi identik, sudut ikatan antara dua ikatan adalah 109,5° dengan bentuk geometri molekul tetrahedral bidang empat. Atom karbon C dapat mengikat 4 atom H menjadi CH 4 , maka 1 elektron dari orbital 2 s dipromosikan ke orbital 2pz, sehingga konfigurasi elektron atom C menjadi 1s 1 2 s 1 1 p x 1 1 p y 1 1 p z 1 . Orbital 2s mempunyai bentuk yang berbeda dengan ketiga orbital 2 p, akan tetapi ternyata kedudukan keempat ikatan C-H dalam CH 4 adalah sama. Hal ini terjadi karena pada saat orbital 2 s, 2 p x , 2 p y , dan 2 p z menerima 4 elektron dari 4 atom H, keempat orbital ini berubah bentuknya sedemikian 23 B Bab 1 Struktur Atom dan Bentuk Molekul sehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebut hibridisasi. Dalam senyawa CH 4 , orbital-orbital hasil hibridisasi merupakan campuran satu orbital 2 s dan tiga orbital 2p, oleh karena itu disebut o orbital hybrid sp 3 . Pada senyawa CH 4 terbentuk empat orbital sp 3 . Beberapa bentuk geometri ikatan dapat kalian perhatikan dalam Tabel 1.7 Tabel 1.7 Beberapa bentuk geometri ikatan. Ramalkan bentuk molekul BeCl 2 dengan teori hibridisasi. Ar Be : 4, Cl : 17 Jawab Konfigurasi elektron keadaan dasar atom Be adalah Be : atau 1 s 2 2 s 2 Karena jumlah elektron terluar atom Be adalah 2, maka atom Be sudah stabil. Untuk membentuk ikatan dengan atom Cl, maka elektron terluar atom Be mengalami promosi, membentuk konfigurasi elektron baru. Konfigurasi elektron keadaan promosi sebagai berikut. Be : hibridisasi atom Be Berarti atom Be dapat mengikat 2 atom Cl menjadi BeCl 2 . Jadi, bentuk geometri BeCl 2 dengan hibridisasi sp adalah linear. Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Application, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. F Jenis Ikatan Jumlah Ikatan M aksimum Bentuk Geometri Contoh Senyawa sp 2 Linear BeCl 2 sp 2 3 Segitiga datar BCl 3 sp 3 4 Tetrahedral CH 4 , CCl 4 dsp 3 5 Trigonal bipiramida PCl 5 sp 2 d , dsp 2 4 Segiempat datar NiCN 4 2– dsp 3 , sp 3 d 2 6 Oktahedral FeC N 6 3– , SF 6 Contoh 1 s 2s 1 s 2s 2p 24 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2

D. Gaya Antarmolekul

Coba renungkan kenapa air dapat berubah dalam tiga wujud? Air akan menjadi padat es jika suhunya diturunkan, tetapi jika suhu dinaikan diberi kalor, maka air berubah menjadi uap. Mengapa dapat demikian? Pertanyaan tersebut akan dapat kalian ketahui jawabannya setelah mempelajari subbab ini. Kehidupan di dunia tidak akan terlepas dari ikatan. Coba bayangkan dapatkah kalian hidup sendirian tanpa teman? Rasanya sangat sulit bukan? Semua makhluk selalu ingin berikatan. Manusia hidup dengan menjalin berbagai ikatan, mulai dari ikatan perkawinan berdasarkan perbedaan jenis kelamin. Kemudian ikatan lebih lanjut mulai dari satu keluarga, satu rukun tetangga RT, rukun warga RW, sampai ikatan yang lebih besar dengan berbagai tujuan. Demikian pula halnya dengan atom dan molekul yang merupakan benda mati itupun tidak luput dari ikatan. Ikatan yang terjadi antaratom beraneka ragam, mulai dari ikatan karena perbedaan muatan positif negatif, ikatan karena gaya berdasarkan gaya tarik-menarik dipol-dipol sesaat, ikatan yang membentuk jembatan hidrogen, dan ikatan-ikatan yang lain. Kenyataan di alam sangat jarang ditemukan atom dalam bentuk bebas. Atom-atom dalam bentuk bebas hanya ditemui pada suhu relatif tinggi. Agar menjadi stabil, atom-atom akan saling membentuk kelompok atom misalnya O 2 , H 2 atau membentuk molekul CH 4 , H 2 O. Atom yang membentuk molekul akan mempunyai sifat jauh berbeda dengan atom-atom asalnya. Pada setiap molekul terdapat gaya tarik-menarik antaratom. Gaya tarik-menarik antaratom dalam molekul dinamakan iikatan kimia. Dalam bab ini akan dipelajari gaya tarik-menarik antarmolekul. Apa gaya tarik-menarik antarmolekul itu? Gaya tarik-menarik antarmolekul, yaitu gaya yang menyebabkan antarmolekul menjadi terikat dalam satu kelompok atau merupakan interaksi antara molekul-molekul dalam suatu zat unsur atau senyawa melalui gaya elektrostatis. Gaya antarmolekul ini sangat dipengaruhi kepolaran dari masing- masing molekul. Gaya tarik-menarik antarmolekul sangat berkaitan dengan sifat fisika dari senyawa yang bersangkutan. Beberapa sifat fisika dari senyawa antara lain titik didih, titik beku, kelarutan, kerapatan, tekanan uap, dan tekanan osmosis. 25 B Bab 1 Struktur Atom dan Bentuk Molekul Secara garis besar terdapat tiga 3 jenis gaya tarik-menarik antarmolekul, yaitu a. gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas, b. gaya tarik-menarik dipol-dipol, dan c. ikatan hidrogen.

1. Gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas gaya London

Elektron akan senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahan elektron dari satu orbital ke orbital lain mengakibatkan suatu molekul yang tadinya bersifat nonpolar dapat menjadi polar. Sehingga timbul dipol polar sesaat. Dipol tersebut disebut sesaat karena dapat berubah jutaan kali setiap detiknya. Hal ini disebabkan adanya tarikan antara elektron satu molekul dan inti molekul lain. Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas suatu geseran dalam elektron-elektron molekul tetangga. Tarikan lemah ini pertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman, Fritz London dikenal London, pada tahun 1930-an sehingga sering disebut gaya London. Mekanismenya terlihat seperti gambar di bawah ini. Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut. 1 Molekul nonpolar mempunyai sebaran muatan lautan elektron setimbang dan simetris dalam keadaan normal, elektron terdistribusi merata dalam molekul. 2 Pada waktu-waktu tertentu sesaat dapat terjadi pengutuban atau pembentukan dipol yang disebut dipol sesaat. 3 Sisi bermuatan parsial negatif dari dipol sesaat akan mempengaruhi kerapatan elektron molekul terdekat sehingga membentuk dipol, hal ini memungkinkan dua molekul membentuk ikatan yang disebut g gaya London. 4 Gaya tarik-menarik ini hanya berlangsung sesaat, dikarenakan dipol sesaat dan terimbas muncul mengikuti fluktuasi elektron. Molekul mempunyai sifat polarisabilitas berbeda-beda. Polarisabilitas merupakan kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau mengimbas suatu dipol. Polarisabilitas Dipol yang terbentuk karena pengaruh kerapatan elektron molekul yang saling mendekat disebut dipol terimbas. Gambar 1.12 Mekanisme terjadinya gaya London . Gaya London Nonpolar Dipol sesaat Dipol terimbas Nonpolar Nonpolar Dipol sesaat Nonpolar Nonpolar a b c d G+ G– G+ G– G+ G–