diperoleh senyawa dengan energi total yang lebih rendah. Berbagai jenis hibridisasi dengan bangun geometri yang bersangkutan, dapat diperiksa pada Tabel 5.2.
Tabel 5.2. Hibridisasi dan bentuk geometrinya Tipe
hibridisasi Orbital atom
penyusun Sudut
ikatan regular
Orbital hibrida dan kerangka bentuk geometrinya
Geometri
sp
satu
s +
satu
p
180
o
at au
Linear sp
2
satu
s +
dua
p
120
o
at au Trigonal
sp
3
satu
s +
tiga
p
109
o
28
atau Tetrahedron
dsp
2
satu
d +
satu
s +
dua
p
90
o
at au
Bujursangkar sp
3
d
satu
s +
tiga
p +
satu
d
120
o
, 180
o
, 90
o
at au Trigonal
bipiramida sp
3
d
2
, d
2
sp
3
satu
s +
tiga
p +
dua
d
90
o
at au
Oktahedron
5.5 Teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi
Struktur Lewis maupun struktur resonansi mungkin dapat meramalkan bentuk molekul namun bukan bentuk geometri molekul yang bersangkutan. Teori tolakan
pasangan elektron kulit terluar, Valence Shell Electron Pair Repulsion VSEPR Theory yang dikembangkan oleh Sidgwick-Powell, Gillespie, Nyholm dan Linnet, menerapkan
efek tolakan antar pasangan-pasangan elektron valensi sebagai dasar untuk meramalkan bangun geometri molekular. Teori ini sangat sederhana, tanpa membahas ikatan, namun
sungguh mengesankan karena mampu meramalkan bangun molekular secara efektif. Teori ini mengasumsikan bahwa tolakan-tolakan antara pasangan-pasangan
elektron dalam kulit valensi dari atom pusat akan mengakibatkan pasangan-pasangan elektron menempatkan diri sejauh mungkin satu sama lain hingga tolakan hasil akhir
menjadi minimum. Hubungan antara banyaknya pasangan elektron ikatan yang sama kuat dengan bangun geometri yang menghasilkan tolakan minimum dapat diperiksa
pada Gambar 5.14. Dalam teori ini perbedaan energi orbital-orbital s, p, dan d dalam kulit yang sama diabaikan, dan oleh karena itu disebut sebagai elektron kulit valensi.
PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
Banyak spesies sederhana maupun poliatomik tersusun oleh satu atom pusat yang mengikat atom-atom atau gugus-gugus atom lain di sekelilingnya. Dalam molekul H
2
O, atom O bertindak sebagai atom pusat sebab dikelilingi oleh dua atom H; secara sama
dalam molekul BCl
3
, dan CH
4
, atom B dan C, masing-masing bertindak sebagai atom pusat.
Bangun geometri regular suatu molekul dengan rumus umum AB
x
dengan A sebagai atom pusat dapat diramalkan oleh teori VSEPR yaitu linear untuk x = 1-2,
trigonal untuk x = 3, tetrahedron regular untuk x = 4, trigonal bipiramida bipiramida segitiga untuk x = 5, dan oktahedron regular untuk x = 6 Gambar 5.14. Dalam hal
ini, x tidak lain juga menunjuk pada jumlah pasangan elektron ikatan bonding electron dan tanpa adanya pasangan elektron non-ikatan non bonding di seputar atom pusat.
Apabila atom pengeliling B tidak sama satu dengan yang lain maka bentuk yang dihasilkan akan merupakan bentuk distorsi atau penyimpangan dari bentuk regularnya,
misalnya ada penyimpangan besarnya sudut dan atau panjangnya ikatan. Ikatan rangkap juga diperlakukan
sebagai ikatan tunggal, namun karena rapatan elektron pada daerah ikatan rangkap
lebih besar maka hal ini akan memberikan tolakan yang kuat sehingga sudut ikatan akan terdistorsi dari bentuk teraturnya. Sebagai
contoh, formaldehid, H
2
CO, akan mengadopsi bentuk trigonal namun bukan lagi sama Gambar 5.14 Bentuk geometri regular molekul
tipe AB
x
menurut teori VSEPR
A B
B A B
linear
AB dan AB
2 180
o
B A
B B
Trigonal AB
3 120
o
A B
B B
B
Tetrahedron AB
4 109,5
o
B B
B B
B B
A
oktahedron AB
6
bipiramida segitiga AB
5
B A
B B
B
B
e e
e a
a aksial
ekuatorial aksial
ekuatorial 120
o
90
o
C O
H H
121
o
118
o
C C
H H
121,3
o
117,4
o
H H
Struktur formula formaldehid dan etena PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
sisi; demikian juga etena H
2
C=CH
2
akan mengadopsi bangun suatu bidang dengan sudut-sudut ikatan menyimpang dari sudut-sudut bangun trigonal.
Apabila pasangan-pasangan elektron terdiri atas elektron-elektron ikatan dan non- ikatan maka bangun geometri yang sesungguhnya dapat diturunkan dari bentuk
regularnya yang sesuai menurut diagram Gambar 5.14, kemudian menghilangkan ikatan setiap pasangan elektron non-ikatan tersebut; selain itu terjadi perubahan-perubahan
besarnya sudut ikatan. Untuk itu, molekul atau ion diklasifikasi berdasarkan banyaknya pasangan elektron ikatan bonding, b dan pasangan elektron menyendiri atau non-
ikatan non bonding, nb di seputar atom pusat. Tambahan pula perlu dipertimbangkan bahwa kekuatan interaksi tolakan antar elektron-elektron ikatan dan non-ikatan tidak
sama, melainkan mengikuti urutan sebagai berikut: tolakan nb vs nb nb vs b
b vs b, sebab elektron non-ikatan bergerak lebih bebas. Tipe Molekul dengan Satu dan Dua Pasang Elektron Ikatan
Untuk molekul dengan satu pasang elektron ikatan yaitu jenis diatomik AB, hanya ada satu kemungkinan bentuk yaitu linear, misalnya H_Cl. Untuk molekul tipe AB
2
dengan tanpa pasangan elektron non-ikatan di seputar atom pusat, juga hanya ada satu kemungkinan bentuk yaitu linear dengan sudut ikatan B_A_B sebesar 180
o
, misalnya BeCl
2
. Namun, jika pada atom pusat terdapat pasangan elektron non-ikatan maka dapat diramalkan adanya tiga tipe molekul yaitu AB
2
E , AB
2
E
2
, dan AB
2
E
3
, dengan E = pasangan elektron non-ikatan atau non bonding atau pasangan elektron menyendiri.
Tipe AB
2
E diramalkan akan mempunyai bentuk V hasil turunan dari bangun
trigonal AB
3
. Bangun ini mempunyai sudut B_A_B lebih kecil dari 120
o
sebagai akibat tolakan pasangan elektron menyendiri E yang lebih kuat terhadap pasangan elektron
ikatan; misalnya, SnCl
2
mempunyai sudut ikatan 95
o
. Tipe AB
2
E
2
diramalkan juga mempunyai bentuk V sebagai hasil adopsi turunan bangun tetrahedron AB
4
namun dengan sudut lebih kecil dari 109,5
o
; lagi-lagi sebagai akibat tolakan dari dua pasangan elektron menyendiri E
2
yang lebih kuat. Sebagai contoh, H
2
O mempuyai sudut ikatan H
‒O‒H 104,5
o
. Namun, tipe AB
2
E
3
mempunyai bentuk linear hasil adopsi turunan bangun bipiramida segitiga. Dalam hal ini ketiga pasangan elektron non-ikatan E
3
memilih posisi bidang ekuatorial agar menghasilkan tolakan minimum B
e
‒A‒B
e
= 120
o
daripada posisi aksial B
a
_ A_B
e
= 90
o
. Sebagai contoh adalah XeF
2
. PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
Tipe Molekul dengan Tiga Pasang Elektron Ikatan
Tipe molekul AB
3
, misalnya BF
3
, mengadopsi bangun trigonal dengan sudut ikatan B
–A–B 120
o
. Namun, jika pada atom pusat terdapat pasangan elektron menyendiri, maka dapat diramalkan adanya dua tipe molekul yaitu AB
3
E dan AB
3
E
2
. Tipe AB
3
E diramalkan mempunyai bentuk piramida segitiga sebagai hasil turunan
bangun tetrahedron AB
4
, tetapi dengan sudut ikatan B –A–B sedikit lebih kecil dari
109,5
o
sebagai akibat tolakan satu pasang elektron menyendiri E. Sebagai contoh, NH
3
mempunyai sudut ikatan H –N–H 106,67
o
. Tipe AB
3
E
2
diramalkan mempunyai bentuk huruf T sebagai hasil turunan bangun bipiramida segitiga; pemilihan dua pasangan elektron menyendiri pada posisi bidang
ekuatorial lagi-lagi agar menghasilkan tolakan elektron minimum. Akibat lanjut dari tolakan pasangan elektron menyendiri yang lebih kuat ini adalah akan mengecilkan
sudut ikatan aksial dengan ekuatorial; misalnya, BrF
3
mempunyai sudut ikatan F
a
– Br
–F
e
86
o
.
Tipe Molekul dengan Empat Pasang Elektron Ikatan Tipe molekul AB
4
, misalnya CH
4
, mengadopsi bangun tetrahedron regular dengan sudut ikatan H
–C–H 109,5
o
. Namun, jika pada atom pusat terdapat pasangan elektron menyendiri, maka dapat diramalkan adanya spesies tipe AB
4
E dan AB
4
E
2
. Tipe AB
4
E diramalkan akan mengadopsi bangun papan jungkat-jungkit seesaw hasil turunan
bangun bipiramida segitiga; pemilihan pasangan elektron menyendiri pada posisi Sn
Cl Cl
95 o
H O
H
104,5 o
Xe F
F Komparasi geometri molekul SnCl
2
, H
2
O, dan XeF
2
Komparasi geometri molekul BF
3
, NH
3
, dan BrF
3
B F
F F
120 o
Br F
F F
86 o
H N
H H
106,67
o
PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
bidang ekuatorial agar menghasilkan tolakan minimum. Akibat lanjut adalah mengecilnya sudut-sudut ikatan baik pada aksial maupun pada ekuatorial sebagaimana
dijumpai dalam senyawa SF
4
dengan sudut ikatan F
a
–S–F
a
173
o
, dan F
e
–S–F
e
103
o
. Tipe AB
4
E
2
diramalkan akan mengadopsi bangun bujursangkar hasil turunan bangun oktahedron; pemilihan kedua pasangan elektron menyendiri pada posisi satu
sumbu agar menghasilkan tolakan minimum, misalnya pada XeF
4
.
Tipe Molekul dengan Lima Pasang Elektron Ikatan
Tipe molekul AB
5
, misalnya PCl
5
, mengadopsi bangun bipiramida segitiga. Namun, jika pada atom pusat terdapat pasangan elektron menyendiri maka tipe AB
5
E akan mengadopsi bangun piramida bujursangkar hasil turunan bangun oktahedron;
dengan adanya pasangan elektron menyendiri maka atom pusat tidak terletak pada titik pusat bujursangkar, melainkan sedikit terangkat ke atas, misalnya pada ClF
5
.
Tipe Molekul dengan Enam Pasang Elektron Ikatan
Tipe molekul AB
6
, misalnya SF
6
, mengadopsi bangun oktahedron teratur. Untuk senyawa XeF
6
yang mempunyai satu pasang elektron menyendiri pada atom pusatnya, tarnyata dalam keadaan gas molekul ini mengadopsi bentuk distorsi dari oktahedron.
Pasangan elektron menyendiri muncul pada daerah titik pusat salah satu permukaan bidang tiga atau pada daerah titik tengah salah satu sisi bidang empat. Arah anak panah
pada gambar berikut menunjukkan arah pergeseran penyimpangan atom F oleh tolakan pasangan elektron menyendiri dalam senyawa XF
6
Komparasi geometri molekul SF
4
dan XeF
4
F
Xe
F F
F S
F F
F F
103
o
93,5
o
Komparasi geometri PCl
5
dan ClF
5
Cl P
Cl Cl
Cl
Cl
90
o
120
o
F
Cl
F F
F F
PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
Jadi secara ringkas, teori VSEPR mengusulkan berbagai ketentuan berikut ini. 1 Bentuk ruang atau penataan atom-atom atau kelompok atom di seputar atom pusat
ditentukan terutama hanya oleh tolakan antar pasangan-pasangan elektron yang ada pada kulit terluar atom pusat.
2 Pasangan-pasangan elektron tersebut akan menata sedemikian sejauh mungkin sehingga tolakan antar pasangan elektron mencapai terendah.
3 Bentuk molekul ditentukan terutama oleh pasangan elektron bonding dan akan mengalami distorsi oleh adanya pasangan elektron non bonding.
4 Pasangan elektron non bonding nb menolak lebih kuat daripada pasangan
elektron bonding b dan diperoleh urutan tolakan: nb vs nb
nb vs b
b
vs
b ; hal ini terjadi karena elektron non-bonding dikendalikan hanya oleh satu inti
atom saja sehingga mempunyai ruang gerak lebih luas bebas daripada elektron bonding
yang terlokalisasi oleh dua inti atom yang mengadakan ikatan. Atas dasar ketentuan tersebut, hubungan antara banyaknya pasangan elektron-
bonding pada kulit valensi dengan bentuk molekul dapat dinyatakan seperti pada
Gambar 5.14.
Catatan
: 1 Molekul AB
2
sd AB
6
tersebut mempunyai bentuk regular teratur karena semua pasangan elektron di seputar atom pusat A adalah elektron bonding dan
berikatan dengan atom-atom yang sama B. 2 Jika salah satu atau sebagian atom B diganti oleh atom lain, maka bentuk regular
akan mengalami sedikit distorsi, mungkin berubah besarnya sudut dan atau panjang ikatan antara atom-atom yang bersangkutan.
Komparasi geometri SF
6
dan XeF
6
F S
F F
F F
F Xe
Xe
3 Jika salah satu atau lebih atom B diganti oleh pasangan elektron non bonding dari atom pusat yang bersangkutan, maka bentuk molekul menjadi sama sekali
berbeda tetapi, dapat diturunkan dari bentuk regularnya.
PSG Rayon 1 24 Universitas Negeri Makassar
C. Latihan Kegiatan Belajar-5
