Ikatan Kimia II: VSEPR dan prediksi geometri Molekular, teori ikatan valensi dan Hibridisasi Orbital Atom; teori orbital atom
Presentasi Powerpoint Pengajar
oleh
Penerbit ERLANGGA
Divisi Perguruan Tinggi 2010
dimodifikasi oleh Dr. Indriana Kartini
Chapter 3c
Ikatan Kimia II:
VSEPR dan prediksi geometri
Molekular, teori ikatan valensi
dan Hibridisasi Orbital Atom;
teori orbital atom
10.1
Model Tolakan pasangan-elektron kulit-valensi
(VSEPR, Valence Shell Electron Pair Repulsion) :
Meramalkan bentuk geometris molekul dari pasangan elektron di
sekitar atom pusat sebagai akibat tolak-menolak antara
pasangan elektron.
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB2
2
0
linier
linier
B
B
Cl
Be
Cl
0 ps bebas pd pusat atom
10.1
2 ikatan atom pd pusat atom
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
AB3
3
0
Susunan
pasangan elektron
linier
Segitiga
datar
Geometri
Molekul
linier
Segitiga
datar
10.1
10.1
1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
tetrahedral
Susunan
pasangan elektron
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
Geometri
Molekul
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
0
segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
AB5
5
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
Segitiga
bipiramida
oktahedral
AB5
5
0
segitiga
bipiramida
AB6
6
0
oktahedral
10.1
10.1
2
10.1
ps elektron bebas vs.
ps. elektron bebas
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB3
3
0
AB2E
2
1
>
ps elektron bebas vs.
ps. elektron ikatan
>
ps elektron ikatan vs.
ps. elektron ikatan
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
trigonal
planar
trigonal
planar
trigonal
planar
menekuk
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
AB3E
3
1
tetrahedral
segitiga
bipiramida
Susunan
pasangan elektron
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB4
4
0
AB3E
3
AB2E2
2
Geometri
Molekul
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
tetrahedral
AB5
5
0
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
tetrahedral
segitiga
bipiramida
AB4E
4
1
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
tetrahedral
menekuk
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
tetrahedral
1
2
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
O
H
H
10.1
10.1
3
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB5
5
0
AB4E
AB3E2
4
1
3
2
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
Bentuk T
F
F
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB5
5
0
AB4E
4
Susunan
pasangan elektron
1
AB3E2
3
2
AB2E3
2
3
Geometri
Molekul
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
Bentuk T
Segitiga
bipiramida
Cl
linier
I
F
I
I
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB6
6
0
AB5E
5
1
10.1
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
oktahedral
oktahedral
oktahedral
Segiempat
piramida
F
F
F
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB6
6
0
oktahedral
oktahedral
AB5E
5
1
oktahedral
AB4E2
4
2
oktahedral
Segiempat
piramida
Segiempat
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
Br
F
F
F
F
Xe
F
F
10.1
10.1
Panduan untuk menerapkan model VSEPR
1. Tulis struktur Lewis molekul tersebut.
2. Hitung jumlah pasangan elektron disekitar atom pusat.
3. Gunakan VSEPR untuk meramalkan geometri
molekulnya.
Apakah geometri molekul dari SO2 dan SF4?
O
S
AB2E
menekuk
10.1
F
O
F
S
F
AB4E
F
tetrahedron
terdistorsi
10.1
4
Momen Dipol
Daerah
miskin elektron
Daerah
kaya elektron
H
F
δ+
δ−
µ=Qxr
Q adalah muatan
r jarak antar muatan
1 D = 3,36 x 10-30 C m
10.2
10.2
Yang manakah dari molekul berikut yang memiliki
momen dipol? H2O, CO2, SO2, and CH4
O
H
H
Momen dipol
Molekul polar
S O
O
Momen dipol
Molekul polar
H
O
C
O
Tdk ada momen dipol
Molekul nonpolar
H
C
H
H
Tdk ada momen dipol
Molekul nonpolar
10.2
10.2
10.2
10.2
Apakah CH2Cl2
memiliki momen
dipol?
5
Kimia dalam Kehidupan: Microwave Ovens
Bagaimana teori Lewis menerangkan ikatan pd
H2 dan F2?
Pembagian dua elektron antar dua atom.
Energi Ikatan yg terdisosiasi
Panjang Ikatan
Tumpang-tindih
H2
436,4 kJ/mol
74 pm
2 1s
F2
150,6 kJ/mol
142 pm
2 2p
Teori ikatan valensi – mengasumsikan bahwa
elektron-elektron dalam molekul menempati orbitalorbital atom yang mengambil peranan dalam
pembentukan ikatan.
10.2
10.3
Perubahan pada
kerapatan elektron
ketika dua atom
hidrogen saling
mendekat.
10.3
10.4
Hibridisasi– istilah yang digunakan untuk
pencampuran orbital2 atom dalam satu atom.
Teori ikatan valensi dan NH3
N – 1s22s22p3
1. Tidak diterapkan pd atom yg terisolasi.
3 H – 1s1
Jika ikatan terbtk akibat kelebihan 3 orbital 2p pd nitrogen
dengan orbital 1s pada tiap atom hidrogen, akan
berbentuk apakah geometri molekul dari NH3?
Jika digunakan
3 orbital 2p
perkiraan adalah
900
Sudut ikatan aktual
H-N-H adalah
107,30
10.4
2. Merupakan pencampuran dari sedikitnya dua orbital atom
yang tidak setara.
3. Jumlah orbital hibrida yg dihasilkan sama dengan jumlah
orbital atom asli yang terlibat dalam proses hibridisasi
4. Hibridisasi membutuhkan energi; tetapi sistem memperoleh
kembali energi ini, bahkan lebih selama pembentukan
ikatan.
5. Ikatan kovalen terbentuk akibat tumpang-tindihnya orbital
hibrida dengan orbital yang tidak terhibridisasi.
10.4
6
10.4
10.4
Pembentukan Orbital Hibrida sp
Meramalkan sudut
ikatan yang tepat
10.4
Pembentukan Orbital Hibrida sp2
10.4
Bagaimana meramalkan hibridisasi pusat atom?
Hitung jumlah pasangan bebas DAN jumlah dari
atoms yang terikat pada pusat atom
# ps.bebas
+
# ikatan atom
10.4
Hibridisasi
Contoh
2
sp
BeCl2
3
sp2
BF3
4
sp3
CH4, NH3, H2O
5
sp3d
PCl5
6
sp3d2
SF6
10.4
7
10.4
10.5
Ikatan Pi (π) – kerapatan elektron diatas dan dibawah inti
dari ikatan atom
Sigma bond (σ) – kerapatan elektron antar 2 atom
10.5
10.5
10.5
10.5
8
Ikatan Sigma (σ) dan Pi (π)
Ikatan tunggal
1 ikatan sigma
Ikatan ganda
1 ikatan sigma dan ikatan 1 pi
Ikatan rangkap tiga
1 ikatan sigma dan 2 ikatan pi
Berapa jumlah ikatan σ dan π terdapat pada molekul
asam asetat (cuka) CH3COOH?
O
H
H
C
C
O
H
ikatan σ = 6 + 1 = 7
ikatan π = 1
H
10.5
10.5
O
O
Percobaan menunjukkan O2
adalah paramagnetik
Tingkat energi orbital molekul ikatan dan orbital
molekul antiikatan pada hidrogen (H2).
Tidak ada e- yang
tdk berpasangan
Maka disebut diamagnetik
Teori Orbital Molekul – menggambarkan ikatan
kovalen melalui istilah orbital molekul yg dihasilkan
dr interaksi orbital2 atom dr atom2 yang berikatan
dan yg terkait dg molekul secara keseluruhan.
Orbital molekul ikatan memiliki energi yg lbh rdh dan kestabilan
yg lebih rendah dibandingkan orbital2 atom pembentuknya.
10.6
Orbital molekul antiikatan memiliki energi yg lebih tinggi dan
kestabilan yang lebih rendah dibandingkan orbital2 atom
pembentuknya.
10.6
10.6
10.6
9
10.6
Konfigurasi Orbital Molekul (OM)
1. Jumlah orbital molekul yg terbentuk selalu sama dg jumlah
orbital atom yg bergabung.
10.6
1
Orde ikatan =
2
(
Jumlah
elektron
pada OM
ikatan
-
Jumlah
elektron
pada OM
antiikatan
)
2. Semakin stabil orbital molekul ikatan, semakin kurang stabil
orbital molekul antiikatan yang berkaitan.
3. Pengisian orbital molekul dimulai dr energi rendah ke
energi tinggi.
4. Setiap orbital molekul dpt menampung hingga dua elektron.
5. Gunakan aturan Hund ketika elektron ditambahkan ke
orbital molekul dengan energi yang sama.
6. Jumlah elektron dalam orbital molekul sama dg jumlah
semua elektron pada atom-atom yg berikatan.
10.7
Orde
Ikatan
½
1
½
0
10.7
Delokalisasi Orbital Molekul tidak hanya terbatas antar
dua ikatan atom yang berdekatan, tetapi sesungguhnya
terjadi antar tiga atau lebih atom.
10.7
10.8
10
Kerapatan elektron diatas dan dibawah permukaan
molekul benzena.
10.8
10.8
Kimia dalam Kehidupan: Buckyball Anyone?
10.8
11
oleh
Penerbit ERLANGGA
Divisi Perguruan Tinggi 2010
dimodifikasi oleh Dr. Indriana Kartini
Chapter 3c
Ikatan Kimia II:
VSEPR dan prediksi geometri
Molekular, teori ikatan valensi
dan Hibridisasi Orbital Atom;
teori orbital atom
10.1
Model Tolakan pasangan-elektron kulit-valensi
(VSEPR, Valence Shell Electron Pair Repulsion) :
Meramalkan bentuk geometris molekul dari pasangan elektron di
sekitar atom pusat sebagai akibat tolak-menolak antara
pasangan elektron.
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB2
2
0
linier
linier
B
B
Cl
Be
Cl
0 ps bebas pd pusat atom
10.1
2 ikatan atom pd pusat atom
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
AB3
3
0
Susunan
pasangan elektron
linier
Segitiga
datar
Geometri
Molekul
linier
Segitiga
datar
10.1
10.1
1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
tetrahedral
Susunan
pasangan elektron
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
Geometri
Molekul
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
0
segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
AB5
5
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB2
2
0
linier
linier
segitiga
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
AB3
3
0
segitiga
datar
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
Segitiga
bipiramida
oktahedral
AB5
5
0
segitiga
bipiramida
AB6
6
0
oktahedral
10.1
10.1
2
10.1
ps elektron bebas vs.
ps. elektron bebas
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB3
3
0
AB2E
2
1
>
ps elektron bebas vs.
ps. elektron ikatan
>
ps elektron ikatan vs.
ps. elektron ikatan
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
trigonal
planar
trigonal
planar
trigonal
planar
menekuk
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
AB3E
3
1
tetrahedral
segitiga
bipiramida
Susunan
pasangan elektron
10.1
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB4
4
0
AB3E
3
AB2E2
2
Geometri
Molekul
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
tetrahedral
AB5
5
0
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
tetrahedral
segitiga
bipiramida
AB4E
4
1
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
tetrahedral
menekuk
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
tetrahedral
1
2
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
O
H
H
10.1
10.1
3
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB5
5
0
AB4E
AB3E2
4
1
3
2
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
Bentuk T
F
F
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB5
5
0
AB4E
4
Susunan
pasangan elektron
1
AB3E2
3
2
AB2E3
2
3
Geometri
Molekul
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Segitiga
bipiramida
Tetrahedron
terdistorsi
Bentuk T
Segitiga
bipiramida
Cl
linier
I
F
I
I
10.1
VSEPR
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB6
6
0
AB5E
5
1
10.1
VSEPR
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
oktahedral
oktahedral
oktahedral
Segiempat
piramida
F
F
F
Rumus
Jumlah
pasangan
elektron
Jumlah ps.
bebas pd
atom pusat
AB6
6
0
oktahedral
oktahedral
AB5E
5
1
oktahedral
AB4E2
4
2
oktahedral
Segiempat
piramida
Segiempat
datar
Susunan
pasangan elektron
Geometri
Molekul
Br
F
F
F
F
Xe
F
F
10.1
10.1
Panduan untuk menerapkan model VSEPR
1. Tulis struktur Lewis molekul tersebut.
2. Hitung jumlah pasangan elektron disekitar atom pusat.
3. Gunakan VSEPR untuk meramalkan geometri
molekulnya.
Apakah geometri molekul dari SO2 dan SF4?
O
S
AB2E
menekuk
10.1
F
O
F
S
F
AB4E
F
tetrahedron
terdistorsi
10.1
4
Momen Dipol
Daerah
miskin elektron
Daerah
kaya elektron
H
F
δ+
δ−
µ=Qxr
Q adalah muatan
r jarak antar muatan
1 D = 3,36 x 10-30 C m
10.2
10.2
Yang manakah dari molekul berikut yang memiliki
momen dipol? H2O, CO2, SO2, and CH4
O
H
H
Momen dipol
Molekul polar
S O
O
Momen dipol
Molekul polar
H
O
C
O
Tdk ada momen dipol
Molekul nonpolar
H
C
H
H
Tdk ada momen dipol
Molekul nonpolar
10.2
10.2
10.2
10.2
Apakah CH2Cl2
memiliki momen
dipol?
5
Kimia dalam Kehidupan: Microwave Ovens
Bagaimana teori Lewis menerangkan ikatan pd
H2 dan F2?
Pembagian dua elektron antar dua atom.
Energi Ikatan yg terdisosiasi
Panjang Ikatan
Tumpang-tindih
H2
436,4 kJ/mol
74 pm
2 1s
F2
150,6 kJ/mol
142 pm
2 2p
Teori ikatan valensi – mengasumsikan bahwa
elektron-elektron dalam molekul menempati orbitalorbital atom yang mengambil peranan dalam
pembentukan ikatan.
10.2
10.3
Perubahan pada
kerapatan elektron
ketika dua atom
hidrogen saling
mendekat.
10.3
10.4
Hibridisasi– istilah yang digunakan untuk
pencampuran orbital2 atom dalam satu atom.
Teori ikatan valensi dan NH3
N – 1s22s22p3
1. Tidak diterapkan pd atom yg terisolasi.
3 H – 1s1
Jika ikatan terbtk akibat kelebihan 3 orbital 2p pd nitrogen
dengan orbital 1s pada tiap atom hidrogen, akan
berbentuk apakah geometri molekul dari NH3?
Jika digunakan
3 orbital 2p
perkiraan adalah
900
Sudut ikatan aktual
H-N-H adalah
107,30
10.4
2. Merupakan pencampuran dari sedikitnya dua orbital atom
yang tidak setara.
3. Jumlah orbital hibrida yg dihasilkan sama dengan jumlah
orbital atom asli yang terlibat dalam proses hibridisasi
4. Hibridisasi membutuhkan energi; tetapi sistem memperoleh
kembali energi ini, bahkan lebih selama pembentukan
ikatan.
5. Ikatan kovalen terbentuk akibat tumpang-tindihnya orbital
hibrida dengan orbital yang tidak terhibridisasi.
10.4
6
10.4
10.4
Pembentukan Orbital Hibrida sp
Meramalkan sudut
ikatan yang tepat
10.4
Pembentukan Orbital Hibrida sp2
10.4
Bagaimana meramalkan hibridisasi pusat atom?
Hitung jumlah pasangan bebas DAN jumlah dari
atoms yang terikat pada pusat atom
# ps.bebas
+
# ikatan atom
10.4
Hibridisasi
Contoh
2
sp
BeCl2
3
sp2
BF3
4
sp3
CH4, NH3, H2O
5
sp3d
PCl5
6
sp3d2
SF6
10.4
7
10.4
10.5
Ikatan Pi (π) – kerapatan elektron diatas dan dibawah inti
dari ikatan atom
Sigma bond (σ) – kerapatan elektron antar 2 atom
10.5
10.5
10.5
10.5
8
Ikatan Sigma (σ) dan Pi (π)
Ikatan tunggal
1 ikatan sigma
Ikatan ganda
1 ikatan sigma dan ikatan 1 pi
Ikatan rangkap tiga
1 ikatan sigma dan 2 ikatan pi
Berapa jumlah ikatan σ dan π terdapat pada molekul
asam asetat (cuka) CH3COOH?
O
H
H
C
C
O
H
ikatan σ = 6 + 1 = 7
ikatan π = 1
H
10.5
10.5
O
O
Percobaan menunjukkan O2
adalah paramagnetik
Tingkat energi orbital molekul ikatan dan orbital
molekul antiikatan pada hidrogen (H2).
Tidak ada e- yang
tdk berpasangan
Maka disebut diamagnetik
Teori Orbital Molekul – menggambarkan ikatan
kovalen melalui istilah orbital molekul yg dihasilkan
dr interaksi orbital2 atom dr atom2 yang berikatan
dan yg terkait dg molekul secara keseluruhan.
Orbital molekul ikatan memiliki energi yg lbh rdh dan kestabilan
yg lebih rendah dibandingkan orbital2 atom pembentuknya.
10.6
Orbital molekul antiikatan memiliki energi yg lebih tinggi dan
kestabilan yang lebih rendah dibandingkan orbital2 atom
pembentuknya.
10.6
10.6
10.6
9
10.6
Konfigurasi Orbital Molekul (OM)
1. Jumlah orbital molekul yg terbentuk selalu sama dg jumlah
orbital atom yg bergabung.
10.6
1
Orde ikatan =
2
(
Jumlah
elektron
pada OM
ikatan
-
Jumlah
elektron
pada OM
antiikatan
)
2. Semakin stabil orbital molekul ikatan, semakin kurang stabil
orbital molekul antiikatan yang berkaitan.
3. Pengisian orbital molekul dimulai dr energi rendah ke
energi tinggi.
4. Setiap orbital molekul dpt menampung hingga dua elektron.
5. Gunakan aturan Hund ketika elektron ditambahkan ke
orbital molekul dengan energi yang sama.
6. Jumlah elektron dalam orbital molekul sama dg jumlah
semua elektron pada atom-atom yg berikatan.
10.7
Orde
Ikatan
½
1
½
0
10.7
Delokalisasi Orbital Molekul tidak hanya terbatas antar
dua ikatan atom yang berdekatan, tetapi sesungguhnya
terjadi antar tiga atau lebih atom.
10.7
10.8
10
Kerapatan elektron diatas dan dibawah permukaan
molekul benzena.
10.8
10.8
Kimia dalam Kehidupan: Buckyball Anyone?
10.8
11