STRUKTUR LEWIS DAN BENTUK MOLEKUL

Langkah pertama untuk melihat bentuk dari molekul adalah merubah struktur molekul tersebut

menjadi struktur lewis. Struktur ini terdiri dari dot-dot yang menggambarkan setiap atom,ikatan

nya,dan satu-satu nya pasangan yang mengisi setiap kulit atom terluar. Kebanyakan,aturan

oktet membantu kita allotting elektron ke struktur lewis. Kadang kita tidak memakai aturan

oktet dalam beberapa kasus

Menggunakan aturan oktet

Untuk menyusun struktur lewis,kita melihat dari letak atom dalam molekul. Atom yang

berdekatan membentuk ikatan dan memberikan total jumlah valensi atom yang berikatan dan

tidak berikatan.

Struktur Lewis untuk molekul dengan satu ikatan

Ada empat step untuk menyusun struktur lewis dengan satu ikatan, kita akan mengambil

contoh NF3 untuk membahasnya

Step pertama : Tempatkan atom relative berdekatan. Taruh atom yang berada di golongan

paling kecil di tengah karena ia membutuhkan lebih banyak elektron untuk menjadi oktet. Atom

ini biasanya memiliki keelektronegatifan paling kecil. Contohnya, dalam NF3, N memiliki

golongan paling kecil yaitu 5,sehingga membutuhkan 3 elektron lagi untuk menjadi oktet. F

berada di golongan ke tujuh sehingga membutuhkan 1 elektron lagi. Oleh karena itu, N harus

kita taruh di tengah karena memiliki golongan paling kecil dengan 3 atom F mengelilingi nya.

Jika atom-atom memiliki golongan yang sama seperti SO3 dan ClF3, taruh atom yang memiliki

nomor periodik terbesar di tengah. Atom H tidak pernah berada di tengah karena hanya bisa

punya satu tangan

Step kedua : Tentukan total elektron valensi yang ada. Untuk molekul, jumlahkan electron

valensi yang ada. Dalam NF3, atom N memiliki 5 elektron valensi dan F memiliki 7 elektron

valensi,maka :

[1 x N(5e)] + [3x F(7e)] = 5e + 21e = 26e

Untuk atom poliatomik, tambahkan satu eletron untuk setiap ion negatif, atau mengurangi satu

elektron untuk setiap muatan positif

Step ketiga : Gambarkan ikatan dari setiap atom yang mengelilingi ke atom yang di tengah dan

kurangi dua elektron untuk setiap ikatan. Pasti ada satu yang tidak punya ikatan. Kurangi dua

eletron untuk setiap ikatan dari total valensi yang telat dihitung di step dua

3 buah ikatan N-F x 2e = 6e maka 26e – 6e =20e

Step keempat : Susun electron berpasangan agar atom-atom memiliki delapan elektron atau

dua untuk atom H. Pertama,taruh pasangan elektron atom yg berada di keliling atom pusat,

buat agar menjadi oktet.

Contohnya NF3, pastikan jumlah valensi electron nya sesuai dengan hasil

perhitungan step ketiga. Gambar dari struktur lewisnya bisa bermacam-macam asalkan

menggambarkan koneksi yang sama antar atom N dan F. Dengan ini kita juga bsa

menggambarkan struktur lewis dari C,O, atau N atau molekul dengan atom pusat berasal dari

periode yang lebih tinggi. Perlu diingat bahwa :

Hidrogen memiliki satu ikatan

Carbon memiliki 4 ikatan

Nitrogen memiliki 3 ikatan

Oksigen memiliki 3 ikatan

Halogen selalu memiliki satu ikatan ketika mereka bukan merupakan atom pusat. Atom

F tidak pernah menjadi atom pusat

Akan menjadi lebih sulit jika terdapat dua atom pusat yang berikatan dan atom yang lain

mengelilingi mereka,contohnya :

Struktur Lewis untuk Molekul dengan Dua Ikatan

Terkadang kita menemukan bahwa jumlah elektron tidak cukup untuk atom pusat,itu

menunjukkan bahwa terdapat ikatan ganda. Oleh karena itu kita membutuhkan step berikutnya

yaitu step 5 yaitu buat ikatan ganda dengan mengganti satu ikatan dengan atom yg bukan pusat

menjadi berikatan ke atom pusat.

Resonasi : Penempatan Ikatan Pasangan Elektron

Kita dapat menggambarkan tidak hanya satu struktur lewis, masing-masing dengan

penempatan atom yang sama, ikatan ganda di sebelah ikatan tunggal. Struktur resonasi

menunjukkan bawah struktur lewis akan lebih benar dengan dua gambaran, dan anak panah

berkepala dua diantaranya. Struktur resonasi mempunyai atom relative yang sama tempat

namun berbeda posisi ikatan. Kita bisa mengubah satu resonansi ke resonasi lain nya dengan

memutar balik ikatan.

Struktur resonasi bukanlah struktur ikatan yang sebenarnya. Molekul tidak berpindah ikatan

secara instan dari satu struk ke struktur lainnya. Molekul yang sebenarnya adalah resonasi

hybrid,sama seperti resonasi form. Kebutuhan kita untuk menggambarkan lebih dari satu

struktur lewis untuk menggambarkan,misalnya ozone,adalah hasil dari penempatan ikatan

pasangan elektron. Dalam ikatan tunggal,ikatan ganda atau ikatan triple, setiap elektron

tertarik dengan inti atom dari dua atom yang berikatan.Setiap pasangan elektron telat

terlokalisasi. Namun dalam molekul ozon, dua elektron terdekolasisasi,massa jenis nya tersebar

ke seluruh molekul. Dalam ozon,ikatan yang identic menyebabkan masing-masing mendapat

satu atau setengah ikatan

Elektron mendelokalisasi difusi elektron density melalui volume yang lebih besar, yang

mereduksi elektron-elektron dan menstabilkan molekul. Kebanyakan molekul lebih baikk

digambarkan dengan resonasi hybrid,contohnya benzena yang memiliki dua struktur resonasi

yang penting,yang memberikan alternatif letak ikatan tunggal dan ganda berbeda posisi. Partial

bonding,yang mengarah ke ikatan resonasi hybrid,mengarah ke ikatan fraksional, misalnya

untuk ozon

Ikatan antar C dalam benzene adalah 9 pasang elektron atau 6 ikatan antar elektron,atau

1.5.Dalam karbonat,CO3, mempunyai 3 struktur resonasi yang bisa digambar. Masing-masing

memiliki 4 pasang elektron yang membagikan 3 ikatan, jadi bond order nya ada 4/3.

Memilih Struktur Resonasi yang Terpenting

Sebelumnya,struktur resonasi terlihat sama dengan resonasi hirid karena molekul memiliki

atom keliling yang sama. Kebanyakan,kasusnya tidak seperti iyu dan satu struktur resonasi lebih

terlihat seperti resonasi hibrid. Dengan kata lain, Karena resonasi hybrid seperti struktur

resonasi biasa, satu struktur akan berkontribusi lebih dan lebih memberati struktur yang lain.

Untuk menentukan struktur mana yang lebih penting,dengan menentukan formal charge dari

setiap atom, muatan akan ada jika setiap ikatan elektron sama rata. Muatan formal atom

adalah total elektron valensinya dikurangi jumlah valensi yang dimiliki di molekul.Dia memiliki

semua jika itu elektron bebas dan setengah jika elektron yang berpasangan.

Muatan Formal Atom

Total valensi - ( total elektron bebas + ½ total elektron berpasangan)

Jika kita mengambil contoh O3, form satu dan dua memiliki jumlah ormal charge yang sama

namun berbeda atom, jadi mereka berkontribusi sama dalam resonasi hybrid. Formal charge

harus total dari actual charge dari species. Nol untuk molekul dan ionik charge untuk ion

3 kriteria unutk membantu kita menentukan struktur resonasi yang terpenting :

Muatan formal yang kecil (positif atau negative) lebih dilipilih disbanding yang besar

Muatan formal dalam penggambaran atom tidak desirable

Negatif muatan formal harus reside untuk atom yang lebih elektronegatif

Coba kita ambil contoh ion sianat, NCO yang memiliki dua atom berbeda mengelilingi atom

pusat. Setelah itu membuat tiga resonasi struktur dan muatan formalnya. Form 1 tidak dipakai

karena memiliki muatan formal yang lebih besar dibanding yang lain, dan O dalam form 1 lebih

elektronegatif dibanding N. Form 2 dan 3 memiliki muatan formal yang sama besar, namun

form 3 memiliki satu muatan elektron. Maka form 2 dan 3 memiliki kontribusi yang sama dalam

struktur resonasi tapi form tiga lebih penting.

Muatan formal tidak sama dengan bilangan oksidasi

Pada muatan formal, ikatan elektron mempunyai tugas yang sama dengan atom (kecuali

ikatan kovalen non polar)

Total valensi - ( total elektron bebas + ½ total elektron berpasangan)

Untuk bilangan oksidasi, ikatan elektron ditugaskan penuh pada atom yang lebih

elektronegatif (jika ikatan ion)

Total valensi - ( total elektron bebas + total elektron berpasangan)

Bilangan oksidasi tidak berubah dari satu form resonasi ke resonasi lain nya,namun muatan

formalnya berubah.

Struktur Lewis yang Menyalahi Aturan Oktet

Kadang,atom pusat memiliki lebih dari 8 elektron di sekelilingnya, kadang malah kurang dari

delapan. Yang paling sering menyalahi aturan oktet adalah atom yang kekurangan elektron,

elektron ganjil,atom yang meluaskan kulit valensinya

1. Atom yang kekurangan elektron

Gaseous molekul termasuk berilium dan boron sebagai atom pusat seringnya adalah

deficient atom. Mereka mempunyai kurang dari delapan disekelilingnya. Hanya ada 4

elektron disekeliling berilium dan elektron di sekeliling boron. Atom halogen yang

mengelilingi boron atau berilium dalam BF3 atau BeCl2 lebih elektronegatif dari boron

dan berilium. Cara agar elektron defisien menjadi oktet adalah menambah ikatan dalam

reaksi. Jika BF3 bereaksi dengan ammonia,maka boron akan menjadi oktet

2. Elektron ganjil dalam molekul

Beberapa molekul memiliki atom pusat dengan elektron valensi bilangan ganjil,sehingga

mereka tidak bisa memiliki elektron yang semuanya berpasangan. Spesies seperti

radikal bebas,mempunyai elektron bebas yang membuat mereka paramagnetik dan

sangat reaktif. Struktur lewis tidak membahas tentang elektron bebas, maka akan

digunakan dengan cara muatan formal untuk memutuskan dimana elektron bebas

ditaruh. Kebanyak molekul dengan elektron ganjil mempunyai atom pusat dari golongan

ganjil seperti N atau Cl. Misalkan NO2 sebagai contoh, NO2 mempunyai beberapa strutur

resonasi. Namun form dengan elektron bebas di N penting karena dengan itu NO2

bereaksi. Radikal bebas bereaksi dengan satu sama lain untuk memasangkan elektron

bebas mereka. Saat dua NO2 bergabung, elektron bebas berpasangan menjadi N-N

dalam dinitrogen tetraoksida dan setiap N menjadi oktet.

3. Perluasan kulit elektron

Banyak atom atau molekul yang memiliki lebih dari delapan elektron valensi disekiling

atom pusat. Atom memaksa kulit valensi nya untuk membuat lebih banyak ikatan,proses

yang membebaskan energi. Atom pusat dapat mengakomodasi tambahan pasangan

dengan memakai kulit D yang kosong sebagai tambahan dari orbital S dan P.

Maka,penambahan kulit elektron bisa hanya dengan atom pusat yang non metal dari

periode tiga atau lebih. Contohnya adalah SF6, atom pusat sulfur dikeliling enam ikatan -

tunggal yang menghubungkan dengan masing-masing atom florin. Dalam SF6, atom

pusat mengikat lebih dari empat atom.Namun dalam banyak kasus perluasan kulit

elektron,atom pusat mengikat empat atau kurang atom.Contohnya H2SO4

Teori Dorongan Kulit Valensi Pasangan Elektron (VSEPR) dan Bentuk Molekul

Untuk membuat bentuk molekul dari struktur lewis, para ahli kimi menggunakan Teori

Dorongan Kulit Valensi Pasangan Elektron (VSEPR). Prinsip dasarnya adalah setiap grup valensi

elektron disekeliling atom pusat ditaruh sejauh mungkin dari satu sama lain dengan tujuan

mengurangi gaya. Grup elektron mungkin memiliki ikatan tunggal,ikatan ganda,atau ikatan

triple,pasangan elektron bebas,dan elektron bebas. Setiap grup elektron mendorong grup lain

nya untuk menjauh. Bentuk tiga dimensi dari pengaturan nucleus yang dikelilingi grup elektron

Penganturan grup elektron dan Bentuk Molekul

Arrangement grup elektron ditentukan oleh grup-grup elektron valensi,yang berikatan maupun

tidak berikatan,disekitar atom pusat. Disamping itu,bentuk molekul ditentukan oleh letak atom

relative. Pengaturan grup elektron yang sama akan memberikan bentuk molekul yang

berbeda,beberapa dengan grup elektron berikatan,dan beberapa dengan grup elektron tak

berikatan, ada juga yang campuran keduanya. Untuk mengelompokkan bentuk molekul, kita

menggunakan desain AXmEn , m dan n adalah bilangan bulat, A adalah atom pusat, X adalah

atom yang mengelilingi atom pusat, dan E adalah pasangan elektron bebas.

Sudut ikatan adalah sudut yang dibentuk oleh atom pusat dengan dua atom yang

mengelilinginya, sudut di gambar di bawah adalah sudut yang ideal, yang bisa diperkirakan. Ini

ditemukan jika grup elektron berpasangan yang sama dan terhubung ke elemen yang sama di

sekililing atom pusat. Jika ini tdak terjadi,maka bentuk molekul akan menjauhi ideal. Kita

menggunakan model VSEPR untuk menghitung bentuk molekul yang dicari.Dalam banyak

kasus,hasil dari metode VSEPR akurat.

Bentuk Molekul dengan dua grup elektron (Penyusunan Linear)

Saat dua grup elektron berikatan pada satu ousat dengan jarak sejauh mungkin,mereka akan

berda di arah yang berlainan. Pengaturan secara linear akan membentuk bentuk molekul linear

dengan sudut 180o. Dalam CO2, C mengikat dua atom O dengan ikatan ganda membentuk

linear. Eketron bebas tidak ikut memberikan pengaruh bentuk,hanya grup elektron di sekeliling

atom pusat yang memberika pengaruh bentuk.

Bentuk Molekul dengan Tiga Grup Elektron (Trigonal Planar)

Tiga grup elektron disekeliling atom pusat saling mendorong satu sama lain untuk berada

diujung segitiga dan sudut idealnya adalah 120o. Penyusunan ini memili dua kemungkinan

bentuk,pertama dengan tiga grup elektron mengelilingi atom pusat, kedua dengan dua grup

elektron dan satu elektron bebas. Saat ketiga grup elektron adalah elektron yang

berikatan,bentuk molekul nya ada segitiga planar (AX3). Contoh BF3, dengan tiga atom

mengelilingi atom pusat,jarak sudutnya ada 120o.

EFEK DARI IKATAN GANDA

Bagaimana cara sudut ikatn menjauh dari sudut ikatan ideal saat atom yang mengelilingi dan

grup elektron nya tidak sama? Contohnya CH2O,yang memiliki bentuk trigonal planar yang

terdiri dari dua atom bukan pusat (O dan H) dan dua jenis elektron grup (ikatan tunggal dan

ganda)

Ikatan yang sebenarnya menjauh dari ikatan ideal karena ikatan ganda,dengan elektron

terbaiknya,mendorong dua ikatan tunggal lebih kuat dibandingkan mereka mendorong satu

sama lain.

EFEK DARI PASANGAN ELEKTRON BEBAS

Bentuk molekul disusun oleh posisi atom,jadi saat satu dari tiga elektron grup tidak

berpasangan (AX2E),bentuk molekulnya adalah bengkok,atau bentuk V,bukan trigonal planar.

Contohnya adalah SnCl2. Elektron yang tidak berpasangan bisa memiliki efek besar pada sudut

ikatan,karena elektron tak berpasangan hanya punya satu nucleus yang bisa mendorongg lebih

besar daripada elektron berpasangan dan menggeser sudut menjadi lebih kecil di antar

elektron yang berpasangan

BENTUK MOLEKUL DENGAN EMPAT GRUP ELEKTRON

Bentuk molekul dengan empat grup elektron harus digambar tiga dimensi untuk

memaksimalkan jarak diantara grup elektron. Dalam hal ini,struktur lewis tidak menentukan

bentuk molekul. Semua molekul dan ion dengan empat grup elektron mengelilingi atom pusat

memakai penyusunan tetrahedral. Ketika keempat grup elektron adalah elektron yang

berpasangan,contohnya metana,akan membentuk tetrahedral juga (AX4). Saat satu dari empat

grup elektron adalah elektron bebas,bentuk molekulnya adalah piramida trigonal (AX3E),

tetrahedron dengan satu vertex hilang. Dengan dorongan besar dari elektron bebas,sudut pada

ikatan nya kurang dari ideal 109,5o. Contohnya pada ammonia yang memiliki sudut ikatan

107.3o

Mengetahui bentuk molekul adalah cara yang baik untuk melihat apa yang terjadi saat reaksi.

Saat dua grup elektron adalah elektron berpasangan dan dua lagi adalah grup elektron

bebas,maka bentuk molekulnya adalah bent, atau bentuk V (AX2E2). Air adalah bentuk molekul

V yang terpenting dengan pengaturan tetrahedral.

Dorongan yang dihasilkan grup elektron menyebabkan jauhnya sudut yang ada dengan sudut

ideal, dengan order :

Lone pair-Lone pair > Lone pair-Bonding Pair > Bonding Pair-Bonding Pair

BENTUK MOLEKUL DENGAN LIMA GRUP ELEKTRON ( BIPIRAMIDA TRIGONAL)

Semua molekul dengan lima atau enam grup elektron yang mengelilingi atom pusat, memiliki

atom pusat memiliki periode tiga atau lebih karena hanya atom ini yang memiliki kulit D untuk

memperluas kulit menjadi lebih dari delapan.

Ketika lima grup elektron membesar jarak diantara mereka, mereka membentuk bipiramida

trigonal. Dalam bipiramida trigonal, dua piramida triganal berbagi satu dasar. Molekul dengan

posisi seperti ini memiliki dua tipe posisi untuk atom bukan pusat dan dua sudut ikatan yang

sama. Tiga equorial grup bersandar pada trigonal plane yang mencakup atom pusat,dan dua

axial grup berada di bawah pesawat. Jadi 120o sudut ikatan terpisah equorial grup dan 90o

sudut memisahkan axial dengan eqorial grup. Biasanya, lebih baik sudut ikatan nya,semakin

lemah dorongan nya, jadi dorongan dari equorial lebih kecil dari pada dorongan axial grup.

Kecenderungan grup elektron untuk membentuk equorial posisi,lalu memperkecil dorongan

axial-equorial,governs the empat bentuk dari bipiramida trigonal.

Tiga bentuk tersusun dari molekul dengan grup elektron bebas. Karena elektron bebas memiliki

gaya dorong lebih besar dibanding elektron berpasangan,kita mendapatkan bahwa elektron

bebas seperti equorial grup. Dengan satu elektron bebas ada di equorial grup,molekul

mempunyai bentuk seeshaw (AX4E). Contohnya adalah SF4, bentuk molekulnya mempunya

seeshaw diujung. Kecenderungan untuk elektron bebas untuk meniru euqorial grup karena

molekul dengan tiga grup atom berpasangan dan dua elektron bebas menjadi bentuk T (AX2E2).

BrF3 mempunyai bentuk ini. Molekul dengan tiga elektron bebas di equorial grup pasti memiliki

dua grup elektron berpasangan di posisi axial yang memberikan molekul bentuk linear (AX2E3)

dan 180o axial-atom pusat-axial (X-A-X) contohnya triiodine (I3)

MOLEKUL DENGAN ENAM GRUP ELEKTRON (OKTAHEDRAL)

Yang terakhir dari lima bentuk molekul adalah oktahedral. Oktadral adalah polyhedral dengan

delapan sisi terbuat dari delapan equiateral yang identic dan enam identic vertices. Dalam

molekul atau ion dengan pengaturan ini,enam grup elektron mengeliligi atom pusat dan setiap

point untuk masing-masing vertices, yang memberikan semua grup 90o sudut ikatan ideal. Tiga

bentuk penting molekul menunjuk pada susunan ini.

Dengan enam grup elektron berpasangan,bentuk molekulnya adalah oktahedral (AX6). Saat

bentuk seeshaw SF4 bereaksi dengan tambahan F2, atom pusat S melebarkan kuliat atom untuk

membentuk sulfut oktahedral hexaflorin (SF6). Karena enam grup elektron memiliki ikatan yang

sama, itu tidak membedakan dimana letak elektron bebasnya. Lima atom berpasangan dan satu

elektron bebas membentuk piramida bulat (AX5E) seperti iodine pentaflorin (IF5)

Saat molekul mempunyai dua elektron bebas,mereka selalu berada di seberang vertices untuk

menghindari sudut 90o elektron bebas yang dorongannya lebih kuat. Posisi ini memberikan

bentuk planar bulat (AX4E2) seperti dalam xenon pentaflorida (XeF4)

MENGGUNAKAN TEORI VSEPR UNTUK MENENTUKAN BENTUK MOLEKUL

Step 1 : Tulis struktur lewis dari rumus molekul untuk melihat peletakan atom relative dan

jumlah grup elektron

Step 2 : Susun grup elektron dengan menjumlahkan semua grup elektron di sekitar atom

pusat,elektron berpasangan ataupun elektron bebas

Step 3 : Perkirakan sudut ikatan yang ideal dari penyusunan grup elektron dan petunjuk dari

penyimpangan yang dikarenakan elektron bebas atau ikatan ganda

Step 4 : Gambar dan beri nama bentuk molekul dengan menghitung grup elektron berikatan

dan grup elektron bebas secara terpisah

BENTUK MOLEKUL DENGAN ATOM PUSAT LEBIH DARI SATU

Banyak molekul yang mempunyai atom pusat lebih dari satu. Bentuk dari molekul ini adalah kombinasi

dari bentuk molekul masing-masing atom. Untuk molekul ini,kita menemukan bentuk molekul di sekitar

atom pusat. Contohnya etana (C2H6), dengan empat grup elektron dan tidak ada elektron bebas di

sekitar dua atom pusat karbon, etana berbentuk seperti dua tetrahedral yang menindih.

Etanol (CH3CH2OH) mempunya tiga atom pusat. Grup dari CH3 berbentuk tetrahedral dan grup CH2

berbentuk tetrahedral juga. Atom O mempunyai empat grup elektron dan dua elektron bebassehingga

berbentuk V (AX2E2)