IKATAN KIMIA

STRUKTUR MOLEKUL

Struktur Molekul

Suatu gambaran geometris yang dihasilkan jika inti atom-atom terikat dihubungkan oleh garis lurus

d1

d2

α

Untuk menentukan bentuk molekul harus ditentukan jarak antara pusat atom-atom yang berikatan (d1 dan d2) dan besar sudut ikatan yang berdekatan (α)

• Dua titik garis lurus molekul diatomik berbentuk linier

Molekul Linier = sudut ikatan 180

• Tiga titik bidang molekul triatomik berbentuk bidang datar (planar)

Molekul Segitiga planar = sudut ikatan 120

• Molekul poliatomik gambaran tiga dimensi, walau kadang ditemui juga bentuk linier dan planar

Molekul tetrahedral = sudut ikatan 109,5

Gambar :Langkah-langkah

Menggambar molekultetrahedral

= 4 muka

Molekul Trigonal bipiramidal : 2 trigonal piramid

Model ikatan : - ikatan ekuatorial : 120- ikatan aksial : 180- diantara ekuatorial dengan aksial 90

Molekul Oktahedral : 2 square pyramid

2

Prediksi Bentuk Molekul

Teori ”VSEPR”

(Teori Tolakan Pasangan Elektron Valensi)

(Valence Shell Electron Pair Repulsion)

“Pasangan elektron dalam ikatan kimia (yang dipakai bersama) maupun pasangan elektron yang tidak dipakai bersama

(pasangan elektron mandiri) akan saling tolak menolak dan cenderung berjauhan satu sama lain”

Pasangan e- kulit valensi atom pusat akan saling tolak-menolak sampai tercapai tolakan yang paling minimal.

Analogi Balon

CH4

C●●

●●●

●●●

H

H

HH

Tetrahedral

Dengan metode ini diperkirakan bahwa CH4 membentuk molekul tetradral, dengan atom C pada pusat tetrahedron dan atom H pada sudut-sudutnya

NH3

H2O

N●●

●●

●●

●●

H

HH

O●●

●●

●●

●●

H

H

Atom pusat juga dikelilingi oleh 4 pasang e-, tetapi tidak berbentuk tetrahedral

Molekul NH3 dan H2O, atom pusatnya juga dikelilingi oleh empat pasangan elektron, tetapi tidak molekul-molekul ini tidak berbentuk tetrahedralNH3 piramida trigonal; H2O berbentuk sudut (planar)

Dalam molekul NH3 hanya tiga pasang elektron yang merupakan pasangan penbentuk ikatan, pasangan elektron keempat tidak berikatan (pasangan mandiri)

H2O dua dari empat pasangan elektron di sekeliling atom O adalah pasangan ikatan, sedangkan dua yang lain adalah pasangan mandiri

N

H

H

H

●●

OH

H

●●●

●

Sudut ikatan dalam NH3 dan H2O sedikit lebih kecil dari 109,50; untuk H-N-H 1070 dan 104,50 untuk H-O-H, hal ini akibat dorongan muatan dari pasangan elektron mandiri

Ex : BeCl2

Be

B120o

Cl ClBe

180oCl Cl

Be

< 180o

B

Cl Cl

Cl

(benar) (salah)

Linier

Segitiga Planar

BCl3

Latihan : CCl4, SbCl54

Pasangan e- yang tidak dipakai akan memberikan tolakan yang sama seperti pasangan e- yang tidak dipakai untuk ikatan

Cl ClSn

Sn

Cl Cl

Sn Bentuk non linierAtau bentuk V

5

Suatu notasi dipakai untuk menunjukkan banyaknya pasangan elektron mandiri di dalam suatu struktur

Notasi AX2E2 menunjukkan dua atom X dan dua pasangan mandiri

Misal :

Molekul dengan 4 pasangan e- dalam kulit Valensi

NH H

H

OH H

Molekul dengan 5 pasangan e- dalam kulit Valensi

7

Molekul dengan 6 pasangan e- dalam kulit Valensi

8

Contoh :

Ramalkan bentuk geometris dari molekul OCl2

OCl2O●●

●●

●●●●Cl Cl ●●

●●

●●●●

●● ●●

Elektron valensi di sekeliling atom pusat- dari atom O = 6- dari Cl, 2x1 = 2- jumlah elektron valensi = 8- jumlah pasangan elektron valensi = 4- jumlah pasangan ikatan = 2- jumlah pasangan mandiri = 2

Bentuk geometris yang sesuai dengan sebaran dua pasangan ikatan dan dua pasangan mandiri (AX2E2) adalah bentuk sudut atau bentuk V

Metode lain

Contoh : Ramalkan bentuk anion poliatomik ICl4-

Jumlah seluruh pasangan elektron = jumlah elektron valensi ± muatan ion2

= (7x5) + 1 = 182

Jumlah pasangan ikatan = jumlah atom -1 = 5 -1 = 4

Jumlah pasangan pusat = jumlah semua pasangan – [3 x jumlah aton ujung (kecuali H)]

Jumlah pasangan mandiri = jumlah pasangan pusat – jumlah pasangan ikatan

= 6 – 4 = 2

Sesuai dengan struktur AX4E2 bujur sangkar datar square planar

Bentuk molekul dan ion dengan ikatan rangkap

Toeri VSEPR tidak membedakan antara ikatan tunggal dengan ikatan ganda ikatan ganda dianggap merupakan ikatan tunggal

N

O

OOSegitiga Planar

O

NO

O

CO

Non Linier

Bagaimanakah bentuk geometris dari molekul COCl2

COCl2

O●●

●●

●●Cl

●●

●●

●●

●●C

●●Cl●●

●●

●●

●● O

●●

●●

●●Cl●●

●●

C

●●Cl●●

●●

atau

Dengan anggapan ikatan rangkap 2 karbon-oksigen adalah ikatan tunggal, atom pusat mempunyai 3 pasang elektron yang tersebar di sekelilingnya, semua adalah pasangan ikatan bentuk geometris adalah trigonal datar

Metode lain : (tanpa struktur Lewis)

banyaknya pasangan elektron = 4 + 6 + (2 x 7) = 122

Jumlah pasangan ikatan = 4 – 1 = 3Jumlah pasangan pusat = 12 – (3 x 3) = 3Jumlah pasangan mandiri = 3 – 3 = 0

Struktur sesuai dengan notasi AX3 Trigonal Planar

O

Cl

CCl

Latihan : HCN, SO32-, XeO4, OF2, CO3

2-

Struktur Lewis, digabungkan dengan teori VSEPR dapat meramalkan bentuk molekul, akan tetapi tidak dapat meramalkan energi ikatan atom pada ikatan kovalen

Ikatan kovalen menyatu pada suatu daerah di antara atom-atom yang berikatan yang peluang untuk menemukan elektron atau rapatan muatan elektronnya besar

Salah satu pendekatan yang dipakai untuk menjelaskan hal ini adalah Teori Ikatan Valensi

Postulat dasar teori ikatan valensi

Suatu ikatan antara 2 atom dibentuk bila sepasang elektrondengan spin yang berpasangan di bagi oleh 2 orbital atomyang saling “overlapping”, satu orbital dari setiap atombergabung dalam ikatan

Gambar pembentukan molekul H2 menurut teori ikatan kovalen

15

Gambar pembentukan molekul HF menurut teori ikatan kovalen

Gambar pembentukan molekul H2S menurut teori ikatan kovalen

16

Pembentukan molekul F2 menurut teori ikatan kovalen

Latihan : HCl

17

Hibridisasi Orbital Atom

Pada contoh-contoh sebelumnya pembentukan ikatan kovalen didasarkan pada konfigurasi elektron dalam keadaan normal, namun kadangkala cara ini tidak dapat menjelaskan struktur Lewis untuk beberapa molekul

Misal : CH4

Untuk menuliskan CH4 menurut struktur Lewis dibutuhkan empat elektron tak berpasangan pada atom C. Kebutuhan ini baru dapat terpenuhi jika dianggap bahwa atom C mempunyai konfogurasi elektron tereksitasi. Satu dari salah satu elektron orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p

Keadaan dasar C

Keadaan promosi C

1s 2s 2p

1s 2s 2p

Bagan orbital ini menjelaskan banyaknya ikatan, tetapi tidak dapat menjelaskan orientasi ikatan-ikatan tersebut

Dari bagan orbital di atas dapat diramalkan sebuah molekul dengan tiga ikatan C-H yang saling tegak lurus, ikatan C-H yang keempat arahnya tidak sama dengan ikatan C-H lainnya. Hal ini tidak sesuai dengan struktur CH4 dimana empat ikatan C-H membentuk tetra hedral dengan atom pusat C

Jika orbital 2s dan sp digabung dengan cara yang tepat akan dihasilkan suatu perangkat orbital baru yang terdiri dari empat orbital yang identik, membentuk sudut-sudut ikatan tetrahedral orbital hibrida

Keadaan dasar C

Keadaan promosi C

1s 2s 2p

1s 2s 2p

Hibridisasi sp3 C

1s 2sp3

Be H2 : Diagram orbital pada kulit valensi berilium :

Be2s 2 p

Untuk berikatan dengan 2 atom H maka Be harus menyediakan 2 orbital pada kulit valensi yang masing-masing orbital mengandung 1e-

Be

2s 2p

Hibridasi sp s p Orbital 2p yang unhibrid18

Gambar pembentukan orbital hibrid sp

19

Gambar : karbon tetrahedral dari model CH4

Gambar :Ikatan pada molekul

etana (C2H6)

20

Orbital hibrida d

Konsep hibridisasi jika dikembangkan sampai ke orbital d, akan membantu menerangkan terjadinya oktet berkembang

Misal : PCl5

Keadaan dasar P [Ne]

Keadaan promosi

3s 3p 3d

Hibridisasi sp3 P [Ne]

P [Ne]

3s 3p 3d

sp3d 3d

Hibridasi bila atom pusat mempunyai lebih dari oktet

Gambar : orientasi hibrid yang melibatkan orbital Atom d (a) orbital hibrid sp3 d (b) sp3 d2 orbital hibrid

Latihan : Jelaskan orbital hibrid dari SF6, AsCl5 21