Struktur Molekul Dan Ikatan Valensi

      I.          Pendahuluan

Salah satu kajian utama dalam ilmu kimia adalah mempelajari struktur materi. Mengapa struktur materi begitu penting dalam ilmu kimia?Sebab terdapat hubungan timbah balik antara struktur dan sifat-sifat materi. Dengan kata lain, sifat-sifat materi dapat diramalkan berdasarkan struktur atau sebaliknya, struktur materi dapat diramalkan dari sifat-sifat materi yang dipelajari.

    II.          Pembahasan

A.     Bentuk-bentuk Dasar Molekul

1.Bangun Molekul

            Walaupun di alam jumlah materi sangat banyak dan bderagam baik jenis maupun strukturnya , tetapi pada dasarnya materi tersebut dibangun oleh beberapa jenis atom yang saling berkaitan membentuk molekul. Jumlah cara dari atom-atom yang membangun molekul sangat terbatas ,sebab dikarakterisasi oleh sudut antar ikatan dan sifat partikel penyusunnya.Para pakar kimia menggolongkan bentuk molekul ke dalam beberapa bentuk ruang tiga dimensi atau disebut struktur molekul,yaitu sebagai berikut.

B.     Struktur Molekul Dan Teori Domain Elektron

1.Prediksi Bentuk Molekul Menurut VSEPR

Tabel 2. Struktur Lewis Dan Struktur Tiga Dimensi Domain Tiga Elektron

Tabel 3. Struktur Lewis Dan Struktur Tiga Dimensi Domain Empat Elektron

            

 

Tabel 4. Struktur Lewis Dan Struktur Tiga Dimensi Domain Empat Elektron 

C.     Momen Dipol dan Geometri Molekul

     Momen dipol merupakan suatu besaran vektor yang digambarkan menggunakan moment ikatan. Jika jumlah vektor momen-momen ikatan lebih besar dari nol, maka molekul tersebut bersifat polar, sebaliknya jika jumlah vektor momen-momen ikatan sama dengan nol, maka maka molekul tersebut bersifat nonpolar.

     Momen ikatan terbentuk jika dua atom yang berikatan dalam suatu senyawa memiliki perbedaan keelektronegatifan. Elektron yang yang ditarik oleh atom yang lebih elektronegatif menunjukan arah momen ikatan dan ditunjukan menggunakan tanda → dari atom yang kurang elektronegatif menuju atom yang lebih elektronegatif.

     Akibat tarikan elektron yang terjadi, terbentuk semacam kutub negatif pada atom yang lebih elektronegatif, sedangkan pada atom yang kurang elektronegatif akan terbentuk semacam kutub positif. Kutub positif atau negatif yang terbentuk disebut muatan parsial, yang digambarkan menggunakan simbol delta (δ). Muatan parsial negatif (δ¯) diberikan pada unsur yang lebih elektronegatif dan muatan parsial positif (δ+) diberikan pada unsur yang kurang elektronegatif (lebih elektropositif).

     Untuk senyawa diatom yang disusun oleh unsur yang sejenis, molekul yang dimiliki selalu bersifat nonpolar kecuali ozon yang bersifa polar. Hal ini disebabkan dua atom penyusun senyawa memiliki keelektronegatifan sama sehingga tidak terbentuk momen ikatan. Sedangkan untuk senyawa diatom yang disusun oleh dua atom yang berbeda molekul yang dimiliki selalu bersifat polar karena adanya perbedaan keeltronegatifan.

     Tetapi untuk senyawa-senyawa yang tersusun lebih dari dua atom, kepolaran molekul tidak dapat ditentukan jika hanya didasarkan pada perbedaan keelektronegatifan. Hal ini disebabkan senyawa-senyawa tertentu walaupun memiliki ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar. Misalnya CCl4, CO2 dan BeCl2 merupakan beberapa senyawa dengan ikatan kovalen polar tetapi memiliki molekul yang nonpolar.

     Pada molekul CCl4, yang mempunyai bentuk molekul tetrahedaral dengan C sebagai atom pusat dan dikelilingi oleh 4 atom Cl seperti pada Gambar.

Perbedaan keelektronegatifan C dan Cl adalah sebesar 3-2,5 = 0,5. Jadi ikatan C–Cl termasuk ikatan kovalen (tepatnya ikatan kovalen polar) karena perbedaan keeltronegatifan lebih kecil 1,7. Walaupun ikatan C–Cl berupa ikatan kovalen polar tetapi molekulnya bersifat nonpolar.

     Hal ini disebabkan, bentuk tetrahedral dari molekul CCl4 dapat dikatakan simetrism karena memiliki pusat simetri pada atom C ditengah, sehingga jumlah momen ikatan yang sama dengan nol. Atau dapat dikatan tarikan elektron akibat adanya perbedaan keelektronegatifan saling meniadakan atau saling menguatkan (perhatikan tanda panah pada strutur). Hal ini dapat diandaikan, suatu benda yang berada di tengah-tengah ditarik dari empat sudut dengan kekuatan sama, maka benda tersebut tidak akan bergerak. Karena hal inilah molekul CCl4 bersifat nonpolar.

     Jika CCl4 salah satu atom Cl diganti oleh atom lain misalnya H, maka sifat molekul yang awalnya nonpolar berubah menjadi polar. Hal ini disebabkan kepolaran ikatan C-H berbeda dengan kepolaran ikatan C-Cl, sehingga momen dipol yang terbentuk tidak saling meniadakan. Tetapi apabila semua atom C diganti oleh atom H maka molekulnya bersifat nonpolar karena kepolaran semua ikatan C–H sama besar sehingga mpmen ikatan yang terbentuk saling meniadakan.

D. Hibridasi dan Bentuk Molekul

1. Bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron

     Pada molekul sederhana, jika atom pusatnya memuat dua sampai enam pasangan elektron, maka bentuk molekulnya dapat diramalkan menggunakan teori VSEPR (Vallence Shell Electron Pair Repulsion) atau dikenal dengan istilah tolakan pasangan elektron di kulit terluar (teori domain elektron). Domain elektron adalah kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron di atom pusat. Untuk menentukan bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron ini, Quipperian harus mengetahui jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB). PEI adalah pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan dengan atom lain, sedangkan PEB adalah pasangan elektron yang tidak digunakan untuk berikatan.

     PEI dan PEB menempati posisi di sekitar atom pusat dalam suatu molekul, sehingga terjadi gaya tolak-menolak antara pasangan elektron tersebut. Gaya tolak-menolak yang dihasilkan harus serendah mungkin. Artinya, pasangan elektron akan berada pada posisi terjauh.

Posisi PEI berpengaruh pada arah ikatan kovalen dan bentuk molekulnya.

PEB akan mengalami gaya tolakan yang lebih besar daripada PEI, sehingga PEB akan mendorong PEI agar lebih berdekatan. Akibatnya, PEB bisa menempati ruang yang luas. Sudut yang terbentuk antara PEB dan pasangan elektron lainnya minimal 90o.

Adapun urutan gaya tolak-menolak antarpasangan elektron adalah sebagai berikut.

PEB – PEB > PEB – PEI > PEI – PEI

2. Meramalkan bentuk molekul

     Jika melihat kembali teori domain elektron, bentuk molekul dapat diramalkan dengan menghitung jumlah elektron yang terlibat dalam pembentukan ikatan. Adapun langkah-langkah untuk meramalkan bentuk molekul adalah sebagai berikut.

1.     Menentukan jumlah elektron valensi atom pusat.

2.     Menentukan jumlah elektron dari atom lain yang digunakan dalam ikatan.

3.     Menentukan jumlah PEI dan PEB.

4.     Menentukan bentuk molekul.

    Hibridisasi merupakan proses bergabungnya orbital atom pusat dengan orbital atom lainnya sehingga terbentuk orbital hibrida. Orbital hibrida yang terbentuk memiliki panjang ikatan, sudut, dan tingkat energi yang berbeda dengan orbital pembentuknya. Keberadaan orbital hibrida ini mampu menjelaskan bentuk molekul dan ikatan atom-atom di dalamnya. Orbital hibrida terdiri dari orbital hibrida sp yang berbentuk linear, sp2 yang berbentuk segitiga datar, sp3 yang berbentuk tetrahedral, sp3d yang berbentuk segitiga bipiramida, dan sp3d2 yang berbentuk oktahedral.

    Adapun langkah-langkah menentukan hibridasi adalah sebagai berikut.

1.     Menggambarkan diagram elektron valensi atom pusat pada keadaan dasar.

2.     Menggambarkan kembali diagram orbital namun dalam keadaan tereksitasi sehingga bisa berpasangan dengan elektron dari atom lainnya.

3.     Menentukan orbital hibrida (orbital baru) dengan melihat orbital-orbital yang terlibat.

  III.          Daftar Pustaka

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: Yrama Widya

S, Syukri. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung: Penerbit ITB

H. Petrucci, Ralph. 1987. Kimia Dasar. Bogor: PT. Gelora Aksara Pratama

Dalam http://staffnew.uny.ac.id/upload/132206549/pengabdian/06_Teori_domain_elektron_VSEPR.pdf (diakses 23 November 2019)

Dalam  https://wanibesak.wordpress.com/tag/momen-dipol/ (diakses 24 November 2019)