Struktur Molekul dan Ikatan Valensi.

(Gambar 1: Mind Mapping)

Oleh: Denny Farazumar Arief Kelana, Arnando, dan Muhammad Bayu Adji (@Kel-J05, @J11-Denny, @J14-Arnando, @J17-Bayu).

Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kovalen, dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit(dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA). Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut. Kebanyakan molekul mempunyai bentuk yang didasarkan kepada lima bentuk geometri yang berbeda.

Kata Kunci: Struktur, Molekul, Ikatan, Valensi, Hibridasi, Elektron.

STRUKTUR MOLEKUL

Molekul didefinisikan sebagai sekelompok atom (paling sedikit dua) yang saling berikatan dengan sangat kuat (kovalen) dalam susunan tertentu dan bermuatan netral serta cukup stabil. Menurut definisi ini, molekul berbeda dengan ion poliatomik. Dalam kimia organik dan biokimia, istilah molekul digunakan secara kurang kaku, sehingga molekul organik dan biomolekul bermuatan pun dianggap termasuk molekul.

Struktur molekul adalah penggambaran ikatan-ikatan unsur atau atom yang membentuk molekul. Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kimia, baik itu ikatan kovalen, ikatan hidrogen dan ikatan ion, serta ikatan-iktan kimia lainnya. Dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit(dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA). Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut. Kebanyakan molekul mempunyai bentuk yang didasarkan kepada lima bentuk geometri yang berbeda.

TEORI DOMAIN ATOM

Teori Domain Elektron adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Teori Domain Elekton akan menjelaskan susunan elektron dalam suatu atom yang berikatan. Posisi elektron ini akan mempengaruhi bentuk geometri molekulnya dan bentuk geometri ini akan dijelaskan melalui teori VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion).

Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pain Repulsion) yaitu teori tolak menolak pasangan – pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat.Teori ini menekankan pada kekuatan tolak menolak diantara pasangan -pasangan elektron pada atom pusat urutan kekuatannya adalah sebagai berikut :Pasangan Elektron Terikat (PET) ; Pasangan Elektron Bebas (PEB).

Domain Elektron berarti kedudukan electron atau daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

• Setiap elektron ikatan (apakah ikatan tunggal,rangkap dua atau rangkap tiga) berarti 1 domain.
• Setiap pasangan elektron bebas berarti satu domain.

HIBRIDASI

Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi. Walaupun kadang-kadang diajarkan bersamaan dengan teori VSEPR, teori ikatan valensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori VSEPR.

Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana.

HIBRID sp^3.

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH4), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen.

HIBRID sp^2.

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C2H4) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya.

HIBRID sp.

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BENTUK MOLEKUL

Berdasarkan teori domain elektron:

1. Setiap pasangan elektron pada kulit terluar, baik pasangan elektron ikatan maupun pasangan elektron bebas menempati ruang tertentu, yang disebut domain.
2. Ikatan rangkap menempati satu domain, karena pasanngan elektron pada ikatan rangkap berada pada daerah atau ruang yang sama diantara dua atom yang berikatan.
3. Pasangan elektron bebas dan pasanga elektron ikatan rangkap menempati ruang lebih besar dibandingkan ruang yang ditempati pasangan elektron ikatan tunggal.
4. Setiap pasangan elektron saling tolak – menolak satu sama lain dengan urutan kekuatan tolakan: PEB-PEB > PEI-PEB > PEI-PEI (PEB = pasangan elektron bebas, PEI = (pasangan elektron ikatan)
5. Setiap domain pasangan elektron mengambil tempat sedemikian rupa sehingga tolakan diantara pasangan elektron sekecil mungkin.
6. Bentuk molekul ditentukan oleh pasangan elektron ikatan.

Berdasarkan hibridisasi:

1. Hanya orbital-orbital yang memiliki tingkat energy berdekatan yang dapat bercampur menghasilkan orbital hibrid yangn baik.
2. Jumlah orbital hibrid yang dihasilkan sama dengan banyaknya orbital  yang bercampur.
3. Orbital hibrid diberi lambing sesuai dengan jenis dan jumlah orbital yang bercampur.
4. Orbital hibrid memiliki tingkat energi diantara tingkat energy orbital-orbital atom yang bercampur. Urutan tingkat energi orbital hibrid: sp  < sp2 < sp3 < dsp2 < d2sp3.
5. Dalam hibridisasi yang bercampur adalah sejumlah orbital bukan sejumlah elektron.
6. Orbital – orbital hibrid memiliki orientasi ruang yang menentukan struktur molekul. 

IKATAN VALENSI

Teori ikatan valensi merupakan teori mekanika kuantum pertama yang muncul pada masa awal penelitian ikatan kimia yang didasarkan pada percobaan W. Heitler dan F. London pada tahun 1927 mengenai pembentukkan ikatan pada molekul hidrogen.

PENERAPAN TEORI IKATAN VALENSI

(Gambar 2: Penerapan Ikatan Valensi)

POSTULAT DASAR

Selanjutnya, teori ini kembali diteliti dan dikembangkan oleh Linus Pauling pada tahun 1931 sehingga dipublikasikan dalam jurnal ilmiahnya yang berjudul “On the Nature of the Chemical Bond”. Dalam jurnal ini dikupas hasil kerja Lewis dan teori ikatan valensi oleh Heitler dan London sehingga menghasilkan teori ikatan valensi yang lebih sempurna dengan beberapa postulat dasarnya, sebagai berikut:

1. Ikatan valensi terjadi karena adanya gaya tarik pada elektron-elektron yang tidak berpasangan pada atom-atom.
2. Elektron - elektron yang berpasangan memiliki arah spin yang berlawanan.
3. Elektron-elektron yang telah berpasangan tidak dapat membentuk ikatan lagi dengan elektron-elektron yang lain.
4. Kombinasi elektron dalam ikatan hanya dapat diwakili oleh satu persamaan gelombang untuk setiap atomnya.
5. Elektron-elektron yang berada pada tingkat energi paling rendah akan membuat pasangan ikatan-ikatan yang paling kuat.
6. Pada dua orbital dari sebuah atom, orbital dengan kemampuan bertumpang tindih paling banyaklah yang akan membentuk ikatan paling kuat dan cenderung berada pada orbital yang terkonsentrasi itu.

CONTOH SOAL

HPernyatan berikut yang mendukung bahwa pada molekul H_{2}O terdapat orbital hibrida sp^{3} adalah . . . .

A. Bentuk molekulnya linier

B. Sifat kepolaran molekul _{2}O \

C. Adanya sepasang elektron bebas

D. Adanya 2 elektron tunggal pada oksigen

E. adanya 3 pasang elektron ikatan yang energinya sama

Pembahasan:

(Gambar 3: Pembahasan Contoh Soal)

KESIMPULAN

• Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kovalen, dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit , sampai jumlah yang sangat banyak.  Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut.
• Struktur molekul adalah penggambaran ikatan-ikatan unsur atau atom yang membentuk molekul. 
• Teori Domain Elektron adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Teori Domain Elekton akan menjelaskan susunan elektron dalam suatu atom yang berikatan.
• Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom.
• Berdasarkan teori domain elektron, Bentuk molekul ditentukan oleh pasangan elektron ikatan ( PEI ).
• Berdasarkan hibridisasi orbital – orbital hibrid memiliki orientasi ruang yang menentukan struktur molekul. 

DAFTAR PUSTAKA:

• (Wikipedia. 2017. Teori Ikatan Valensi dan Penerapannya. wikipedia.org Dalam: https://id.wikipedia.org/wiki/Teori_ikatan_valensi_dan_penerapannya diakses tanggal 3 Desember 2018).
• (villaSS, Vickhy. 2012. Struktur Molekul. chaliq-chemistry.blogspot.com Dalam: http://chaliq-chemistry.blogspot.com/2012/03/struktur-molekul.html diakses tanggal 3 Desember 2018).
• (Munthe, Mona. 2013. Struktur Molekul. monamunthe111.blogspot.com Dalam: http://monamunthe111.blogspot.com/2013/05/struktur-molekul.html diakses tanggal 3 Desember 2018).
• (Vernandes, Andrian. 2016. Teori Hibridisasi: Soal dan Pembahasan. www.avkimia.com Dalam: https://www.avkimia.com/2016/08/teori-hibridisasi-soal-dan-pembahasan.html diakses tanggal 3 Desember 2018).