06.07.2016 Views

BENTUK MOLEKUL (BAHAN AJAR KIMIA UMUM I)

Bahan Ajar Kimia Umum I, Bentuk Molekul, Teori VSEPR, Hibridisasi, Kepolaran Molekul

Bahan Ajar Kimia Umum I, Bentuk Molekul, Teori VSEPR, Hibridisasi, Kepolaran Molekul

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Ibrani Antony Aruan<br />

Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc. Ph.D


<strong>BENTUK</strong> <strong>MOLEKUL</strong><br />

(<strong>BAHAN</strong> <strong>AJAR</strong> <strong>KIMIA</strong> <strong>UMUM</strong> I)<br />

Ibrani Antony Aruan<br />

Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc, Ph.D


TENTANG PENULIS<br />

Ibrani Antony Aruan (penulis) lahir di Batam/Kepulauan Riau 25 Oktober 1994.<br />

Menyelesaikan pendidikan dari SMA Negeri 15 Batam tahun 2012. Diterima di<br />

Unimed tahun 2012 di Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Universitas Negeri<br />

Medan (Unimed) dan sekarang sedang proses menyelesaikan studi sebagai Sarjana<br />

Pendidikan Kimia di bawah bimbingan Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc,<br />

Ph.D (Dosen Pembimbing Skripsi).<br />

Prof. Drs. Manihar Situmorang, M.Sc, Ph.D (pembimbing) lahir di<br />

Palipi/Tapanuli Utara 4 Agustus 1960. Menyelesaikan pendidikan dari SMA Negeri<br />

223 Lubuk Pakam tahun 1980, Sarjana Pendidikan Kimia dari Jurusan Pendidikan<br />

Kimia FKIE IKIP Medan tahun 1984, Diploma Chemical Research Techniques<br />

(CRT) dari School of Chemistry University of New South Wales, Sydney Australia,<br />

tahun 1989, Master of Science (M.Sc) dalam bidang Analytical Chemistry (Kimia<br />

Analitik) dari School of Chemistry University of New South Wales, Sydney<br />

Australia, tahun 1993, dan Doctor of Philosophy (Ph.D) dalam bidang Analytical<br />

Chemistry (Kimia Analitik) dari School of Chemistry University of New South<br />

Wales, Sydney Australia, tahun 2001. Semua studi di Luar Negeri dibiayai oleh<br />

Beasiswa Pemerintah Australia, yaitu IDP Program dan Ausaid-ASTAS. Pernah<br />

mengikuti Research Fellows untuk bidang Kimia Analitik di School of Chemistry,<br />

University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio, USA tahun 1994. Di Unimed, selain<br />

menjadi dosen, juga pernah dipercayakan mengemban tugas tambahan sebagai<br />

Kepala Pusat Penelitian Ilmu-Ilmu Dasar (Ka-Puslit-IID) di Lembaga Penelitian<br />

Unimed periode tahun 2002-2003, menjabat Dekan FMIPA selama dua periode,<br />

yaitu 2003-2007 dan 2007-2011, sebagai Ketua Lembaga Penelitian (Ka-Lemlit<br />

Unimed) tahun 2011-2015, dan sebagai Wakil Rektor IV Unimed periode 2015-<br />

2019 yang membidangi perencanaan, kerjasama dan hubungan masyarakat.<br />

Sekarang menjadi Dosen Pembimbing Skripsi dari mahasiswa Ibrani Antony Aruan.


i<br />

KATA PENGANTAR<br />

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala penyertaan<br />

dan kasihnya yang sudah memberikan kesehatan, berkat, dan hikmat kepada penulis sehingga<br />

penulisan Bahan Ajar “Bentuk Molekul (Bahan Ajar Kimia Umum I)” ini dapat disusun untuk<br />

memenuhi materi bahan kuliah kepada Mahasiswa FMIPA di Universitas Negeri Medan.<br />

Pengetahuan terhadap bentuk molekul sangat diperlukan oleh mahasiswa FMIPA, karena<br />

menyangkut kepada penguasaan kompetensi yang diperlukan bagi seorang mahasiswa FMIPA<br />

dalam memenuhi matakuliah Kimia Umum I. Bahan ajar ini memuat materi sub pokok bahasan<br />

yang terdiri dari lima seperti, bentuk molekul, bentuk molekul dengan menggunakan teori<br />

Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR, jenis<br />

orbital hibrid, bentuk molekul dengan menggunakan orbital hibrid (hibridisasi), serta kepolaran<br />

molekul. Bahan ajar ini selain dapat dicetak, bahan ajar ini juga dibentuk dalam bentuk e-book,<br />

sehingga dapat diintegrasikan dengan komponen-komponen inovatif yaitu dengan<br />

pengintegrasian kegiatan lab, pengintegrasian media dan metode pembelajaran, pengintegrasian<br />

kegiatan di luar kelas, dan lembar kerja mahasiswa. Selain itu, bahan ajar ini juga dikembangkan<br />

dalam sistem website yang merupakan website dari hosting UNIMED sendiri<br />

(www.unimed.ac.id), dimana halaman website yang akan memuat bahan ajar ini akan<br />

dihubungkan melalui perantara dari hyperlink (bagian dari website utama, dalam hal ini website<br />

UNIMED yaitu www.unimed.ac.id, menuju suatu alamat atau halaman website tertentu, dalam<br />

hal ini halaman website yang memuat bahan ajar ini) Wakil Rektor IV (Prof. Drs. Manihar<br />

Situmorang, M.Sc, Ph.D).<br />

Isi bahan ajar ini masih jauh dari sempurna, saran dan kritik yang membangun dari pembaca<br />

diharapkan sehingga dalam penulisan berikutnya akan mempunyai banyak perbaikan dalam isi<br />

bahan ajar ini. Kiranya bahan ajar ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan bagi<br />

Mahasiswa FMIPA di Universitas Negeri Medan dalam mengikuti perkuliahan Kimia Umum I.<br />

Medan, Mei 2016<br />

Penulis,<br />

Ibrani Antony Aruan


ii<br />

DAFTAR ISI<br />

HALAMAN<br />

Kata Pengantar<br />

i<br />

Daftar Isi<br />

ii<br />

Daftar Tabel<br />

iii<br />

Daftar Gambar<br />

iv<br />

Deskripsi Pokok Bahasan 1<br />

Pengantar 2<br />

Peta Konsep 3<br />

Bentuk Molekul 4<br />

Bentuk Molekul Dengan Menggunakan Teori VSEPR 6<br />

Jenis Orbital Hibrid 29<br />

Bentuk Molekul Dengan Menggunakan Orbital Hibrid (Hibridisasi) 45<br />

Kepolaran Molekul 47<br />

Aplikasi 55<br />

Ringkasan 57<br />

Lembar Kerja Mahasiswa 58<br />

Daftar Pustaka 59<br />

Glosarium 61<br />

Kunci Jawaban 64<br />

Tabel Periobik Unsur 65


iii<br />

DAFTAR TABEL<br />

Tabel 2.1.<br />

Geometri Molekul Sebagai Fungsi Geometri Gugus<br />

Elektron.<br />

HALAMAN<br />

10<br />

Tabel 2.2.<br />

Langkah-langkah dalam Menggunakan PhET Interactive<br />

Simulations untuk Membuat Bentuk Molekul Sendiri.<br />

17<br />

Tabel 2.3.<br />

Langkah-langkah dalam Menggunakan PhET Interactive<br />

Simulations untuk Melihat Beberapa Bentuk Molekul<br />

yang Sudah Ada di dalam Software.<br />

20<br />

Tabel 4.1. Bentuk molekul dari orbital hibridnya. 46


iv<br />

DAFTAR GAMBAR<br />

HALAMAN<br />

Gambar 1.1. 4<br />

Gambar 2.1. 7<br />

Gambar 2.2. 8<br />

Gambar 2.3. 9<br />

Gambar 2.4. 13<br />

Gambar 2.5. 14<br />

Gambar 2.6. 14<br />

Gambar 2.7. 15<br />

Gambar 2.8. 15<br />

Gambar 2.9. 16<br />

Gambar 2.10. 23<br />

Gambar 2.11. 23<br />

Gambar 3.1. 30<br />

Gambar 3.2. 32<br />

Gambar 3.3. 33<br />

Gambar 3.4. 37<br />

Gambar 3.5. 37<br />

Gambar 3.6. 38<br />

Gambar 3.7. 38<br />

Gambar 3.8. 39<br />

Gambar 5.1. 48<br />

Gambar 5.2. 51


v<br />

No theory ever solves all the puzzles with which<br />

it is confronted at a given time; nor are the<br />

solutions already achieved often perfect.<br />

---Thomas Kuhn (1922-1996)


1<br />

DESKRIPSI POKOK BAHASAN<br />

POKOK BAHASAN<br />

Bentuk Molekul<br />

STANDAR KOMPETENSI<br />

Mendeskripsikan peranan elektron valensi dalam pembentukan ikatan kimia dan meramalkan<br />

bentuk molekul senyawa kovalen berdasarkan orbital hibridasi.<br />

INDIKATOR<br />

1. Mampu menjelaskan bentuk molekul berdasarkan Teori Tolakan Pasangan Elektron<br />

Kulit Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR.<br />

2. Mampu menuliskan jenis orbital hibrid (hibridisasi) untuk menjelaskan bentuk<br />

molekul.<br />

3. Mampu menentukan kepolaran molekul berdasarkan bentuk molekulnya.<br />

TUJUAN PEMBEL<strong>AJAR</strong>AN<br />

1. Mahasiswa mampu menjelaskan bentuk molekul berdasarkan Teori Tolakan Pasangan<br />

Elektron Kulit Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR.<br />

2. Mahasiswa mampu menuliskan jenis orbital hibrid (hibridisasi) untuk menjelaskan<br />

bentuk molekul.<br />

3. Mahasiswa mampu menentukan kepolaran molekul berdasarkan bentuk molekulnya.


2<br />

<strong>BENTUK</strong><br />

<strong>MOLEKUL</strong><br />

SUB POKOK BAHASAN<br />

PENGANTAR<br />

1. Bentuk Molekul.<br />

2. Bentuk Molekul dengan<br />

Menggunakan Teori Tolakan<br />

Pasangan Elektron Kulit Valensi/<br />

Valence Shell Electron Pair<br />

Repulsion-VSEPR.<br />

3. Jenis Orbital Hibrid<br />

4. Bentuk Molekul dengan<br />

Menggunakan Orbital Hibrid<br />

(Hibridisasi).<br />

5. Kepolaran Molekul.<br />

ambar di atas merupakan bentuk<br />

G<br />

molekul dari senyawa H 2 O (kiri) dan<br />

CH 4 (kanan). Atom-atom dari masingmasing<br />

molekul tersebut tersusun di<br />

dalam ruang yang mempengaruhi sifatsifat<br />

fisis dan kimia masing-masing molekul<br />

tersebut.<br />

Dalam bahan ajar ini akan dijelaskan<br />

bagaimana bentuk molekul dari suatu senyawa.<br />

Bentuk molekul tersebut dapat dijelaskan<br />

dengan teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit<br />

Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-<br />

VSEPR. Selain itu, bentuk molekul juga dapat<br />

dijelaskan dengan menggunakan orbital hibrid<br />

dari hibridisasi molekul tersebut. Dalam bahan<br />

ajar ini juga akan dijelaskan bagaimana sifat<br />

kepolaran suatu molekul yang dipengaruhi oleh<br />

bentuk molekulnya.


3<br />

<strong>BENTUK</strong> <strong>MOLEKUL</strong><br />

dapat<br />

dijelaskan<br />

dengan<br />

dapat<br />

dijelaskan<br />

dengan<br />

TEORI VSEPR<br />

ditulis dengan<br />

NOTASI<br />

VSEPR<br />

dapat mempengaruhi<br />

KEPOLARAN<br />

<strong>MOLEKUL</strong><br />

? ?<br />

ORBITAL<br />

HIBRID<br />

melalui<br />

POLAR<br />

NON POLAR<br />

berdasarkan<br />

PASANGAN<br />

ELEKTRON<br />

BEBAS<br />

PASANGAN<br />

ELEKTRON<br />

TERIKAT<br />

HIBRIDISASI


4<br />

1. Bentuk Molekul<br />

Metode pembelajaran<br />

usulan untuk sub<br />

pokok bahasan 1:<br />

1. Discovery.<br />

2. Ceramah.<br />

3. Tanya Jawab.<br />

Istilah bentuk molekul,<br />

struktur molekul,<br />

geometri molekul, dan<br />

susunan atom adalah<br />

sama. Semuanya ini<br />

menunjukkan cara atom<br />

tersusun dalam<br />

molekul.<br />

Gambar 1.1. Ronald J.<br />

Gillespie (lahir: 21<br />

Agustus 1924) penemu<br />

teori VSEPR.<br />

Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang yang<br />

mempengaruhi banyak sifat-sifat fisis dan kimia molekul tersebut. Bentuk<br />

molekul dapat ditentukan tanpa memperhatikan apakah molekul tersebut<br />

polar atau tidak−fenomena ini yang akan kita pelajari lebih jauh dalam<br />

bahan ajar ini. Ketika dua molekul saling mendekat untuk memulai reaksi,<br />

kemungkinan berhasilnya reaksi tersebut bisa saja sangat bergantung pada<br />

bentuk tiga dimensi dan orientasi relatif molekul-molekul tersebut serta<br />

identitas kimianya. Bentuk molekul sangat berpengaruh khususnya dalam<br />

reaksi kimia dan biologi, karena harus terdapat kecocokan antara bentuk<br />

molekul dengan tapak pada membran atau cetakan−contohnya yang<br />

penting ialah obat dan aktivitas enzim. Jadi, ciri bentuk molekul<br />

merupakan bagian penting pada pengkajian mengenai struktur molekul.<br />

Bentuk molekul dapat kita prediksikan dengan menggunakan orbital<br />

hibridnya (hibridisasi) dan teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi<br />

(VSEPR). Konsep hibridisasi muncul sebelum formulasi teori VSEPR.<br />

Pada tahun 1931, Linus Pauling mengenalkan konsep hibridisasi orbital<br />

untuk menjelaskan geometri CH 4 (metana), H 2 O (hidrogen oksida), dan<br />

NH 3 (ammonia). N. V. Sidgwick dan H. E. Powell adalah yang pertama<br />

kali menyarankan pada tahun 1940 bahwa geometri molekul ditentukan<br />

oleh susunan pasangan elektron dalam kulit valensi, dan saran ini<br />

selanjutnya dikembangkan ke dalam seperangkat aturan yang dikenal<br />

dengan VSEPR oleh Ronald J. Gillespie dan Ronald Nyholm pada tahun<br />

1957.<br />

Keuntungan VSEPR adalah bahwa teori ini memiliki kemampuan<br />

prediksi berdasarkan struktur Lewis, sementara skema hibridisasi,<br />

memerlukan pengetahuan awal mengenai geometri molekul. Jadi,<br />

bagaimana kita selanjutnya mendeskripsikan pengikatan dalam molekul?<br />

Kita dapat memilih skema hibridisasi yang mungkin untuk atom pusat<br />

dalam struktur, dalam metode ikatan valensi dengan menuliskan struktur<br />

Lewis yang masuk akal untuk spesies yang diminati, lalu menggunakan<br />

teori VSEPR untuk memprediksikan geometri gugus elektron atom pusat


5<br />

yang mungkin, baru menyeleksi skema hibridisasi yang berhubungan<br />

dengan geometri gugus elektron.<br />

TENTANG ILMUWAN<br />

Lahir di Portland, Oregon, Amerika Serikat, Linus Carl Pauling merupakan salah seorang ahli Kimia<br />

paling berpengaruh dalam sejarah. Sejak kecil, Pauling s udah senang membaca sekaligus memiliki rasa<br />

keingintahuan sangat besar terhadap segala hal. Namun, ketertarikan pada kimia muncul sejak Pauling<br />

terkesima menyaksikan percobaan salah seorang temannya dengan menggunakan peralatan sederhana milik<br />

sekolah. Ketertarikan yang sama membawa Pauling belajar pada Oregon Agricultural College, atau yang<br />

sekarang dikenal sebagai Oregon State University, menekuni rekayasa kimia. Besarnya minat terhadap ilmu<br />

membawa ilmuwan modern kelahiran 1901 ini meneruskan pendidikan di California Institute of Technology<br />

(Caltech) dan berhasil lulus dengan predikat tertinggi, summa cum laude, untuk gelar doktoral bidang kimia. Di<br />

kemudian hari, Doktor lulusan Caltech ini juga dikenal sebagai salah satu dari pencetus kimia kuantum dan<br />

biologi molekular.<br />

Namun, kimia dan ilmu pengetahuan bukan hanya menjadi minat dasar langganan penerima<br />

penghargaan bidang ilmiah ini. Urusan kemanusiaan dan lingkungan, khususnya terkait dampak nuklir, juga<br />

menjadi perhatian utama kimiawan jenius ini. Sedemikian besar kepeduliannya, Linus Pauling sampai rela<br />

menggalang tanda tangan 11.000 ilmuwan dari seluruh penjuru dunia hanya untuk membuat petisi yang<br />

diserahkan pada Sekjen PBB (masa itu), Dag Hammarskjöld, demi penghentian percobaan senjata nuklir.<br />

Terkait hadiah Nobel, belum ada seorang pun yang mampu menyaingi rekor Pauling, setidaknya<br />

hingga profil diunggah. Namanya tercatat dalam sejarah sebagai satu-satunya orang di dunia yang pernah<br />

dianugerahi dua kali hadiah Nobel tunggal (tidak dibagi bersama pemenang lain dalam satu kategori). Pauling<br />

juga menjadi satu dari empat orang di dunia yang berhasil memenangi lebih dari satu penghargaan Nobel (tiga<br />

nama lain adalah Marie Sklodowska-Curie, John Bardeen dan Frederick Sanger).


6<br />

Metode pembelajaran<br />

usulan untuk sub<br />

pokok bahasan 2:<br />

1. Discovery.<br />

2. Ceramah.<br />

3. Tanya Jawab.<br />

4. Demonstrasi.<br />

Simulasi percobaan<br />

menggunakan software<br />

“hyperchem” dapat<br />

didownload pada:<br />

http://downloads.ziddu.<br />

com/download/6703329<br />

/HyperChem7.5crack.ra<br />

r.html<br />

Sedangkan untuk<br />

tutorial penggunaan<br />

software tersebut dalam<br />

menentukan panjang<br />

ikatan dan sudut ikatan<br />

suatu molekul dapat<br />

dilihat pada:<br />

https://www.youtube.co<br />

m/watch?v=35yXWPhx<br />

uto<br />

2. Bentuk Molekul dengan Menggunakan Teori<br />

VSEPR<br />

Bentuk molekul merupakan susunan tiga dimensi dari atom-atom<br />

dalam suatu molekul. Bentuk molekul mempengaruhi sifat-sifat kimia dan<br />

fisisnya, seperti titik leleh, titik didih, kerapatan, dan jenis reaksi yang<br />

dialaminya. Bentuk molekul ditetapkan melalui percobaan atau dengan<br />

perhitungan mekanika kuantum yang dikonfirmasi dengan percobaan. Dari<br />

percobaan itu kita dapat mengetahui panjang ikatan dan sudut ikatan dari<br />

suatu molekul. Untuk mengetahui panjang ikatan dan sudut ikatan dari<br />

suatu molekul kita dapat mensimulasikan percobaan tersebut<br />

menggunakan software “hyperchem”.<br />

Tetapi, terdapat cara sederhana yang memungkinkan kita untuk<br />

meramalkan geometri molekul atau ion dengan tinggkat keberhasilan yang<br />

cukup tinggi jika kita mengetahui jumlah elektron di sekitar atom pusat<br />

dalam struktur Lewis-nya. Dasar pendekatan ini adalah asumsi bahwa<br />

pasangan elektron di kulit valensi suatu atom saling bertolakan satu sama<br />

lain. Kulit valensi (valence shell) adalah kulit terluar yang ditempati<br />

elektron dalam suatu atom yang biasanya terlibat dalam ikatan. Dalam<br />

ikatan kovalen, sepasang elektron, yang sering disebut pasangan ikatan,<br />

berperan dalam mengikat dua atom. Tetapi, dalam molekul poliatomik,<br />

dimana terdapat dua atau lebih ikatan antara atom pusat dan atom<br />

sekitarnya, tolak menolak antara elektron-elektron dalam pasangan ikatan<br />

yang berbeda menyebabkan pasangan itu berada sejauh mungkin satu<br />

sama lain. Bentuk yang dipilih suatu molekul meminimalkan tolakan<br />

(seperti terlihat dari posisi seluruh atom). Pendekatan untuk kajian bentuk<br />

molekul ini disebut teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi<br />

(Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR), karena pendekatan teori<br />

ini menjelaskan susunan geometrik dari pasangan elektron di sekitar atom<br />

pusat sebagai akibat tolak menolak antara pasangan elektron.<br />

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa bentuk molekul<br />

ditetapkan melalui percobaan atau dengan perhitungan mekanika


7<br />

kuantum yang dikonfirmasi dengan percobaan. Hasil dari percobaan<br />

dan perhitungan ini biasanya cocok dengan teori Tolakan Pasangan<br />

Elektron Kulit Valensi (Valence Shell Electron Pair Repulsion-<br />

VSEPR). Dalam teori VSEPR, kita berfokus pada pasangan elektron<br />

dalam kulit elektron valensi atom pusat dalam suatu struktur.<br />

Akhirnya, akan dihasilkan bentuk molekul tertentu untuk molekul.<br />

Aspek lain dari teori VSEPR adalah fokus tidak saja pada<br />

pasangan elektron, tetapi juga pada gugus elektron. Satu gugus<br />

elektron dapat berupa pasangan, baik pasangan bebas maupun<br />

pasangan ikatan, atau dapat pula sebagai elektron tunggal yang tidak<br />

berpasangan pada atom dengan oktet terlengkap, seperti pada NO.<br />

Terdapat dua aturan umum dalam model teori Tolakan Pasangan<br />

Elektron Kulit Valensi (Valence Shell Electron Pair Repulsion-<br />

VSEPR), yaitu:<br />

Dalam kaitannya dengan tolak-menolak pasangan elektron, ikatan<br />

rangkap dua dan ikatan rangkap tiga dapat diperlakukan seperti<br />

ikatan tunggal. Pendekatan ini sesuai untuk tujuan kualitatif.<br />

Tetapi, Anda harus menyadari bahwa dalam kenyataannya ikatan<br />

rang dua/tiga “lebih besar” dibanding ikatan tunggal, karena<br />

kerapatan yang lebih tinggi dari ikatan rangkap dua atau ikatan<br />

rangkap tiga di antara dua atom, akan membutuhkan ruang yang<br />

lebih besar.<br />

Jika suatu molekul memiliki dua atom atau lebih struktur<br />

resonansi, kita dapat menerapkan model teori VSEPR setiap<br />

struktur tersebut. Muatan formal biasanya tidak ditunjukkan.<br />

Gambar 2.1. Pasangan<br />

elektron akan saling<br />

menolak, baik ketika<br />

elektron-elektron tersebut<br />

berada dalam ikatan<br />

kimia (pasangan ikatan)<br />

ataupun tidak digunakan<br />

bersama (pasangan<br />

bebas). Pasangan elektron<br />

mengambil orientasi di<br />

seputar atom untuk<br />

meminimumkan tolakan.<br />

Untuk menentukan jumlah gugus elektron, geometri gugus<br />

elektron, dan Notasi VSEPR, maka kita harus menentukan angka<br />

sterik (Steric Number/SN) dari atom pusatnya. Dari jumlah gugus<br />

elektronnya kita dapat mengetahui geometri gugus elektronnya.<br />

Adapun angka sterik (Steric Number/SN) dari atom pusat suatu<br />

molekul didefinisikan


8<br />

Teori VSEPR sangat<br />

berhasil untuk unsurunsur<br />

periode kedua.<br />

SN =<br />

JUMLAH PASANGAN<br />

ATOM YANG<br />

TERIKAT PADA<br />

ATOM PUSAT<br />

+<br />

JUMLAH PASANGAN<br />

ATOM YANG<br />

BEBAS PADA<br />

ATOM PUSAT<br />

Sudut ikatan H 2 O yang<br />

diprediksikan sebesar<br />

109,5 o hampir<br />

mendekati sudut ikatan<br />

Notasi VSEPR<br />

AX n E n<br />

hasil percobaan yaitu<br />

104,5 o . Namun untuk<br />

Jumlah Gugus<br />

Elektronnya<br />

Geometri Gugus<br />

Elektronnya<br />

H 2 S, nilai prediksi<br />

109,5 o berbeda jauh<br />

dengan nilai percobaan<br />

yaitu 92 o .<br />

Jumlah gugus elektron dari angka steriknya menggambarkan geometri<br />

gugus elektronnya, seperti berikut ini:<br />

Dua gugus elektron: linear.<br />

Tiga gugus elektron: planar trigonal.<br />

Empat gugus elektron: tetrahedral.<br />

Lima gugus elektron: bipiramida trigonal.<br />

Enam gugus elektron: oktahedral.<br />

Notasi VSEPR ditulis dalam bentuk notasi , dimana A adalah<br />

atom pusatnya, X adalah jumlah pasangan (n) atom yang terikat pada atom<br />

pusat, E jumlah pasangan (n) atom yang bebas pada atom pusat.<br />

CONTOH 2.1<br />

Gambar 2.2. Bentuk<br />

molekul CH 4 , dimana<br />

terdapat empat pasangan<br />

elektron ikatan.<br />

Tentukanlah jumlah gugus elektron dari angka steriknya, geometri<br />

gugus elektronya, serta notasi VSEPR dari molekul CH 4 .<br />

Penyelesaian<br />

Atom pusat dari molekul CH 4 adalah atom C. Pusat C mempunyai<br />

empat elektron valensi. Setiap atom H mempunyai satu elektron valensi


9<br />

dari atom itu sendiri dan perlu menggunakan bersama satu elektron<br />

dari C untuk mencapai konfigurasi duplet. Jadi, empat elektron valensi<br />

berperan dalam ikatan kovalen, dan tidak menyisakan elektron valensi<br />

bebas. angka steriknya ialah<br />

SN = 4 (pasangan atom terikat) + 0 (pasangan atom bebas) = 4<br />

Jadi, jumlah gugus elektron dari angka steriknya adalah empat,<br />

sehingga geometri gugus elektronya adalah tetrahedral. Notasi VSEPR<br />

dari molekul CH 4 adalah atau , dimana terdapat empat<br />

elektron valensi berperan dalam ikatan kovalen, dan nol elektron<br />

valensi bebas (tidak ada elektron valensi bebas).<br />

CONTOH 2.2<br />

Tentukanlah jumlah gugus elektron dari angka steriknya,<br />

geometri gugus elektronya, serta notasi VSEPR dari molekul NH 3 .<br />

Penyelesaian<br />

Atom pusat dari molekul NH 3 adalah atom N. Pusat N<br />

mempunyai lima elektron valensi. Setiap atom H mempunyai satu<br />

elektron valensi dari atom itu sendiri dan perlu menggunakan bersama<br />

satu elektron dari N untuk mencapai konfigurasi duplet. Jadi, tiga<br />

elektron valensi berperan dalam ikatan kovalen, dan menyisakan satu<br />

pasang elektron valensi bebas. Angka steriknya ialah<br />

Gambar 2.3. Bentuk<br />

molekul NH 3 , dimana<br />

terdapat tiga pasangan<br />

elektron ikatan dan satu<br />

pasang elektron bebas.<br />

SN = 3 (pasangan atom terikat) + 1 (pasangan atom bebas) = 4<br />

Jadi, jumlah gugus elektron dari angka steriknya adalah empat,<br />

sehingga geometri gugus elektronya adalah tetrahedral. Notasi VSEPR<br />

dari molekul NH 3 adalah atau , dimana terdapat tiga


10<br />

elektron valensi berperan dalam ikatan kovalen, dan satu pasang elektron<br />

valensi bebas.<br />

Ingatlah bahwa bentuk<br />

molekul / geometri<br />

molekul / susunan atom<br />

dalam molekul memang<br />

bisa kita prediksikan<br />

dan dapat dibuktikan<br />

berdasarkan percobaan,<br />

namun geometri /<br />

susunan elektronnya<br />

hanya bisa kita<br />

prediksikan saja tetapi<br />

tidak dapat kita tentukan<br />

benrdasarkan<br />

percobaan,.<br />

Berikut ini akan disajikan tabel beberapa geometri molekul sebagai<br />

fungsi geometri gugus elektron. Namun kita perlu dua gagasan untuk<br />

memahami tabel beberapa geometri molekul sebagai fungsi geometri<br />

gugus elektron tersebut, yaitu<br />

Semakin dekat dua gugus elektron dipaksakan, semakin kuat tolakan<br />

di antaranya. Tolakan di antara dua gugus elektron jauh lebih kuat<br />

pada sudut 90 o dibandingkan pada sudut 120 o atau 180 o .<br />

Elektron pasangan bebas menyebar lebih luas dibandingkan elektron<br />

ikatan. Akibatnya, tolakan satu pasangan bebas dengan pasangan<br />

bebas lainnya lebih besar dibandingkan, katakanlah, antara dua<br />

pasangan ikatan. Urutan gaya tolak, dari yang terkuat ke yang<br />

terlemah, adalah pasangan bebas-pasangan bebas, pasangan bebaspasangan<br />

ikatan, pasangan ikatan-pasangan ikatan.<br />

Tabel 2.1. Geometri Molekul Sebagai Fungsi Geometri Gugus Elektron.<br />

Jumlah Geometri Jumlah<br />

Notasi<br />

Gugus Gugus Pasangan<br />

VSEPR<br />

Elektron Elektron Bebas<br />

Geometri<br />

Molekul<br />

Sudut<br />

Ikatan<br />

Ideal<br />

2 Linear 0 AX 2 180 O<br />

(berlanjut)


11<br />

0 AX 3 120 o<br />

3<br />

Planartrigonal<br />

1 AX 2 E 120 o<br />

0 AX 4 109,5 o<br />

4 Tetrahedral<br />

1 AX 3 E 109,5 o<br />

2 AX 2 E 2 109,5 o<br />

(berlanjut)


12<br />

0 AX 5 90 o , 120 o<br />

1 AX 4 E 90 o , 120 o<br />

5<br />

Bipiramidatrigonal<br />

2 AX 3 E 2 90 o<br />

3 AX 2 E 3 180 o<br />

6 Oktahedral<br />

0<br />

AX 6<br />

90 o<br />

(berlanjut)


13<br />

1 AX 5 E 90 o<br />

6 Oktahedral<br />

2 AX 4 E 2 90 o<br />

AX 2<br />

Struktur Lewis berilium klorida dalam wujud gas adalah<br />

Karena pasangan ikatan saling tolak menolak satu sama lain,<br />

pasangan-pasangan tersebut harus berada pada ujung yang berlawanan<br />

dalam satu garis lurus agar keduanya berada sejauh mungkin satu<br />

sama lain. Jadi, sudut berilium klorida diramalkan 180 o , dan<br />

molekulnya berbentuk linear.<br />

Gambar 2.4. Bentuk<br />

molekul dari berilium<br />

klorida.<br />

AX 3<br />

Boron triflorida mengandung tiga ikatan kovalen, atau pasangan<br />

ikatan. Dalam susunan yang paling stabil, ketiga ikatan boron<br />

triflorida mengarah pada titik sudut segitiga sama sisi dengan boron<br />

sebagai titik pusat segitiga.


14<br />

Gambar 2.5. Bentuk<br />

molekul dari boron<br />

triflorida.<br />

Geometri boron triflorida adalah segitiga datar karena ketiga atom<br />

ujung berada pada titik sudut segitiga sama sisi datar. Jadi, setiap sudut<br />

boron triflorida adalah 120 o , dan keempat atom terletak pada bidang yang<br />

sama.<br />

AX 4<br />

Struktur lewis dari metana adalah<br />

Gambar 2.6. Bentuk<br />

molekul dari metana.<br />

Karena terdapat empat pasangan ikatan, geometri metana adalah<br />

tetrahedral, yang memiliki empat sisi atau muka (awalan tetra berarti<br />

“empat”), yang semuanya berupa segitiga sama sisi, dimana sudut<br />

ikatannya adalah 109,5 o .<br />

AX 5<br />

Satu-satunya cara untuk meminimalkan gaya tolak di antara kelima<br />

pasangan ikatan dari fosfor pentaklorida adalah dengan menyusun ikatanikata<br />

tersebut ke dalam bentuk segitiga bipiramida seperti gambar di<br />

bawah ini.


15<br />

Gambar 2.7. Bentuk molekul dari fosfor pentaklorida, kiri (tampak atas) dan<br />

kanan (tampak samping).<br />

Atom-atom yang terletak di atas dan di bawah bidang segitiga<br />

disebut menempati posisi aksial, dan yang terletak pada bidang<br />

segitiga disebut menempati posisi ekuatorial sudut antara dua ikatan<br />

ekuatorial adalah 120 o dan sudut antara ikatan aksial dengan ikatan<br />

ekuatorial adalah 90 o , sedangkan sudut anatara ikatan aksial adalah<br />

180 o .<br />

AX 6<br />

Bentuk molekul yang paling stabil dari balerang heksaflorida<br />

adalah oktahedral. Semua sudut ikatan adalah 90 o kecuali sudut yang<br />

dibentuk oleh ikatan-ikatan antara atom pusat dengan pasangan atom<br />

yang letaknya berlawanan secara diametrik. Sudut ikatan ini adalah<br />

180 o . Karena keenam ikatan setara dalam molekul oktahedral, kita<br />

tidak dapat menggunakan istilah “ekuatorial” dan “aksial”.<br />

Berikut ini disajikan sebuah video pengajaran kepada anda,<br />

sebuah penjelasan mengenai teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit<br />

Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR seperti yang<br />

telah dijelaskan sebelumnya.<br />

Gambar 2.8. Bentuk<br />

molekul dari balerang<br />

heksaflorida.


16<br />

VIDEO 1<br />

Gambar 2.9. Software<br />

untuk simulasi praktikum.<br />

Sekarang mari kita coba praktekkan dengan cara mensimulasikan apa<br />

yang telah kita pelajari dari teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit<br />

Valensi/Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR sebelumnya. Dari<br />

simulasi ini, anda akan melihat berbagai macam bentuk molekul baik yang<br />

sudah ada (dalam software tersebut) ataupun membuat bentuk molekul<br />

sendiri (membuat bentuk molekul sendiri dengan menggunakan software<br />

tersebut). Pada simulasi ini anda akan menggunakan “PhET Interactive<br />

Simulations” untuk membuat macam-macam bentuk molekul berdasarkan<br />

teori VSEPR. Simulasi ini dapat dilakukan secara “online (terhubung ke<br />

internet)” yaitu dengan mengunjungi langsung halaman websitenya yaitu,<br />

https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/moleculeshapes_en.html,<br />

atau anda dapat melakukannya dengan cara “offline<br />

(tidak terhubung ke internet)” yaitu dengan dengan cara mendownloadnya<br />

terlebih dahulu dari halaman websitenya yaitu,<br />

https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/moleculeshapes_en.html?download,<br />

dimana besar file yang didownload hanya<br />

sebesar 1,5 MB. Untuk lebih lanjutnya, marilah kita ikuti langkah-langkah<br />

berikut ini untuk mensimulasikan macam-macam bentuk molekul tersebut.


17<br />

Tabel 2.2. Langkah-langkah dalam Menggunakan PhET Interactive Simulations untuk Membuat<br />

Bentuk Molekul Sendiri.<br />

No.<br />

Langkah-langkah<br />

1. Kunjungilah halaman websitenya jika anda ingin menggunakannya secara online<br />

dengan alamat webnya dengan menggunakan web browser yang anda miliki yaitu,<br />

https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_en.html, maka<br />

akan muncul tampilan awal berikut ini:<br />

Atau anda dapat juga menggunakannya secara offline dengan mendownload filenya pada<br />

link halaman website https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/moleculeshapes_en.html?download,<br />

maka akan muncul tampilan link download berikut ini.


18<br />

Klik tombol save file lalu tekan tombol ok. File akan tersimpan di<br />

laptop/komputer/ponsel anda, jalankan software tersebut dengan cara klik dua kali file<br />

download tersebut, maka akan terbuka pada web browser anda (misal: Mozilla Firefox,<br />

Internet Explorer, dll) dan akan muncul tampilan awal seperti pada langkah mengaksesnya<br />

secara online (gambar di awal, terbuka pada web bowser Mozilla Firefox).<br />

2. Sekarang kita akan membuat bentuk molekul sendiri, maka klik dua kali pada model<br />

seperti yang muncul pada tampilan awal pada langkah pertama, maka akan muncul tampilan<br />

berikut ini.


19<br />

3. Keterangan nomor pada gambar di atas:<br />

1. Untuk menambah jumlah ikatan tunggal pada molekul.<br />

2. Untuk mengurangi jumlah ikatan tunggal pada molekul.<br />

3. Untuk menambah jumlah ikatan rangkap dua pada molekul.<br />

4. Untuk mengurangi jumlah ikatan rangkap dua pada molekul.<br />

5. Untuk menambah jumlah ikatan rangkap tiga pada molekul.<br />

6. Untuk mengurangi jumlah ikatan rangkap tiga pada molekul.<br />

7. Untuk menambah jumlah pasangan elektron bebas pada molekul.<br />

8. Untuk mengurangi jumlah pasangan elektron bebas pada molekul.<br />

9. Untuk menghapus semua bentuk molekul yang telah dibuat.<br />

10. Untuk menampilkan pasangan elektron bebas pada molekul.<br />

11. Untuk menampilkan sudut pada molekul<br />

12. Untuk kembali ke bentuk sebelumnya.<br />

13. Untuk menampilkan nama geometri molekul/bentuk molekulnya.<br />

14. Untuk menampilkan nama geometri elektron molekulnya.


20<br />

15. Nama geometri molekul/bentuk molekulnya.<br />

16. Nama geometri elektron molekulnya.<br />

17. Kembali ke tampilan awal.<br />

18. Menu yang terhubung ke halaman website (online).<br />

Anda juga dapat memutar-mutarkan posisi dari bentuk molekul tersebut kearah mana<br />

saja dengan cara mendekatkan pointer mouse ke molekulnya sampai muncul simbol tangan,<br />

lalu klik dan tahan, kemudian putar ke arah mana saja yang anda inginkan untuk melihat<br />

bentuk molekul tersebut secara keseluruhan. Sekarang buatlah beberapa bentuk molekul yang<br />

telah anda ketahui sebelumnya berdasarkan teori VSEPR yang telah kita pelajari sebelumnya.<br />

Tabel 2.3. Langkah-langkah dalam Menggunakan PhET Interactive Simulations untuk Melihat<br />

Beberapa Bentuk Molekul yang Sudah Ada di dalam Software.<br />

No.<br />

Langkah-langkah<br />

1. Pada langkah No. 1 ini sama dengan langkah No. 1 sebelumnya, tetapi kalo anda sudah<br />

mendownloadnya, maka tidak perlu didownload lagi, anda sekarang tinggal memilih pilihan<br />

real molecules bukan pilihan model lagi karena sekarang anda akan melihat beberapa<br />

bentuk molekul yang telah tersedia pada software tersebut, sekarang anda hanya tinggal<br />

mengklik dua kali pada real molecules pada tampilan awalnya seperti pada gambar di<br />

bawah ini.


21<br />

Setelah anda mengklik pilihan real molecules pada tampilan awalnya, maka akan muncul<br />

tampilan berikut ini.<br />

Adapun keterangan nomor pada gambar di atas ini adalah sebagai berikut:<br />

1. Untuk menampilkan bentuk molekul yang nyata.<br />

2. Untuk menampilkan bentuk molekul yang tidak nyata.<br />

3. Menu untuk memilih beberapa bentuk molekul yang tersedia pada software.<br />

4. Untuk menampilkan pasangan elektron bebas pada molekul.<br />

5. Untuk menampilkan sudut pada molekul.<br />

6. Untuk menampilkan nama geometri molekul/bentuk molekulnya.<br />

7. Nama geometri molekul/bentuk molekulnya.<br />

8. Untuk menampilkan nama geometri elektron molekulnya.<br />

9. Nama geometri elektron molekulnya.<br />

10. Kembali ke tampilan awal.<br />

11. Untuk kembali ke bentuk sebelumnya<br />

12. Menu yang terhubung ke halaman website (online).<br />

Sekarang anda telah melihat beberapa bentuk molekul yang telah tersedia pada<br />

software tersebut, bandingkanlah bentuk molekul tersebut, yang nyata (real) dan yang tidak<br />

nyata (model) dari suatu molekul yang tersedia pada software tersebut, serta dengan bentuk<br />

molekul sejenis yang telah anda buat sendiri sebelumnya pada pembuatan molekul sendiri.<br />

Untuk menggeser molekul tersebut ke segala arah, sama caranya dengan cara sebelumnya.


Jumlah Gugus Elektron<br />

Gemometri Gugus<br />

Elektron<br />

Notasi VSEPR<br />

22<br />

Strategi Untuk Memprediksikan Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR<br />

SN<br />

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa untuk menentukan jumlah gugus<br />

elektron, geometri gugus elektron dan notasi VSEPR menggunakan Angka<br />

Sterik / Steric Number (SN) seperti gambar disamping ini. Jumlah gugus<br />

elektron akan menggambarkan geometri gugus elektronnya, sedangkan<br />

notasi VSEPR yang didapat dari angka steriknya dapat ditentukan bentuk<br />

molekul/geometri molekulnya berdasarkan tabel 2.1. yaitu tabel geometri<br />

molekul sebagai fungsi geometri gugus elektron, Hal tersebut akan coba<br />

dijelaskan dalam video pengajaran berikut ini yang berupa strategi-strategi<br />

untuk memprediksikan bentuk molekul berdasarkan Teori VSEPR dengan<br />

benar.<br />

VIDEO 2


23<br />

Seperti video pengajaran yang telah kita saksikan sebelumnya<br />

tentang strategi-strategi untuk memprediksikan bentuk molekul<br />

berdasarkan Teori VSEPR dengan benar, jelaslah bahwa peranan<br />

elektron bebas sangat penting dalam memprediksikan bentuk molekul.<br />

Seperti contoh lagi yaitu, molekul SF 4 dengan notasi VSEPR AX 4 E.<br />

Dua kemungkinan strukturnya disajikan di bawah ini, tetapi hanya<br />

satu yang benar. Struktur yang benar (kanan) menempatkan sepasang<br />

elektron pasangan bebas pada bidang pusat dari bipiramida.<br />

Akibatnya, dua interaksi pasangan bebas-pasangan ikatan adalah 90 o .<br />

Pada struktur yang salah (kiri), pasangan elektron bebas ini berada di<br />

atas alas bipiramida dan menghasilkan tiga interaksi pasangan bebas –<br />

pasangan ikatan sebesar 90 o . Ini adalah susunan yang kurang<br />

menguntungkan.<br />

Gambar 2.10. Bentuk<br />

Molekul NH 3 yang nyata<br />

terjadi. Sudut nyatanya<br />

107 o yang diakibatkan<br />

karena adanya pasangan<br />

elektron bebasnya, dari<br />

sudut yang diprediksikan<br />

sekitar 109,5 o .<br />

Namun, dalam memprediksikan bentuk molekul dengan<br />

menggunakan teori VSEPR, sering sekali kita jumpai kesalahan yang<br />

sering terjadi, hal itu karena kita kurang memperhatikan efek dari<br />

pasangan elektron bebas dari suatu molekul, sehingga ini akan<br />

berakibat fatal sekali dalam memprediksikan bentuk molekul. Oleh<br />

karena itu, video berikut ini akan memberikan solusi terhadap<br />

kesalahan-kesalahn yang sering terjadi dalam memprediksikan suatu<br />

bentuk molekul dengan teori VSEPR.<br />

Gambar 2.11. Bentuk<br />

Molekul H 2 O yang nyata<br />

terjadi. Sudut nyatanya<br />

104,5 o yang diakibatkan<br />

karena adanya pasangan<br />

elektron bebasnya, dari<br />

sudut yang diprediksikan<br />

sekitar 109,5 o .


24<br />

VIDEO 3<br />

Menggambarkan Bentuk Molekul Tiga Dimensi Pada Kertas<br />

Sejak bentuk molekul berbentuk tiga dimensi, sering kali sulit untuk<br />

menggambarkannya pada kertas. Maka dari itu, ahli kimia sepakat untuk<br />

mengikuti notasi struktur tiga dimensi pada kertas yang berdimensi dua<br />

seperti berikut ini.<br />

(1) (2) (3)<br />

Pada gambar nomor (1), notasi tersebut adalah notasi straight line<br />

atau garis lurus, menyatakan ikatan dalam bidang kertas. Sedangkan, pada<br />

gambar nomor (2), notasi tersebut adalah notasi hatched wedge atau baji<br />

yang patah-patah, menyatakan ikatan yang menunjuk ke belakang kertas,<br />

atau menjauihi pengamat/di belakang. Kemudian, pada gambar nomor (3),<br />

notasi tersebut adalah notasi solid wedge atau baji padat, menyatakan<br />

ikatan yang keluar dari kertas menuju ke pengamat atau menghadap ke<br />

pengamat/ke muka. Mari kita lihat notasi struktur


25<br />

tiga dimensi pada kertas yang berdimensi dua untuk beberapa bentuk<br />

molekul dari notasi VSEPR (AX n E n ) seperti berikut ini.<br />

(Linear)<br />

(Tetrahedral)<br />

(Planar Trigonal)<br />

(Bipiramida Trigonal)<br />

(Oktahedral)<br />

Sebagai contoh, mari kita lihat notasi struktur tiga dimensi pada<br />

kertas yang berdimensi dua untuk bentuk molekul dari ammonia<br />

(NH 3 ) dibawah ini.<br />

Sekarang kita telah mengetahui bagaimana teori VSEPR dalam<br />

memprediksikan bentuk molekul. Namun, bagaimana dengan bentuk<br />

molekul-molekul yang besar seperti, asam amino, contohnya glisin?<br />

Hal ini akan dibahas di bagian selanjutnya, mari kita pelajari bersama.


26<br />

Memprediksi Bentuk Molekul Dari Molekul Yang Besar<br />

Molekul-molekul yang berukuran besar kemungkinan memiliki dua<br />

atau lebih bentuk molekulnya. Ketika kita memprediksikan bentuk<br />

molekul yang berukuran besar ini, prinsip yang diterapkan adalah sama<br />

dengan cara kita waktu memprediksikan bentuk molekul sebelumnya.<br />

Tetapi yang menjadi perhatian kita bersama yaitu, tiap atom pusat dari<br />

molekul yang berukuran besar tersebut tidak dinamakan sebagai satu<br />

bentuk molekul saja namun untuk tiap atom pusat dalam molekul besar<br />

tersebut memiliki bentuk molekulnya masing-masing. Seperti contohnya,<br />

glisin, sebuah asam amino yang ditemukan pada banyak protein, dengan<br />

menggunakan tabel 2.1, berdasarkan jumlah pasangan elektron ikatan dan<br />

jumlah pasangan elektron bebasnya, maka struktur tiga dimensinya berikut<br />

ini.<br />

Bentuk Molekul Glisin :<br />

Bengkok<br />

(Lp)<br />

Lone Pair<br />

atau<br />

Pasangan<br />

Elektron<br />

Bebas<br />

Bipiramida<br />

Trigonal<br />

Tetrahedral<br />

Planar<br />

Trigonal


27<br />

CONTOH 2.3<br />

Prediksikanlah bentuk-bentuk molekul apa saja yang terdapat pada<br />

molekul metanol (CH 3 OH) dan buat sketsa gambar bentuk<br />

molekulnya.<br />

Penyelesaian<br />

Dengan menggambarkan struktur lewis molekulnya, kita dapat<br />

menentukan bentuk-bentuk molekul apa saja yang terdapat pada<br />

molekul metanol tersebut berdasarkan jumlah pasangan elektron<br />

terikat dan jumlah pasangan elektron bebasnya pada atom C dan O,<br />

lalu cocokkan dengan tabel 2.1, baru dari situ kita dapat<br />

menggambarkan sketsa gambar bentuk molekulnya.<br />

Struktur Lewisnya:<br />

Metanol:<br />

(Lp)<br />

Lone Pair<br />

atau<br />

Pasangan<br />

Elektron<br />

Bebas<br />

Tetrahedral<br />

Bengkok


28<br />

MEMBUAT <strong>BENTUK</strong> <strong>MOLEKUL</strong><br />

Pada kegiatan ini, anda diharapkan dapat membuat bentuk molekul sendiri di luar dari jam<br />

pengajaran. Tujuan dari kegiatan ini adalah dapat membuat bentuk-bentuk molekul berdasarkan teori<br />

VSEPR yang dapat digunakan untuk media pembelajaran. Adapun alat dan bahan yang digunakan<br />

adalah sebagai berikut ini:<br />

Alat:<br />

Gunting<br />

Bahan:<br />

Balon<br />

Benang<br />

Langkah kerja pada kegiatan ini sangatlah mudah dan simpel, anda hanya perlu mengisi balonbalon<br />

tersebut dengan udara, kemudian merangkai balon-balon tersebut menjadi bentuk-bentuk<br />

molekul yang telah kita pelajari sebelumnya dengan bantuan benang dan gunting. Adapun contoh dari<br />

beberapa bentuk molekul yang dirangkai dari balon tersebut yang dapat dijadikan contoh adalah<br />

sebagai berikut ini:


29<br />

3. Jenis Orbital Hibrid<br />

Teori VSEPR yang sebagian besar didasarkan pada teori Lewis<br />

yaitu struktur Lewis, menyediakan metode yang relatif sederhana<br />

untuk meramalkan geometri molekul, tetapi masih belum menjawab<br />

pertanyaan dasar bagaimana atom membagi elektron dalam ikatan<br />

kimianya? Mengaitkan pembentukan ikatan kovalen dengan pasangan<br />

elektron merupakan satu langkah yang benar, tetapi tidak cukup untuk<br />

menjelaskan hal yang dimaksud.<br />

Ada beberapa pendekatan untuk memahami hal tersebut.<br />

Pendekatan yang digunakan bergantung pada situasi, sebab berbagai<br />

teori memiliki kekuatan dan kelemahan. Kekuatan teori Lewis terletak<br />

pada kemudahannya dalam aplikasinya (struktur Lewis dapat ditulis<br />

agak cepat). Teori VSEPR memungkinkan kita mengajukan bentuk<br />

molekul yang biasanya cocok dengan hasil percobaan. Namun, tidak<br />

satu pun teori ini menghasilkan informasi kuantitatif mengenai energi<br />

ikatan dan panjang ikatan, dan teori Lewis mempunyai masalah<br />

dengan molekul berelektron ganjil dan situasi yang tidak<br />

memungkinkan untuk menggambarkan molekul dengan satu struktur<br />

saja (resonansi). Sebagai contoh, teori Lewis menggambarkan ikatan<br />

tunggal antar atom H dalam H 2 dan antar atom F dalam F 2 dengan<br />

cara yang pada dasarnya sama. Tetapi kedua molekul ini memiliki<br />

energi ikatan dan panjang ikatan yang berbeda (-436,4 kJ/mol dan 74<br />

pm untuk H 2 dan 150,6 kJ/mol dan 142 pm untuk F 2 ). Hal ini dan<br />

berbagai fakta lainnya tidak dapat dijelaskan dengan teori Lewis.<br />

Untuk penjelasan yang lebih lengkap tentang pembentukan ikatan<br />

kimia, kita menggunakan mekanika kuantum.<br />

Pada saat ini, ada dua teori mekanika kuantum digunakan untuk<br />

menggambarkan pembentukan ikatan kovalen dan struktur elektron<br />

dari molekul. Teori tersebut adalah teori ikatan valensi dan teori<br />

orbital molekul. Teroi ikatan valensi atau Valence Bond Theory meng-<br />

Metode pembelajaran<br />

usulan untuk sub<br />

pokok bahasan 3:<br />

1. Discovery.<br />

2. Ceramah.<br />

3. Tanya Jawab.<br />

Pada kenyataannya,<br />

kajian mekanika<br />

kuantum tentang ikatan<br />

kimia juga menyediakan<br />

cara untuk memahami<br />

geometri molekul.


TARIKAN<br />

(-)<br />

TOLAKAN<br />

(+)<br />

ENERGI POTENSIAL<br />

30<br />

asumsikan bahwa elektron-elektron dalam molekul menempati orbitalorbital<br />

atom dari masing-masing atom. Ini memungkinkan kita untuk<br />

mempertahankan gambaran masing-masing atom yang mengambil peranan<br />

dalam pembentukan ikatan. Teori kedua dari mekanika kuantum untuk<br />

menejelasakan ikatan kimia yaitu, teori orbital molekul atau molecular<br />

orbital theory yang mengasumsikan bahwa pembentukan orbital molekul<br />

dari orbital-orbital atom. Kedua teori di atas tidak menjelaskan secara<br />

sempurna semua aspek ikatan, tetapi masing-masig telah menyumbang<br />

sesuatu terhadap pemahaman kita tetang berbagai sifat molekul yang<br />

teramati.<br />

0<br />

= Atom H<br />

Jarak Antar inti<br />

74 pm<br />

-436, 4 kJ/mol<br />

Gambar 3.1. Energi interaksi dua atom hidrogen<br />

Ingatlah bahwa<br />

benda memiliki<br />

energi potensial<br />

karena letaknya.<br />

Grafik di atas menunjukkan:<br />

Energi nol ketika dua atom H terpisah sangat jauh.<br />

Merosotnya energi potensial (tarikan netto) ketika dua atom saling<br />

mendekat.<br />

Energi potensial minimum (-436, 4 kJ/mol) pada jarak antar inti tertentu<br />

(74 pm) yang berkaitan dengan molekul stabil H 2 .<br />

Kenaikan energi potensial ketika atom-atom lebih mendekat lagi; elektron<br />

tidak lagi efektif menghalangi inti dari inti lain, dan terjadilah tolakan.


31<br />

Ingat kembali kawasan dengan probabilitas elektron yang tinggi<br />

dalam atom H melalui fungsi matematis yang dinamakan orbital 1s.<br />

Ketika dua atom H yang digambarkan di atas saling mendekat,<br />

kawasan-kawasan ini mulai saling menembus. Kita katakan bahwa<br />

dua orbital bertumpang tindih. Selanjutnya, dapat kita katakana bahwa<br />

satu ikatan dihasilkan di antara kedua atom tersebut sebab probabilitas<br />

elektron tinggi dijumpai di kawasan antara inti-inti atom tempat<br />

orbital 1s bertumpang tindih. Dengan cara ini, ikatan kovalen<br />

terbentuk di antara dua atom H pada molekul H 2 .<br />

Penjelasan pembentukan ikatan kovalen dari aspek<br />

pertumpangtindihan orbital atom dinamakan teori ikatan valensi.<br />

Terciptanya ikatan kovalen dalam teori ikatan valensi biasanya pada<br />

tumpang-tindih orbital terisi setengah, tetapi adakalanya tumpang<br />

tindih seperti itu melibatkan orbital terisi penuh pada suatu atom dan<br />

orbital kosong pada atom lainnya. Teori ikatan valensi memberikan<br />

model pengikatan elektron terlokalisasi: elektron teras (core) dan<br />

elektron valensi pasangan bebas mempertahankan lokasi orbital yang<br />

sama seperti dalam atom-atom terpisah, dan densitas muatan dari<br />

elektron terikat terkonsentrasi di kawasan pertumpangtindihan orbital.<br />

Pada gambar 3.2 memperlihatkan tumpang tindih orbital atom<br />

dalam pembentukan ikatan hidrogen ke sulfur pada hidorgen sulfida.<br />

Terutama, perhatikan tumpang tindih maksimum antara orbital 1s dari<br />

suatu atom H dan suatu orbital 3p dari suatu atom S yang terjadi di<br />

sepanjang garis yang menghubungkan pusat-pusat atom H dan atom S.<br />

Kedua orbital 3p terisi setengah sulfur yang bertumpang tindih pada<br />

H 2 S tegak lurus satu sama lain, dan teori ikatan valensi menyiratkan<br />

sudut ikatan H-S-H sebesar 90 o . Ini cocok sekali dengan sudut yang<br />

teramati yaitu 92 o .<br />

Apa yang kita sebut<br />

“tumpang tindih”<br />

sebenarnya adalah dua<br />

orbital yang saling<br />

menembus.<br />

Berhubung energi orbital atom berbeda dari satu jenis dengan<br />

jenis lainnya, teori ikatan valensi menyiratkan energi ikatan yang<br />

berbeda untuk ikatan yang berbeda. Suatu aplikasi kuantitatif dari teo-


32<br />

ri ikatan valensi akan menunjukkan bahwa tumpang tindih 1s-1s pada H 2<br />

menghasilkan energi ikatan yang lebih besar dibandingkan tumpang tindih<br />

1s-3p pada ikatan H-S dalam H 2 S. Struktur Lewis H-O-H dan H-S-H tidak<br />

memberikan informasi tentang energi ikatan.<br />

1s<br />

Atom terisolasi<br />

3p z<br />

3p y<br />

H<br />

H<br />

H<br />

S<br />

S<br />

3p x<br />

H<br />

S [Ne]<br />

1s 3s 3p<br />

Gambar 3.2. Pengikatan dalam H 2 S digambarkan dengan pertumpangtindihan orbital atom.<br />

Ikatan kovalen<br />

Tahukah Anda . . .<br />

Mengapa pertumpangtindihan orbital-orbital<br />

menghasilkan ikatan kimia?<br />

Sumber dari stabilitas ekstra datang dari pertumpang<br />

tindihan dua orbital yang dua fungsi gelombang atomnya sefase,<br />

menghasilkan interferensi konstruktif dari fungsi gelombang di<br />

antara kedua inti sehingga meningkatkan densitas elektron di<br />

antara kedua inti. Naiknya densitas elektron, dengan muatan<br />

negatif menarik kedua inti bermuatan positif, menghasilkan<br />

energi yang lebih rendah dibandingkan jika kedua atom itu<br />

terpisah. Jadi, naiknya densitas muatan elektron di antara inti<br />

menhasilkan ikatan kimia.<br />

Berikut ini akan ditampilkan sebuah video pengajaran tentang teori<br />

ikatan valensi yang merupakan proses dari hibridisasi (akan dibahas pada<br />

bagian selanjutnya setelah video ini) dan juga pengantar dalam<br />

hubungannya ke bentuk molekul yaitu dari orbital hibridnya.


Orbital ikatan atom P<br />

33<br />

VIDEO 4<br />

VIDEO 4<br />

CONTOH 3.1<br />

Jelaskan molekul fosfina, PH 3 , dengan teori ikatan valensi.<br />

P<br />

Penyelesaian<br />

Pertama gambarlah diagram orbital kulit valensi untuk atom yang<br />

terpisah.<br />

Selanjutnya, sketsalah orbital atom pusat (P) yang terlibat dalam<br />

tumpang tindih. Ini adalah orbital 3p terisi setengah (Gambar 3.3).<br />

Lalu, lengkapi struktur dengan menggabungkan atom-atom terikat dan<br />

menggambarkan tumpang tindih orbital-orbitalnya. Deskripsikan<br />

strukturnya. PH 3 adalah molekul piramida trigonal. Ketiga atom H<br />

terletak pada bidang yang sama. Atom P terletak pada puncak<br />

piramida di atas bidang yang ditempati atom-atom H, dan ketiga sudut<br />

ikatan H-P-H adalah 90 o (berdasarkan percobaan, sudutnya 93 o<br />

sampai 94 o ).<br />

Ikatan kovalen terbentuk<br />

90 o H<br />

P<br />

H<br />

H<br />

Gambar 3.3. Pengikatan dan<br />

stuktur molekul PH 3 .


34<br />

Jika kita mencoba memperluas teori ikatan valensi yang tidak<br />

dimodifikasi pada sub pokok bahasan ini ke sejumlah molekul yang lebih<br />

banyak, dengan cepat kita akan kecewa. Dalam sebagian besar kasus,<br />

penjelasan tentang geometri molekul berdasarkan pertumpangtindihan<br />

sederhana orbital atom yang tidak dimodifikasi ternyata tidak cocok<br />

dengan hasil pengamatan. Contohnya berdasarkan konfigurasi elektron<br />

keadaan dasar dari kulit valensi karbon adalah:<br />

dengan meggunakan hanya orbital terisi setengah, kita harapkan ada<br />

molekul dengan rumus CH 2 dan sudut ikatan 90 o . Molekul CH 2 ini stabil,<br />

tetapi umumnya tidak teramati di laboratorium. Molekul ini sangat reaktif<br />

dan hanya teramati di bawah kondisi yang didesain khusus.<br />

Kata “stabil” harus<br />

digunakan secara hatihati<br />

di dalam ilmu<br />

kimia. Ketika kita<br />

mengatakan suatu<br />

molekul stabil, kita<br />

maksudkan molekul itu<br />

stabil dibandingkan<br />

atom-atom yang<br />

terpisah. Kata “stabil"<br />

jangan digunakan tanpa<br />

pernyataan penjelas jika<br />

kita mendeskripsikan<br />

reaktivitas. Jadi, natrium<br />

logam adalah stabil<br />

(tidak reaktif) dalam<br />

minyak mineral, tetapi<br />

tidak stabil (sangat<br />

reaktif) dalam air.<br />

Hidrokarbon paling sederhana yang teramati pada kondisi normal<br />

laboratorium adalah metana, CH 4 . Metana adalah molekul stabil yang<br />

tidak reaktif dengan rumus molekul yang konsisten dengan aturan oktet<br />

dari Lewis. Untuk mendapatkan rumus molekul metana melalui teori<br />

ikatan valensi, kita memerlukan diagram orbital untuk karbon dengan<br />

empat elektron tak berpasangan sehingga tumpang tindih orbital<br />

menghasilkan empat ikatan C-H. Untuk mendapatkan diagram di bawah<br />

ini, bayangkan bahwa satu dari elektron 2s pada atom C keadaan dasar<br />

menyerap energi dan dipromosikan ke orbital 2p yang kosong. Konfigurasi<br />

elektron yang dihasilkan adalah konfigurasi elektron keadaan tereksitasi.<br />

Konfigurasi elektron pada keadaan tereksitasi ini menyiratkan suatu<br />

molekul dengan tiga ikatan C-H yang saling tegak lurus berdasarkan<br />

orbital 2p dari atom C (sudut ikatan 90 o ). Ikatan keempat akan mengarah<br />

ke posisi manapun dalam molekul yang dapat mengakomodasi atom H<br />

keempat. Namun, penjelasan ini tidak cocok dengan sudut ikatan H-C-H<br />

yang ditemukan dari percobaan, sebab keempatnya membentuk sudut seb-


35<br />

esar 109,5 o , sama seperti yang diprediksikan oleh teori VSEPR. Suatu<br />

skema pengikatan yang didasarkan pada konfigurasi elektron keadaan<br />

tereksitasi tidak baik dalam menjelaskan sudut ikatan dalam CH 4 .<br />

Ingat bahwa orbital atom adalah pernyataan matematis dari<br />

gelombang elektron dalam suatu atom. Kombinasi aljabar dari<br />

persamaan gelombang satu orbital 2s dan tiga orbital 2p atom karbon<br />

menghasilkan satu set baru yang terdiri atas empat orbital identik.<br />

Orbital baru ini, yang terarah secara tetrahedral, memiliki energi<br />

pertengahan antara orbital 2s dan 2p. Proses matematis yang<br />

menggantikan orbital atom murni dengan orbital atom terformulasi<br />

untuk atom terikat dinamakan hibridisasi, dan orbital baru ini disebut<br />

orbital hibrid. Dalam pengertian lain, ada juga yang mengatakan<br />

bahwa hibridisasi adalah pencampuran orbital-orbital atom dalam<br />

suatu atom (biasanya atom pusat) untuk menghasilkan sekumpulan<br />

orbital hibrid, sedangkan orbital hibrid adalah orbital atom yang<br />

diperoleh ketika dua atau lebih orbital yang tidak setara pada atom<br />

yang sama bergabung untuk bersiap-siap membentuk ikatan kovalen.<br />

Tahukah Anda . . .<br />

Seberapa nyata orbital hibrid itu?<br />

Kombinasi aljabar<br />

fungsi gelombang<br />

faktanya adalah<br />

kombinasi linear orbitalorbital<br />

atom, artinya<br />

keduanya sekedar<br />

dijumlahkan atau<br />

dikurangkan. Resultan<br />

kombinasi linear adalah<br />

solusi untuk persamaan<br />

Schrödinger molekul.<br />

Untuk membentuk<br />

orbital hibrid,<br />

dibutuhkan energi, tetapi<br />

energi itu lebih besar<br />

daripada energi yang<br />

dikeluarkan oleh ikatan<br />

yang lebih kuat yang<br />

dibentuk oleh orbital<br />

hibrid.<br />

Apakah orbital hibrid merupakan deskripsi yang baik<br />

mengenai bagaimana elektron berperilaku, atau hanya sekedar<br />

penemuan untuk memperbaiki suatu teori yang buruk?<br />

Faktanya, orbital hibrid sama nyatanya seperti halnya<br />

orbital seperti hidrogen yang telah digunakan untuk<br />

mendeskripsikan atom multielektron.<br />

Orbital seperti hidrogen layak untuk mendeskripsikan<br />

perilaku elektron dalam atom. Orbital hibrid adalah cara yang<br />

layak untuk mendeskripsikan gerakan relatif elektron dalam<br />

molekul, dan orbital hibrid ini sangat berguna dalam<br />

pembahasan pengikatan kimia dalam poliatom.


36<br />

Hibridisasi sp 3<br />

Atom karbon memiliki dua orbital (2s dan 2p) untuk membentuk<br />

ikatan, artinya jika bereaksi dengan hidrogen maka akan terbentuk dua<br />

ikatan C-H. Faktanya, atom karbon membentuk empat ikatan C-H dan<br />

menghasilkan molekul metana dengan bentuk bangun ruang tetrahedron.<br />

Linus Pauling (1931) menjelaskan secara matematis bagaimana orbital s<br />

dan tiga orbital p berkombinasi atau terhibridisasi membentuk empat<br />

orbital atom yang ekuivalen dengan bentuk tetrahedral. Orbital yang<br />

berbentuk tetrahedral disebut dengan hibridisasi sp 3 . Angka tiga<br />

menyatakan berapa banyak tipe orbital atom yang berkombinasi, bukan<br />

menyatakan jumlah elektron yang mengisi orbital. Atom karbon memiliki<br />

konfigurasi ground-state 1s 2 2s 2 2p 1 x 2p 1 y pada kulit terluar terdapat dua<br />

elektron dalam orbital 2s, dan dua elektron tak perpasangan dalam orbital<br />

2p:<br />

Dari konfigurasi di atas, maka atom karbon hanya dapat membentuk<br />

dua ikatan, CH 2 . Pada kenyataannya, molekul CH 2 sangat jarang<br />

ditemukan dan lebih banyak terbentuk molekul CH 4 . Dari hasil<br />

eksperimen, diperoleh data bahwa kekuatan ikatan C-H sebesar 100<br />

kkal/mol. Dengan demikian, energi untuk membentuk ikatan C-H dalam<br />

CH 2 sebesar 200 kkal/mol.<br />

Alternatifnya adalah, satu elektron pada orbital 2s dipromosikan ke<br />

orbital 2p z seperti gambar di bawah ini. Konfigurasi baru ini memiliki satu<br />

elektron yang berada pada tingkat energi yang lebih tinggi dari groundstate.<br />

Energi yang dibutuhkan untuk mempromosikan elektron tersebut<br />

sebesar 96 kkal/mol.


37<br />

Pada posisi tereksitasi, karbon memiliki empat elektron tak<br />

berpasangan dan dapat membentuk empat ikatan dengan hidrogen.<br />

Meskipun membutuhkan energi sebesar 96 kkal/mol untuk<br />

mengeksitasi satu elektronnya terlebih dahulu, ikatan yang terbentuk<br />

dengan H (pada CH 4 ) jauh lebih stabil dibandingkan ikatan C-H pada<br />

molekul CH 2 . Ikatan C-H pada metana memiliki kekuatan ikatan 104<br />

kkal/mol dengan panjang ikatan 1.10 , sudut ikatan H-C-H sebesar<br />

109,5 o . Etana, C 2 H 6 , merupakan contoh paling sederhana dari molekul<br />

yang mengandung ikatan karbon-karbon. Ikatan karbon-karbon dalam<br />

etana memiliki panjang ikatan 1.54 dan kekuatan ikatan 88<br />

kkal/mol. Untuk ikatan C-H memiliki karakteristik yang sama dengan<br />

metana.<br />

Gambar 3.4. Struktur<br />

Lewis (kiri) dan kekule<br />

(kanan) dari etana.<br />

Gambar 3.5. Struktur etana.<br />

Hibridisasi sp 2<br />

Ketika kita membentuk orbital hibridisasi sp3 untuk menjelaskan<br />

ikatan dalam metana, pertama kali yang dilakukan adalah mempromo-


38<br />

sikan satu elektron dari orbital 2s ke excited state menghasilkan empat<br />

elektron tak berpasangan. Hibridisasi sp 2 terjadi jika satu elektron<br />

tereksitasi ke orbital p. Akibatnya, atom karbon yang terhibridisasi sp 2<br />

hanya dapat membentuk tiga ikatan sigma dan satu ikatan pi. Ikatan pi<br />

terjadi sebagai akibat dari tumpang tindih elektron pada orbital 2p-2p.<br />

Gambar 3.6. Karakteristik<br />

ikatan dalam etena<br />

Dua atom karbon sp 2 dapat saling membentuk ikatan yang kuat,<br />

mereka membentuk ikatan sigma melalui overlap orbital sp 2 -sp 2 .<br />

Kombinasi ikatan sigma sp 2 -sp 2 dan ikatan pi 2p-2p menghasilkan bentuk<br />

ikatan rangkap karbon-karbon (contoh sederhana, etena). Bentuk bangun<br />

ruang dari ikatan atom karbon yang terhibridisasi sp 2 adalah trigonal<br />

planar.<br />

Gambar 3.7. Orbital etena


39<br />

Hibridisasi sp<br />

Atom karbon memiliki kemampuan membentuk tiga macam<br />

ikatan, yaitu ikatan tunggal, rangkap dua dan rangkap tiga. Asetilena,<br />

C 2 H 2 , contoh paling sederhana dari ikatan karbon-karbon rangkap<br />

tiga. Di samping dapat berkombinasi dengan dua atau tiga orbital p,<br />

hibrida orbital 2s juga dapat berkombinasi dengan satu orbital p.<br />

Orbital sp memiliki bangun ruang linear dengan sudut ikatan HC-<br />

C sebesar 180 o yang telah terverifikasi dari hasil eksperimental.<br />

Panjang ikatan hidrogen-karbon sebesar 1,06 dan panjang ikatan<br />

karbon-karbon adalah 1,20 . Pada gambar di bawah ini, pada bagian<br />

(a) ikatan σ C-C terbentuk karena overlap orbital sp-sp dan ikatan C-H<br />

dibentuk karena overlap orbital sp-s, dan bagian (b) dua ikatan π<br />

karbon-karbon terbentuk melalui overlap orbital p yang berhadaphadapan<br />

antara atom karbon yang satu dengan atom karbon lainnya.<br />

Gambar 3.8. Orbital asitilena


40<br />

Tahukah Anda . . .<br />

Bagaimana orbital-orbital atom bercampur membentuk<br />

orbital hibrid?<br />

Orbital hibrid atom adalah hasil dari kombinasi matematis<br />

(penjumlahan dan pengurangan secara aljabar) fungsi-fungsi<br />

gelombang yang mendeskripsikan dua atau lebih orbital atom.<br />

Ketika fungsi aljabar yang menyatakan orbital s dan orbital p<br />

dijumlahkan, dihasilkan suatu fungsi baru; ini adalah hibrid sp<br />

(gambar bagian a di samping). Bila fungsi-fungsi aljabar yang<br />

sama dikurangkan, dihasilkan fungsi baru lagi; ini adalah hibrid sp<br />

kedua (gambar bagian b di samping). Proses hibridisasi ini<br />

ditunjukkan oleh gambar di samping ini, dan terlihat konsekuensi<br />

dari fase orbital p ketika kita menjumlahkan orbital s dan orbital<br />

p: fase negatif dari orbital p meniadakan sebagian orbital s yang<br />

positif. Ini menghasilkan orbital berbentuk air mata yang<br />

mengarah ke cuping positif orbital p. Seperti diperlihatkan pada<br />

gambar di samping pengurangan dua orbital adalah kebalikan dari<br />

situasi ini. Kedua cara untuk menggabungkan satu orbital s dan<br />

satu orbital p menghasilkan dua orbital hibrid sp yang ekuivalen,<br />

masing-masing memiliki amplitude terbesar (atau densitas elektron<br />

jika kita kuadratkan amplitude ini-gambar bagian c di samping ini)<br />

dalam arah 180 o satu sama lain. Prosedur yang sama digunakan<br />

untuk mengkontruksi tiga orbital hibrid sp 2 dan empat orbital<br />

hybrid sp 3 , meskipun kombinasi orbital-orbital ini sedikit lebih<br />

rumit.<br />

Sekarang anda telah mengetahui bagaimana pencampuran dari orbital<br />

yang berbeda tingkatan energinya untuk membuat orbital baru atau orbital<br />

hibrid. Pada bagian selanjutnya ini, akan disajikan video pengajaran<br />

tentang hibridisasi dari sp 3 , sp 2 , dan sp. Dengan video pengajaran ini, anda<br />

diharapkan menjadi lebih paham lagi akan hal-hal tersebut.


41<br />

VIDEO 5<br />

VIDEO 5<br />

CONTOH 3.2<br />

Tentukanlah keadaan hibridisasi atom pusat dari P dalam molekul<br />

PF 3.<br />

Penyelesaian<br />

Konfigurasi elektron keadaan dasar P adalah [Ne] 3s 2 3p 3 .<br />

Dengan demikian, atom P memiliki lima elektron valensi. Struktur<br />

lewis untuk PF 3 adalah<br />

Terdapat tiga pasang elektron ikatan dan sepasang elektron bebas<br />

pada atom P. Kita melihat bahwa susunan empat pasang elektron<br />

keseluruhan adalah tetrahedral, dan harus terhibridisasi sp 3 . Diagram<br />

orbital keadaan dasar atom P adalah


42<br />

Dengan mencampurkan orbital 3s dan 3p, kita memperoleh empat<br />

orbital hibrid sp 3 .<br />

Hibridisasi sp 3 d dan sp 3 d 2<br />

Ingatlah bahwa<br />

hibridisasi bukanlah<br />

fenomena yang nyata,<br />

melainkan suatu<br />

rasionalisasi karena ada<br />

fakta dari hasil<br />

percobaan.<br />

Untuk menjelaskan skema hibridisasi yang berhubungan dengan<br />

geometri gugus lima elektron dan enam elektron, kita perlu melangkah<br />

lebih jauh dari subkulit s dan p pada kulit valensi, dan secara tradisi ini<br />

berarti melibatkan kontribusi orbital d. Kita dapat mencapai lima orbital<br />

fosforus terisi setengah untuk menjelaskan lima ikatan P-Cl dalam PCl 5<br />

dan geometri molekul bipiramida trigonalnya melalui hibridisasi satu<br />

orbital s, tiga orbital p, dan satu orbital d pada kulit valensi menjadi lima<br />

orbital hibrid sp 3 d seperti gambar berikut:<br />

Kita dapat mencapai enam orbital sulfur terisi setengah untuk<br />

menjelaskan enam ikatan S-F dalam SF 6 dan geometri molekulnya<br />

oktahedralnya melalui hibridisasi satu orbital s, tiga orbital p, dan dua<br />

orbital d pada kulit valensi menjadi enam orbital hybrid sp 3 d 2 seperti<br />

gambar beikut ini:<br />

CONTOH 3.3<br />

Gambarkan keadaan hibridasi fosfor dalam PBr 5 .<br />

Penyelesaian


43<br />

Struktur Lewis dari untuk PBr 5 adalah<br />

Struktur tersebut menunjukkan bahwa susunan dari lima pasang<br />

elektron adalah segitiga bipiramida. Kita temukan bahwa bentuk ini<br />

merupakan bentuk dari lima orbital hibrid sp 3 d. Jadi P harus<br />

terhibridisasi sp 3 d dalam PBr 5 . Konfigurasi elektron keadaan dasar P<br />

adalah [Ne] 3s 2 3p 3 . Untuk menggambarkan proses hibridisasi, kita<br />

mulai dengan diagram orbital untuk keadaan dasar P:<br />

Eksitasi elektron 3s ke orbital 3d menghasilkan keadaan<br />

tereksitasi berikut:<br />

Pencampuran satu orbital 3s, tiga orbital 3p, dan satu orbital 3d<br />

menghasilkan lima orbital hibrid sp 3 d, orbital hibrid ini akan<br />

bertumpang tindih dengan lima orbital Br untuk menghasilkan lima<br />

ikatan kovalen P-Br.<br />

Telah kita pelajari proses hibridisasi dari sp 3 d dan sp 3 d 2 . Berikut<br />

ini akan ditampilakan sebuah video pengajaran tentang hibridisasi dari<br />

sp 3 d dan sp 3 d 2 . Dengan video pengajaran ini anda diharapkan akan<br />

lebih memahami lagi tentang proses hibridisasi dari sp 3 d dan sp 3 d 2 .<br />

Tetapi perlu diingatkan kembali bahwa hibridisasi bukanlah fenomena<br />

yang nyata, melainkan suatu rasionalisasi karena ada fakta dari hasil<br />

percobaan sehingga perlu pendekatan yang dapat menjelaskan<br />

fenomena tersebut. Oleh karena itu, fenomena dari hasil percobaan<br />

tersebut dijelaskan dengan proses hibridisasi.


44<br />

VIDEO 6<br />

VIDEO 6<br />

Meskipun ada kesulitan mengemukakan skema hibridisasi yang<br />

melibatkan orbital d, skema hibridisasi sp, sp 2 , dan sp 3 telah mantap kita<br />

pelajari bersama sebelumnya. Berikut ini disajikan sebuah video<br />

pengajaran cara cepat menentukan hibridisasi apa yang berlaku dari suatu<br />

molekul (sp, sp 2 , atau sp 3 ).<br />

VIDEO 7


45<br />

4. Bentuk Molekul Dengan Menggunakan Orbital<br />

Hibrid (Hibridisasi)<br />

Pada sub pokok bahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa,<br />

keuntungan VSEPR adalah bahwa teori ini memiliki kemampuan<br />

prediksi berdasarkan struktur Lewis, sementara skema hibridisasi,<br />

memerlukan pengetahuan awal mengenai geometri molekul. Jadi,<br />

bagaimana kita selanjutnya mendeskripsikan pengikatan dalam<br />

molekul? Kita dapat memilih skema hibridisasi yang mungkin untuk<br />

atom pusat dalam struktur, dalam teori ikatan valensi dengan<br />

Metode pembelajaran<br />

usulan untuk sub<br />

pokok bahasan 4:<br />

1. Discovery.<br />

2. Ceramah.<br />

3. Tanya Jawab.<br />

Menuliskan struktur Lewis yang masuk akal untuk spesies yang<br />

diminati;<br />

Menggunakan teori VSEPR untuk memprediksikan geometri<br />

gugus elektron atom pusat yang mungkin;<br />

Menyeleksi skema hibridisasi yang berhubungan dengan geometri<br />

gugus elektron.<br />

Bentuk molekul dapat dijelaskan dari orbital hibrid yang<br />

diperoleh dari proses hibridisasinya. Dalam teori VSEPR kita dapat<br />

mendeskripsikan lagi dari geometri gugus elektronya, misalnya<br />

geometri gugus elektronnya adalah planar trigonal, maka kita dapat<br />

menentukan jenis-jenis/variasi bentuk molekul yang dapat terjadi dari<br />

geometri gugus elektronnya yaitu, planar trigonal (segitiga datar) atau<br />

bengkok (menekuk). Jenis-jenis bentuk molekul tersebut terjadi<br />

karena adanya pengaruh elektron bebas sehingga memungkinkan<br />

munculnya banyak variasi dari geometri gugus elektronya.<br />

Khusus untuk orbital hibrid, bentuk molekul yang diprediksikan<br />

hanya jika atom pusatnya tidak ada elektron bebas, artinya nama<br />

bentuk molekul tersebut merupakan nama dari geometri gugus<br />

elektron dari teori VSEPR, seperti pada tabel berikut ini yang<br />

menyajikan hubungan antara nama bentuk molekul dari orbital hibrid<br />

yang diperoleh dari proses hibridisasinya. Ingat kembali bahwa proses<br />

hibridisasi yang mengasilkan orbital hibrid merupakan bagian dari te-


46<br />

ori ikatan valensi untuk memprediksikan bentuk molekul yang terjadi.<br />

Tabel 4.1. Bentuk molekul dari orbital hibridnya.<br />

Orbital Hibrid<br />

Bentuk Molekul<br />

sp<br />

Linear<br />

sp 2<br />

Planar Trigonal<br />

sp 3<br />

Tetrahedral<br />

sp 3 d<br />

Bipiramida Trigonal<br />

sp 3 d 2<br />

Oktahedral<br />

Jika sebelumnya kita telah membahas bagaimana proses hibridisasi<br />

yang menghasilkan orbital hibrid sp, sp 2 , sp 3 , sp 3 d, dan sp 3 d 2 dalam<br />

rangka memprediksikan bentuk molekul yang terjadi, maka selanjutnya<br />

akan disajikan sebuah video pengajaran bagaimana masing-masing orbital<br />

atom yang berbeda tingkatan energi bercampur membentuk orbital hibrid<br />

tersebut (hibridisasi).<br />

VIDEO 8


47<br />

Tahukah Anda . . .<br />

Manakah yang lebih baik digunakan, teori VSEPR<br />

atau teori ikatan valensi dalam merasionalkan bentuk<br />

molekul?<br />

Tidak ada teori yang “benar” untuk mendeskripsikan bentuk<br />

molekul. Satu-satunya informasi yang benar adalah bukti<br />

percobaan yang menetapkan suatu struktur. Begitu bukti<br />

percobaan sudah di tangan, anda akan lebih mudah<br />

merasionalkan bukti tersebut dengan satu teori atau teori<br />

lainnya. Untuk H 2 S, teori ikatan valensi yang menyarankan<br />

sudut ikatan 90 o , tampaknya lebih baik dalam menjelaskan<br />

sudut ikatan 92 o yang teramati dibandingkan dengan teori<br />

VSEPR. Untuk struktur lewis H 2 S, teori VSEPR<br />

memprediksikan geometri gugus elektron tetrahedral, yang<br />

selanjutnya menyarankan sudut ikatan tetrahedral yaitu<br />

109,5 o . Namun, dengan memodifikasi prediksi awal VSEPR ini<br />

untuk mengakomodasikan tolakan pasangan bebas-pasangan<br />

bebas dan pasangan bebas-pasangan ikatan, sudut ikatan yang<br />

diprediksi kurang dari 109,5 o .<br />

Teori VSEPR memberikan hasil yang cukup baik dalam<br />

kebanyakan kasus. Kecuali anda mempunyai informasi<br />

spesifik uuntuk menyarankan yang lain, mendeskripsikan<br />

bentuk molekul dengan teori VSEPR sudah cukup baik. Perlu<br />

diingat bahwa teori VSEPR maupun teori ikatan valensi<br />

adalah sekedar model yang kita gunakan untuk mersionalkan<br />

bentuk dan pengikatan dalam molekul poliatomeik sehingga<br />

harus dipandang dengan kritis, selalu tetap membandingkan<br />

dengan hasil percobaan. Selain itu, perlu diingat pula bahwa<br />

teori VSEPR menggunakan data empiris untuk memberikan<br />

perkiraan bentuk molekul, sementara teori ikatan valensi<br />

mengaitkan orbital-orbital yang digunakan dalam pengikatan<br />

berdasarkan bentuk molekul yang diberikan.<br />

5. Kepolaran Molekul<br />

Bentuk molekul dapat mempengaruhi kepolaran molekul, apakah<br />

polar atau non polar. Kepolaran molekul merupakan sifat yang penting<br />

Metode pembelajaran<br />

usulan untuk sub<br />

pokok bahasan 5:<br />

1. Discovery.<br />

2. Ceramah.<br />

3. Tanya Jawab.


48<br />

Gambar 5.1. Kumpulan<br />

molekul polar yang<br />

mengatur dirinya<br />

sehingga gaya tarik<br />

menarik (garis warna<br />

biru) lebih besar dari<br />

gaya tolak menolak (garis<br />

putus-putus warna<br />

merah).<br />

karena banyak sifat-sifat fisik suatu senyawa ditentukan oleh sifat ini. Hal<br />

ini disebabkan molekul polar mempunyai sifat saling menarik. Apabila<br />

sejumlah molekul berkumpul, senyawa ini cenderung membentuk sebagian<br />

ujungnya bersifat positif dan sebagian ujung lainnya bersifat negatif. Gaya<br />

tarik menarik elektrostatik ini menyebabkan terjadinya tarik menarik<br />

antara molekul-molekul. Gaya tarik menarik ini akan mempengaruhi sifatsifat<br />

seperti titik didih dan kemudahan menguap. Namun, mula-mula<br />

marilah kita perhatikan lebih cermat sifat polar molekul yang berkaitan<br />

dengan bentuk molekul.<br />

Ikatan kovalen disebut polar apabila dua atom yang terikat berbeda<br />

elektronegativitasnya. Anda harus ingat bahwa atom dengan<br />

elektronegativitas yang lebih besar adalah atom yang mempunyai muatan<br />

negatif dan atom lainnya bermuatan positif dengan jumlah yang sama.<br />

Supaya molekul dapat menjadi polar, maka molekul tersebut harus<br />

dipol. Artinya ujung yang berlawanan dari molekul mempunyai muatan<br />

listrik yang berlawanan. Apabila tidak ada muatan pada ujung yang<br />

berlawanan atau mempunyai muatan yang sama, maka molekul ini bukan<br />

dipol, dan bukan merupakan molekul polar.<br />

Struktur Lewis karbon dioksida adalah<br />

suatu bentuk molekul yang linear. Ikatan CO 2 adalah polar dengan oksigen<br />

yang lebih elektronegatif membawa muatan negatif. Oleh karena molekul<br />

linear, bagian oksigen yang negatif dijumpai pada ujung yang berlawanan<br />

dari molekul. Jadi, ujung yang berlawanan bermuatan listrik yang sama.<br />

Dengan demikian, ini berarti molekul tersebut nonpolar.<br />

Seluruh kepolaran molekul juga dapat dianggap sebagai hasil interaksi<br />

bermacam-macam ikatan polar yang ada dalam molekul. Untuk<br />

menganalisis pengaruhnya, kita perhatikan dipol ikatan individual-dipol<br />

yang ada dalam molekul yang dihasilkan oleh pembagian elektron yang ti-


49<br />

dak sama dalam ikatan-sebagai vektor yang dapat mendorong atau<br />

menolak elektron. Ikatan dipol CO 2 terletak pada arah yang<br />

berlawanan dan saling tolak menolak dengan sempurna, yang berarti<br />

ikatan CO 2 adalah non polar. Tanda panah ( ) digunakan untuk<br />

menunjukan arah polaritas atau arah dipol. Berdasarkan kesepakatan,<br />

arah pergerakan elektron searah dengan arah panah.<br />

(Dipol ikatan,<br />

, saling meniadakan,<br />

karena ikatannya berlawanan arah)<br />

Untuk air, dipol ikatan individual tidak seluruhnya saling<br />

meniadakan, karena molekulnya tidak linear. Namun sebaliknya, gaya<br />

tariknya mengarah ke suatu arah yang menghasilkan molekul dipol<br />

yang murni.<br />

H<br />

O<br />

H<br />

(Panah besar menunjukkan<br />

arah dipol yang murni dari<br />

molekul)<br />

Perbedaan antara air dan karbon dioksida memperlihatkan betapa<br />

pentingnya struktur molekul dalam penentuan polaritas molekul. Hal<br />

ini merupakan salah satu alasan mengapa teori VSEPR sangat<br />

bermanfaat. Kemampuan teori ini untuk memperkirakan struktur<br />

molekul memungkinkan kita untuk memperkirakan polaritas molekul<br />

tersebut. Untuk melakukan hal ini, marilah kita mulai dengan<br />

menganalisis bagaimana kira-kira dipol ikatan berinteraksi dalam<br />

beberapa bentuk molekul. Dalam sub pokok bahasan ini, kita anggap<br />

semua atom yang terikat pada atom pusat adalah sama. Namun,<br />

sebelum ke situ, marilah kita mulai dengan sebuah video pengajaran<br />

yang berisi pengantar kepada hubungan bentuk molekul dengan<br />

kepolaran molekul, kemudian baru akan kita pelajari bersama<br />

bagaimana kepolaran dari bentuk molekul linear, trigonal planar,<br />

tetrahedral, bipiramida trigonal, dan oktahedral.<br />

Apabila atom yang<br />

terikat pada atom pusat<br />

tidak sama, maka<br />

masing-masing ikatan<br />

berbeda polaritasnya dan<br />

pembatalan dipol ikatan<br />

biasanya tidak terbentuk.


50<br />

VIDEO 9<br />

Pembentukan dipol ikatan yang linear<br />

Kita telah mempelajari pembentukan dipol ikatan pada molekul CO 2<br />

sebelumnya. Kita akan melihat bahwa bentuk molekul lainnya yang<br />

mempunyai bentuk dipol ikatan. Jadi, sangat bermanfaat untuk diingat<br />

antara sepasang dipol ikatan yang ekuivalen dengan arah tarik menarik<br />

yang berlawanan dapat daling meniadakan gaya tarik menarik tersebut.<br />

(Dipol ikatan, , saling meniadakan,<br />

karena ikatannya berlawanan arah)<br />

Pembentukan dipol ikatan yang trigonal planar<br />

Di bawah ini dapat dilihat pembentukan ikatan dipol seperti ini:<br />

Meskipun tidak sejelas seperti pembentukan ikatan linear, peniadaan<br />

gaya tarik menarik dipol ikatan juga terjadi di sini. Dua dipol yang<br />

membentuk sudut dan mengarah ke atas dan demikian seterusnya. Oleh se-


51<br />

bab itu, kita menduga molekul trigonal planar seperti BCl 3 dan SO 3<br />

adalah non polar dan nyatanya hal ini benar. Kenyataannya, setiap<br />

molekul trigonal planar adalah non polar apabila atom pusat terikat<br />

pada tiga atom yang sama. Namun, apabila berbeda satu sama lainnya,<br />

maka polaritas itu berbeda dan peniadaan tarik menarik yang<br />

sempurna tidak terjadi, sehingga molekul ini menjadi polar.<br />

Pembentukan dipol ikatan yang tetrahedral<br />

Dalam struktur ini, dipol ikatan mengarah ke sudut-sudut<br />

tetrahedralnya.<br />

Pembentukan ikatan juga mengarah kepada peniadaan gaya tarik<br />

menarik dipol. Masing-masing dipol ikatan meniadakan pengaruh dari<br />

ketiga dipol lainnya ke arah berlawanan. Sebagai hasilnya, molekul<br />

tetrahedral seperti CCl 4 atau CF 4 adalah non polar, meskipun senyawa<br />

ini mempunyai ikatan polar.<br />

Pembentukan dipol ikatan yang bipiramida trigonal<br />

dan oktahedral<br />

Untuk menganalisis struktur ini, kita dapat menggunakan apa<br />

yang telah kita pelajari sebelumnya mengenai bentuk molekul yang<br />

sederhana. Struktur bipiramida trigonal sebenarnya terdiri dari bentuk<br />

ikatan triangular pada satu bidang yang terletak di tengah triangular<br />

tersebut ditambah sepasang ikatan dengan arah berlawanan dan tegak<br />

lurus pada bidang datar tersebut. Kita telah melihat penyebaran dipol<br />

ikatan yang triangular dan datar mendorong terjadinya peniadaan gaya<br />

tarik menarik. Jadi, ketiga ikatan pada segitiga datar yang terletak di<br />

tengah bipiramida trigonal tidak mempengaruhi polaritas molekul.<br />

Kita dapat juga melihat bahwa sepasang dipol ikatan yang arahnya be-<br />

Gambar 5.2. Air yang<br />

terletak di bagian bawah,<br />

bersifat polar, tidak dapat<br />

menyatu dengan minyak<br />

di bagian atasnya karena<br />

minyak bersifat non<br />

polar, sehingga keduanya<br />

tidak saling bereaksi satu<br />

sama lain.


52<br />

rlawanan dapat meniadakan gaya tarik menarik. Jadi, dua ikatan yang<br />

tegak lurus terhadap bidang triangular bipiramida trigonal juga<br />

menyebabkan peniadaan gaya tarik menarik dipolnya. Untuk<br />

keseluruhannya, kita memperoleh peniadaan yang menyeluruh untuk<br />

semua dipol ikatan, yang berarti molekul bipiramida trigonal seperti PCl 5<br />

adalah non polar, tanpa memperhatikan bagaimana ikatan polarnya terjadi.<br />

(bipiramida trigonal)<br />

(oktahedral)<br />

Molekul oktahedral yang simetris seperti SF 6 adalah non polar juga.<br />

Pada struktur oktahedral di atas, ada tiga pasang ikatan yang arahnya<br />

berlawanan. Peniadaan menyeluruh terjadi pada setiap pasang sehingga<br />

dipol ikatan individual dalam struktur oktahedral ditiadakan dan sebagai<br />

hasilnya adalah molekulnya non polar.<br />

Molekul yang mempunyai pasangan elektron bebas pada<br />

atom pusat<br />

Kebanyakan kejadian, apabila ada pasangan elektron bebas pada kulit<br />

valensi atom pusat, dipol ikatan tidak seluruhnya saling meniadakan.<br />

Perhatikanlah, misalnya pembentukan SO 2 , yang mempunyai struktur<br />

berbentuk V dan mempunyai satu pasangan elektron bebas pada atom<br />

pusatnya.<br />

S<br />

O O<br />

Untuk SO 2 , dua dipol ikatan dalam satu arah tidak dimbangi oleh satu<br />

dipol ikatan ketiga dengan arah yang berlawanan. Seperti dapat dilihat<br />

pada molekul air, dipol ikatan sebagian aditif dan molekul dalam bentuk k-


53<br />

eseluruhan adalah polar.<br />

Ketidakseimbangan yang sama dapat juga kita jumpai dalam<br />

kebanyakan struktur lainnya yang mempunyai pasangan elektron<br />

bebas pada atom pusatnya. Meskipun demikian, ada dua pengecualian<br />

yaitu, struktur AX 2 E 3 dan struktur AX 4 E 2 yang dipol ikatannya<br />

dihambat untuk membentuk molekul non polar.<br />

CONTOH 5.1<br />

Apakah molekul SiF 4 polar?<br />

Penyelesaian<br />

Langkah pertama adalah menggambar struktur Lewis dan<br />

kemudia tentukan bentuk molekulnya menggunakan teori VSEPR.<br />

Struktur Lewisnya seperti gambar di samping ini.<br />

Teori VSEPR menunjukkan kepada kita bahwa molekul ini<br />

adalah tetrahedral. Kita telah mengetahui bahwa dalam struktur ini<br />

semua dipol ikatan saling meniadakan. Jadi, kita dapat mengatakan<br />

bahwa SiF 4 adalah molekul yang non polar.<br />

CONTOH 5.2<br />

Apakah molekul, kloroform, CHCl 3 , polar?<br />

Penyelesaian


54<br />

Strktuk Lewis kloform adalah seperti gambar disamping ini dan<br />

merupakan moelekul tetrahedral. Meskipun demikian, tidak semua ikatan<br />

dalam molekul tersebut sama. Klor lebih elektronegatif daripada hidrogen,<br />

sehingga ikatan C-Cl lebih polar daripada ikatan C-H. Tambahan lagi,<br />

karbon sedikit lebih elektronegatif daripada elektronegatif daripada<br />

hidrogen, sehingga ikatan dipol C-H menambah efek dipol ikatan C-Cl.<br />

Sebagai hasilnya, kita dapat mengatakan bahwa molekul kloroform adalah<br />

polar.<br />

CONTOH 5.3<br />

Apakah molekul PCl 3 polar?<br />

Penyelesaian<br />

Seperti sebelumnya kita mulai dengan struktur Lewsinya seperti<br />

gambar di bawah ini.<br />

Teori VSEPR menyebutkan bahwa molekul mempunyai bentuk<br />

piramida trigonal dan kita ketahui ada sepasang elektron bebas pada atom<br />

fosfor. Pada strktur ini ikatan dipol tidak saling meniadakan sehingga kita<br />

dapat memperkirakan bahwa molekul tersebut polar.<br />

Berikut ini kita akan menyaksikan video pengajaran tentang hubungan<br />

antara bentuk molekul dan kepolaran molekul yang juga dilengkapi<br />

dengan praktikum atau percobaan untuk membuktikan kepolaran molekul<br />

tersebut dari hasil prediksi teori.


55<br />

VIDEO 10<br />

APLIKASI<br />

Dalam usaha untuk menciptakan molekul-molekul aneh yang<br />

dipercaya hadir di ruang antar bintang, kimiawan di Rice University<br />

menggunakan laser bertenaga tinggi untuk menguapkan grafit. Di<br />

antara produk yang terbentuk dalam percobaan pada tahun 1985 ini,<br />

terdapat spesi stabil yang memiliki massa molar setara dengan rumus<br />

C 60 . Molekul tersebut pasti memiliki bentuk yang menarik karena<br />

ukurannya dan karena hanya tersusun atas satu jenis atom. Dengan<br />

menggunakan kertas, gunting, dan perekat, para peneliti menyusun<br />

suatu bola tertutup dari 20 kertas berbentuk segi enam dan 12 kertas


56<br />

berbentuk segi lima. Bola ini memiliki 60 sudut, yang berkaitan dengan 60<br />

atom karbon.<br />

Karena bentuknya, kimiawan memberi nama molekul baru ini<br />

“bukminsterfulleren” sebagai penghargaan terhadapa almarhum R.<br />

Buckminster Fuller, yang rancangan arsitek dan tekniknya seringkali<br />

memasukkan kubah geodesih. Tetapi nama ini terlalu panjang, sehingga<br />

molekul ini, yang mirip dengan bola sepak (seperti gambar di atas), cepat<br />

dikenal sebagai “buckyball”. Pengukuran spektroskopi dan sinar-x lebih<br />

lanjut memastikan struktur ramalan ini.<br />

Buckyball telah menarik perhatian besar dalam komunitas ilmiah<br />

karena berbagai alasan. Pertama, molekul ini adalah salah satu alotrop<br />

stabil dari karbon, seperti juga intan dan grafit. Ternyata, buckyball dapat<br />

dibuat dengan keadaan yang tidak terlalu ekstrim, dan terdapat sebagai<br />

komponen alam dari jelaga. Tambahan lagi, buckyball merupakan molekul<br />

paling simetris yang pernah ditemukan. Lebih jauh lagi, sejak buckyball<br />

ditemukan, kimiawan telah membuat “fulleren” serupa dengan lebih dari<br />

60 atom karbon seperti, C 70 dan C 76 .<br />

Buckytube dalam gambar<br />

ini yang mana bentuknya<br />

menyerupai bentuk<br />

tabung. Para ahli kimia<br />

mencari jalan untuk<br />

membuka tudung itu<br />

untuk menempatkan<br />

molekul lain ke dalam<br />

tabung tersebut.<br />

Buckyball dan fulleren lainnya mewakili konsep yang sama sekali<br />

baru dalam arsitektur molekul. Beberapa kajian telah menunjukkan bahwa<br />

molekul-molekul ini (dan senyawa turunannya) dapat bertindak sebagai<br />

superkonduktor dan pelumas suhu tinggi, dan mungkin akan ditemukan<br />

kegunaanya sebagai katalis dan obat anti virus.<br />

Salah satu temuan yang mengagumkan dibuat pada tahun 1991 oleh<br />

ilmuwan Jepang, yaitu identifikasi struktur relatif dari buckyball. Molekulmolekul<br />

ini dapat memiliki panjang sampai ratusan nanometer dengan<br />

bentuk seperti tabung dan dijuluki “buckytube” atau “nanotube” (karena<br />

ukurannya). Nanotube beberapa kali lebih kuat dibandingkan kawat baja<br />

yang dimiliki dimensi serupa dan suatu hari mungkin dapat digunakan<br />

dalam cetakan tuangan kawat logam yang sangat tipis yang digunakan<br />

dalam integrasi sirkuit mikroskopik atau sebagai “botol” penyimpanan<br />

molekul.


57<br />

RINGKASAN<br />

1. Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang<br />

yang mempengaruhi banyak sifat-sifat fisis dan kimia molekul<br />

tersebut.<br />

2. Bentuk molekul dapat kita prediksikan dengan menggunakan<br />

orbital hibrida (hibridisasi) dan teori Tolakan Pasangan Elektron<br />

Kulit Valensi (VSEPR).<br />

3. Keuntungan VSEPR adalah bahwa teori ini memiliki kemampuan<br />

prediksi berdasarkan struktur Lewis, sementara skema hibridasi,<br />

memerlukan pengetahuan awal mengenai geometri molekul.<br />

4. Bentuk yang dipilih suatu molekul adalah dengan cara<br />

meminimalkan tolakan. Pendekatan untuk kajian bentuk molekul<br />

ini disebut teori Tolakan Pasangan Elektron Kulit Valensi<br />

(Valence Shell Electron Pair Repulsion-VSEPR), karena<br />

pendekatan teori ini menjelaskan susunan geometrik dari pasangan<br />

elektron di sekitar atom pusat sebagai akibat tolak menolak antara<br />

pasangan elektron.<br />

5. Teori apapun untuk menjelaskan bentuk molekul, baik teori<br />

VSEPR maupun teori ikatan valensi (orbital hibrid dari proses<br />

hibridisasi) adalah sekedar model yang kita gunakan untuk<br />

merasionalkan bentuk dan pengikatan dalam molekul poliatomik<br />

sehingga harus dipandang dengan kritis, selalu tetap<br />

membandingkan dengan hasil percobaan.<br />

6. Bentuk molekul dapat mempengaruhi kepolaran molekul, apakah<br />

polar atau non polar. Kepolaran molekul merupakan sifat yang<br />

penting karena banyak sifat-sifat fisik suatu senyawa ditentukan<br />

oleh sifat ini.


58<br />

LEMBAR KERJA MAHASISWA<br />

SOAL<br />

1. Ramalkan geometri gugus elektron berdasarkan teori VSEPR dari: (a)<br />

AlCl 3 , (b) ZnCl 2 , (c) ZnCl 2- 4 .<br />

2. Ramalkan geometri ion-ion berikut: (a) NH + 4 , (b) NH - 2 , (c) CO 2- 3 , (d)<br />

BeF 2- 4 .<br />

3. Manakah di antara berikut ini yang berbentuk tetrahedral? SiCl 4 , SeF 4 ,<br />

XeF 4 , CI 4 , CdCl 2- .<br />

4. Manakah di antara berikut ini yang geometri gugus elektronnya<br />

berbentuk oktahedral? XeF 4 , I 3- , CIF 3 .<br />

5. Ramalkan bentuk molekul dari In(CH 3 ) 3 berdasarkan teori VSEPR.<br />

6. Ramalkan geometri gugus elektron berdasarkan teori VSEPR dari<br />

Hg 2 Cl 2 dan HgCl 2 .<br />

7. Tentukanlah jenis hibridisasi yang terjadi dari NH 3 .<br />

8. Tentukanlah jenis hibridisasi yang terjadi dari HgCl 2 .<br />

9. Tentukanlah jenis hibridisasi yang terjadi dari AlI 3 .<br />

10. Tentukanlah jenis hibridisasi yang terjadi dari PF 3 .<br />

11. Manakah di antara berikut ini yang merupakan jenis hibridisasi jenis<br />

sp 3 ? NH + 4 , BF 3 , BeCl 2 .<br />

12. Tentukan orbital hibrid dari SF 4 .<br />

13. Apakah molekul molekul XeF 4 polar?<br />

14. Bagaimana bentuk molekul dari orbital hibrid BeH 2 .<br />

15. Bagaiaman bentuk molekul dari orbital hibrid PCl 3 .<br />

16. Apakah molekul ICl polar?<br />

17. Apakah molekul NO polar?<br />

18. Apakah molekul Cl 2 polar?<br />

19. Apakah molekul BF 3 polar?<br />

20. Apakah molekul SO 2 polar?


59<br />

DAFTAR PUSTAKA<br />

Anonim, (____), Linus Carl Pauiling,<br />

http://profil.merdeka.com/mancanegara/l/linus-carl-pauling/,<br />

diakses pada Mei 2016.<br />

Austin, (2011), VB Theory Expanded Valence sp 3 d And sp 3 d 2 ,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=sxCybsvXHfM, diakses pada<br />

Mei 2016.<br />

Baptista, M. M., (2012), sp sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 Hybridizations,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=eGnbLEV9Be4, diakses pada<br />

Mei 2016.<br />

Brady, J. E., (2000), Kimia Universitas: Asas & Struktur Jilid Satu,<br />

Binapura Aksara, Jakarta.<br />

Causey, D., (2014), sp 3 Atomic Orbital Hybridization,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=vDREeV9nLEo, diakses pada<br />

Mei 2016.<br />

Chang, R., (2005), Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti, Erlangga,<br />

Jakarta.<br />

DeWitt, T., (2012), VSEPR Theory-Introduction,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=nxebQZUVvTg, diakses pada<br />

Mei 2016.<br />

DeWitt, T., (2012), VSEPR Theory Pratice Problem,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=xwgid9YuH58, diakses pada<br />

Mei 2016.<br />

DeWitt, T., (2012), VSEPR Theory-Common Mistakes,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=8Tl_bDWCAmo, diakses<br />

pada Mei 2016


60<br />

Fessenden, R. J., dan Fessenden J. S., (1982), Kimia Organik Edisi Ketiga<br />

Jilid 1, Erlangga, Jakarta.<br />

Kanal, (2012), Melihat Panjang Ikatan Dan Sudut Ikatan Dengan Hyperchem,<br />

https://www.youtube.com/watch?v=35yXWPhxuto, diakses pada Mei<br />

2016.<br />

Nipu, F., (2015), sp 3 , sp 2 , sp Hybridization And Bond Angles - Organic<br />

Chemistry Made Simple, https://www.youtube.com/watch?v=Dgy3_IlC-<br />

Ds, diakses pada Mei 2016.<br />

Oxtoby, D. W., Gillis, H. P., dan Nachtrieb, N. H., (2001), Kimia Modern<br />

Edisi Keempat Jilid 1, Erlangga, Jakarta.<br />

Petrucci, R. H., Harwood, W. S., Herring, F. G., dan Madura, J. D., (2011),<br />

Kimia Dasar: Prinsip-prinsip & Aplikasi Modern Edisi Kesembilan Jilid<br />

2, Erlangga, Jakarta.<br />

The Lawrence Hall of Science, (2010), Shapes And Polarities Of Molecules<br />

CHEM Study, https://www.youtube.com/watch?v=BnU2idxQ3Xc,<br />

diakses pada Mei 2016.<br />

Thornley, R., (2012), Explain Hybridization As Mixing Of Atomic Orbitals<br />

Making New Orbitals [HL IB Chemistry],<br />

https://www.youtube.com/watch?v=HKyobMewXBw, diakses pada Mei<br />

2016.<br />

Thornley, R., (2012), Predict Molecular Polarity From Molecular Shape And<br />

Bond Polarities [SL IB Chemistry],<br />

https://www.youtube.com/watch?v=i4ikq5opgPg, diakses pada Mei<br />

2016.<br />

Tro, N. J., (2008), Chemistry: A Molecular Approach, Pearson Educatoin Inc,<br />

United States of America.<br />

University of Colorado Boulder, (____), Molecule Shapes,<br />

https://phet.colorado.edu/en/simulation/molecule-shapes, diakses pada<br />

Mei 2016.


61<br />

GLOSARIUM<br />

Atom pusat dalam suatu struktur adalah atom yang terikat ke dua atau<br />

lebih atom lain.<br />

Diagram orbital adalah pengembangan konfigurasi elektron yang<br />

menunjukkan penempatan orbital yang paling mungkin dan<br />

penempatan spin setiap elektronnya dalam atom.<br />

Energi potensial adalah energi karena posisi atau susunan. Energi<br />

berkait dengan gaya tarik dan gaya tolak antar objek-objek.<br />

Gaya antar molekul adalah tarikan antara molekul-molekul.<br />

Geometri gugus elektron adalah distribusi geometris pasangan<br />

elektron di seputar atom pusat dalam kulit valensinya.<br />

Geomtri molekul adalah bentuk geometrik suatu molekul atau ion<br />

poliatom. Dalam satu spesies yang semua pasangan elektronnya<br />

adalah pasangan ikatan, geometri molekul sama seperti geometri<br />

kelompok elektron. Pada kasus lain, kedua sifat ini berhubungan,<br />

tetapi tidak sama.<br />

Hibridisasi adalah penggabungan orbital-orbital atom murni untuk<br />

menghasilkan orbital hibrid dalam pendekatan ikatan valensi ke<br />

pengikatan kovalen.<br />

Ikatan kovalen terbentuk ketika elektron digunakan bersama antara<br />

sepasang atom. Dalam teori ikatan valensi, penggunaan bersama<br />

elektron dikatakan terjadi dalam kawasan yang orbital atomnya<br />

bertumpang tindih.<br />

Dalam ikatan kovalen polar terdapat pemisahan antara pusat<br />

bermuatan positif dan pusat bermuatan negatif dalam ikatan tersebut.<br />

Ikatan kovalen rangkap adalah ikatan dengan lebih dari dua<br />

elektron digunakan bersama di antara atom-atom yang terikat.<br />

Ikatan kovalen rangkap dua, dua pasang elektron digunakan<br />

bersama antara atom-atom yang berikatan. Ikatan ini dilambangkan<br />

dengan garis rangkap (=).<br />

Ikatan kovalen rangkap tiga, tiga pasang elektron digunakan<br />

bersama antara atom-atom yang berikatan. Ikatan ini dilambangkan<br />

dengan garis rangkap ( ).


62<br />

Ikatan kovalen tunggal dihasilkan dari penggunaan bersama satu pasang<br />

elektron antara atom-atom yang berikatan. Ikatan ini dilambangkan dengan<br />

garis rangkap (-).<br />

Ikatan pi ( ) dihasilkan dari tumpang tindih sisi ke sisi orbital p untuk<br />

menghasilkan densitas muatan elektron yang tinggi di atas dan di bawah<br />

garis yang menghubungkan atom-atom terikat.<br />

Ikatan sigma ( ) dihasilkan dari tumpang tindih ujung ke ujung orbital<br />

atom sederhana atau orbital atom hibrid di sepanjang garis lurus yang<br />

menghubungkan inti atom-atom terikat.<br />

Keadaan dasar adalah keadaan energi terendah untuk elektron dalam<br />

atom atau molekul.<br />

Kuantum mengacu ke satuan diskert energi, yaitu kuantitas terkecil bagi<br />

perubahan energi suatu sistem.<br />

Mekanika gelombang adalah bentuk teori kuantum yang didasarkan pada<br />

konsep dualitas partikel gelombang, prinsip ketidakpastian Heisenberg,<br />

dan perlakuan elektron sebagai gelombang materi. Solusi matematis<br />

persamaan mekanika gelombang dikenal sebagai fungsi gelombang ( ).<br />

Metode ikatan valensi (sering disebut teori ikatan valensi) menjelaskan<br />

ikatan kovalen dari segi pertumpangtindihan orbital atom murni atau<br />

orbital hibrid. Probabilitas elektron (atau densitas muatan elektron)<br />

terkonsentrasi di kawasan tumpang tindih.<br />

Molekul adalah kelompok atom yang saling terikat oleh ikatan dan berada<br />

sebagai identitas terpisah. Molekul adalah identitas terkecil yang<br />

mempunyai proporsi khas atom-atom penyusun yang ada dalam suatu zat.<br />

Pada molekul non polar, pusat muatan positif dan pusat muatan negatif<br />

saling berimpit. Artinya, tidak ada pemisah netto muatan di dalam<br />

molekul.<br />

Dalam molekul polar, keberadaan satu atau lebih ikatan kovalen polar<br />

mengarah ke pemisahan pusat muatan positif dan pusat muatan negatif dal-


63<br />

am molekul secara keseluruhan. Molekul polar mempunyai resultan<br />

momen dipol.<br />

Orbital adalah fungsi matematis yang digunakan untuk<br />

mendeskripsikan kawasan dalam atom yang densitas muatan elektron<br />

atau probabilitas untuk menemukan elektron tinggi.<br />

Orbital hibrid adalah satu set orbital identik yang diformulasikan<br />

dari orbital atom murni dan digunakan untuk mendeskripsikan ikatan<br />

kovalen tertentu.<br />

Panjang ikatan (jarak ikatan) adalah jarak antara pusat dua atom<br />

yang terikat oleh ikatan kovalen.<br />

Pasangan bebas adalah sepasang elektron yang dijumpai pada kulit<br />

valensi suatu atom dan tidak terlibat dalam pembentukan ikatan.<br />

Pasangan ikatan adalah sepasang elektron yang terilbat dalam<br />

pembentukan ikatan kovalen.<br />

Persamaan Schrödinger mendeskripsikan elektron dalam atom<br />

hidrogen sebagai gelombang materi. Solusi persamaan Schrödinger<br />

dinamakan fungsi gelombang.<br />

Struktur Lewis adalah gabungan lambing Lewis yang<br />

menggambarkan transfer atau penggunaan bersama elektron dalam<br />

ikatan kimia.<br />

Teori tolakan pasangan elektron kulit valensi atau VSEPR adalah<br />

teori yang digunakan untuk memprediksikan bentuk molekul dan ion<br />

poliatomik yang paling mungkin berdasarkan tolakan murni pasangan<br />

elektron yang ditemukan dalam kulit valensi suatu atom pusat dalam<br />

struktur.


64<br />

KUNCI JAWABAN<br />

1. (a) Planar trigonal, (b) linear, (c) tetrahedral.<br />

2. (a) Tetrahedral, (b) bengkok, (c) planar trigonal.<br />

3. SiCl 4 .<br />

4. XeF 4 .<br />

5. Planar trigonal.<br />

6. Keduanya linear.<br />

7. sp 3<br />

8. sp<br />

9. sp 2<br />

10. sp 3<br />

11. NH + 4 .<br />

12. sp 3 d.<br />

13. Non polar.<br />

14. Linear.<br />

15. Tetrahedral.<br />

16. Polar.<br />

17. Polar.<br />

18. Non polar.<br />

19. Non polar.<br />

20. Polar.


TABEL PERIODIK UNSUR<br />

65

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!