TEORI DOMAIN ELEKTRON DAN GAYA ANTAR MOLEKUL ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

STRUKTUR ATOM, SISTEM PERIODIK DAN IKATAN KIMIA

STRUKTUR ATOM
KONFIGURASI ELEKTRON
TEORI DOMAIN ELEKTRON DAN GAYA ANTAR MOLEKUL

Teori Domain Elektron untuk meramalkan bentuk molekul

Dengan memahami konfigurasi elektron, kita dapat mengetahui bagaimana atom unsur-unsur saling berikatan membentuk molekul. Akan tetapi, untuk memahami sepenuhnya sifat fisis zat yang partikelnya berupa molekul, kita harus mengetahui bagaimana molekul-molekul tersebut saling berinteraksi melalui gaya antar molekul. Jenis gaya antar molekul ditentukan oleh kepolaran molekul. Kepolaran molekul selain ditentukan oleh kepolaran ikatan kovalen, juga ditentukan oleh bentuk molekul. Teori yang dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul adalah teori domain elektron.

Teori domain elektron berguna untuk meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat . Teori ini merupakan penyempurnaan dari teori VSEPR (valence shell elektron pair repulsion).

Domain elektron berarti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron.

Jumlah domain elektron ditentukan sbb. :

Setiap elektron ikatan (ikatan tunggal atau rangkap atau rangkap tiga) berarti 1 domain
Setiap pasangan bebas berarti satu domain

Prinsip dasar teori domain elektron

Antar domain elektron pada kulit luar atom pusat saling tolak-menolak sehingga domain elektron akan mengatur diri (mengambil formasi) sedemikian rupa sehingga tolak-menolak di antaranya menjadi minimum. Susunan ruang domain elektron yang berjumlah 2 hingga 6 domain yang memberikan tolakan minimum
Urutan kekuatan tolak-menolak di antara domain elektron adalah sbb.:

- Tolakan antar domain elektron bebas > tolakan antara domain elektron bebas dengan domain elektron ikatan > tolakan antar domain elektron ikatan. Perbedaan daya tolak ini terjadi karena elektron bebas hanya terikat pada satu atom saja, sehingga bergerak lebih leluasa dan menempati ruang lebih besar daripada elektron ikatan

Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan terikat

Molekul dengan 5 domain elektron : (1), (2) dan (3) equatorial, (4) dan (5) aksial

Selanjutnya langkah-langkah yang ditempuh untuk meramalkan geometri adalah sbb.:

Membuat rumus Lewis untuk mengetahui jumlah domain elektron pada kulit luar atom pusat
Menggambar susunan ruang domain-domain elektron di sekitar atom pusat yang memberi tolakan minimum
Menetapkan pasangan terikat dengan menuliskan lambang atom yang bersangkutan
Menentukan geometri molekul setelah mempertimbangkan pengaruh elektron bebas

Kedudukan domain elektron yang terdiri atas 2, 3, 4 dan 6 domain adalah ekivalen satu terhadap yang lain. Jadi yang mana saja dipilih sebagai pasangan bebas tidak akan mengubah bentuk molekul. Lain halnya jika domain elektron berjumlah 5, kelima domain terdiri atas dua posisi yang tidak ekivalen, yaitu 3 menempati posisi ekuatorial dan 2 posisi aksial.

Menggunakan teori domain elektron untuk meramalkan bentuk molekul

Tabel Meramalkan Bentuk Molekul

Catatan:

- Bentuk molekul dengan 6 domain elektron di sekitar atom pusat hanya ada 3 meski secara teoritis bisa lebih

- *Aks = Aksial, Eku = Ekuatorial

Contoh :

Ramalkan bentuk molekul NH₃ dengan menggunakan teori domain elektron

Jawab :

- Tulis struktur Lewis NH₃

- Dari struktur tersebut, diperoleh :

· Jumlah domain elektron disekitar atom pusat = 4

· Jumlah domain elektron ikatan (DEI) = 3

· Jumlah domain elektron bebas (DEB) = 1

- Jumlah dan jenis domain memberikan rumus AX₃E₁ atau AX₃E

- Dari tabel rumus AX₃E adalah untuk bentuk piramida trigonal. Jadi, bentuk molekul NH₃ adalah piramida trigonal.

2. Kepolaran Molekul

Secara umum kepolaran molekul ditentukan oleh dua faktor, yakni kepolaran ikatan kovalennya (pola atau non-polar) dan bentuk molekulnya (simetris atau tidak simetris)

Kepolaran molekul yang memiliki 1 ikatan kovalen atau yang disebut juga molekul dwiatom:

- Apabila ikatan kovalen tersebut non-polar, maka molekul bersifat non polar. Contohnya H₂, Cl₂, dan O₂.

- Apabila ikatan kovalen tersebut polar, maka molekul bersifat polar. Contohnya, HCl dan HF.

Kepolaran molekul yang memiliki lebih dari 1 ikatan kovalen atau yang disebut juga molekul poliatom:

- Apabila salah satu ikatan kovalennya bersifat polar, maka

Ø Molekul bersifat non-polar jika bentuk molekulnya simetris. Contohnya CCl₄, CO₂, dan BCl₃

Ø Molekul bersifat polar jika bentuk molekulnya tidak simetris. Contohnya H₂O, NH₃, dan CHCl₃.

- Apabila semua ikatan kovalennya bersifat non-polar, maka molekulnya bersifat non-polar. Contohnya, P₄ dan S₈.

Hibridisasi

Bentuk molekul dapat diramalkan dengan teori domain elektron. Namun demikian, teori tersebut tidak menjelaskan bagaimana suatu molekul dapat berbentuk seperti itu. Sebagai contoh, teori domain elektron meramalkan molekul metana (CH₄) berbentuk tetrahedron dengan 4 ikatan C-H yang ekivalen. Fakta eksperimen juga sesuai dengan ramalan terebut. Akan tetapi mengapa molekul CH₄ dapat berbentuk tetrahedron?

Pada tingkat dasar, atom karbon (nomor atom = 6) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut

Dengan konfigurasi elektron seperti itu atom karbon hanya dapat membentuk 2 ikatan kovalen (hanya elektron tunggal yang dapat dipasangkan untuk membentuk ikatan kovalen). Oleh karena ternyata karbon membentuk 4 ikatan kovalen, dapat dianggap bahwa 1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p sehingga karbon mempunyai elektron tunggal sebagai berikut :

Jadi hibridisasi adalah peleburan orbital-orbital dari tingkat energi yang berbeda menjadi orbital-

orbital yang setingkat. Jumlah orbital hibrida (hasil hibridisasi) sama dengan jumlah orbital yang terlihat pada hibrida itu.

Contoh soal:

Molekul PCl₅ diketahui berbentuk bipiramida trigonal. Bagaimanakah bentuk hibridisasi dalam molekul itu?

Jawab:

P (nomor atom = 15) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut:

₁₅P : [Ne] 3s² 3p³

Supaya dapat membentuk 5 ikatan kovalen, maka 1 elektron dari orbitl 3s harus dipromosikan ke orbital 3d. Selanjutnya orbital 3s, ketiga orbital 3p dan 1 orbital 3d mengalami hibridisasi membentuk orbital hibrida sp³d yang berbentuk bipiramida trigonal.