Meramalkan Bentuk Molekul dengan Teori Domain Elektron (VSEPR)

Bentuk molekul erat kaitannya dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul. Misalnya molekul diatomik memiliki bentuk molekul linear, molekul triamotik dapat berbentuk linear maupun bengkok, molekul tetraatomik berbentuk planar (datar sebidang) atau piramida. Semakin banyak atom penyusun molekul, semakin kompleks pula bentuk/ geometrinya.

Baca juga:

• Jenis-Jenis Ikatan Kimia
• Ikatan Kimia dan Kestabilan Atom

Bentuk molekul dapat ditentukan melalui percobaan. Namun, molekul-molekul sederhana dapat diramalkan bentuknya berdasarkan pemahaman tentang struktur elektron dalam molekul. Pada pembahasan kali ini, kami akan paparkan cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori tolak-menolak elektron valensi (elektron pada kulit terluar) yang disebut dengan teori domain elektron.

1. Teori Domain Elektron

Teori Lewis tidak dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul, tetapi perluasan dari teori ini yakni teori domain elektron atau lebih dikenal dengan teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) dapat digunakan untuk meramalkan struktur atau bentuk molekul.

Teori domain elektron merupakan suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron pada kulit terluar atom pusat. Domain elektron bearti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron, dalam hal ini pada atom pusat. Adapun jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

• Satu pasangan elektron ikatan (PEI), baik berupa ikatan tunggal, rangkap, maupun rangkap tiga, merupakan satu domain
• Satu pasangan elektron bebas (PEB) merupakan satu domain

Perhatikan contoh domain elektron atom pusat beberapa senyawa berikut.

Dari beberapa contoh di atas, untuk mengetahui jumlah domain elektron dalam suatu molekul kita harus terlebih dahulu menggambarkan struktur lewis molekulnya.

Adapun prinsip dasar teori domain elektron adalah:

• Antara domain elektron pada kulit luar atom pusat saling tolak-menolak, sehingga domain elektron akan mengatur diri atau mengambil formasi sedemikan rupa sehingga tolak-menolak di antaranya menjadi minimum
• Pasangan elektron bebas mempunyai gaya tolak sedikit lebih kuat dibandingkan dengan pasangan elektron ikatan. Hal ini terjadi karena pasangan elektron bebas hanya terikat pada satu atom sehingga gerakannya lebih leluasa. Urutan kekuatan tolak-menolak di antara pasangan elektron adalah: PEB – PEB > PEB – PEI > PEI – PEI. Akibat perbedaan daya tolak tersebut adalah mengecilnya sudut ikatan karena desakan dari pasangan elektron bebas. Demikian halnya dengan domain yang terdiri atas dua atau tiga pasang elektron (ikatan rangkap atau rangkap 3) tentu memiliki daya tolak yang lebih besar dibandingkan domain yang hanya terdiri dari sepasang elektron
• Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elekotron terikat.

2. Tipe Molekul

Tipe molekul merupakan suatu notasi yang menyatakan jumlah domain atau pasangan elektron di sekitar atom pusat dari suatu molekul baik domain bebas maupun domain ikatan. Tipe molekul ditentukan dengan cara sebagai berikut:

• Atom pusat dinyatakan dengan lambang A
• Setiap domain elektron ikatan dinyatakan dengan x
• Setiap domain elektron bebas dinyatakan dengan E

Notasi tipe molekul dapat dituliskan sebagai berikut:

AX_nE_m

Keterangan:

• n : jumlah domain PEI
• m : jumlah domain PEB

Langkah-langkah merumuskan tipe molekul adalah:

• Tentukan jumlah elektron valensi atom pusat (EV)
• Tentukan jumlah domain elektron ikatan (X)
• Tentukan jumlah domain elektron bebas (E)

Sehingga diperoleh rumus sebagai berikut:

3. Bentuk Molekul

Para ahli kimia menggolongkan bentuk/geometri molekul ke dalam beberapa bentuk ruang tiga dimensi seperti berikut ini.

3.1. Bentuk Molekul Linear

Suatu geometri molekul dikatatakan liner apabila atom-atom yang menyusun molekul tersebut berada dalam satu garis lurus. Besaran sudut yang dibentuk oleh ikatan antar dua atom melalui atom pusat adalah 180^o. Sudut yang dibentuk antara dua ikatan yang memiliki sumbu pusat sama dinamakan sudut ikatan. Contoh molekul yang tergolong linear adalah BeCl₂, SnCl₂, dan CO₂.

3.2. Bentuk Molekul Segitiga Planar (Segitiga Datar)

Suatu geometri molekul dikatakan segitiga planar apabila ada empat atom dalam molekul tersebut dan semua atom berada pada bidang yang sama. Atom pusat dikelilingi oleh tiga atom lain yang beara pada sudut-sudut segitiga. Sudut ikatan yang dibentuk antara dua ikatan yang berdekatan sama besar yaitu 120^o. Contoh molekul yang tergolong segitiga planar adalah BCl₃ dan BF₃.

3.3. Bentuk Molekul Trigonal Piramida (Limas Segitiga)

Trigonal piramida adalah suatu geometri molekul dengan empat buah sisi segitiga yang berukuran sama dan sebangun. Dikatakan trigonal piramida apabila memiliki empat buah atom dengan atom pusat perada pada posisi sudut puncak limas yang berada pada bidang datar segitiga. Contoh molekul yang tergolong trigonal piramida adalah NH₃.

3.4. Bentuk Molekul Segiempat Planar (Segiempat Datar)

Dikatakan segiempat planar apabila dalam molekulnya terdapat lima buah atom dan semua atom berada pada bidang datar yang sama. Atom pusat dikelilingi oleh empat atom lain yang berada pada sudut-sudut segiempat. Sudut ikatan yang dibentuk antara dua ikatan yang berdekatan sama besar yaitu 90^o. Contoh molekul yang tergolong segiempat planar adalah XeF₄.

3.5. Bentuk Molekul Tetrahedral

Tetrahedral merupakan limas empat sisi dengan muka segitiga berukuran sama dan sebangun. Gemoetri molekul tetrahedral apabila dalam molekulnya terdapat 5 buah atom dengan atom pusat ditempatkan pada pusat tetrahedron dan empat atom lain berada pada sudut-sudut tetrahedron. Sudut ikatan yang dibentuk sama besar yaitu 109,5^o. Contoh molekul yang memiliki bentuk tetrahedral adalah CH₄.

3.6. Geometri Molekul Trigonal Bipiramida (Dwilimas Segitiga)

Geometri molekul trigonal bipiramida tersusun dari dua buah limas yang bagian mukanya digabungkan. Dikatakan trigonal bipiramida apabila di dalam molekulnya terdapat enam buah atom dengan atom pusat berada pada posisi pusat muka limas yang digabungkan dan dikelilingi oleh lima atom lain yang ditempatkan pada sudut-sudut trigonal bipiramida. Sudut ikatan yang terletak pada pusat bidang data segitiga masing-masing 120^o, sedangkan sudut ikatan antara bidang pusat dan titik sudut di atas dan di bawah bidang adalah 90^o. Contoh molekul trigonal bipiramida adalah PCl₅.

3.7. Geometri Molekul Oktahedral

Oktahedral merupakan gemoetri molekul dengan delapan sisi segitiga, dibentuk dari dua buah limas dengan alas segiempat yang digabungkan. Dikatakan oktahedral jika tersusun dari tujuh atom dengan atom pusat berada pada bidang segiempat yang digabungkan. Sudut yang dibentuk antar ikatan masing-masing sama yaitu 90^o. Contoh molekul oktahedral adalah SF₆ dan XeF₆.

Berikut tabel notasi dan bentuk/geometri molekul beberapa senyawa.

Beberapa contoh bentuk molekul dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

3. Contoh Menentukan Notasi Bentuk Molekul

Pertanyaan: Tentukan notasi bentuk molekul dari senyawa berikut:

1. BF₃, dengan atom pusat boron (EV : 3)
2. H₂O, dengan atom pusat oksigen (EV : 6)
3. SF₄, dengan atom pusat belerang (EV : 6)
4. IF₅, dengan atom pusat iodin (EV : 7)

Jawaban

1. BF₃, dengan atom pusat boron (EV : 3)

Elektron valensi boron = 3
PEI (X) = 3

Sehingga diperoleh notasi molekul BF₃ adalah AX₃ dengan bentuk molekul segitiga planar

2. H₂O, dengan atom pusat oksigen (EV : 6)

Elektron valensi oksigen = 6
PEI (X) = 2

Sehingga diperoleh notasi molekul H₂O adalah AX₂E₂ dengan bentuk molekul planar bentuk V

3. SF₄, dengan atom pusat belerang (EV : 6)

Elektron valensi belerang = 6
PEI (X) = 4

Sehingga diperoleh notasi molekul SF₄ adalah AX₄E dengan bentuk molekul bidang empat

4. IF₅, dengan atom pusat iodin (EV : 7)

Elektron valensi iodin = 7
PEI (X) = 5

Sehingga diperoleh notasi molekul IF₅ adalah AX₅E dengan bentuk molekul piramida sisi empat

Sumber:

• Purba, M, Saidah, A. 2014. Kimia Bidang Keahlian Teknologi dan Rekayasa. Jakarta: Erlangga.
• Sunarya, Y. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: Yrama Widya.

Dapatkan bukunya, klik di sini.

Thumbnail: Background vector created by freepik – www.freepik.com