Bentuk Molekul: Teori VSEPR
Setelah ini kamu bisa meramalkan bentuk molekul dari jumlah pasangan elektron ikatan dan pasangan elektron bebasnya.
Air (H₂O) berbentuk huruf V, karbon dioksida (CO₂) berbentuk garis lurus, dan metana (CH₄) berbentuk bidang empat — padahal ketiganya adalah molekul sederhana. Mengapa bentuknya berbeda? Jawabannya ada pada tolakan antara pasangan elektron di sekitar atom pusat. Pasangan elektron saling menjauh sejauh mungkin, dan posisi itulah yang menentukan bentuk molekul. Coba pilah sendiri di bawah.
Prinsip dasar VSEPR
Teori Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) menyatakan bahwa pasangan elektron (baik ikatan maupun bebas) di sekitar atom pusat saling tolak dan akan mengatur diri sedapat mungkin berjauhan. Aturan ini menentukan bentuk molekul. Pasangan elektron bebas tolakannya lebih kuat daripada pasangan elektron ikatan karena pasangan bebas menempati ruang lebih luas.
Teori VSEPR menyatakan bahwa pasangan elektron di kulit valensi atom pusat saling tolak dan mengatur diri sejauh mungkin satu sama lain, menentukan bentuk molekul. Urutan tolakan: pasangan bebas-pasangan bebas > pasangan bebas-ikatan > ikatan-ikatan.
Menentukan bentuk molekul
Untuk meramalkan bentuk, hitung jumlah pasangan elektron ikatan (P) dan pasangan elektron bebas (PB) di atom pusat. Total pasangan menentukan geometri elektron, lalu pasangan bebas memodifikasi bentuk molekul yang teramati:
- 2 pasangan total (P=2, PB=0): linear (180°), contoh CO₂, BeCl₂.
- 3 pasangan total (P=3, PB=0): trigonal planar (120°), contoh BF₃. Bila PB=1 (P=2), bentuk menjadi bengkok (V), contoh SO₂. Bila PB=1, P=2 = bengkok.
- 4 pasangan total (P=4, PB=0): tetrahedral (109,5°), contoh CH₄, CCl₄. Bila PB=1 (P=3): piramida trigonal (107°), contoh NH₃. Bila PB=2 (P=2): bengkok (104,5°), contoh H₂O.
- 5 pasangan total (P=5, PB=0): bipiramida trigonal (90°, 120°), contoh PCl₅.
- 6 pasangan total (P=6, PB=0): oktahedral (90°), contoh SF₆.
Pasangkan jumlah ikatan-pasangan bebas dengan bentuk molekulnya.
Contoh: metana (CH₄) tetrahedral
Karbon di CH₄ punya 4 ikatan C-H dan tidak ada pasangan bebas. Total 4 pasangan elektron saling tolak dan mengatur diri menjadi tetrahedral dengan sudut 109,5°. Karbon di pusat dan empat hidrogen di sudut tetrahedron.
Lihat bentuk tetrahedral sebagai bangun.
Contoh: CO₂ linear
Karbon di CO₂ (O=C=O) punya 2 ikatan rangkap dua yang dihitung sebagai 2 daerah elektron, dan tidak ada pasangan bebas. Total 2 pasangan mengatur diri berlawanan (180°) — bentuk linear. Bandingkan dengan H₂O yang punya 2 ikatan + 2 pasangan bebas (total 4 pasangan) — geometri elektron tetrahedral tetapi bentuk molekul bengkok (V) karena dua pasangan bebas menekan sudut menjadi 104,5°.
Lihat bentuk linear CO₂.
Bayangkan atom pusat sebagai siswa yang dikelilingi balon (pasangan elektron). Balon saling menjauh agar tidak berdesak — empat balon akan membentuk tetrahedron, tiga balon segitiga datar, dua balon garis lurus. Pasangan bebas adalah balon yang “mengembang” lebih besar sehingga menekan balon ikatan, membuat sudut ikatan menyempit (mis. H₂O 104,5° bukan 109,5°).
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. Tentukan bentuk molekul NH₃ (amonia) dengan teori VSEPR.
N (5 elektron valensi) berikatan dengan 3 H. N menggunakan 3 elektron untuk 3 ikatan N-H, tersisa 2 elektron = 1 pasangan bebas. Total pasangan = 3 ikatan + 1 bebas = 4 pasangan.
4 pasangan elektron → geometri elektron tetrahedral (109,5°). Tetapi satu pasangan adalah pasangan bebas yang tidak teramati sebagai atom.
Bentuk molekul hanya memperhitungkan posisi atom: 3 H + 1 pasangan bebas pada N menghasilkan bentuk piramida trigonal dengan sudut 107° (sedikit lebih kecil dari 109,5° karena pasangan bebas menekan).
Jebakan: menghitung ikatan rangkap sebagai beberapa daerah elektron. Yang benar: ikatan rangkap dua atau tiga dihitung sebagai SATU daerah elektron dalam VSEPR, karena pasangan dalam ikatan rangkap tetap berada di antara dua atom yang sama.
Jebakan: menyamakan geometri elektron dengan bentuk molekul. Yang benar: geometri elektron mencakup pasangan bebas (mis. H₂O tetrahedral secara elektron), tetapi bentuk molekul hanya menghitung posisi atom (H₂O bengkok).
- VSEPR: pasangan elektron (ikatan & bebas) saling tolak, mengatur diri sejauh mungkin.
- Urutan tolakan: bebas-bebas > bebas-ikatan > ikatan-ikatan.
- 2 daerah linear; 3 daerah trigonal planar; 4 daerah tetrahedral.
- Pasangan bebas menekan sudut: NH₃ 107° (piramida), H₂O 104,5° (bengkok).
- Ikatan rangkap dihitung sebagai satu daerah elektron.