Bentuk Molekul Senyawa Kimia Sederhana

Halo adik-adik. Pada tulisan kali ini, 5NChemistry akan menjelaskan dan memberikan pembahasan tentang bagaimana cara menentukan bentuk molekul dari beberapa senyawa. Untuk memahami bentuk molekul, biasanya dibutuhkan alat peraga yang digunakan sebagai model bentuk molekul, seperti penggunaan balon, clay, maupun moolymod. Sebenarnya, penentuan bentuk molekul diawali dengan membuat konfigurasi elektron atom pusat, diagram orbitalnya, proses hibridisasi, sampai ketemulah bentuk molekul dari suatu senyawa. Yuk, langsung aja disimak ya.

Mengenal Bentuk Molekul Beberapa Senyawa Kimia Sederhana

Bentuk molekul sering dianggap sulit dipahami karena memang dibutuhkan juga kemampuan dalam membayangkan bentuk real nya. Banyak metode yang digunakan untuk membantu pemahaman siswa untuk topik ini, seperti menggunakan alat peraga seperti Molymood, balon, dan clay. Namun, bentuk molekul suatu senyawa dapat diprediksi dengan menggunakan teori domain elektron ataupun teori hibridisasi.

Baca juga : Gaya Antar Molekul dan Ikatan Hidrogen

1. BeCl₂

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari berilium, ₄Be adalah sebagai berikut:

Kita bisa perhatikan bahwa Be memiliki dua buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 2s. Untuk mengikat dua buah atom Cl, maka berilium harus menyediakan 2 buah orbital yang berisi elektron tunggal, sedangkan orbital 2s sudah terisi elektron yang berpasangan. Lalu bagaimana caranya? Kita harus ingat bahwa ada subkulit lain setelah 2s² yaitu 2p yang punya tiga orbital kosong. Satu elektron dari orbital 2s akan eksitasi atau ‘promosi’ ke satu orbital dari 2p sehingga tersedia dua buah orbital yang berisi elektron tunggal dan terjadilah hibridisasi atau pembasataran (penggabungan orbital-orbital dengan tingkat energi berbeda menjadi tingkat energi yang sama) antara seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya dua buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka dua buah atom Cl dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp (1 orbital dari s dan 1 orbital dari p), dan bentuk molekulnya adalah linier (tidak ada pasangan elektron bebas ). Bentuk molekul BeCl₂

2. BF₃

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari boron, ₅B adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa B memiliki tiga buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 2s (2 elektron) dan 2p (1 elektron). Untuk mengikat tiga buah atom F, maka boron harus menyediakan 3 buah orbital yang berisi elektron tunggal. Namun, hanya ada satu orbital dengan elektron tunggal (pada 2p¹). Untuk menyediakan dua lagi orbital yang berisi elektron tunggal, maka satu elektron dari orbital 2s akan eksitasi ‘promosi’ ke satu orbital dari 2p sehingga tersedia tiga buah orbital yang berisi elektron tunggal dan terjadilah hibridisasi atau pembasataran (penggabungan orbital-orbital menjadi tingkat energi yang sama) antara seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya tiga buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka tiga buah atom F dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp² (1 orbital dari s dan 2 orbital dari p), dan bentuk molekulnya adalah segitiga planar/datar (tidak ada pasangan elektron bebas).

Bentuk molekul BF₃

3. CH₄

Konfigurasi elektron dan bentuk orbital dari karbon, ₆C adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa kabon memiliki empat buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 2s (2 elektron) dan 2p (2 elektron). Untuk mengikat empat buah atom H, maka karbon harus menyediakan 4 buah orbital yang berisi elektron tunggal. Namun, hanya ada 2 orbital dengan elektron tunggal ( pada 2p²). Untuk menyediakan tiga lagi orbital yang berisi elektron tunggal, maka satu elektron dari orbital 2s akan eksitasi ‘promosi’ ke satu orbital dari 2p sehingga tersedia empat buah orbital yang berisi elektron tunggal dan terjadilah hibridisasi atau pembasataran (penggabungan orbital-orbital menjadi tingkat energi yang sama) antara seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya empat buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka empat buah atom H dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp³ (1 orbital dari s dan 3 orbital dari p), dan bentuk molekulnya adalah tetrahedaral (tidak ada pasangan elektron bebas).

Bentuk molekul CH₄

4. NH₃

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari nitrogen, ₇N adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa nitrogen memiliki lima buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 2s (2 elektron) dan 2p (3 elektron). Untuk mengikat tiga buah atom H bukan lagi masalah karena ada 3 orbital yang sudah memiliki elektron tunggal atau dengan kata lain tidak perlu ada eksitasi elektron. Orbital 2s dan orbital 2p mengalami hibridisasi seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya tiga buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka empat buah atom H dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp³ (1 orbital dari s dan 3 orbital dari p), dan bentuk molekulnya adalah segitiga piramida (ada sepasang elektron bebas).

Bentuk molekul NH₃

5. H₂O

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari oksigen, ₈O adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa oksigen memiliki enam buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 2s (2 elektron) dan 2p (4 elektron). Untuk mengikat dua buah atom H tidak perlu ada elektron yang harus di promosikan karena oksigen sudah mempunyai dua buah orbital yang berisi elektron tunggal. Orbital 2s dan orbital 2p mengalami hibridisasi seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya dua buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka dua buah atom H dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp³ (1 orbital dari s dan 3 orbital dari p), dan bentuk molekulnya adalah bentuk V (ada dua pasang elektron bebas).

Bentuk molekul H₂O

6. PCl₅

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari fosfor, ₁₅P adalah adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa fosfor memiliki lima buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 3s (2 elektron) dan 3p (3 elektron). Untuk mengikat lima buah atom Cl maka fosfor harus menyediakan 5 orbital yang berisi elektron tunggal, sedangkan hanya tersedia 3 orbital dengan elektron tunggal. Jangan lupa setelah subkulit 3p masih ada subkulit 3d (bukan ke 4s – cenderung ke 3d karena memiliki bilangan kuantum utama yang sama) yang orbitalnya masih kosong. Maka satu elektron dari orbital 3s akan promosi ke orbital 3d sehingga tersedia 5 orbital dengan elektron tunggal. Orbital 2s dan orbital 2p mengalami hibridisasi seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya lima buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka lima buah atom Cl dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp₃d (1 orbital dari s, 3 orbital dari p dan 1 dari orbital d), dan bentuk molekulnya adalah bentuk segitiga bipiramida (tidak ada pasangan elektron bebas).

Bentuk molekul PCl₅

7. SF₆

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari belerang, ₁₆S adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa belerang memiliki enam buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 3s (2 elektron) dan 3p (4 elektron). Untuk mengikat enam buah atom F maka belerang harus menyediakan 6 orbital yang berisi elektron tunggal, sedangkan hanya tersedia 2 orbital dengan elektron tunggal. Maka satu elektron dari orbital 3s dan satu elektron dari orbital 3p akan promosi ke orbital 3d sehingga tersedia 5 orbital dengan elektron tunggal. Lalu orbital 3s, 3p dan 3d akan mengalami hibridisasi seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya dua buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka dua buah atom H dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp₃d₂ (1 orbital dari s, 3 orbital dari p dan 2 dari orbital d), dan bentuk molekulnya adalah bentuk oktahedral (tidak ada pasangan elektron bebas).

Bentuk molekul SF₆

8. XeF₄

Konfigurasi elektron dan diagram orbital dari xenon, ₅₄Xe adalah sebagai berikut :

Kita bisa perhatikan bahwa xenon memiliki delapan buah elektron pada kulit terluarnya yang terdapat pada subkulit 5s (2 elektron) dan 5p (6 elektron). Kita tahu bahwa golongan 8 sudah memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Stabil bukan berarti tidak bisa berikatan lagi. Sampai sekarang sudah banyak senyawa yang dapat dihasilkan dari golongan gas mulia ini, salah satunya XeF₄. Lalu bagaimana xenon menyediakan empat orbital yang berisi elektron tunggal untuk diisi oleh empat atom F ?. Begini, sebanyak dua buah elektron dari orbital subkulit 5p akan mengalami eksitasi atau promosi ke orbital 5d sehingga menghasilkan 4 buah orbital yang terisi elektron tunggal. Lalu orbital 5s, 5p dan 5d akan mengalami hibridisasi seperti gambar berikut.

Dengan tersedianya dua buah orbital yang berisi elektron tunggal, maka dua buah atom H dapat masuk dan membentuk ikatan.

Maka terjadilah orbital sp³d² (1 orbital dari s, 3 orbital dari p dan 2 dari orbital d), dan bentuk molekulnya adalah bentuk segi empat datar (ada dua pasangan elektron bebas).

Bentuk molekul XeF₄

Demikian pembahasan saya tentang bentuk molekul beberapa senyawa dengan menggunakan teori hibdridisasi. Semoga bermanfaat terutama buat kalian yang sedang mempelajari materi ini.

Terima kasih.
5NChemistry