...

Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul Bab II

by user

on
Category: Documents
56

views

Report

Comments

Transcript

Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul Bab II
Bab II
Bentuk Molekul
dan Gaya Antarmolekul
Sumber: Holtzclaw, General Chemistry with Qualitative Analysis
Model struktur DNA pada komputer ada yang berbentuk trigonal piramida,
dan trigonal planar.
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti pembelajaran siswa dapat :
1.
meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori tolakan pasangan elektron di sekitar atom
pusat,
2.
meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi,
3.
menjelaskan gaya van der Waals dan ikatan hidrogen,
4.
menjelaskan hubungan gaya antarmolekul dengan sifatnya.
Bentuk
Molekuldan
danGaya
GayaAntarmolekul
Antarmolekul
Bentuk
Molekul
23
23
PETA KONSEP
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
mempelajari
Bentuk Molekul
Gaya Antarmolekul
berdasarkan
Teori Tolakan
Pasangan Elektron
terdiri dari
Teori Hibridisasi
Gaya
van der Waals
Ikatan Hidrogen
contohnya
Gaya Dipol-dipol
24
Kimia Kelas XI SMA dan MA
Gaya London
D
i dalam kehidupan sehari-hari banyak benda yang dapat berfungsi karena
memiliki bentuk yang khusus, misalnya sarung tangan bentuknya seperti
tangan. Molekul-molekul senyawa pun memiliki bentuk molekul tertentu. Bentukbentuk tersebut dapat mempengaruhi terjadinya suatu proses atau reaksi kimia.
Bentuk molekul dapat pula menyebabkan perbedaan sifat-sifat dari berbagai
molekul.
Sifat-sifat fisik dari suatu molekul sangat bergantung dari gaya antarmolekul
penyusunnya. Gaya antarmolekul yang dikenal adalah gaya van der Waals dan
ikatan hidrogen. Pada bab ini akan diuraikan tentang bentuk molekul berdasarkan
teori tolakan pasangan elektron di sekitar atom pusat, teori hibridisasi, serta gaya
antarmolekul dan hubungannya dengan sifat-sifat fisik molekul.
A. Bentuk Molekul Berdasarkan Teori Tolakan
Pasangan Elektron
Struktur Lewis dari suatu molekul merupakan struktur yang dapat
menggambarkan bagaimana posisi pasangan elektron yang mengelilingi atom
pusat, baik pasangan elektron yang berikatan (PEI), maupun pasangan elektron
yang tidak berikatan atau pasangan elektron bebas (PEB). Pasangan-pasangan
elektron ini saling tolak menolak. Untuk menentukan bentuk molekul berdasarkan
tolakan pasangan elektron di sekitar atom pusat, ahli kimia mengemukakan suatu
teori yang dikenal dengan nama teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion).
Sebelum mempelajari bentuk molekul berdasarkan tolakan pasangan elektron,
coba lakukan kegiatan 2.1!
KEGIATAN 2.1
Teori Tolakan Pasangan Elektron
Sebagai analogi bentuk molekul berdasarkan teori tolakan pasangan
elektron cobalah membuat model bentuk-bentuk molekul dengan balon.
Langkah-langkahnya:
1. Tiuplah 20 balon dengan ukuran hampir sama.
2. Buatlah ikatan balon, masing-masing 2, 3, 4, 5, dan 6 buah balon.
Ikatlah balon dengan ketat, sehingga satu sama lain tolak menolak.
3. Amati bentuk geometris dari setiap ikatan dan gambar strukturnya.
Di dalam ikatannya balon-balon satu sama lain tolak-menolak membentuk
struktur seperti Gambar 2.1.
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
25
Sumber: Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change
Gambar 2.1 Analogi bentuk molekul dari balon
Jumlah balon menganalogikan jumlah elektron yang mengelilingi atom pusat,
bentuk-bentuk molekul bergantung dari jumlah pasangan elektron yang tolakmenolak di sekitar atom.
Pada prinsipnya menurut teori VSEPR, masing-masing kelompok pasangan
elektron yang mengelilingi atom pusat akan menempati tempat sejauh mungkin
dari kelompok elektron yang lain untuk mengurangi gaya tolak dari elektron-elektron
tersebut.
Kelompok pasangan elektron dapat berupa ikatan tunggal, ikatan rangkap
dua, dan ikatan rangkap tiga. Perhatikan Gambar 2.2.
F
F
pasangan elektron bebas
O=C=O
B
F
3 ikatan tunggal
O
H
pasangan elektron ikatan
H
2 ikatan rangkap
Gambar 2.2 Pasangan elektron di sekeliling atom pusat
Di dalam klasifikasi VSEPR ada beberapa huruf yang melambangkan atom
pusat, atom yang mengelilingi atom pusat, dan pasangan elektron bebas, yaitu:
A = atom pusat
X = atom yang mengelilingi atom pusat
E = pasangan elektron bebas
Berbagai bentuk molekul berdasarkan teori tolakan pasangan elektron
dijelaskan sebagai berikut.
26
Kimia Kelas XI SMA dan MA
1. Bentuk Molekul dengan Dua Pasangan Elektron di
Sekitar Atom Pusat
Bagaimana bentuk molekul jika ada dua pasangan elektron di sekitar atom
pusat? Perhatikan Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Bentuk molekul dengan dua pasangan elektron di sekitar atom pusat
Struktur
Lewis
Klasifikasi
VSEPR
180c
Cl
Be
Cl
AX2
180c
O
C
O
AX2
Bentuk
Molekul
Keterangan
Pada BeCl2 ada dua
pasang elektron yang
mengelilingi atom
pusat Be, kedua pasang elektron tolak
menolak sehingga
bentuk molekul BeCl2
adalah linier.
Pada CO 2 ada dua
kelompok pasangan
elektron yang membentuk ikatan rangkap.
Dua kelompok pasangan elektron tersebut tolak-menolak,
sehingga CO 2 berbentuk linier.
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Dua pasangan elektron yang berada di sekitar atom pusat akan tolak-menolak
membentuk susunan elektron yang linier.
Catatan:
Pasangan elektron bebas pada Cl dan O tidak mempengaruhi bentuk molekul,
karena hanya pasangan elektron yang mengelilingi atom pusat saja yang terlibat
dalam pembentukan molekul.
2. Bentuk Molekul dengan Tiga Pasangan Elektron di
Sekitar Atom Pusat
Ada molekul atau ion yang memiliki 3 kelompok pasangan elektron di sekitar
atom pusatnya. Bagaimana bentuknya? Contoh bentuk molekul dengan tiga
pasangan elektron di sekitar atom pusat dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
27
Tabel 2.2 Contoh bentuk molekul dengan tiga pasangan elektron di sekitar atom
pusat
Struktur
Lewis
Klasifikasi
VSEPR
AX3
AX3
Pada ion NO3– ada
dua pasang elek–
tron membentuk
ikatan tunggal dan
satu kelompok
elektron ikatan
rangkap. Bentuk
ion NO 3 – adalah
segitiga planar.
F 120c F
–
O
N
O
120c
O
Pada SnCl 2 ada
tiga pasang elek–
tron terdiri dari 1
PEB dan 2 PEI.
Molekul SnCl2 ber–
bentuk V. Sudut
ikatan Cl – Sn – Cl
lebih kecil dari
120r. Hal ini di
sebabkan tolakan
PEB lebih besar
dari PEI.
PEB
AX2E
Sn
Cl
95c
Keterangan
Pada BF3 ada tiga
pasang elektron
berikatan (PEI)
mengelilingi atom
pusat. Bentuk mo–
lekul BF 3 adalah
segitiga planar.
F
B
Bentuk
molekul
Cl
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Molekul atau ion yang memiliki 3 pasang elektron di sekitar atom pusat baik
pasangan yang membentuk ikatan tunggal atau rangkap membentuk segitiga planar.
28
Kimia Kelas XI SMA dan MA
3. Bentuk Molekul dengan Empat Pasangan Elektron di
Sekitar Atom Pusat
Bentuk molekul yang mungkin terjadi dari 4 pasangan elektron di sekitar atom
pusat yang terdiri dari PEB dan PEI dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Contoh bentuk molekul dengan empat pasangan elektron di sekitar
atom pusat
Struktur
Lewis
Klasifikasi
VSEPR
AX4
AX3E
Pada NH3 ada empat pasangan
elektron mengelilingi atom N,
3 PEI dan 1 PEB. Struktur ruang
elektron membentuk tetrahedral.
Oleh karena ada 1 PEB yang
daya tolaknya lebih kuat dari
PEI maka bentuk molekul NH3
adalah piramidal trigonal
dengan sudut H–N–H = 107,5r.
109,5r
H
H
H
H
107,5r
N
H
H
O
H
104,5r
H
Keterangan
Pada CH4 ada empat pasangan
elektron mengelilingi atom C,
semua merupakan pasangan
elektron ikatan sehingga CH4
berbentuk tetrahedral dengan
sudut H–C–H = 109,5r.
H
C
Bentuk
Molekul
AX2E2
Pada molekul air ada empat
pasangan elektron mengelilingi
atom O, 2 PEI dan 2 PEB. Struktur
ruang elektron membentuk
tetrahedral. Oleh karena ada
2 PEB yang tolakannya besar
maka bentuk H 2 O adalah
bentuk V dengan ukuran sudut
H–O–H = 104,5r.
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Semua molekul atau ion yang memiliki empat pasangan elektron di sekitar
atom pusatnya akan membentuk struktur ruang elektron tetrahedral.
Catatan:
Jika ada 4 kelompok elektron yang mengelilingi atom pusat, maka gaya tolak:
PEB – PEB > PEI – PEB > PEI – PEI.
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
29
4. Bentuk Molekul dengan Lima Pasangan Elektron di
Sekitar Atom Pusat
Semua molekul atau ion yang atom pusatnya dikelilingi lima atau enam
pasangan elektron biasanya atom pusat tersebut berasal dari unsur periode ke-3
atau lebih dari 3.
Bentuk-bentuk molekul dengan 5 pasangan elektron yang terdiri dari PEB
dan PEI yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Contoh bentuk molekul dengan lima pasangan elektron di sekitar atom
pusat
Struktur
Molekul
Klasifikasi VSEPR
Bentuk Molekul
Nama Bentuk Molekul
PCl5
AsF5
AX5
Bipiramidal trigonal
SF4
XeO2F2
AX4E
Seesaw (jungkat jungkit)
ClF3
BrF3
AX3E2
T-shape (bentuk T)
XeF2
AX2E3
Linier
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Jika lima pasangan elektron mengelilingi atom pusat maka akan membentuk
struktur ruang elektron bipiramidal trigonal.
30
Kimia Kelas XI SMA dan MA
5. Bentuk Molekul dengan Enam Pasangan Elektron di
Sekitar Atom Pusat
Enam pasangan elektron yang mengelilingi atom pusat akan membentuk
struktur ruang elektron oktahedral.
Bentuk-bentuk molekul yang terjadi dari 6 pasangan elektron yang terdiri dari
PEI dan PEB yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Contoh bentuk molekul dengan enam pasangan elektron di sekitar atom
pusat
Stuktur
Molekul
Klasifikasi
VSEPR
Bentuk Molekul
Nama Bentuk
Molekul
SF6
AX6
Oktahedral
XeOF4
BrF5
AX5E
Piramida segiempat
XeF4
AX2E2
Segiempat planar
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Bentuk molekul dapat diramalkan dengan teori jumlah pasangan elektron di
sekitar atom pusat dan VSEPR. Langkah-langkahnya:
1. Menentukan struktur Lewis dari rumus molekul.
2. Menentukan jumlah pasangan elektron di sekeliling atom pusat, pasangan
elektron ikatan, dan pasangan elektron bebas.
3. Memprediksi sudut-sudut ikatan yang mungkin berdasarkan jumlah kelompok
elektron dan arah-arah yang mungkin akibat tolakan pasangan elektron bebas.
4. Menggambarkan dan memberi nama bentuk molekul berdasarkan jumlah PEI
dan PEB.
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
31
Langkah-langkah tersebut diilustrasikan sebagai berikut.
Rumus
molekul
1
Struktur 2
Lewis
Susunan 3
elektron
Sudut
ikatan
4
Bentuk
molekul AXmEn
Contoh Soal
Ramalkan bentuk molekul PF3 dan COCl2
Penyelesaian:
a. Bentuk molekul PF3
•
Struktur Lewis PF3
•
•
b.
F
Jumlah pasangan elektron di sekeliling P = 4 pasang,
3 PEI dan 1 PEB, klasifikasi VSERP: AX3E
Bentuk molekul PF3 adalah piramidal trigonal
dengan sudut F–P–F < 109,5r.
F
P
<109,5c
F
F
O
C
Cl
•
F
F
Bentuk molekul COCl2
•
Struktur Lewis COCl2
•
P
Cl
Bentuk ideal COCl2 adalah segitiga planar dengan sudut 120r tetapi
karena ada ikatan rangkap yang tolakannya lebih besar terhadap ikatan
tunggal maka sudut Cl – C – O > 120r dan Cl – C – Cl < 120r.
Bentuk molekul COCl2 adalah segitiga dengan sudutO
sudut sebagai berikut.
>120c
C
Cl <120c Cl
Latihan 2.1
Ramalkan bentuk molekul berdasarkan teori pasangan elektron di sekitar atom
pusat pada molekul:
a. BCl3
c. XeF2
b. CCl4
d. SF6
B. Bentuk Molekul Berdasarkan Teori Hibridisasi
Teori jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat dapat menjelaskan
berbagai bentuk-bentuk molekul sesuai dengan eksperimen. Ada lagi teori yang
dapat menjelaskan bentuk molekul yaitu berdasarkan bentuk orbital kulit terluarnya.
32
Kimia Kelas XI SMA dan MA
Pada pembentukan molekul ini terjadi penggabungan beberapa orbital suatu atom
membentuk orbital baru yang tingkat energinya sama atau orbital hibrid. Proses
ini dikenal dengan istilah hibridisasi.
Bagaimana terjadinya orbital hibrid pada beberapa molekul, perhatikan uraian
berikut!
1. Bentuk Molekul BeF2
Konfigurasi elekron atom 4Be: 1s2 2s2. Atom Be mempunyai dua elektron pada
orbital 2s. Agar terdapat dua elektron yang tidak berpasangan untuk mengikat
dua atom F maka satu elektron dari 2s pindah ke 2p atau tereksitasi. Orbital s dan
p tersebut mengalami hibridisasi membentuk orbital hibrid sp yang berbentuk linier.
2s
Konfigurasi elektron terluar Be
:
Konfigurasi elektron Be terhibridisasi
:
Konfigurasi elektron Be pada BeF2
:
2p
orbital hibrida yang tidak
dipergunakan
membentuk orbital hibrid sp (linier)
Dua elektron tidak berpasangan pada
orbital ini akan menerima elektron dari
F membentuk ikatan kovalen sehingga
BeF2 berbentuk linier.
180c
F
Be
F
2. Bentuk Molekul BF3
Konfigurasi elektron atom 5B: 1s2 2s2 2p1
2s
Konfigurasi elektron terluar B
:
Konfigurasi elektron B terhibridisasi
:
Konfigurasi elektron pada BF3
:
2p
membentuk orbital sp2 (segitiga planar)
F
120c
B
F
F
Tiga elektron yang tidak berpasangan
pada orbital sp2 akan berpasangan
dengan elektron dari F membentuk
ikatan kovalen sehingga BF3 berbentuk
segitiga planar.
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
33
3. Bentuk Molekul CH4
Konfigurasi elektron atom 6C: 1s2 2s2 2p2
2s
Konfigurasi elektron terluar C
:
Konfigurasi elektron C terhibridisasi
:
Konfigurasi elektron pada CH4
:
2p
membentuk orbital hibrid sp3 (tetrahedral)
H
C
H
Empat elektron yang tidak berpasangan pada orbital sp 3 akan
berpasangan dengan elektron dari
atom H sehingga CH4 berbentuk tetrahedral.
H
H
4. Bentuk Molekul PCl5
Konfigurasi elektron atom 15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
3s
Konfigurasi elektron terluar P
:
Konfigurasi elektron P terhibridisasi
:
Konfigurasi elektron pada PCl5
:
3p
3d
sp3d = bipiramida trigonal
Cl
Cl
Cl P
Lima elektron yang tidak berpasangan
pada orbital sp3d akan berpasangan
dengan elektron dari atom Cl. Bentuk
orbital PCl5 adalah bipiramida trigonal.
Cl
Cl
5. Bentuk Molekul SF6
Konfigurasi elektron atom S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
3s
Konfigurasi elektron terluar S
:
Konfigurasi elektron S terhibridisasi
:
Konfigurasi elektron pada SF6
:
3p
sp3d2 oktahedral
34
Kimia Kelas XI SMA dan MA
3d
Bentuk molekul SF6 adalah oktahedral.
F
F
F
S
F
F
F
Bagaimana hibridisasi pada atom pusat yang mempunyai pasangan elektron
bebas? Perhatikan contoh berikut.
Contoh:
Molekul H2O memiliki dua pasangan elektron bebas.
2s
2p
Konfigurasi elektron terluar pada O
:
Konfigurasi elektron pada H2O
:
sp3
Orbital hibrid O = sp3, tetapi yang terikat dengan H hanya dua yaitu yang memiliki
elektron belum berpasangan. Bentuk molekul H2O adalah V dan sudut ikatan
104,5rC.
Dari contoh di atas bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi dapat
dirangkum seperti pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi
Jenis Orbital
s dan p
s dan p
s dan p
Orbital Hibrida
sp
Bentuk Orbital
Contoh
Linier
BeCl2
sp
2
Segitiga planar
BF3
sp
3
Tetrahedral
CH4
3
s, p, dan d
sp d
Bipiramida trigonal
PCl5
s, p, dan d
sp3 d2
Oktahedral
SF6
Sumber: Silberberg, Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change
Latihan 2.2
Ramalkan bentuk molekul berdasarkan teori hibridisasi dari:
a. BH3
b. CCl4
c. NH3
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
35
C. Gaya Antarmolekul
Atom-atom dapat bergabung akibat gaya tarik-menarik antar atom di dalam
molekul atau senyawa. Gaya yang terjadi antaratom bermacam-macam sehingga
terbentuk ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam.
Di antara molekul-molekul pun dapat mengalami gaya tarik-menarik walaupun
sangat lemah. Gaya-gaya ini disebut gaya van der Waals yang terdiri dari gaya
dipol-dipol dan gaya dispersi. Selain gaya van der Waals ada gaya lain yang disebut
ikatan hidrogen. Gaya antarmolekul dapat mempengaruhi sifat fisik molekulmolekul.
1. Gaya van der Waals
Gaya van der Waals dapat terjadi pada molekul-molekul polar dan molekulmolekul nonpolar. Pada molekul-molekul polar disebut gaya dipol-dipol, sedangkan
pada molekul nonpolar disebut gaya dispersi (London).
a. Gaya Dipol-Dipol
Pada molekul hidrogen klorida, terjadi ikatan kovalen dengan struktur Lewis
sebagai berikut.
+
17+
H Cl
Atom klor lebih elektronegatif daripada hidrogen maka pasangan elektron
cenderung tertarik oleh Cl. Molekul HCl jadi memiliki dipol.
H+
H–
H — Cl
Dua molekul yang masing-masing memiliki dipol akan selalu tarik-menarik
dengan posisi bagian (–) berdekatan dengan bagian (+).
+
–
+
–
Gaya dipol-dipol pada asam klorida HCl dapat digambarkan:
H+
H–1
H – Cl . . .
36
H+
H–
H – Cl . . .
H+
H–
H – Cl . . . HCl
Kimia Kelas XI SMA dan MA
Posisi molekul akan otomatis berubah karena adanya gaya dipol-dipol,
+
contohnya:
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
–
+
–
–
+
Contoh gaya dipol-dipol pada triklorometan CHCl3 digambarkan:
H
Cl
C
Cl
Cl
–
H
Cl
C
Cl
+
Cl
–
H
C
Cl
–
+
Cl
Cl
b. Gaya Dispersi (Gaya London)
Pada molekul-molekul nonpolar misalnya pada Cl2 atau Br2 elektron tersusun
dengan merata di antara atom-atom. Pada suatu saat, molekul tersebut bisa
memiliki dipol akibat gerakan elektron-elektron yang menyebabkan elektron
tersebut berada di dekat salah satu atom.
Dipol yang terjadi tidak permanen atau dipol sesaat, tetapi dapat menimbulkan
gaya tarik-menarik antar molekul-molekul nonpolar tadi. Gaya ini disebut gaya
London atau gaya dispersi yang diambil dari nama penemunya Fritz London, ahli
fisika Jerman yang menjelaskan dasar mekanika kuantum pada gaya tarik-menarik.
Terjadinya gaya London dapat digambarkan sebagai berikut.
A
B
Molekul Cl2 yang nonpolar
Dipol sesaat terjadi antar Cl2 yang
berdekatan
C. Susunan molekul-molekul Cl 2 yang
terjadi karena gaya London
A.
B.
C
Sumber: Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change
Gambar 2.3 Gaya London antara molekul nonpolar
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
37
Kekuatan gaya London bertambah
Lambang
unsur
Mr
Titik didih
Gaya London sangat lemah, tetapi dapat bertahan
sehingga antarmolekul dapat mengalami tarik-menarik.
Kekuatan gaya London akan bertambah jika
jumlah elektron pada molekul makin banyak. Akibatnya
titik didih senyawa makin tinggi.
Tabel titik didih halogen dan gas mulia (K) dapat
dilihat pada Gambar 2.4.
Dari F2 ke I2 jumlah elektron makin banyak maka
titik didih dari F2 ke I2 makin besar. Begitu pula pada
gas mulia titik didih dari He ke Xe makin besar.
Gambar 2.4 Hubungan titik didih dengan gaya London pada
halogen dan gas mulia
Sumber: Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change
2. Ikatan Hidrogen
Perhatikan grafik titik didih hidrida golongan VI berikut. Mengapa titik didih air
lebih tinggi dari yang lainnya?
H 2O
Titik didih cC
+100c
H2Te
0c
H2Se
H2S
-100c
Mr
Sumber: Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change
Gambar 2.5 Grafik titik didih hidrida golongan VIA
Air termasuk senyawa polar, karena memiliki dipol pada setiap molekulnya.
Antarmolekul polar terjadi gaya tarik-menarik yang menyebabkan titik didih air
tinggi.Gaya antar molekul air digambarkan seperti Gambar 2.6.
38
Kimia Kelas XI SMA dan MA
Pada molekul air, oksigen lebih
elektronegatif daripada hidrogen.
Oksigen yang bersifat cenderung
negatif dapat pula menarik hidrogen
yang cenderung bermuatan positif dari
molekul air yang lain sehingga antar
molekul-molekul air terjadi tarikmenarik. Ikatan yang terjadi disebut
ikatan hidrogen.
–
+
O
H
ikatan hidrogen
+
H
–
+
O
H
+
H
Gambar 2.6 Ikatan hidrogen pada H2O
Ikatan hidrogen dapat pula terjadi pada HF. Perhatikan Gambar 2.7.
Atom F lebih elektronegatif dari–
–
–
–
pada H sehingga HF membentuk
F
F
F
F
molekul polar. Antarmolekul HF terjadi
tarik-menarik membentuk ikatan
H
H
H
H
+
+
+
+
hidrogen.
Gambar 2.7 Ikatan hidrogen pada HF
Dari kedua contoh tersebut dapat disimpulkan bahwa ikatan hidrogen dapat
terjadi di antara atom yang sangat elektronegatif dari molekul kovalen yang
mengandung hidrogen dengan atom hidrogen dari molekul lainnya.
Adanya ikatan hidrogen menyebabkan titik didih senyawa menjadi tinggi.
Perhatikan Gambar 2.8.
+100c
0c
-100c
NH3
SbH3
AsH3
PH3
Titik didih cC
Titik didih cC
+100c
HF
0c
Hl
HBr
-100c
HCl
Mr
Mr
Gambar 2.8 Grafik titik didih senyawa hidrida golongan VA dan VIIA
Dari grafik-grafik tersebut yang menggambarkan titik didih hidrida golongan
VA, VIA, dan VIIA terlihat bahwa NH3, H2O, dan HF mempunyai titik didih yang
lebih tinggi dari hidrida yang segolongannya. Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan
hidrogen di antara molekul-molekulnya.
Latihan 2.3
Selesaikan soal-soal berikut!
1. Apa yang dimaksud dengan ikatan hidrogen?
2. Gambarkan ikatan hidrogen pada NH3!
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
39
INFO KIMIA
Gaya antar molekul
Antar molekul-molekul air membentuk ikatan hidrogen. Air mendidih pada
temperatur di atas 100rC di dalam pressure cooker dan mendidih pada temperatur
di bawah 100rC di pegunungan yang sangat tinggi.
Rangkuman
40
1.
Bentuk molekul dapat diramalkan berdasarkan teori tolakan pasangan
elektron dan teori hibridisasi.
2.
Berdasarkan teori tolakan pasangan elektron di sekitar atom pusat
bentuk molekul adalah sebagai berikut.
a. Jika ada dua pasang elektron ikatan di sekitar atom pusat maka
bentuk molekulnya adalah linier.
b. Jika ada empat pasang elektron ikatan membentuk 2 ikatan
rangkap di sekitar atom pusat maka bentuk molekulnya adalah
linier.
c. Jika ada tiga pasang elektron ikatan di sekitar atom pusat maka
bentuk molekulnya adalah segitiga planar.
d. Jika ada empat pasang elektron ikatan di sekitar atom pusat maka
bentuk molekulnya adalah tetrahedral.
e. Jika ada lima pasang elektron ikatan di sekitar atom pusat maka
bentuk molekulnya adalah bipiramidal trigonal.
f. Jika ada enam pasang elektron ikatan di sekitar atom pusat maka
bentuk molekulnya adalah oktahedral.
3.
Adanya pasangan elektron bebas di sekitar atom pusat akan
mempengaruhi bentuk molekul.
4.
Berdasarkan teori hibridisasi bentuk molekul adalah sebagai berikut.
a. Untuk orbital hibrida sp bentuk molekul adalah linier.
b. Untuk orbital hibrida sp2 bentuk molekul adalah segitiga planar.
c. Untuk orbital hibrida sp3 bentuk molekul adalah tertrahedral.
d. Untuk orbital hibrida dsp3 bentuk molekul adalah bipiramidal trigonal.
e. Untuk orbital hibrida d2sp3 bentuk molekul adalah oktahedral.
5.
Gaya van der Waals dapat berupa gaya dipol-dipol dan gaya London
atau gaya dispersi.
Kimia Kelas XI SMA dan MA
6.
Gaya dipol-dipol adalah gaya antara molekul-molekul polar sedangkan
gaya London terjadi antara molekul-molekul nonpolar akibat dipol
sesaat.
7.
Kekuatan gaya London akan bertambah jika jumlah elektron pada
molekul makin banyak dan titik didih akan makin tinggi.
8.
Ikatan hidrogen terjadi diantara molekul-molekul yang mengandung
hidrogen dan unsur yang sangat elektronegatif seperti O, N, dan F.
9.
Ikatan hidrogen menyebabkan titik didih senyawa menjadi tinggi.
Kata Kunci
•
•
•
•
•
•
Bentuk molekul
Tolakan pasangan elektron
PEB
PEI
Hibridisasi
•
•
•
•
•
Gaya van der Waals
Gaya dipol-dipol
Gaya Dispersi
Gaya London
Ikatan hidrogen
VSEPR
Evaluasi Akhir Bab
A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar.
1.
Molekul yang di sekeliling atom pusatnya terdapat 4 pasangan elektron ikatan
akan membentuk susunan ruang elektron . . . .
A. linier
B. tetrahedral
C. piramida trigonal
D. piramida segiempat
E. oktahedral
2.
Susunan elektron yang sesuai dengan gambar berikut dimiliki oleh molekul . . . .
A. BCl3
B. BF3
X Y
C. NH3
Y
D. PH3
Y
E. CH3
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
41
3.
Bentuk molekul H2O dengan ukuran sudut yang mendekati sebenarnya adalah
....
A. H O H
D.
H O
H
B.
C.
H
H
O
E.
H
H
O
O
H
H
4.
Pasangan yang memiliki bentuk molekul sama adalah . . . .
A. BeCl2 dan H2O
B. BF3 dan NH3
C. CO2 dan SO2
D. CH4 dan XeF4
E. BCl3 dan BF3
5.
XeF2 memiliki dua PEI dan tiga PEB. Bentuk molekul yang mungkin adalah
....
A.
D.
F
F
F
B.
Xe
Xe
F
Xe
F
E.
F
F
Xe
F
C.
F
6.
42
Xe
F
Bentuk molekul SF6 adalah . . . .
A. planar
B. oktahedral
C. heksagonal
D. piramidal
E. tetrahedral
Kimia Kelas XI SMA dan MA
7.
Struktur molekul unsur flourida dengan unsur M digambarkan sebagai berikut.
Unsur M pada tabel periodik terletak
pada golongan . . . .
F
F
A.
IV
M
B.
V
F
F
C.
VI
D.
VII
E.
VIII
8.
SbH3 adalah hidrida dari Sb yang terletak pada golongan VA dalam tabel
periodik. Bentuk molekul yang mungkin untuk senyawa ini adalah . . . .
A.
D.
H
Sb
Sb
H
120c
H
B.
H
>120c
H
E.
Sb
H
C.
<120c
H
H
H
90c
H
Sb
H
Sb
H
9.
H
60c
H
H
Pada XeF4 terdapat 6 kelompok elektron yang mengelilingi Xe. Enam
kelompok elektron tersebut terdiri dari . . . .
A. 6 PE
B. 5 PEI dan 1 PEB
C. 4 PEI dan 2 PEB
D. 3 PEI dan 3 PEB
E. 2 PEI dan 4 PEB
10. Bentuk molekul bipiramidal trigonal memiliki orbital hibrida . . . .
A. sp2
D. sp3d
3
B. sp
E. s2p2d
2 2
C. sp d
11. Orbital hibrida sp3d2 terjadi pada molekul yang memiliki bentuk . . . .
A. tetrahedal
B. bipiramidal trigonal
C. oktahedral
D. segiempat
E. Linier
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
43
12. Pada molekul PCl5 orbital yang akan bergabung pada saat hibridisasi adalah
....
3s
3p
3d
A.
B.
C.
D.
E.
13. Konfigurasi elektron Si adalah:
1s
2s
2p
I
II III
3s
3p
IV
V VI
Orbital yang akan digunakan silikon untuk membentuk ikatan kovalen dalam
molekul SiH4 adalah . . . .
A. I, II, III, dan IV
B. IV, V, dan VI
C. V, VI, dan VII
D. IV, V, VI, dan VII
E. I, II, III, IV, dan V
14. Molekul yang memiliki dipol adalah . . . .
A. H2
D. CO2
B. Cl2
E. H2O
C. CH4
15. Gaya dipol-dipol pada 3 molekul HCl dapat digambarkan . . . .
A. H – Cl . . . H – Cl . . . Cl – H
B. H – Cl . . . Cl – H . . . Cl – H
C. H – Cl
Cl – H . . . H – Cl
D. Cl . . . Cl . . . Cl
E.
H
H
H
H – Cl . . . H – Cl . . . H – Cl
16. Gaya London dapat terjadi karena adanya tarik-menarik antara . . . .
A. ion positif dan ion negatif pada molekul
B. molekul-molekul polar yang berbeda
C. dipol-dipol sementara pada molekul nonpolar
D. unsur-unsur elektronegatif antar molekul polar
E. dipol-dipol permanen pada molekul nonpolar
44
Kimia Kelas XI SMA dan MA
17. HF mempunyai titik didih lebih tinggi daripada HCl sebab . . . .
A. molekul HF lebih besar daripada HCl
B. molekul HF polar sedangkan HCl ikatan kovalen
C. ikatan pada HF adalah ikatan ion pada HCl ikatan kovalen
D. HF cair memiliki ikatan hidrogen HCl tidak
E. ukuran HF lebih kecil daripada ukuran HCl
18. Ikatan hidrogen paling lemah terdapat pada molekul . . . .
A. HF
D. HCl
B. H2O
E. HI
C. NH3
19. Titik didih Kr lebih tinggi daripada titik didih Ne sebab . . . .
A. jumlah elektron yang mengelilingi Ne lebih banyak
B. Mr Kr lebih kecil daripada Ne
C. Kr berwujud padat sedangkan Ne gas
D. Kr dapat membentuk molekul diatomik
E. Kr lebih elektronegatif daripada Ne
20. Perhatikan grafik titik didih berikut!
Titik didih cC
A
D
C
B
Urutan yang tepat untuk A, B, C, dan
D adalah . . . .
A. NH3, SbH3, AsH3, PH3
B. NH3, PH3, AsH3, SbH3
C. SbH3, AsH3, PH3, NH3
D. AsH3, PH3, NH3, SbH3,
E. PH3, SbH3, NH3, AsH3
Mr
B. Selesaikan soal-soal berikut dengan jelas dan singkat.
1.
Jelaskan prinsip teori VSEPR!
2.
Ramalkan bentuk molekul dari CCl4 dan SCl4, gambarkan struktur Lewisnya,
klasifikasi VSEPR, dan bentuk molekulnya!
3.
Jelaskan kekuatan gaya tolak dari PEB-PEB, PEI-PEB, dan PEI-PEI yang
mengelilingi atom pusat pada struktur ruang elektron tetrahedral.
4.
Jelaskan dengan gambar gaya dipol-dipol pada CHCl3!
5.
Jelaskan bagaimana terjadinya ikatan hidrogen pada etanol, gambarkan ikatan
hidrogen yang terjadi!
Bentuk Molekul dan Gaya Antarmolekul
45
T u g a s
Buatlah model bentuk molekul dari bahan-bahan yang tersedia di rumahmu,
misalnya:
1. Kawat untuk penyangga.
2. Styrofoam, kertas koran, perca kain atau bahan lain untuk menggambarkan
tolakan pasangan elektronnya.
46
Kimia Kelas XI SMA dan MA
Fly UP