Materi Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR & Domain Elektron kelas 10 SMA/MA + Latihan Soal

Materi Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR & Domain Elektron kelas 10 SMA - Hai adik adik yang baik, nah pada kesempatan kali ini kakak ingin membagikan kepada adik adik mengenai Materi yang kakak ambil dari berbagai sumber seperti dari website kemendikbud, materi ini merupakan Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR & Domain Elektron Yang disusun untuk adik adik kelas X SMA/MA. Semoga dengan adanya materi ini bisa bermanfaat untuk adik adik, selamat belajar!!

Materi Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR & Domain Elektron kelas 10 SMA/MA

A. Tujuan Pembelajaran

Setelah mengikuti pembelajaran secara mandiri pada modul ini, siswa dapat :

1. Menerapkan teori VSEPR untuk memperkiranakan bentuk molekul suatu senyawa.

2. Menentukan rumus/Tipe molekul berdasarkan jumlah PEI/PEB.

B. Uraian Materi

1. Teori Valence Shell Electron Pair of Repulsion (VSEPR) dan Teori Domain Elektron.

Teori VSEPR

adalah teori yang menggambarkan bentuk molekul berdasarkan kepada tolakan pasangan electron disekitar atom pusat. Teori tolakan pasangan elektron ini dikenal dengan istilah VSEPR (Valence Shell Electron Pair of Repulsion). Bentuk molekul didasarkan kepada jumlah electron yang saling tolak-menolak disekitar atom pusat yang akan menempati tempat sejauh munkin untuk meminimumkan tolakan.

Teori VSEPR merupakan penjabaran sederahana dari rumus Lewis yang berguna untuk memprediksikan bentuk molekul poliatom berdasarkanstru ktur Lewis-nya. Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh NevilSidgwick dan Herbet Powel pada tahun 1940, dan dikembangkan lebihlanjut oleh Ronald Gillespie dan Ronald Nyholm.

Ide dasar teori VSEPR adalah adanya tolakan antara pasangan elektron sehingga pasangan elektron tersebut akan menempatkan diri pada posisi sejauh mungkin dari pasangan elektron lainnya. Posisi pasangan elektron satu dengan yang lain yang semakin berjauhan akan menyebabkan tolakan antar mereka menjadi semakin kecil. Pada posisi yang paling jauh yang dapat dicapai, tolakan antar pasangan elektron menjadi minimal. Tolakan antar pasangan elektron terjadi antara pasangan elektron bebas yang terlokalisasi pada atom pusat dan elektron ikat secara ikatan koordinasi. Teori VSEPR mengasumsikan bahwa masing- masing molekul akan mencapai geometri tertentu sehingga tolakan pasangan antarelektron di kulit valensi menjadi minimal.

Teori Domain Elektron

Menurut Ralph H. Petrucci (1985), teori Domain Elektron merupakan penyempurnaan dari teori VSEPR. Teori ini adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Domain elektron berarti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

a. Setiap elektron ikatan (apakah ikatan tunggal, rangkap atau rangkap tiga) merupakan 1 domain.

b. Setiap pasangan elektron bebas merupakan 1 domain.

Contoh :

Tentukan domain elektron atom pusat pada beberapa senyawa : H2O, CO2 dan SO2! Pembahasan :

Gambarkan struktur lewis masing-masing senyawa
Setiap satu elektron ikatan (tunggal, rangkap dua maupun rangkap tiga merupakan satu domain
Setiap pasangan elektron bebas merupakan satu domain Sehingga jumlah domainnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 3.6-1. Contoh Penentuan Domain Elektron

Penjelasan :

Pada struktur lewis H2O atom pusat O dikelilingi oleh 4 PEI sehingga jumlah domain elektron = 4
Pada struktur lewis CO2 atom pusat C dikelilingi oleh 2 ikatan rangkap, sehingga domain elektron = 2
Pada struktur lewis SO2 atom pusat S dikelilingi oleh dua ikatan rangkap, ikatan tunggal dan 1 PEB, sehingga jumlah domain elektron = 3

Teori domain elektron mempunyai prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:

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.
Urutan kekuatan tolak-menolak di antara domain elektron adalah:
Tolakan antar domain elektron bebas > tolakan antara domain elektron bebas dengan domain elektron ikatan > tolakan antara domain elektron ikatan.
Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron ikatan.

2. Rumus/Tipe Molekul

Rumusan tipe molekul dapat ditulis dengan lambang AXnEm (jumlah pasangan electron), pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB)

dimana :

A : Atom pusat

X : Jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) E : jumlah pasangan elektron bebas (PEB) Catatan:

ikatan rangkap dua atau rangkap tiga dihitung satu pasang electron ikatan
tolakan antara PEB-PEB> PEB-PEI>PEI-PEI
PEI menentukan bentuk molekul,PEB mempengaruhi besar sudaut ikatan

Langkah-langkah memprediksi bentuk molekul dengan teori VSEPR

Tentukan struktur lewis dari rumus molekul
Tentukan jumlah PEB dan PEI atom pusat
Tentukan tipe/rumus molekulnya
Gambar bentuk molekul dan beri nama sesuai dengan jumlah PEI dan PEB

Contoh :

1. Senyawa metana, CH4

Struktur lewisnya dapat digambarkan sebagai berikut.

Dari struktur lewisnya, bahwa atom pusat, C memiliki empat pasangan elektron ikatan (PEI) dan tidak memiliki pasangan elektron bebas (PEB), sehingga tipe molekulnya adalah AX4.

Pasangan elektron ikatan akan menempati posisi dimana tolakan sekecil mungkin, sehingga posisi PEI antara satu dengan yang lain menjadi sama jaraknya dan menghasilkan sudut antara H – C – H yang sama besarnya, sehingga berdasarkan rumus/tipe molekulnya, CH4 memiliki bentuk tetrahedral seperti tampak pada gambar berikut.

Gambar 3.6-1. Bentuk molekul CH4

2. Senyawa amonia, NH3

Struktur lewis NH3 adalah sebagai berikut :

Pembahasan :

Atom pusat adalah N mempunyai elektron valensi 5 Pasangan Eekton ikatan (X) = 3

Pasangan Elektron Bebas E = (5-3)/2 = 1

Bentuk molekul AX3E bentuk molekulnya piramida segitiga Dengan menggunakan teori VSEPR maka kita dapat meramalkan bentuk geometri suatu molekul, seperti terlihat pada tabel berikut.

Tabel 3.6-2. Hubungan antara jumlah PEI, PEB, tipe molekul dan bentuk molekul

Dalam modul ini maka akan di contohkan menentukan bentuk geometri molekul XeF2, XeF4, dan XeF6. Diantara molekul-molekul tersebut ada yang memiliki pasangan elektron bebas dan ada yang tidak, jadi molekul-molekul tersebut adalah contoh yang bagus untuk lebih memahami teori VSEPR.

Pertama kita harus mementukan struktur lewis masing-masing molekul. Xe memiliki jumlah elektron valensi 8 sedangkan F elektron valensinya adalah 7 (lihat gambar dibawah).

Struktur Lewis XeF2 seperti gambar di bawah, dua elektron Xe masing-masing diapakai untuk berikatan secara kovalen dengan 2 atom F sehingga meninggalkan 3 pasangan elektron bebas pada atom pusat Xe. Hal yang sama terjadi pada molekul XeF4 dimana 4 elektron Xe dipakai untuk berikatan dengan 4 elektron dari 4 atom F, sehingga meninggalkan 2 pasangan elektron bebas pada atom pusat Xe.

Lihat gambar diatas XeF2 memiliki 2 pasangan elektron ikatan (PEI) dan 3 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 5 pasangan elektron yang terdapat pada XeF2, hal ini menandakan bahwa geometri molekul atau kerangka dasar molekul XeF2 adalah trigonal bipiramid. Karena terdapat 3 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi ekuatorial pada kerangka trigonal bipiramid, sedangkan PEI akan menempati posisi aksial yaitu pada bagian atas dan bawah. Posisi inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 2 PET dan 3 PEB sehingga menghasilkan bentuk molekul linear. Jadi bentul molekul XeF2 adalah linier.(lihat gambar dibawah).

Gambar 3.6-2. Bentuk Molekul XeF2

Lihat gambar strutur lewis XeF4 memiliki 4 pasangan elekktron terikat (PEI) dan 2 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 6 pasangan elektron yang terdapat pada XeF4, hal ini menandakan bahwa geometri molekul atau kerangka dasar molekul XeF4 adalah oktahedral. Karena terdapat 2 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi aksial pada kerangka oktahedral, sedangkan PEI akan menempati posisi ekuatorial. Posisi inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 4 PET dan 2 PEB sehingga menghasilkan bentuk molekul yang disebut segiempat planar. Jadi bentul molekul XeF2 adalah segiempat planar.(lihat gambar dibawah).

D. Rangkuman

Gambar 3.6-3. Bentuk Molekul XeF4

Teori yang sederhana untuk menjelaskan bentuk molekul yang mengandung ikatan pasangan elektron adalah teori tolakan pasangan elektron dalam kulit valensi atau teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Menurut teori ini, bangun suatu molekul ditentukan oleh pasangan elektron yang terdapat dalam kulit valensi atom pusat.
Molekul kovalen terdapat pasangan-pasangan elektron baik PEI maupun PEB. Karena pasangan-pasangan elektron mempunyai muatan sejenis, maka tolak- menolak antarpasangan elektron. Tolakan (PEB – PEB) > tolakan (PEB – PEI) > tolakan (PEI – PEI).
Teori Domain Elektron adalah penyempurnaan dari teori VSEPR. Domain elektron artinya kedudukan suatu elektron atau daerah keberadaan elektron, dapat ditentukan dengan jumlah domain sebagai berikut: Setiap elektron ikatan (ikatan tunggal, rangkap 2, atau rangkap 3) mempunyai 1 domain.

E. Latihan Soal

1. Unsur P (Z = 15) bersenyawa dengan unsur Cl (Z = 17) membentuk PCl3. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl3 adalah

….

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

E. 4

Pembahasan:

Unsur P (Z = 15) bersenyawa dengan unsur Cl (Z = 17) membentuk PCl3. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat dalam senyawa PCl3 :

- Menentukan atom pusat

1 atom P dan berikatan dengan 3 atom Cl, maka yang sebagai atom pusat adalah atom P

- Buat konfigurasi elektron dari masing-masing atom:

15P : 2 8 5 maka elektron valensi P adalah 5, ada 5 elektron untuk berikatan

17Cl : 2 8 7 maka elektron valensi Cl adalah 7, membutuhkan 1 elektron untuk berpasangan

- Buat struktur lewis dari molekul tersebut!

- Terdapat 1 pasangan elektron bebas pada atom pusat

2. Suatu molekul mempunyai 4 pasang elektron di sekitar atom pusat, 2 diantaranya

merupakan PEB, maka bentuk molekul yang paling mungkin adalah ….

A. segitiga datar

B. segiempat planar

C. tetrahedron

D. bentuk T

E. bentuk V

Pembahasan:

Suatu molekul mempunyai 4 pasang elektron di sekitar atom pusat, 2 diantaranya merupakan PEB, maka bentuk molekul yang mungkin:

- Tentukan Pasangan Elektron Ikatan / PEI (X) = 4

- Tentukan Pasangan Elektron Bebas / PEB (E) = 2

- Gunakan rumus (AXnEm)  maka AX4E2  sisiempat planar atau segiempat datar

3. Sudut ikatan molekul H2O adalah 104,5 lebih kecil dari sudut tetrahedron, hal ini

disebabkan oleh ….

A. adanya 2 pasangan elektron bebas

B. adanya 2 pasangan elektron ikatan

C. adanya ikatan hidrogen pada H2O

D. adanya dipol permanen pada H2O

E. pasangan elektron jauh dari atom pusat

Pembahasan:

Sudut ikatan molekul H2O adalah 104,5 lebih kecil dari sudut tetrahedron, hal ini disebabkan oleh:

1H dan 8O yang mana elektron valensi pada O ada 6 elektron, 2 digunakan untuk berikatan dengan 2 atom H, sehingga masih ada 4 elektron pada atom pusat (O) atau 2 Pasang Elektron Bebas, di mana daya tolakannya lebih besar.

H2O berarti terdapat 2 PEI dan 2 PEB

4. Suatu senyawa memiliki jumlah domain elektron ikatan 3 dan domain elektron

bebas 0, bentuk molekul dari senyawa tersebut adalah ….

A. Linear

B. Tetrahedral

C. Segitiga datar

D. Oktahedral

E. Bipiramida segitiga

Pembahasan:

Suatu senyawa memiliki jumlah domain elektron ikatan 3 dan domain elektron bebas 0, è AX3è trigonal planar atau segitiga datar

5. Perhatikan tabel berikut

Pernyataan yang benar hbungan antara jumlah PEI, PEB dan bentuk molekul adalah....

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (3)

D. (3) dan (4)

E. (4) dan (5)

Pembahasan:

Demikianlah informasi yang bisa kami sampaikan, mudah-mudahan dengan adanya Materi Bentuk Molekul Berdasarkan Teori VSEPR & Domain Elektron kelas 10 SMA ini para siswa akan lebih semangat lagi dalam belajar demi meraih prestasi yang lebih baik. Selamat belajar!!