Hiridisasi

BENTUK MOLEKUL
• Teori Tolakan Pasangan Elektron pada kulit valensi
• Teori Hibridisasi Orbital Atom
A. Teori Tolakan Pasangan Elektron pada kulit valensi
Dalam B.Inggris dikenali sebagai: Valence Shell Electron Pair Repultion Theory (VSEPR)
Menyatakan bahawa pasangan-pasangan elektron yang semuanya bermuatan negatif akan berusaha saling menjauh sehingga tolak menolak antar pasangan elektron menjadi minimum.
Teori ini berasaskan tiga anggapan utama:
• Semua elektron menolak sesama sendiri.
• Pasangan-pasangan elektron (tidak kira ikatan atau pencil) akan mengambil posisi paling jauh daripada satu sama lain.
• Dua atom yang terikat bersama oleh satu ikatan kovalen sentiasa membentuk satu garis lurus.

Akibat daya tarikan antara dua nucleus atom yang terikat bersama, pergerakan dua elektron yang membentuk ikatan tersebut tidak “sebebas” elektron-elektron bukan ikatan.


Ruang pergerakan (orbital) elektron-elektron pencil adalah lebih besar dan ia cenderung berada pada posisi sejauh mungkin daripada pasangan electron ikatan.

Penentuan bilangan pasangan-pasangan elektron ikatan dan pencil pada setiap atom dalam sesuatu sebatian boleh dilakukan dengan melukis struktur lewis Struktur-struktur geometri atom ditentukan mengikut bilangan pasangan elektron (ikatan dan pencil) pada atom pusat. Atomnya terdapat 5 jenis struktur atom.


Bentuk-bentuk molekul boleh diramalkan berdasarkan 5 struktur atom ini.
Meramal Geometri Bagi Sesuatu Molekul
Dalam struktur Lewis, terdapat dua jenis pasangan elektron valensi;
• Pasangan ikatan (dua atom yang terikat bersama)
• Pasangan bukan ikatan (juga dekenali sebagai pasangan pencil)
Pertimbangkan struktur Lewis bagi ammonia:

Daya tolakan antara EMPAT PASANG ELEKTRON menyebabkan susunan TETRAHEDRON dicapai. Susunan ini merupakan susunan yang paling stabil di mana keempat pasangan elektron tersebar paling jauh antara satu sama lain.
Geometri Pasangan Elektron =
karena pasangan elektron ikatan adalah “tampak (bonding) ” dan pasangan elektron bukan ikatan “tidak tampak (nonbonding) ”.

Maka bentuk molekul NH3 adalah piramid trigonal.
Catatan:
• Geometri molekul adalah kedudukan atom dalam sesuatu ruang tertentu.
• Geometri Molekul diramalkan oleh analisis Geometri Pasangan Electron (Geometri Atom).
• Bagi NH3;
o Pada struktur Lewis, terdapat 4 pasangan elektron (3 PEI + 1 PEP).
Geometri Atom = Tetrahedron.
o Pada 3 PEI (antara atom N dan H), atom H dapat dilihat pada ujung ikatan. Tetapi pada PEP, tidak ada atom pada ujungnya, maka “tidak tampak”.
o Oleh karena itu, molekul ammonia mempunyai bentuk piramid trigonal.
Bentuk-bentuk Molekul yang mungkin boleh diramalkan jika diketahui Asas Struktur Geometri .





Sebelum ini kita belajar stuktur-struktur geometri molekul yg mempunyai 1 atom pusat.
Bagaimana struktur geometri molekul yg mempunyai > 1 atom pusat?
Contohnya: Asam asetat H3C-COOH

Geometri asam asetat:


Tabel berbagai kemungkinan bentuk molekul berdasarkan Domain Elektron Ikatan dan Domain Elektron Bebas.
Domain elektron pada atom pusat DEI(p) DEB(q) Rumus Susunan ruang elektron Bentuk molekul geometri molekul Sudut Contoh
2 2 0 AX2 Linear Linear 1800 BeCl2, HgCl2, CO2, HCN
3 3 0 AX3 segitiga sama sisi segitiga datar 1200 BCl3, BF3, AlBr3, CH2O
2 1 AX2E bengkok <1200 SO2, Snl2, O3
4 4 0 AX4 tetrahedron tetrahedral 109.50 CH4, CCl4, CBr4, SiCl4,
3 1 AX3E piramida trigonal 1070 NH3, NF3, PCl3
2 2 AX2E2 huruf "V" 104.50 H2O, H2S, SCl2
5 5 0 AX5 bipiramida trigonal bipiramida trigonal Ek-Ek:1200 Ek-Ak:900 Ak-Ak:1800 PCl5
4 1 AX4E bidang 4 (tetrahedron terdistorsi) Ek-Ek:<1200 Ek-Ak:900 Ak-Ak:1800 SF4
3 2 AX3E2 Planar bentuk "T" Ek-Ak:900 Ak-Ak:1800 ClF3
2 3 AX2E3 Linear 1800 XeF2
6 6 0 AX6 Oktahedron Oktahedral 900 SF6
5 1 AX5E Bipiramida segiempat Ak-Ek:900 IF5
4 2 AX4E2 Segiempat Datar 900 XeF4
2 4 AX2E4 Linear 1800 -

B. Teori hibridisasi orbital atom
Teori ikatan valensi dapat juga diterapkan dalam molekul poliatomik, tetapi dibutuhkan skema khusus tertentu untuk menjelaskan geometri molekul. Berikut adalah contoh perlakuan teori ikatan valensi terhadap ikatan dalam molekul poliatomik.
1. Hibridisasi sp3
Untuk menjelaskan mengenai hibridisasi sp3 pada molekul poliatomik, akan digunakan contoh molekul metana (CH4). Metana memiliki atom pusat sebuah karbon yang berkoordinasi secara terahedral. Oleh karena itu, atom karbon pusat haruslah memiliki orbital-orbital yang simetri tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi dasar dari karbon adalah :

Dengan teori ikatan valensi, maka dapat diprediksi bahwa berdasarkan pada keberadaan dua orbital yang terisi setengah, atom C akan membentuk dua buah ikatan kovalen membentuk CH2. Namun CH2 merupakan molekul yang sangat reaktif sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan terbentuknya molekul CH4.
Untuk itu, digunakan teori hibridisasi, dimana langkah awal adalah eksitasi satu atau lebih elektron valensi C

Proton yang membentuk inti hidrogen akan akan menarik salah satu elektron valensi karbon. Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital 2p. Hal ini meningkatkan pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi dengan meningkatkan potensial inti efektif.
Kombinasi gaya-gaya ini membentuk orbital hibrid. Dalam kasus CH4 ini, orbital 2s bergabung dengan orbital 2p membentuk hibrid sp3 menjadi:

2. Hibridisasi sp2
Untuk melihat contoh dari hibridisasi sp2 akan digunakan contoh molekul etilena(C2H4) yang memiliki ikatan rangkap diantara atom-atom karbonnya. Rumus bangun etilena ditunjukan dalam ganbar (2)

Gambar 2 Rumus bangun eilena
Dalam ikatan etilena ini, karbon akan membentuk hibridisasi sp2, dalam hibridisasi sp2 ini, orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p membentuk tiga orbital sp2 dengan 1 orbital p tersisa.

3. Hibridisasi sp
Hibridisasi sp terjadi dalam molekul dengan ikatan rangkap tiga seperti halnya alkuna. Contoh hibridisasi sp adalah:
Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkan dua orbital sp dan menyisakan dua orbital p.
Hibridisasi dapat digunakan untuk menyatakan bentuk geometri molekul sebagaimana halnya teori VSEPR.
• AX1 (contoh: LiH): tidak ada hibridisasi; berbentuk linear
• AX2 (contoh: BeCl2): hibridisasi sp; berbentuk Linear atau diagonal; sudut ikat cos−1(−1) = 180°
o AX2E (contoh: GeF2): berbentuk V, < 120°
• AX3 (contoh: BCl3): hibridisasi sp2; berbentuk datar trigonal; sudut ikat cos−1(−1/2) = 120°
o AX3E (contoh: NH3): piramida trigonal, 107°
• AX4 (contoh: CCl4): hibridisasi sp3; berbentuk tetrahedral; sudut ikat cos−1(−1/3) ≈ 109.5°
• AX5 (contoh: PCl5): hibridisasi sp3d; berbentuk Bipiramida trigonal
• AX6 (contoh: SF6): hibridisasi sp3d2; berbentuk oktahedral (atau bipiramida persegi)
Penentuan geometri molekul dengan menggunakan hibridisasi orbital ini tidak dapat dilakukan dengan akurat apabila terdapat pasangan elektron bebas dalam atom pusat, hal ini dikarenakan gaya tolakan yang besar antara pasangan elektron bebas akan memperkecil sudut ikat dari molekul tersebut.
Hibridisasi dan Bentuk Molekul Berbagai macam tipe hibridisasi:

Orbital Asal Orbital Hibrida Bentuk orbital Hibrida Geometri
s,p sp Linear
s,p,p sp2 Segitiga planar
s,p,p,p sp3 Tetrahedron
s,p,p,p,d sp3d Bipirimida trigonal
s,p,p,p,d,d sp3d2 oktahedron

STRUKTUR ATOM

Perkembangan Model Atom
Kata Kunci: Model Atom Ernest Rutherford, Model Atom John Dalton, Model Atom Joseph John Thompson, Model Atom Mekanika Gelombang, Model Atom Niels Bohr
Ditulis oleh Ratna dkk pada 13-04-2009

Penelitian-penelitian terbaru menyebabkan teori dan model atom semakin berkembang dan kebenarannya semakin nyata. Teori dan model atom dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh John Dalton yang selanjutnya dikembangkan oleh Joseph John Thompson, Ernest Rutherford, Niels Bohr dan teori atom menggunakan mekanika gelombang.
Model Atom John Dalton

Hukum kekekalan massa yang disampaikan oleh Lavoisier dan hukum perbandingan tetap yang dijelaskan oleh Proust mendasari John Dalton untuk mengemukakan teori dan model atomnya pada tahun 1803. John Dalton menjelaskan bahwa atom merupakan partikel terkecil unsur yang tidak dapat dibagi lagi, kekal dan tidak dapat dimusnahkan demikian juga tidak dapat diciptakan. Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai bentuk yang sama dan tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.
atomdalton

Model atom John Dalton





Model Atom Joseph John Thompson

Joseph John Thompson merupakan penemu elektron. Thompson mencoba menjelaskan keberadaan elektron menggunakan teori dan model atomnya. Menurut Thompson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola yang bermuatan positif. Model atom yang dikemukakan oleh Thompson sering disebut sebagai model roti kismis dengan roti sebagai atom yang bermuatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti. Atom secara keseluruhan bersifat netral.
atom-thomson

Model atom Joseph John Thompson





Model Atom Ernest Rutherford

Penelitian penembakan sinar alfa pada plat tipis emas membuat Rutherford dapat mengusulkan teori dan model atom untuk memperbaiki teori dan model atom Thompson. Menurut Rutherford, atom mempunyai inti yang bermuatan positif dan merupakan pusat massa atom dan elektron-elektron mengelilinginya.

Rutherford berhasil menemukan bahwa inti atom bermuatan positif dan elektron berada diluar inti atom. Akan tetapi teori dan model atom yang dikemukakan oleh Rutherford juga masih mempunyai kelemahan yaitu teori ini tidak dapat menjelaskan fenomena kenapa elektron tidak dapat jatuh ke inti atom. Padahal menurut fisika klasik, partikel termasuk elektron yang mengorbit pada lintasannya akan melepas energi dalam bentuk radiasi sehingga elektron akan mengorbit secara spiral dan akhirnya jatuh ke iti atom.
atomrutherford

Model Atom Ernest Rutherford





Model Atom Niels Bohr

Niels Bohr selanjutnya menyempurnakan model atom yang dikemukakan oeh Rutherford. Penjelasan Bohr didasarkan pada penelitiannya tentang spektrum garis atom hidrogen. Beberapa hal yang dijelaskan oleh Bohr adalah

* Elektron mengorbit pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit
* Tiap elektron mempunyai energi tertentu yang cocok dengan tingkat energi kulit
* Dalam keadaan stasioner, elektron tidak melepas dan menyerap energi
* Elektron dapat berpindah posisi dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah dan sebaliknya dengan menyerap dan melepas energi

atombohr

Model Atom Niels Bohr



Model Atom Mekanika Gelombang

Perkembangan model atom terbaru dikemukakan oleh model atom berdasarkan mekanika kuantum. Penjelasan ini berdasarkan tiga teori yaitu

* Teori dualisme gelombang partikel elektron yang dikemukakan oleh de Broglie pada tahun 1924
* Azas ketidakpastian yang dikemukakan oeh Heisenberg pada tahun 1927
* Teori persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1926

Menurut model atom ini, elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu sehingga lintasan yang dikemukakan oleh Bohr bukan suatu kebenaran. Model atom ini menjelaskan bahwa elektron-elektron berada dalam orbita-orbital dengan tingkat energi tertentu. Orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom.
Model Atom Mekanika Quantum

Model Atom Mekanika Quantum

Perkembangan Model Atom
Kata Kunci: Model Atom Ernest Rutherford, Model Atom John Dalton, Model Atom Joseph John Thompson, Model Atom Mekanika Gelombang, Model Atom Niels Bohr
Ditulis oleh Ratna dkk pada 13-04-2009

Penelitian-penelitian terbaru menyebabkan teori dan model atom semakin berkembang dan kebenarannya semakin nyata. Teori dan model atom dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh John Dalton yang selanjutnya dikembangkan oleh Joseph John Thompson, Ernest Rutherford, Niels Bohr dan teori atom menggunakan mekanika gelombang.
Model Atom John Dalton

Hukum kekekalan massa yang disampaikan oleh Lavoisier dan hukum perbandingan tetap yang dijelaskan oleh Proust mendasari John Dalton untuk mengemukakan teori dan model atomnya pada tahun 1803. John Dalton menjelaskan bahwa atom merupakan partikel terkecil unsur yang tidak dapat dibagi lagi, kekal dan tidak dapat dimusnahkan demikian juga tidak dapat diciptakan. Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai bentuk yang sama dan tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.
atomdalton

Model atom John Dalton
Model Atom Joseph John Thompson

Joseph John Thompson merupakan penemu elektron. Thompson mencoba menjelaskan keberadaan elektron menggunakan teori dan model atomnya. Menurut Thompson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola yang bermuatan positif. Model atom yang dikemukakan oleh Thompson sering disebut sebagai model roti kismis dengan roti sebagai atom yang bermuatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata di seluruh bagian roti. Atom secara keseluruhan bersifat netral.
atom-thomson

Model atom Joseph John Thompson
Model Atom Ernest Rutherford

Penelitian penembakan sinar alfa pada plat tipis emas membuat Rutherford dapat mengusulkan teori dan model atom untuk memperbaiki teori dan model atom Thompson. Menurut Rutherford, atom mempunyai inti yang bermuatan positif dan merupakan pusat massa atom dan elektron-elektron mengelilinginya.

Rutherford berhasil menemukan bahwa inti atom bermuatan positif dan elektron berada diluar inti atom. Akan tetapi teori dan model atom yang dikemukakan oleh Rutherford juga masih mempunyai kelemahan yaitu teori ini tidak dapat menjelaskan fenomena kenapa elektron tidak dapat jatuh ke inti atom. Padahal menurut fisika klasik, partikel termasuk elektron yang mengorbit pada lintasannya akan melepas energi dalam bentuk radiasi sehingga elektron akan mengorbit secara spiral dan akhirnya jatuh ke iti atom.
atomrutherford

Model Atom Ernest Rutherford
Model Atom Niels Bohr

Niels Bohr selanjutnya menyempurnakan model atom yang dikemukakan oeh Rutherford. Penjelasan Bohr didasarkan pada penelitiannya tentang spektrum garis atom hidrogen. Beberapa hal yang dijelaskan oleh Bohr adalah

* Elektron mengorbit pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit
* Tiap elektron mempunyai energi tertentu yang cocok dengan tingkat energi kulit
* Dalam keadaan stasioner, elektron tidak melepas dan menyerap energi
* Elektron dapat berpindah posisi dari tingkat energi tinggi menuju tingkat energi rendah dan sebaliknya dengan menyerap dan melepas energi

atombohr

Model Atom Niels Bohr
Model Atom Mekanika Gelombang

Perkembangan model atom terbaru dikemukakan oleh model atom berdasarkan mekanika kuantum. Penjelasan ini berdasarkan tiga teori yaitu

* Teori dualisme gelombang partikel elektron yang dikemukakan oleh de Broglie pada tahun 1924
* Azas ketidakpastian yang dikemukakan oeh Heisenberg pada tahun 1927
* Teori persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1926

Menurut model atom ini, elektron tidak mengorbit pada lintasan tertentu sehingga lintasan yang dikemukakan oleh Bohr bukan suatu kebenaran. Model atom ini menjelaskan bahwa elektron-elektron berada dalam orbita-orbital dengan tingkat energi tertentu. Orbital merupakan daerah dengan kemungkinan terbesar untuk menemukan elektron disekitar inti atom.
Model Atom Mekanika Quantum

Model Atom Mekanika Quantum