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