Teori Domain Elektron

No comment 28 views

Bentuk molekul dapat dijelaskan dengan menggunakan berbagai pendekatan, misalnya teori tolakan pasangan elektron di sekitar inti atom (Teori Domain Elektron) atau sering disebut juga dengan VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Bentuk molekul menggambarkan kedudukan atom-atom di dalam suatu molekul, yaitu kedudukan atom-atom dalam ruang tiga dimensi dan besarnya sudut-sudut ikatan yang dibentuk dalam suatu molekul, serta ikatan yang terjadi pada molekul tersebut yang dibentuk oleh pasangan elektron. Bentuk molekul suatu senyawa dapat menjelaskan sifat-sifat senyawa tersebut, misalnya sifat polar atau kepolaran. Bentuk molekul ternyata tidak dapat diramalkan dari jumlah atom yang terdapat dalam molekul tersebut, misalnya BeCl2 berbentuk lurus sedangkan OCl2 berbentuk bengkok, PF5 berbentuk bipiramida alas segitiga, sedangkan ClF5 berbentuk piramida alas bujur sangkar. Bentuk molekul suatu senyawa ditentukan oleh beberapa faktor yaitu :

  1. Tolak-menolak antar elektron
  2. Tolak-menolak antar inti
  3. Tarik-menarik antara inti dan elektron
  4. Energi kinetik dari elektron-elektron

Tolak-menolak antar elektron yang dapat menjadi titik tolak dalam meramalkan bentuk molekul. Postulat dasar teori VSEPR adalah bahwa untuk mencapai kesetabilan molekul yang maksimum pasangan-pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat harus tersusun dalam ruang sedemikian rupa, sehingga terpisah satu sama lain sejauh mungkin untuk meminimumkan tolakan.

Pasangan-pasangan elektron kulit valensi atom pusat suatu molekul yang terdiri dari dua atom atau lebih, dapat berupa pasangan elektron ikatan (PEI), dan pasangan elektron bebas (PEB). Karena muatannya sejenis pasangan-pasangan ini akan tolak-menolak, dengan urutan kekuatan sebagai berikut:

Tolakan antara pasangan-pasangan elektron ini akan saling mempengaruhi sehingga gaya tolak minimum dapat dicapai. Jumlah PEB dan PEI pada atom pusat suatu molekul dapat diketahui melalui struktur Lewis molekul tersebut.

Pada molekul dengan atom pusat yang tidak memiliki PEB hanya terdapat tolak-menolak PEI-PEI. berdasarkan jumlah PEI yang saling tolak-menolak, dapat diamati bentuk molekul seperti gambar.

Dalam teori VSEPR perlu diperhatikan bahwa:

  1. Ikatan rangkap dan ganda tiga yang disebabkan dua pasang dan tiga pasang elektron, dianggap sebagai satu pasangan elektron.
  2. Elektron tunggal dianggap pula sebagai satu pasangan elektron.

Molekul yang memiliki PEB diberi rumus umum (AXmEn) dengan simbol atom pusat A, X untuk atom-atom yang terikat pada atom pusat dan E untuk PEB. Bila salah satu atom X pada molekul AX3 yang mempunyai bentuk segitiga datar diganti oleh 1 PEB diperoleh molekul AX2E.

Karena kekuatan tolakan antara PEB-PEI > tolakan antara PEI-PEI maka dapat diramalkan bahwa sudut ikatan XAX < 120. Dengan cara yang sama dapat diramalkan sudut ikatan pada molekul CH4, NH3, dan H2O.

Molekul metana (CH4), yang atom C pusatnya sudah mencapai konfigurasi elektron Ne dengan membentuk ikatan kovalen dengan empat atom H. Bagaimana orientasi  yang akan diambil oleh keempat pasangan elektron? Analogi balon pada gambar menyiratkan bahwa tolakan keempat pasangan elektron tersebut memiliki kekuatan yang sama sehingga terdistribusi keempat arah yang saling berjauhan membentuk sudut 109,5o terhadap atom pusat C. Bentuk molekul yang diperoleh adalah  tetrahedral.

Pada NH3 dan H2O, atom pusat juga dikelilingi oleh empat pasang elektron, tetapi kedua molekul ini tidak memiliki bentuk molekul tetrahedral.

Simak molekul NH3 dengan atom pusat N dan memiliki 5 elektron valensi. Pada atom N terdapat empat pasangan elektron valensi. Tiga pasang merupakan pasangan elektron ikatan (PEI) dengan atom H dan satu pasang merupakan pasangan elektron bebas (PEB). Antara keempat pasang elektron tersebut terjadi tolakan satu sama lain sedemikian rupa sehingga dicapai tolakan minimum antara pasangan elektron tersebut. Berdasarkan data emperik, diketahui bahwa molekul NH3 berbentuk piramida trigonal dengan sudut ikatan 106o. Bagaimana fakta ini dapat dijelaskan?

Oleh karena terdapat empat pasangan elektron dalam kulit valensi atom N maka geometri pasangan elektron yang paling mungkin adalah tetrahedral. Bentuk ini dapat diterima. Akan tetapi, sudut ikatan ikatan dalam NH3 tidak sesuai dengan sudut tetrahedral, yakni 109,5o.

Jika tolakan antarpasangan elektron dalam kulit valensi aton N sama besar maka sudut ikatan harus 109,5o. oleh karena faktanya 106o, ada perbedaan kekuatan tolakan antara PEI dan PEB. Dimana PEB menolak lebih kuat dari PEI sehingga sudut ikatan diantara ketiga PEI lebih kecil dari sudut ikatan tetrahedral.

 

Hipotesis tersebut tenyata sangat tepat dan beralasan bahwa PEB menolak lebih kuat dari PEI sebab pasangan elektron bebas memerlukan ruang lebih besar dibandingkan pasangan elektron ikatan. Pada PEB, pergerakan elektron lebih leluasa dibandingkan PEI yang kaku dan tegar akibat terikat diantara dua atom. Akibatnya, PEB memerlukan ruang gerak yang lebih besar dari PEI dan berdampak pada tolakan PEB lebih besar dibandingkan tolakan diantara PEI.

 

Pada molekul H2O ada 4 pasang elektron dalam kulit valensi atom O, yaitu 2 PEI dan 2 PEB. Oleh karena ada 4 pasang elektron dalam kulit valensi atom O, struktur ruang pasangan elektron yang dapat dibentuk adalah tetrahedral. Merujuk pada fakta bahwa sudur ikatan dalam H2O 104o, sedangkan sudut ikatan dalam tetrahedral 109,5o maka terjadi distorsi terhadap bentuk molekul tetrahedal. Distorsi ini akibat tolakan  antara kedua PEB lebih besar dibandingkan antara PEB dengan PEI dan antara PEI dengan PEI.

 

 

Prinsip-prinsip dasar teori domain elektron adalah sebagai berikut :

  1. Antar domain elektron di sekitar atom pusat saling tolak menolak sehingga domain elektron akan mengatur diri (mengambil formasi) sedemikian rupa sehingga tolak menolak di antaranya menjadi minimum.
  2. Urutan kekuatan tolak menolak di antara domain elektron adalah sebagai berikut:

Tolakan antardomain elektron bebas > tolakan antardomain elektron bebas dengan domain elektron ikatan > tolakan antardomain elektron ikatan. Perbedaan daya tolak ini terjadi karena pasangan elektron bebas hanya terikat pada satu atom saja, sehingga bergerak lebih leluasa dan menempati ruang lebih besar daripada pasangan elektron ikatan. Akibat dari perbedaan daya tolak tersebut adalah mengecilnya sudut ikatan karena desakan dari pasangan elektron bebas. Agar kedudukan  pasangan  elektron tersebut  menghasilkan gaya tolak-menolak paling rendah, maka pasangan elektron  tersebut berada pada jarak yang saling berjauhan satu sama lain.

  1. Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron terikat.

 

author
No Response

Leave a reply "Teori Domain Elektron"