"STRUKTUR MOLEKUL"

BAB I

PENDAHULUAN

Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kovalen, dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit (dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA). Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut. Kebanyakan molekul mempunyai bentuk yang didasarkan kepada lima bentuk geometri yang berbeda.

Molekul-molekul di dalam berikatan, mengacu pada beberapa aturan dan bentuk-bentuk ikatan kimia. Apabila molekul ingin berikatan harus sesuai dengan aturan-aturan atau syarat-syarat unsur-unsur tersebut dalam membentuk sebuah molekul. Karena tidak sembarang suatu unsur membentuk molekul.

Ikatan kimia adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul. Ikatan kimia itu sendiri bertujuan agar mencapai kestabilan dalam suatu unsur. Ketika atom berinteraksi untuk membentuk ikatan kimia, hanya bagian terluarnya saja yang bersinggungan dengan atom lain. Oleh karena itu, untuk mempelajari ikatan kimia kita hanya perlu membahas elektron valensi dari atom-atom yang terlibat dalam ikatan kimia tersebut.

Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik ataupoliatomik menjadi stabil. Ikatan kimia adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut :

·    Atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron)

·         Penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan

·         Penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan

Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur. Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat. Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 8A (gas mulia). Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia. Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom Helium). Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet.

Struktur molekul adalah penggambaran ikatan-ikatan unsur atau atom yang membentuk molekul. Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kimia, baik itu ikatan kovalen, ikatan hidrogen dan ikatan ion, serta ikatan-iktan kimia lainnya. Dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit(dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA). Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut. Kebanyakan molekul mempunyai bentuk yang didasarkan kepada lima bentuk geometri yang berbeda.

Molekul-molekul di dalam berikatan, mengacu pada beberapa aturan dan bentuk-bentuk ikatan kimia. Apabila molekul ingin berikatan harus sesuai dengan aturan-aturan atau syarat-syarat unsur-unsur tersebut dalam membentuk sebuah molekul. Karena tidak sembarang suatu unsur membentuk molekul.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    STRUKTUR MOLEKUL

Struktur molekul adalah penggambaran ikatan-ikatan unsur atau atom yang membentuk molekul. Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kimia, baik itu ikatan kovalen, ikatan hidrogen dan ikatan ion, serta ikatan-iktan kimia lainnya. Dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit(dari atom tunggal, seperti gas mulia) sampai jumlah yang sangat banyak (seperti pada polimer, protein atau bahkan DNA). Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut. Kebanyakan molekul mempunyai bentuk yang didasarkan kepada lima bentuk geometri yang berbeda.

Molekul-molekul di dalam berikatan, mengacu pada beberapa aturan dan bentuk-bentuk ikatan kimia. Apabila molekul ingin berikatan harus sesuai dengan aturan-aturan atau syarat-syarat unsur-unsur tersebut dalam membentuk sebuah molekul. Karena tidak sembarang suatu unsure membentuk molekul.

Molekul didefinisikan sebagai sekelompok atom (paling sedikit dua) yang saling berikatan dengan sangat kuat (kovalen) dalam susunan tertentu dan bermuatan netral serta cukup stabil. Menurut definisi ini, molekul berbeda dengan ion poliatomik. Dalam kimia organik danbiokimia, istilah molekul digunakan secara kurang kaku, sehingga molekul organik dan biomolekulbermuatan pun dianggap termasuk molekul.

Dalam teori kinetika gas, istilah molekul sering digunakan untuk merujuk pada partikel gas apapun tanpa bergantung pada komposisinya. Menurut definisi ini, atom-atom gas muliadianggap sebagai molekul walaupun gas-gas tersebut terdiri dari atom tunggal yang tak berikatan.

Sebuah molekul dapat terdiri atom-atom yang berunsur sama (misalnya oksigen O2), ataupun terdiri dari unsur-unsur berbeda (misalnya air H2O). Atom-atom dan kompleks yang berhubungan secara non-kovalen (misalnya terikat oleh ikatan hidrogen dan ikatan ion) secara umum tidak dianggap sebagai satu molekul tunggal.

B.     TEORI DOMAIN ELEKTRON

Teori Domain Elektron adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Teori Domain Elekton akan menjelaskan susunan elektron dalam suatu atom yang berikatan. Posisi elektron ini akan mempengaruhi bentuk geometri molekulnya dan bentuk geometri ini akan dijelaskan melalui
teori VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion).

Teori VSEPR (Valence Shell Electron Pain Repulsion) yaitu teori tolak menolak pasangan – pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat.Teori ini menekankan pada kekuatan tolak menolak diantara pasangan -pasangan elektron pada atom pusat urutan kekuatannya adalah sebagai berikut :Pasangan Elektron Terikat (PET) ; Pasangan Elektron Bebas (PEB).

Domain Elektron berarti kedudukan electron atau daerah keberadaan elektron. Jumlah domain elektron ditentukan sebagai berikut:

• Setiap elektron ikatan (apakah ikatan tunggal,rangkap dua atau rangkap tiga) berarti 1 domain
• Setiap pasangan elektron bebas berarti satu domain.

Contoh Molekul dan Strukturnya:

C.     HIBRIDISASI

Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi. Walaupun kadang-kadang diajarkan bersamaan dengan teori VSEPR, teori ikatan valensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori VSEPR.

Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana.

·         HIBRID sp³

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH₄), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi keadaan dasar karbon adalah 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ atau lebih mudah dilihat:

(Perhatikan bahwa orbital 1s memiliki energi lebih rendah dari orbital 2s, dan orbital 2s berenergi sedikit lebih rendah dari orbital-orbital 2p)

Teori ikatan valensi memprediksikan, berdasarkan pada keberadaan dua orbital p yang terisi setengah, bahwa C akan membentuk dua ikatan kovalen, yaitu CH₂. Namun, metilena adalah molekul yang sangat reaktif (lihat pula: karbena), sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan keberadaan CH₄. Orbital-orbital keadaan dasar tidak bisa digunakan untuk berikatan dalam CH₄. Walaupun eksitasi elektron 2s ke orbital 2p secara teori mengijinkan empat ikatan dan sesuai dengan teori ikatan valensi (adalah benar untuk O₂), hal ini berarti akan ada beberapa ikatan CH₄ yang memiliki energi ikat yang berbeda oleh karena perbedaan aras tumpang tindih orbital. Gagasan ini telah dibuktikan salah secara eksperimen, setiap hidrogen pada CH₄ dapat dilepaskan dari karbon dengan energi yang sama.

Untuk menjelaskan keberadaan molekul CH₄ ini, maka teori hibridisasi digunakan. Langkah awal hibridisasi adalah eksitasi dari satu (atau lebih) elektron:

Proton yang membentuk inti atom hidrogen 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 fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal sebagai orbital hibrid. Dalam kasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen, orbital 2s (orbital inti hampir tidak pernah terlibat dalam ikatan) "bergabung" dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp³ (dibaca s-p-tiga) menjadi:

Pada CH₄, empat orbital hibrid sp³ bertumpang tindih dengan orbital 1s hidrogen, menghasilkan empat ikatan sigma. Empat ikatan ini memiliki panjang dan kuat ikat yang sama, sehingga sesuai dengan pengamatan.

 sama dengan 

Sebuah pandangan alternatifnya adalah dengan memandang karbon sebagai anion C⁴⁻. Dalam kasus ini, semua orbital karbon terisi:

Jika kita menrekombinasi orbital-orbital ini dengan orbital-s 4 hidrogen (4 proton, H⁺) dan mengijinkan pemisahan maksimum antara 4 hidrogen (yakni tetrahedal), maka kita bisa melihat bahwa pada setiap orientasi orbital-orbital p, sebuah hidrogen tunggal akan bertumpang tindih sebesar 25% dengan orbital-s C dan 75% dengan tiga orbital-p C. HaL ini sama dengan persentase relatif antara s dan p dari orbital hibrid sp³ (25% s dan 75% p).

Menurut teori hibridisasi orbital, elektron-elektron valensi metana seharusnya memiliki tingkat energi yang sama, namun spektrum fotoelekronnya ^[3] menunjukkan bahwa terdapat dua pita, satu pada 12,7 eV (satu pasangan elektron) dan saty pada 23 eV (tiga pasangan elektron). Ketidakkonsistenan ini dapat dijelaskan apabila kita menganggap adanya penggabungan orbital tambahan yang terjadi ketika orbital-orbital sp³ bergabung dengan 4 orbital hidrogen.

  

·         HIBRID sp²

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C₂H₄) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya. Struktur Kekule metilena akan tampak seperti:

Karbon akan melakukan hibridisasi sp² karena orbtial-orbital hibrid hanya akan membentuk ikatan sigma dan satu ikatan pi seperti yang disyaratkan untuk ikatan rangkap dua di antara karbon-karbon. Ikatan hidrogen-karbon memiliki panjang dan kuat ikat yang sama. Dalam hibridisasi sp², orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p:

membentuk 3 orbital sp² dengan satu orbital p tersisa. Dalam etilena, dua atom karbon membentuk sebuah ikatan sigma dengan bertumpang tindih dengan dua orbital sp² karbon lainnya dan setiap karbon membentuk dua ikatan kovalen dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp² yang bersudut 120°. Ikatan pi antara atom karbon tegak lurus dengan bidang molekul dan dibentuk oleh tumpang tindih 2p-2p (namun, ikatan pi boleh terjadi maupun tidak).

Jumlah huruf p tidaklah seperlunya terbatas pada bilangan bulat, yakni hibridisasi seperti sp^2.5 juga dapat terjadi. Dalam kasus ini, geometri orbital terdistorsi dari yang seharusnya. Sebagai contoh, seperti yang dinyatakan dalam kaidah Bent, sebuah ikatan cenderung untuk memiliki huruf-p yang lebih banyak ketika ditujukan ke substituen yang lebih elektronegatif.

·         HIBRID sp

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp:

Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkan dua orbital sp dan menyisakan dua orbital p. Ikatan kimia dalam asetilena (etuna) terdiri dari tumpang tindihsp-sp antara dua atom karbon membentuk ikatan sigma, dan dua ikatan pi tambahan yang dibentuk oleh tumpang tindih p-p. Setiap karbon juga berikatan dengan hidrogen dengan tumpang tindihs-sp bersudut 180°.

D.    HIBRIDISASI dan BENTUK MOLEKUL

Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi
AX2	·         Linear (180°) ·         hibridisasi sp ·         E.g., CO2	·         Tekuk (90°) ·         hibridisasi sd ·         E.g., VO2+
AX3	·         Datar trigonal (120°) ·         hibridisasi sp2 ·         E.g., BCl3	·         Piramida trigonal (90°) ·         hibridisasi sd2 ·         E.g., CrO3
AX4	·         Tetrahedral (109.5°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., CCl4	·         hibridisasi sd3 ·         E.g., MnO4−
AX5	-	·         Piramida persegi (66°, 114°)[5] ·         hibridisasi sd4 ·         E.g., Ta(CH3)5
AX6	-	·         Prisma trigonal (63°, 117°)[5] ·         hibridisasi sd5 ·         E.g., W(CH3)6
molekul hipervalen (Ikatan tiga-pusat empat-elektron)
AX2	-	·         Linear (180°) ·         orbital s ·         E.g., Ag(NH3)2+
AX3	-	·         Datar trigonal (120°) ·         orbital s ·         E.g., Cu(CN)32−
AX4	-	·         Datar persegi (90°) ·         hibridisasi sd ·         E.g., PtCl42−
AX5	·         Bipiramida trigonal (90°, 120°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., PCl5	·         hibridisasi sd ·         E.g., Fe(CO)5
AX6	·         Oktahedral (90°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., SF6	·         hibridisasi sd2 ·         E.g., Mo(CO)6
AX7	·         Bipiramida pentagonal (90°, 72°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., IF7	·         hibridisasi sd3 ·         E.g., V(CN)74−
AX8	·         Antiprisma persegi
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., IF8−	·         hibridisasi sd4 ·         E.g., Re(CN)83−

 Berbagai macam tipe hibridisasi:

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

Dalam bentuk molekul dikenal adanya teori ikatan valensi. Teori ini menyatakan bahwa ikatan antar atom terjadi dengan cara saling bertindihan dari orbital-orbital atom. Elektron dalam orbital yang tumpang tindih harus mempunyai bilangan kuantum spin yang berlawanan. Pertindihan antara dua sub kulit s tidak kuat, oleh karena distribusi muatan yang berbentuk bola, oleh sebab itu pada umumnya ikatan s – s relatif lemah.
Sub kulit “p” dapat bertindih dengan sub kulit “s” atau sub kulit “p” lainnya, ikatannya relatif lebih kuat, hal ini dikarenakan sub kulit “p” terkonsentrasi pada arah tertentu.
Contoh:
a.     Molekul HF:   

 - konfigurasi atom H : 1s1

- konfigurasi atom F: 1s2 2s2 2Px2 2py2 2pz1

Tumpang tindih terjadi antara sub kulit 1s dari atom H dengan orbital 2pz dari aton, F. Pertindihan demikian disebut pertindihan sp.

b.     Molekul H2O:   

 - konfigurasi atom H : 1s1

- konfigurasi atom O: 1s2 2s2 2Px2 2py1 2pz1

Dalam atom O terdapat 2 elektron dalam keadaan yang tidak berpasangan (orbital 2py dan 2pz), masing-masing orbital ini akan bertindihan dengan orbital 1s dari 2 atom H. Kedudukan orbital-orbital p saling tegak lurus, diharapkan sudut ikatannya sebesar 90o, tetapi karena adanya pengaruh pasangan elektron 2px, maka kedua ikatan tersebut akan tertolak dan membentuk sebesar 104.5^O

c.     Molekul CH4     - konfigurasi atom H: 1s1

- konfigurasi atom C: 1s2 2s2 2Px1 2py1 2pz0

Untuk mengikat 4 atom H menjadi CH4, maka 1 elektron dari orbital 2s akan dipromosikan ke orbital 2pz, sehingga konfigurasi elektron atom C menjadi: 1s1 2s1 2px1 2py1 2pz1 . Orbital 2s mempunyai bentuk yang berbeda dengan ketiga orbital 2p, akan tetapi ternyata kedudukan keempat ikatan C-H dalam CH4 adalah sama. Hal ini terjadi karena pada saat orbital 2s, 2px, 2py dan 2pz menerima 4 elektron dari 4 atom H, keempat orbital ini berubah bentuknya sedemikian sehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebut “hibridisasi”. Karena perubahan yang terjadi adalah 1 orbital 2s dan 3 orbital 2p, maka disebut hibridisasi sp3. Bentuk molekul dari ikatan hibrida sp3 adalah tetrahedron.

BEBERAPA BENTUK GEOMETRI IKATAN, ANTARA LAIN :

Jenis ikatan	Jumlah ikatan maksimum	Bentuk geometri
Sp	2	Linier
sp2	3	Segitiga datar
sp3	4	Tetrahedron
dsp3	5	Trigonal bipiramid
sp2d ; dsp2	4	Segiempat datar
d2sp3 ; sp3d2	6	Oktahedron

E.     FAKTOR – FAKTOR yang MEMPENGARUHI BENTUK MOLEKUL

·         Berdasarkan teori domain elektron:

1.      Setiap pasangan elektron pada kulit terluar, baik pasangan elektron ikatan maupun pasangan elektron bebas menempati ruang tertentu, yang disebut domain.

2.      Ikatan rangkap menempati satu domain, karena pasanngan elektron pada ikatan rangkap berada pada daerah atau ruang yang sama diantara dua atom yang berikatan.

3.      Pasangan elektron bebas dan pasanga elektron ikatan rangkap menempati ruang lebih besar dibandingkan ruang yang ditempati pasangan elektron ikatan tunggal.

4.      Setiap pasangan elektron saling tolak – menolak satu sama lain dengan urutan kekuatan tolakan: PEB-PEB > PEI-PEB > PEI-PEI (PEB = pasangan elektron bebas, PEI = pasangan elektron ikatan)

5.      Setiap domain pasangan elektron mengambil tempat sedemikian rupa sehingga tolakan diantara pasangan elektron sekecil mungkin.

6.      Bentuk molekul ditentukan oleh pasangan elektron ikatan.

·         Berdasarkan hibridisasi :

1.      Hanya orbital-orbital yang memiliki tingkat energy berdekatan yang dapat bercampur menghasilkan orbital hibrid yangn baik.

2.      Jumlah orbital hibrid yang dihasilkan sama dengan banyaknya orbital  yang bercampur.

3.      Orbital hibrid diberi lambing sesuai dengan jenis dan jumlah orbital yang bercampur.

4.      Orbital hibrid memiliki tingkat energi diantara tingkat energy orbital-orbital atom yang bercampur. Urutan tingkat energi orbital hibrid: sp  < sp² < sp³ < dsp² < d²sp³.

5.      Dalam hibridisasi yang bercampur adalah sejumlah orbital bukan sejumlah elektron.

6.      Orbital – orbital hibrid memiliki orientasi ruang yang menentukan struktur molekul. 

BAB III

KESIMPULAN

·         Molekul terdiri dari sejumlah atom yang bergabung melalui ikatan kovalen, dan atom tersebut berkisar dari jumlah yang sangat sedikit , sampai jumlah yang sangat banyak.  Bentuk molekul, yang berarti cara atom tersusun di dalam ruang, mempengaruhi banyak sifat-sifat fisika dan kimia molekul tersebut.

·         Struktur molekul adalah penggambaran ikatan-ikatan unsur atau atom yang membentuk molekul. 

·         Teori Domain Elektron adalah suatu cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusat. Teori Domain Elekton akan menjelaskan susunan elektron dalam suatu atom yang berikatan.

·         Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom.

·         Berdasarkan teori domain elektron, Bentuk molekul ditentukan oleh pasangan elektron ikatan ( PEI ).

·         Berdasarkan hibridisasi orbital – orbital hibrid memiliki orientasi ruang yang menentukan struktur molekul. 

DAFTAR PUSTAKA

Jahro, Iis Siti. 2013. Ikatan Kimia. Medan : FMIPA Universitas Negeri Medan

Johari, JMC.2009.Kimia 2.Jakarta: PT.Gelora Aksara Pratama

Suharsini, Maria dan Dyah Saptarini. 2007. Kimia dan Kecakapan Hidup. Jakarta: Ganeca

http://safi-tri.blogspot.com/2011/09/ikatan-kimia-bentuk-molekul-berdasarkan.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Hibridisasi_orbital