Jumat, 01 Juni 2012

bentuk dan kepolaran molekul


Bentuk dan kepolaran molekul
1.1    Molekul nonpolar dan molekul polar
Suatu molekul dapat bersifat polar maupun nonpolar.
Suatu molekul bersifat nonpolar apabila. Tersusun atas atom-atom yang sama seperti P4, S8, dan C60 (fulerena) dengan ikatan-ikatan  yang ada merupakan ikatan kovalen nonpolar. Tersusun atas atom-atom yang berbeda  dengan ikatan-ikatan yang ada merupakan ikatan kovalen polar, namun karena bentuknya maka ia bersifat nonpolar seperti molekul-molekul CO2, CH4, PCL5, SF6. Suatu molekul bersifat polar  apabila  tersusun atas atom-atom yang berbeda  dan bentuknya  tidak menyebabkan ia bersifat nonpolar seperti H2O  dan NH3. Suatu molekul yang tersusun  atas atom-atom  yang sama  dapat juga bersifat polar, misalnya ozon (O3)
Senyawa polar adalah senyawa yang terbentuk dari atom-atom yang mempunyai perbedaan keellektronegatifan  besar. Pada senyawa polar, elektron yang digunakan bersama tertarik lebih kuat ke salah satu atom. Akibatnya salah satu atom  akan menjadi lebih bermuatan  negatif dan atom lain bermuatan positif. Untuk atom bermuatan negatif di beri tanda parsial negatif dan yang positif diberi tanda parsial positif. Suatu senyawa dikatan polar apabila memilki elektron bebas, perbedaan keelektronegatifan  serta bentuk molekul tidak simetris.
Tabel 1.1 Keelektronegatifan unsur golongan A
Unsur
Keelektronegatifan
Unsur
Keelektronegatifan
H
2,1
Si
1,8
Li
1,0
Ge
1,8
Na
0,9
Sn
1,8
K
0,8
Pb
1,8
Rb
0,8
N
3,1
Cs
0,8
P
2,1
Fr
0,7
As
2,0
Be
1,5
Sb
1,9
Mg
1,2
Bi
1,9
Ca
1,0
F
4,0
Sr
1,0
Cl
3,0
Ba
0,9
Br
2,8
Ra
0,9
I
2,5
B
2,0
At
1,9
Al
1,5
O
3,5
Ga
1,6
S
2,5
In
1,7
Se
2,4
Ti
1,8
Te
2,1
C
2,5
Po
2,1
Contoh: CH4  dan CaCl2
                                                                           
(a)    Bersifat nonpolar                (b) Bersifat polar
Kepolaran molekul ditentukan oleh harga momen dipolnya ( ). Suatu molekul bersifat polar bila  > 0 atau    0. Adanya perbedaan keelektronegatifan  antara dua atam  yang membentuk ikatan kovalen  menyebabkan  atom  yang lebih elektronegatif kekurangan rapatan elektron, sebaliknya atom  yang  lebih elektronegatif kelebihan rapatan elektron. Akibatnya pada atom yang lebih elektronegatif  terjadi muatan parsial positif ( +), sedangkan pada atom yang lebih elektronegatif  terjadi muatan parsial ( -), seperti  yang terdapat pada molekul HF.
     +           -
Adanya perbedaan muatan parsial ini menyebabkan timbulnya  momen ikatan yang  arahnya dari atom  dengan muatan parsial positif ke atom dengan muatan parsial  negatif atau   dari atom yang lebih  elektropositif ke atom yang lebih elektronegatif. Arah momen katan ditunjukkan dengan  tanda                  . Tanda  ini menunjukkan ke atom mana pasangan elektron ikatan kovalen atau rapatan elektron ikatan kovalen lebih tertarik.
Momen ikatan timbul bila ikatan kovalen yang terjadi antara dua atom merupakan ikatan kovalen polar. Ikatan kovalen polar terjadi antara dua atom yang memilki keelektronegatifan berbeda.
Contoh: HCl
3,0                 2,1
                     
 

Pada molekul yang memilki PEB, selain momen ikatan didalamnya juga terdapat momen PEB yang arahnya  menuju pasangan elektron bebas. Jumlah vektor  dari momen ikatan dan momen pasangan elektron bebas dalam suatu  molekul disebut dengan momen dipol. Molekul yang tersusun atas atom-atom yang sama seperti H2, N2, P4, S8 dan fulerena, dengan ikatan yang ada merupakan ikatan kovalen nonpolar, adalah tidak memilki momen ikatan  dan momen dipol, sehingga bersifat nonpolar.
Contoh:
H2O
     H           momen ikatan
           
            O
                 Momen ikatan                                 H
   H
    H                                                                              O
                          Momen PEB                                                    momen dipol dan arahnya
            O
                           Momen PEB                           H
    H

H2O  bersifat polar, arah momen dipol adalah dari pusat muatan positif  ke pusat muatan negatif. Pada H2O negatif pada atom O dan positif  pada atom H.
Ukuran kepolaran molekul dinyatakan dengan momen dipol ( ) dengan satuan Deybe (D)atau Coulombmeter (Cm)  dengan `1 D = 3,336 x 10-30 Cm. Momen dipol sering kali dinyatakan  dalam satuan Deybe dibandingkan dengan Coulombmeter. Harga momen dipol beberapa senyawa diberikan dibawah ini:
Tabel1.2. Bentuk dan Momen dipol beberapa molekul
Molekul
Bentuk
 (D)
CO
Linier
0,112
HF
Linier
1,78
HCl
Linier
1,078
HBr
Linier
0,82
HI
Linier
0,44
H2O
Huruf V
1,85
H2S
Huruf V
0,95
SO2
Huruf V
1,62
CO2
Linier
0
COCl2
Trigonal planar
1,17
NH3
Pramida Trigonal
1,47
NF3
Pramida Trigonal
0,23
BF3
Trigonal planar
0
CH3Cl
Tetrahedral terdistorsi
1,92
CH2Cl2
Tetrahedral terdistorsi
1,60
CHCl3
Tetrahedral terdistorsi
1,09
CCl4
Tetrahedron
0
CH4
Tetrahedron
0
Makin besar harga momen dipol suatu senyawa maka kepolarannya semakin tinggi.
Untuk menentukan tipe molekul  dapat ditentukan dengan Rumus berikut
·           Tentukan elektron valensi atom pusat (EV)
·           Tentukan jumlah domain elektron ikatan  (X)
·           Tentukan jumlah domain elektron bebas (E)

E =
Tabel tipe molekul
Jumlah Pasangan Elektron Ikatan (X)
Jumlah Pasangan Elektron Bebas (E)
Rumus (AXnEm)
Bentuk Molekul
Contoh
2
0
AX2
Linear
CO2
3
0
AX3
Trigonal planar
BCl3
2
1
AX2E
Bengkok
SO2
4
0
AX4
Tetrahedron
CH4
3
1
AX3E
Piramida trigonal
NH3
2
2
AX2E2
Planar bentuk V
H2O
5
0
AX5
Bipiramida trigonal
PCl5
4
1
AX4E
Bipiramida trigonal
SF4
3
2
AX3E2
Planar bentuk T
IF3
2
3
AX2E3
Linear
XeF2
6
0
AX6
Oktahedron
SF6
5
1
AX5E
Piramida sigiempat
IF5
4
2
AX4E2
Sigiempat datar
XeF4
Contoh:
1.       H2O ( atom pusat O)
·         EV              = 6 (O adalah golongan VIA sehingga EV=6)
·         X                = 2 (Jumlah atom H ada 2 jadi X=2 )

·         E =  =
·         Tipe molekul = AX2E2 ( planar V )

Harga momen dipol suatu senyawa diperoleh berdasarkan  hasil eksperimen. Dengan mengetahui harga momen dipol  suatu senyawa, maka besarnya muatan parsial pada molekul  tersebut dapat  diperkirakan  dengan menggunakan persamaan             = q x d  dengan q adalah besarnya muatan parsial  dalam satuan coulomb (C) dan d adalah jarak antara pusat muatan positif dan muatan negatif  dalam satuan meter ( m ),
Contoh:  
Molekul HF . momen dipol HF adalah 1,78 D dan panjang ikatan H-F adalah 91,7 pm.
                                                    = q x d
      1,78 D                                      = q x 91,7 pm
      1,78 x 3,336 x 10 -30 Cm         = q x 91,7 x 10-12  m
      q                                              = 6, 48 x 10-20  C
Jadi besarnya muatan parsial pada HF adalah 6,48 x 10-20 C        
1.2    Momen dipol dan karakter ionik
Harga momen dipol suatu senyawa polar dapat  digunakan untuk memperkirakan besarnya karakter ionik pada senyawa tersebut. Pada molekul HF bila ikatannya dianggap 100% ionik, maka muatan pada ion H+ dan ion F- adalah sebesar 1,6 x 10-19 C. harga momen dipolnya adalah:
 ionik          = q x d
= 1,60 x 10-19 C x 91,7 x 10-12
= 1, 467 x 10 -29 C.m
= 4,40 D
Karakter ion           =  =  x 100%
= 40,05%
 adalah momen dipol HF berdasarkan data eksperimen (lihat tabel ) jadi karakter ionik HF adalah 40,05%
1.3    Pengaruh arah momen PEB dan momen ikatan terhadap kepolaran molekul
Pengaruh arah momen PEB  dan momen ikatan terhadap kepolaran molekul dapat ditunjukkan dengan besarnya harga momen dipol dari NH3 dan NF3. Kedua momen tersebut merupakan molekul polar  dengan arah momen ikatan dan momen PEB gambar dibawah ini

 
Pada NH3 momen tiga ikatan H-N dan momen PEB searah, sedangkan pada NF3 momen tiga ikatan N-F  dan momen PEB arahnya  berlawanan sehingga momen dipol NH3  lebih besar dari pada momen dipol NF3, akibatnya kepolaran NH3 lebih tinggi daripada kepolaran NF3. Jadi bentuk molekul dari NH3 dan NF3 sama-sama berbentuk Trigonal Piramidal karena adanya PEB pada senyawa tersebut.
Adanya PEB pada atom pusat  mungkin tidak mempengaruhi sudut ikatan yang ada, akan tetapi bertambahnya jumlah pasangan elektron  bebas  yang terdapat  pada kulit valensi  atom pusat  ini akan  memperpanjang ikatan yang ada, begitu pula sebaliknya. Secara umum dapat disimpulkan  bahwa pengurangan sudut ikatan cenderung diimbangi dengan bertambah panjangnya ikatan, juga sebaliknya.  
1.4    Penentuan kepolaran molekul hanya berdasarkan momen-momen ikatan
Meskipun memilki ikatan kovalen polar, tetapi molekul BeCl2, BF3, CH4, PCl5 dan SF6 merupakan molekul-molekul nonpolar karena bentuk molekulnya menyebabkan jumlah vektor dari momen ikatan dan momen pasangan elektron  bebasnya sama dengan nol. Menentukan polar atau tidaknya suatu molekul cukup menjumlahkan secara vektor momen-momen ikatan yang ada tanpa melihat momen PEB. Jika vector momen ikatan lebih besar dari nol, maka bersifat polar  dan jika momen ikatan sama dengan nol maka bersifat nonpolar.
Contoh:
1.       H2O dan NH3
               
Jumlah vektor momen ikatan     > 0 maka bersifat polar
2.       CCl4
              
Jumlah vektor momen ikatan   = 0 maka bersifat nonpolar
Atau momen dipol dikatakan nol maka bersifat nonpolar
Dalam molekul nonpolar pusat muatan bersifat positif dan muatan bersifat negatif berhimpit, sedangkan poda molekul polar pusat muatan positif dan pusat muatan negatif  dipisahkan oleh jarak tertentu.
                               
(a)   Molekul nonpolar                        (b) Molekul  polar

1.5    Isomer dan kepolaran molekul
Suatu molekul tertentu dapat menunjukkan gejala isomerisme atau keisomeran tertentu. Molekul demikian akan memiliki beberapa isomer. Isomer yang mungkin terjadi dalam suatu molekul dapat memilki kepolaran yang berbeda seperti  yang ditunjukkan pada dikloroetilena.

Cl                                        H         sudut yang terbentuk 60O
60o
 1,1=1,34D               C               C                     1,1 = 2(  C-Cl +  H-C ) cos 60o
       Cl                                          H               = 1,34 D
1,1 – dikloroetilena
Cl             cis =1,90 D          Cl       sudut yang terbentuk 30O
     30o
       C                              C                    cis   = 2(  C-Cl +  H-C ) cos 30o
      H                                            H               = 1,90 D
cis – 1,2 –dikloroetilena
H                                        Cl


        C                C                     trans = 0
      Cl                                           H
trans – 1, 2 – dikloroetilena

Kegiatan Pengalaman Belajar Siswa

(Kerja Kelompok)

Tujuan : menyelidiki kepolaran senyawa

Alat dan bahan :

1.             Buret (dapat diganti dengan pipet tetes yang dimodifikasi)

2.             Gelas kimia

3.             Penggaris polietilen, magnet atau batang kaca

4.             Kain wol atau kain flannel (dapat digantikan dengan rambut kering tak berminyak)

5.             Air

6.             Karbon tetraklorida (CCl4)

7.             Aseton

8.             Cairan benzena

9.             HCl 3 M

Cara kerja :

1.              Pasang lima buret kering pada statif

2.              Isikan air pada  buret pertama, CCl4 pada buret kedua, aseton pada buret ketiga, benzena pada berut keempat dan HCl 3 M pada buret kelima

3.              Alirkan zat cair dari buret dan didekatkan dengan batang magnet  pada aliran tersebut

4.              Amati aliran cairan yang keluar dari buret perhatiakan pada gambar dibawah

 

Hasil pengamatan

No

Zat Cair

Rumus Kimia

Pengamatan

Kesimpulan (polar/nonpolar)

1

Air

H2O

 

 

2

Karbon tetraklorida

CCl4

 

 

3

Aseton

HCOH

 

 

4

Benzena

C6H6

 

 

5

Asam klorida 3M

HCl

 

 

Pertanyaan diskusi:

1.      Mengapa batang penggaris dan  kaca bila digosok dapat menarik potongan kecil kertas yang didekatkan! Serta megnet yang digunakan pada percobaan dapat menarik zat yang polar sehingga zat akan membelok mendekat magnet jelaskan!

2.      Mengapa senyawa polar dapat tertarik medan listrik yang terdapat pada penggaris atau kaca!

3.      Apakah zat yang diselidiki di atas termasuk senyawa yang berikatan ion atau kovalen ? jelaskan

4.      Senyawa ion dapat mempunyai muatan listrik, padahal tidak terjadi perpindahan elektron  antara atom-atom yang berikatan. Mengapa demikian? Jelaskan

5.      Gambarkan struktur lewis dari senyawa diatas!

6.      Tentukan tipe molekul senyawa diatas!

 

 

 

 

 

 

 



Uji Kompetensi
 


A.    Pilihan ganda
1.      Senyawa yang terbentuk jika unsur 15A berikatan  dengan unsur 20B mempunyai rumus kimia….
a.       AB
b.       AB2
c.       A2B
d.       B2A3
e.       B3A2
2.      Senyawa NH4Cl terdapat ikatan ….
a.       Ion
b.       Kovalen
c.       Kovalen koordinasi
d.       Kovalen dan kovalen kordinasi
e.       Ion, kovalen, dan kovalen koordinasi
3.      Diantara sifat berikut yang bukan  sifat senyawa ion adalah….
a.       Rapuh
b.       Titik didih tinggi
c.       Lelehannya dapat menghantarkan listrik
d.       Larutannya dapat menghantarkan listrik
e.       Padatannya dapat menghantarkan listrik
4.      Ikatan kovalen dapat terbentuk antara unsur….
a.       Logam alkali dengan halogen
b.       Logam alkali tanah dengan halogen
c.       Logam alkali dengan gas mulia
d.       Halogen dengan golongan oksigen
e.       Golongan oksigen dengan logam alkali
5.      Diantara molekul-molekul berikut yang paling polar, jika nilai keelektronegatifannya F= 4,0 , B=2,0 , C=2,5 , N=3,1 , Be=1,5 adalah….
a.       F2                                                      d. CF4
b.       NF3                                                                        e. BeF2
c.       BF3 
6.      Molekul senyawa berikut  merupakan senyawa  kovalen polar, kecuali….
a.       HCl                        d. H2O
b.       NH3                                              e. CHCl3
c.       CO2
7.      Unsur yang terdapat pada golongan VIIA akan  berikatan ion dengan unsur– unsur yang terletak pada…
a.       Golongan IA dan IIA
b.       Golongan IA dan IVA
c.       Golongan IIA dan IVA
d.       Golongan IVA dan VA
e.       Golongan VA dan VIA
8.      Di antara molekul-molekul berikut yang tidak  memenuhi kaidah oktet tetapi cukup stabil adalah….
a.       H2O                                   d.PCl5
b.       CO2                                   e. H2CO3
c.       PCl3 
9.      Dari rumus lewis berikut yang menggambarkan ikatan kovalen koordinasi adalah pasangan elektron nomor…
a.       1    b. 2      c. 3      d. 4      e. 5
10.  Senyawa berikut memiliki tipe molekul….
a.       Piramida trigonal
b.       Planar bentuk V
c.       Bipiramida trigonal
d.       Planar bentuk T
e.       Bipiramida sisiempat
11.  Yang merupakan tipe bentuk molekul tetrahedron adalah….
a.              b.          c.   d.

e.
12.   Sebutkan ciri-ciri  senyawa berikut….
1)     Mg2+ dan F2+
2)     Mg3+ dan F-
3)     Mg2+ dan F-
4)     Memiliki 2 ikatan kovalen
5)     Memiliki 2 ikatan kovalen koordinasi
Manakah yang merupakan cirri dari senyawa tersebut….
a.       1 dan 5                 d. 4 dan 5       
b.       2 dan 4                 e. 2 dan 3
c.       3 dan 4
13.  Diantara senyawa berikut yang mempunyai ikatan ion sekaligus kovalen adalah….
a.       NaCl                      d. H2SO4
b.       NH3                       e. CH3Cl
c.       KOH
14.  Unsur A membentuk senyawa AF3 (F = fluorin) yang memenuhi kaidah oktet. Pernyataan yang tidak benar adalah….
a.       Unsur A mempunyai 5 elektron valensi
b.       Atom A mempunyai sepasang elektro bebas
c.       Senyawa AF3 bersifat polar
d.       Molekul AF3 berbentuk piramida segitiga
e.       Momen dipol senyawa AF3 sama dengan nol
15.  Unsur P (nomor atom 15) bersenyawa dengan Cl (nomor atom 17)  membentuk PCl3. Banyaknya pasangan elektron bebas pada atom pusat  dalam senyawa PCl5 adalah…
a.    0     b. 1      c. 2      d. 3      e. 4



























B.    Esai
1.      Gambarkan rumus lewis bagi masing-masing senyawa berikut….
a.       Na2S
b.       Mg3N2
2.      Tentukan tipe molekul dari berikut ini….
3.       
Tentukan ikatan yang terdapat pada struktur lewis diatas….

4.      Tentukan kepolaran senyawa berikut jika harga keelektronegatifan unsur O, K, Cl, N, F, H, dan P  berturut-turut 3,5; 0,8; 3,0; 3,1; 4,0; 2,1; 2,1….
a.       KCl
b.       NF3
5.      Tentukan arah momen senyawa berikut ini….
a.       HCl
b.       CO2
c.       CH4
d.       CHCl3  
e.       NaH

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar