BENTUK MOLEKUL

Teori VSEPR adalah teori yang menggambarkan bentuk molekul berdasarkan kepada tolakan pasangan electron disekitar atom pusat. Bentuk molekul didasarkan kepada jumlah electron yang saling tolak-menolak disekitar atom pusat yang akan menempati tempat sejauh munkin untuk meminimumkan tolak elektron Di dalam klasifikasi VSEPR ada beberapa huruf yang melambangkan atom pusat, atom yang mengelilingi atom pusat, dan pasangan elektron bebas, yaitu:

A = atom pusat

X = atom yang mengelilingi atom pusat

E = pasangan elektron bebas

Berbagai bentuk molekul berdasarkan teori tolakan pasangan elektron:

Bentuk/Geometri Molekul dan Hibridisasi dari Beberapa Senyawa Xenon

Xenon (Xe) dengan oksigen (O) dan atau flor (F) dapat membentuk senyawa dengan berbagai perbandingan jumlah atom. Xe memiliki nomor atom 54 dengan konfigurasi elektron 2 + 8 + 18 + 18 + 8 atau [Kr] 5s² 5p⁶. Oksigen memiliki nomor atom 8 dengan konfigurasi elektron 2 + 6 atau 1s² 2s² 2p⁴. Flor dengan nomor atom 9 memiliki konfigurasi elektron 2 + 7 atau 1s² 2s²2p⁵.

Istilah bentuk-geometri-struktur yang digunakan dalam tulisan ini memiliki maksud yang sama. Geometri elektron (struktur yang melibatkan semua elektron yang menempati orbital), geometri molekul (struktur 3 dimensi yang hanya melibatkan elektron berikatan saja tanpa menyertakan pasangan elektron bebas).

Senyawaan Xe yang akan dibahas  tentang geometri dan hibridasinya yaitu:

1. XeF₂
2. XeF₄
3. XeF₆
4. XeOF₄
5. XeOF₂
6. XeO₂F₂
7. XeO₃
8. XeO₄
9. XeF₅^–

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeF₂:

Pada spektrum infra merah dan spektrum Raman XeF₂ memperlihat molekul linier baik dalam keadaan uap maupun padatan kristalnya. Hal ini dapat dijelaskan dengan teori ikatan valensi sebagai berikut.

Terbentuk 5 orbital hibrida sp³d yang menempati pojok atau sudut dari struktur yang akan dibentuk. 3 orbital yang terisi pasangan elektron bebas akan menempati sudut segitiga pada axial (bidang horizontal) dan 2 orbital berisi masing–masing berisi 1 elektron yang menempati equatorial (bidang vertikal) akan digunakan berikatan kovalen dengan 1 elektron dari F. Jadi geometri elektron–nya adalah bipiramida segitiga, tapi perlu diingat bahwa posisi axial ini hanya berupa 3 pasangan elektron bebas, sehingga bentuk geometri molekulnya adalah linier.

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeF4:

Pada data difraksi elektron dan spektroskopi vibrasional XeF₄ memperlihat molekul yang berbentuk planar. Hal ini dapat dijelaskan dengan teori ikatan valensi sebagai berikut.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan dua orbital 5d membentuk enam orbital hibrida sp³d² yang menempati sudut dari struktur yang akan dibentuk.  Dua orbital yang terisi pasangan elektron bebas akan menempati pada equatorial (bidang vertikal) dan 4 orbital masing–masing berisi 1 elektron yang menempati axial (bidang horizontal) akan digunakan berikatan kovalen dengan 4 atom F yang masing-masing menyumbang 1 elektron. Jadi bentuk geometri elektron–nya adalah oktahedral, tapi geometri molekulnya adalah segiempat planar (segiempat datar), karena posisi equatorial ini hanya berisi pasangan elektron bebas.

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeF₆:

Bentuk kristal XeF₆ ini umumnya dalam bentuk [XeF₅]⁺ F^- pada keadaan padat. Sementara sp3d5 yang pasti dalam keadaan gas sulit untuk ditentukan. Namun kini dapat diprediksi bahwa bentuk XeF₆ ini merupakan bentuk oktahedral yang mengalami distorsi (“sedikit rusak”, oktahedral yang tidak sempurna) atau dengan istilah lain oktahedral yang mengalami penataan ulang karena adanya satu pasangan elektron bebas yang menempati salah satu muka oktahedral.  Dengan begitu bentuk stabilnya sulit untuk dijumpai karena adanya pasangan elektron bebas ini.

Menurut prediksi teori ikatan valensi penjelasan sebagai berikut.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan tiga orbital 5d membentuk tujuh orbital hibrida sp³d³ yang menempati sudut dari struktur yang akan dibentuk. Satu orbital yang terisi pasangan elektron bebas akan menempati bagian salah satu sisi muka oktahedral dan 6 orbital masing–masing berisi satu elektron ini empat di antaranya  menempati axial (bidang horizontal) dan 2 yang lainnya pada posisi equatorial. Keenam elektron ini akan berikatan kovalen dengan 6 atom F yang masing-masing menyumbang 1 elektron. Jadi bentuk geometri elektron–nya adalah oktahedral, dan geometri molekulnya oktahedral terdistorsi.

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeOF4:

Bentuk molekul XeOF₄ adalah piramida segiempat (square pyramid). Deskripsi dari teori ikatan valensi tentang bentuk molekul XeOF₄ adalah dengan asumsi bahwa 3 elektron pada 5p dipromosikan ke subkulit 5d.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan dua orbital 5d membentuk enam orbital hibrida sp³d². Lima orbital yang masing–masing terisi 1 elektron digunakan untuk pembentukan ikatan σ dengan 4 atom F dan 1 atom O. Orbital hibrida ke–enam terisi pasangan elektron bebas. Elektron tunggal pada orbital d digunakan untuk pembentukan ikatan π dengan O. Geometri molekul XeOF₄ seperti gambar berikut:

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeOF₂:

Bentuk molekul XeOF₂ ini berbentuk T. Pada teori ikatan valensi menyarankan geometri elektronnya adalah bipiramida trigonal ( trigonal bipyramid) dengan dua posisi axialnya diisi oleh pasangan elektron bebas. Dua elektron pada subkulit 5p dipromosikan ke subkulit 5d.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan satu orbital 5d membentuk lima orbital hibrida sp³d. Tiga orbital yang masing–masing terisi 1 elektron digunakan untuk pembentukan ikatan σ dengan 2 atom F dan 1 atom O. Dua orbital hibrida lainnya masing-masing terisi pasangan elektron bebas. Satu elektron pada 5d dari Xe tidak turut ambil bagian dalam skema hibridisasi tetapi akan dilibatkan dalam pembentukan ikatan π dengan 1 atom O. Geometri molekul XeOF₂ seperti gambar berikut:

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeO₂F₂:

Bentuk molekul XeO₂F₂ ini seperti jungkat–jungkit (see–saw). Pada teori ikatan valensi menyarankan geometri elektronnya adalah bipiramida trigonal ( trigonal bipyramid) dengan salah satu posisi equatorialnya diisi oleh pasangan elektron bebas. Tiga elektron pada subkulit 5p dipromosikan ke subkulit 5d.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan satu orbital 5d membentuk lima orbital hibrida sp³d. Empat orbital yang masing–masing terisi 1 elektron digunakan untuk pembentukan ikatan σ dengan 2 atom F dan 2 atom O. Orbital hibrida ke–lima terisi pasangan elektron bebas. Dua elektron pada 5d dari Xe tidak turut ambil bagian dalam skema hibridisasi tetapi akan dilibatkan dalam pembentukan ikatan π dengan 2 atom O. Geometri molekul XeOF₄ seperti gambar berikut:

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeO₃:

Bentuk molekul XeO₃ ini berbentuk piramida segitiga (seperti bentuk molekul NH₃) dari geometri elektron (melibatkan pasangan elektron bebas) yang berbentuk tetrahedaral.  Penjelasan menurut teori ikatan valensi sebagai berikut.

Dalam hal ini hibridisasi sp3 akan membentuk tetrahedral. Satu posisi tetrahedral tersebut diisi oleh pasangan elektron bebas  (dari 5s²). Tiga orbital yang tumpang tindih (overlap) dengan orbital dari O untuk membentuk tiga ikatan tunggal Xe–O. Tiga orbital 5d yang tidak terlibat dalam hibridisasi ini membentuk ikatan π melalui tumpang tindih dengan 3 orbital yang terisi satu elektron dari orbital oksigen.

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeO₄:

Geometri elektron dan geometri molekul XeO₄ ini berbentuk berbentuk tetrahedaral.  Penjelasan menurut teori ikatan valensi sebagai berikut.

Dalam hal ini elektron dari 5s dan 5p tereksitasi ke orbital 5d, menghasilkan delapan orbital dengan masing-masing terisi satu elektron. Satu orbital s dan tiga orbital p membentuk hibridisasi sp³ yang kemudian membentuk 4 ikatan σ dengan 4 atom oksigen. Empat orbital yang tidak terhibridisasi akan membentuk 4 ikatan π dengan oskigen untuk membentuk XeO₄ tetrahedral.

Bentuk molekul dan Hibridisasi orbital XeF₅^–:

Menurut prediksi teori ikatan valensi bentuk geometri molekul XeF₅^– adalah segilima datar dengan penjelasan sebagai berikut.

Satu orbital 5s, tiga orbital 5p, dan tiga orbital 5d membentuk tujuh orbital hibrida sp³d³ dengan masuknya 1 elektron membentuk Xe^–. Dua orbital yang terisi pasangan elektron bebas akan menempati posisi equatorial dan 5 orbital lainnya yang masing–masing berisi satu elektron ini memposisikan diri pada sudut bidang segilima datar. Kelima elektron ini akan berikatan kovalen dengan 5 atom F yang masing-masing menyumbang 1 elektron. Jadi bentuk geometri elektron–nya bipiramida segilima sedangkan geometri molekul-nya adalah segilima datar.



Untuk molekul dari Xe yg berikatan dengan O dan atau F hibridisasinya dapat diperkirakan setelah mendapat konfirmasi bentuk/struktur/geometri hasil pengamatan fakta. Seperti XeOF₅ (berbentuk piramida segilima) dengan hibridisasi sp³d², XeF₈^2- (berbentuk antiprisma segiempat / 2 prisma segiempat bertolak belakang) diperkirakan dengan hibridisasi sp³d⁵ namun ini masih belum bisa dikonfirmasi terkait tidak adanya pasangan bebas yang seharusnya ada, XeO₃F₂ (berbentuk bipiramida segitiga) dengan hibridisasi sp³d.

#Dengan senang hati untuk dikoreksi :)

Referensi : S.Chand Success Guide Inorganic Chemistry Oleh G. D. Tuli, 2005 & Shriver & Atkins’ Inorganic Chemistry edisi 5, 2010