Membandingkan Sudut Ikatan dalam Suatu Molekul (Aturan Bent dan Aturan Drago)

Selasa, 20 November 2018

Suatu ketika mendapati soal tentang perbandingan sudut ikatan suatu molekul atau senyawa tertentu. Soalnya seperti berikut:
Berikut urutan kenaikan sudut ikatan pada senyawa-senyawa berikut yang benar?
  1. MgCl2 < SO2 < Cl2O  
  2. BrF3 < PH3 < GaF3
  3. SiH4 < SF4 < XeCl4
  4. CCl4 < NF3 < H2O
  5. Na2O < XeBr2 < SO3



Soal di atas dengan mudah dijawab bila tersedia tabel periodik unsur. Tentu dengan mengetahui posisi unsur dalam tabel periodik dapat diprediksi sudut ikatannya. Misalnya dengan mengetahui elektron valensi (dilihat dari golongan unsur) unsur-unsur yang terlibat dalam pembentukan ikatan  molekul. Unsur-unsur yang bersifat ion sementara bisa diabaikan saja, seperti MgCl2 dan Na2O tidak perlu dianalisis lebih lanjut ia tidak berikatan kovalen, tetapi cenderung berikatan ion.

Analisis pilihan B.
Posisi atom pusat dalam tabel periodik unsur:
Br → golongan 7A → 7 elektron valensi
F atom monovalen (hanya membutuhkan satu elektron untuk berikatan), karena ada 3 F berikatan dengan Br maka pada atom pusat Br akan tersisa 4 elektron bebas atau 2 PEB (pasangan elektron bebas).

P → golongan 5A → 5 elektron valensi
H atom monovalen (hanya membutuhkan satu elektron untuk berikatan), karena ada 3 H berikatan dengan P maka pada atom pusat P akan tersisa 2 elektron bebas atau 1 PEB.

Ga → golongan 3A → 3 elektron valensi
F atom monovalen (hanya membutuhkan satu elektron untuk berikatan), karena ada 3 F berikatan dengan Ga maka pada atom pusat Ga tidak menyisahkan elektron bebas sehingga tidak memiliki PEB.

Dengan jumlah atom luar sama-sama 3, maka yang menentukan besarnya sudut ikatan adalah jumlah PEB. Semakin banyak jumlah PEB maka tolakan PEB semakin besar sehingga sudut yang dibentuk semakin kecil. Molekul tanpa PEB sudutnya akan menjadi lebih besar karena tanpa desakan dari PEB. Jadi alternatif B ini benar.

Analisis pilihan C dan D dengan menggunakan dasar yang sama yaitu membandingkan jumlah PEB keduanya mempunyai karakter mirip dengan pilihan B namun susunannya terbalik.




Lalu bagaimana aturan dalam memprediksi atau menentukan urutan besarnya sudut ikatan untuk molekul yang berbeda jika jumlah PEB-nya tidak berbeda?

Aturan Bent dan Aturan Drago dalam Hibridisasi
Setidaknya ada 4 pedoman dalam memperkirakan sudut ikatan atau lebih dikenal dengan aturan Bent:
  1. Hibridisasi atom pusat
  2. Jumlah PEB
  3. Ukuran atom pusat atau keelektronegatifan atom pusat
  4. Ukuran atom luar (ligan) atau keelektronegatifan atom luar.
Penjelasan dan contoh.

1. Hibridisasi atom pusat.
Atom pusat dengan dengan karakter s lebih dominan memiliki sudut yang lebih besar. Seperti pada atom pusat dengan orbital hibrida sp > sp2 > sp3. Demikian pula untuk sp3d dan seterusnya. Ingat pada orbital sp yang terdiri dari 1 orbital s dan 1 orbital p maka % karakter s adalah 50% atau 1:2. Tentang persen karakter orbital hibrida silakan simak lebih lanjut di sini.
Contoh:
Sudut ikatan: BeF2 (180°) > BF3 (120°) > CH(109,5°)
BeF2 hibridisasinya sp, BF3 hibridisasinya sp2, dan CH4 hibridisasinya sp3.

2. Jumlah PEB
Jika hibridisasi atom pusat sama, tetapi jumlah PEB-nya berbeda maka maka yang memiliki PEB lebih banyak akan memiliki sudut ikatan lebih kecil. Adanya PEB akan mendorong PEI (pasangan elektron ikatan) sehingga semakin kecil sudutnya)
CH→ sp→ 0 PEB → 109,5°
NH→ sp→ 1 PEB → 107,8°
OHatau H2O →sp→ 2 PEB → 104,5°

3. Ukuran atom pusat atau keelektronegatifan atom pusat
Jika hibridisasi sama (atau dianggap sama), jumlah PEB sama, maka besar sudut ikatan ditentukan oleh keelektronegatifan atom pusat. Semakin besar keelektronegatifannya maka sudut yang dibentuk semakin besar. Ingat dari atas ke bawah unsur segolongan keelektronegatifannya semakin kecil.

Seperti pada N, P, As, Sb.
NH→ sp→ 1 PEB → 107,8°
PH→ dianggap sp→ 1 PEB →  93°
AsH→ dianggap sp→ 1 PEB → 92°
SbH→ dianggap sp→ 1 PEB → 91°

Catatan ada aturan aturan Drago yang membuat aturan sebagai berikut:
Unsur periode ketiga, keempat dan seterusnya tidak dapat mengalami hibridisasi dalam molekul ketika mereka membentuk senyawa dengan unsur yang memiliki keelektronegatifan lebih kecil atau sama dengan 2,5 seperti dengan H. Unsur tersebut murni hanya menggunakan orbital p saja.

Aturan Drago ini memiliki syarat: Syarat dan ketentuannya aturan ini :
a) Jumlah ikatan sigma + PEB =4
b) Atom pusat berada pada periode ketiga atau lebih
c) Keelektronegatifan atom luar kurang dari atau sama dengan 2.5
d) Setidaknya ada 1 PEB pada atom pusat.

4. Ukuran atom luar (ligan) atau keelektronegatifan atom luar.
Hibridisasi sama, jumlah PEB sama, atom pusat sama, tetapi atom luar berbeda, maka atom luar yang lebih besar akan memiliki sudut ikatan yang lebih besar. Hanya pada kasus F yang memang memiliki keelektronegatifan terbesar ini, sudut ikatan untuknya menjadi yang terkecil (karena gaya tolak pasangan ikatan yang lebih kecil). Ingat semakin tinggi keelektronegatifan suatu atom luar maka tolakan PEI-PEI menjadi semakin lemah tetapi pasangan PEB akan berpengaruh sebagaimana biasanya.
Jari-jari atom F < Cl < Br < I
PF→ sp→ 1 PEB → 98°
PCl→ sp→ 1 PEB →  100°
PBr→ sp→ 1 PEB → 101°
PI→ sp→ 1 PEB → 102°

Contoh lain sudut ikatan NF3 < NH3

Soal untuk latihan
  1. Manakah yang memiliki sudut ikatan yang lebih besar OF2 atau Cl2O?
  2. Urutkan sudut ikatan COF2 , COCl2, COBr2, COI2 dimulai dari yang terkecil ke yang terbesar.
  3. Urutkan sudut ikatan mulai dari yang terkecil hingga yang terbesar untuk: SOF2, SOCl2, SOBr2, SOI2
Bagikan di
 
Copyright © 2015-2018 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info