Muatan Formal, Bilangan Oksidasi, dan Struktur Lewis

Memanfaatkan gambaran struktur molekul ala Lewis kita dapat lebih memahami beda antara muatan formal dengan bilangan oksidasi (biloks), terutama untuk senyawa-senyawa kovalen, baik senyawa kovalen polar atau nonpolar. Sebelum berlanjut sebaiknya kita temukan pengertian muatan formal dan biloks itu.

Muatan formal adalah suatu alat imajinatif (artifisial/buatan) yang ada dalam benak para ahli kimia yang kemudian digunakan untuk mempelajari sifat-sifat senyawa. Asumsi yang digunakan bahwa setiap atom yang berikatan memiliki keelektronegatifan yang setara. Walaupun sesungguhnya atom yang berbeda keelektronegatifannya berbeda pula. 

Muatan formal adalah muatan suatu atom dalam molekul atau ion poliatomik jika semua elektron yang digunakan berikatan itu dibagi rata di antara atom-atom yang berikatan itu.  Dibagi rata karena asumsinya besarnya keelektronegatifan setiap atom yang berikatan sama.

Muatan formal ini digunakan untuk memprediksi manakah struktur molekul yang dianggap "terbaik", yang lebih stabil di antara kemungkinan yang ada. Muatan formal dari atom-atom yang berikatan sama dengan nol atau yang paling mendekati nol ini akan dianggap paling stabil. Secara normal andai terdapat muatan negatif biasanya akan dimiliki oleh atom yang elektronegativitasnya lebih tinggi.

Aturan perhitungan muatan formal suatu atom dalam molekul:
1) elektron yang berupa pasangan elektron bebas suatu atom menjadi milik atom itu sendiri,
2) elektron yang berupa pasangan elektron berikatan dibagi 2 sama rata,
3) total muatan formal molekul netral harus sama dengan nol, total muatan pada ion poliatomik sama dengan muatannya.

Muatan formal = elektron valensi - Σ elektron bebas - ½ Σ elektron berikatan

atau dapat disederhanakan

Muatan formal = elektron valensi - Σ elektron bebas - Σ ikatan di sekitar atom

Contoh penerapan perhitungan muatan formal pada ion NCS^-:

Sama halnya dengan muatan formal, bilangan oksidasi ini juga suatu alat imajinatif (artifisial/buatan) yang ada dalam benak para ahli kimia yang kemudian digunakan untuk mempelajari sifat-sifat senyawa terutama reaksi reduksi oksidasi. Beda dengan muatan formal, bilangan oksidasi ini keelektronegatifan setiap atom dalam ikatan kimia mempunyai nilai berbeda-beda setiap atom yang berikatan, sesuai dengan data keelektronegatifan masing-masing.

Bilangan oksidasi atom = Σ EV − Σ ES
Σ EV = jumlah elektron valensi atom  
Σ ES = jumlah elektron yang dapat dimiliki atom ketika berikatan dengan atom lain di sekitarnya.

Jumlah elektron valensi suatu atom dapat dilihat pada golongan unsur pada tabel periodik unsur atau dari konfigurasi elektron bila diketahui nomor atom-nya.

Jumlah elektron yang dapat dimiliki atom ketika berikatan dengan atom lain di sekitarnya ditentukan dengan aturan atom yang memiliki elektronegativitas tinggi lebih "berhak" untuk "mengambil" elektron untuk dimilikinya sedangkan bila atom yang berikatan itu sama maka elektron dibagi 2 sama banyak.

Contoh penerapan perhitungan bilangan oksidasi pada ion NCS^-:

Gambar struktur Lewis H₂SO₄ (asam sulfat)

Gambar struktur Lewis H₂O₂ (hidrogen peroksida)

Gambar struktur Lewis OF₂ (oksigen diflorida)

Gambar struktur Lewis S₂O₃^2- (anion tiosulfat)

Gambar struktur Lewis S₄O₆^2- (anion tetrasionat)

Demikian. Terima kasih.