Pernahkah Anda melihat iklan air mineral di televisi yang menyebutkan gabungan molekul tak kasat mata yang membentuk senyawa air tersebut? Di iklan tersebut bentuk molekul H2O digambarkan sebagai 2 bola biru (H) dan 1 bola merah (O) yang berikatan. Yap, senyawa H2O atau air ini terbentuk dari unsur-unsur kimia hidrogen (H) dan oksida (O).
Mungkin Anda bertanya-tanya, bagaimana cara molekul-molekul tersebut terbentuk? Teori apa yang mendasari tentang peramalan dari geometri suatu molekul? Jangan khawatir, pada artikel ini, kami akan menjawab rasa ingin tahu Anda dan membahas tentang definisi molekul, tipe molekul, dan teori-teori bentuk molekul dalam kimia seperti teori VSEPR, teori domain elektron, dan teori hibridisasi. Yuk, simak penjelasan selengkapnya berikut!
Pengertian Molekul
Secara umum, molekul adalah gabungan dari dua atau lebih atom yang terikat satu sama lain melalui ikatan kimia. Molekul merupakan unit dasar dari senyawa kimia yang dapat eksis secara independen dan mempertahankan sifat-sifat kimia dari zat tersebut. Molekul bisa terbentuk dari atom-atom yang sejenis atau atom-atom yang berbeda.
Contoh molekul misalnya, air yang kita minum sehari-hari adalah molekul yang terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Ketiga atom ini terikat dalam satu struktur yang membentuk molekul air dengan rumus kimia H₂O. Begitu juga dengan oksigen yang kita hirup, yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat menjadi molekul O₂.
Jenis-Jenis Molekul
Molekul merupakan dasar dari semua materi yang ada di alam semesta. Setiap benda yang kita lihat atau sentuh terdiri dari molekul. Namun, tidak semua molekul memiliki komposisi yang sama. Berdasarkan jenis atom penyusunnya, molekul dapat dikategorikan menjadi dua jenis utama, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa.
1. Molekul Unsur
Molekul unsur adalah molekul yang terbentuk dari atom-atom yang berasal dari unsur kimia yang sama. Artinya, setiap atom dalam molekul tersebut memiliki jumlah proton yang sama di dalam inti atomnya, dan mereka berbagi elektron secara kovalen untuk mencapai stabilitas.
Molekul unsur biasanya terbentuk dari ikatan antara dua atau lebih atom yang identik. Molekul-molekul ini dapat bersifat diatomik, triatomik, atau poliatomik, tergantung pada jumlah atom penyusunnya. Pada umumnya, molekul unsur memiliki sifat yang stabil karena atom-atomnya berbagi elektron dengan cara yang simetris.
Contoh Molekul Unsur
Berikut adalah beberapa contoh molekul unsur yang umum dan penting dalam kehidupan sehari-hari:
- Oksigen (O₂): Molekul oksigen terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen. Oksigen merupakan salah satu unsur paling penting bagi kehidupan di Bumi, karena digunakan dalam respirasi oleh hampir semua organisme hidup.
- Hidrogen (H₂): Molekul hidrogen adalah contoh dari molekul unsur yang terbentuk dari dua atom hidrogen. Hidrogen adalah unsur paling ringan dan paling melimpah di alam semesta.
- Nitrogen (N₂): Molekul nitrogen terdiri dari dua atom nitrogen yang membentuk ikatan rangkap tiga yang sangat kuat. Nitrogen adalah komponen utama dari udara yang kita hirup, sekitar 78% dari atmosfer bumi.
- Belerang (S₈): Belerang adalah molekul poliatomik yang terdiri dari delapan atom belerang. Molekul ini memiliki bentuk cincin, dan belerang banyak digunakan dalam pembuatan bahan kimia industri.
- Ozon (O₃): Ozon adalah molekul triatomik yang terdiri dari tiga atom oksigen. Ozon berfungsi sebagai lapisan pelindung di atmosfer yang menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet matahari.
Molekul-molekul unsur ini memainkan peran penting dalam berbagai proses alamiah dan teknologi, mulai dari respirasi dan fotosintesis hingga perlindungan dari radiasi sinar ultraviolet.
2. Molekul Senyawa
Molekul senyawa adalah molekul yang terbentuk dari dua atau lebih atom unsur yang berbeda. Berbeda dengan molekul unsur yang hanya terdiri dari satu jenis atom, molekul senyawa terbentuk melalui penggabungan atom-atom dari berbagai unsur yang berbeda.
Molekul senyawa sering kali memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda dari unsur penyusunnya. Ketika atom dari unsur-unsur yang berbeda bergabung membentuk molekul senyawa, mereka membentuk ikatan kimia, baik berupa ikatan kovalen maupun ikatan ionik, untuk mencapai kestabilan.
Contoh Molekul Senyawa
Berikut adalah beberapa contoh molekul senyawa yang sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari:
- Air (H₂O): Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Molekul ini memiliki struktur angular (bentuk V), dan merupakan zat pelarut universal yang sangat penting untuk kehidupan.
- Karbon Dioksida (CO₂): Molekul karbon dioksida terbentuk dari satu atom karbon dan dua atom oksigen. Molekul ini adalah hasil dari respirasi dan pembakaran, serta berperan dalam siklus karbon dan proses fotosintesis.
- Asam Sulfat (H₂SO₄): Asam sulfat adalah contoh molekul senyawa yang terdiri dari dua atom hidrogen, satu atom sulfur, dan empat atom oksigen. Ini adalah salah satu bahan kimia industri yang paling penting, digunakan dalam pembuatan pupuk, baterai, dan berbagai produk kimia lainnya.
- Metana (CH₄): Molekul metana adalah senyawa yang terbentuk dari satu atom karbon dan empat atom hidrogen. Metana adalah komponen utama gas alam dan merupakan salah satu sumber energi fosil.
- Glukosa (C₆H₁₂O₆): Glukosa adalah molekul senyawa yang terdiri dari enam atom karbon, dua belas atom hidrogen, dan enam atom oksigen. Ini adalah sumber energi utama dalam metabolisme organisme hidup.
Tahukah Anda apa itu bilangan oksidasi?
Tipe Molekul
Agar semakin jelas seperti apa gambar bentuk molekul, berikut ini adalah tabel tipe bentuk molekul yang meliputi beberapa varian bentuk seperti linear, trigonal, hingga tetrahedral.
| Domain | Jenis Molekul | Nama | Susunan Ruang | Contoh |
| 2 | AX₂ | Linear |  | CO₂ |
| 3 | AX₃ | Segitiga planar |  | BCl₃ |
| AX₂E | Segiempat piramida |  | SO₂ | |
| 4 | AX₄ | Tetrahedron |  | CH₄ |
| AX₃E | Segitiga piramida |  | NH₃ | |
| AX₂E₂ | Huruf V (bengkok) |  | H₂O | |
| AX₅ | Segitiga bipiramida |  | PCl₅ |
Sumber: Matob
Cara Menentukan Geometri Molekul
Untuk menentukan suatu senyawa termasuk tipe molekul yang mana, gunakan langkah-langkah berikut:
- Menentukan tipe molekul
Atom pusat dilambangkan dengan A,
Elektron ikatan dengan X,
Domain elektron bebas dinyatakan dengan E.
Tipe suatu molekul dapat ditentukan menggunakan rumus domain elektron bebas yaitu:
E = (EV-X)/2
Keterangan:
EV = Jumlah elektron valensi atom pusat
X = jumlah atom yang terikat pada atom pusat
E = jumlah domain elektron bebas
Contoh: Tentukan tipe molekul untuk senyawa SF₄
Jawab:
SF₄ memiliki ikatan tunggal, sehingga:
Jumlah elektron valensi atom pusat (S) = 6
Jumlah domain elektron ikatan (X) = 4
Jumlah domain elektron bebas (E) = (6-4)/2 = 1
Sehingga SF₄ adalah Tipe Molekul AX₄E
- Menentukan geometri domain-domain elektron di sekitar atom pusat yang memberi tolakan minimum.
- Menentapkan domain elektron terikat dengan menuliskan lambang atom yang bersangkutan.
- Menentukan geometri molekul setelah mempertimbangan pengaruh pasangan elektron bebas.
Selain itu, ada beberapa teori yang membahas terkait dengan bentuk suatu molekul, yaitu teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion), Teori Domain Elektron, dan Teori Hibridasi yang akan dibahas di subjudul selanjutnya berikut ini.
Teori VSEPR
Teori yang pertama adalah VSEPR. Bunyi teori VSEPR adalah pasangan elektronik dalam ikatan kimia ataupun pasangan elektron yang tidak dipakai bersama (atau pasangan elektron mandiri) saling tolak-menolak. Pasangan elektron akan cenderung berjauhan satu sama lain. Prinsip teori ini adalah sebagai berikut:
- Semakin jarak antara kedua pasangan elektron mengecil, maka gaya tolak menolaknya akan semakin kuat.
- Gaya tolakan akan semakin kuat ketika sudut di antara pasangan tersebut membentuk 90 derajat.
- Tolakan yang melibatkan pasangan elektron tunggal akan lebih kuat dibandingkan dengan pasangan ikatan: pasangan mandiri – pasangan mandiri > pasangan mandiri – pasangan ikatan > pasangan ikatan – pasangan ikatan.
Artikel Superprof yang satu ini menjelaskan bagaimana bentuk-bentuk bilangan kuantum beserta contohnya.
Teori Domain Elektron
Teori domain elektron adalah penyempurnaan dari teori VSEPR. Teori ini menyatakan bahwa pasangan elektron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB) saling tolak-menolak. Tolakan juga dapat disebabkan oleh pasangan elektron yang sejenis, sehingga tiap-tiap pasangan elektron cenderung berjauhan satu sama lain. Prinsip teori domain elektron adalah sebagai berikut:
- Antar domain elektron pada atom pusat saling tolak menolak, dengan begitu mereka akan saling mengatur diri dan tolakannya menjadi minimum.
- Urutan kekuatan tolakan dari domain elektron yaitu: PEB – PEB > PEB – PEI > PEI – PEI. Akibat dari adanya perbedaan kekuatan tersebut adalah mengecilnya sudut ikatan pada bentuk molekulnya.
- Bentuk suatu molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron ikatan (PEI).
Teori domain elektron menggunakan rumus:
AXmEn
Keterangan:
A: atom pusat
X: pasangan elektron ikatan (PEI)
m: jumlah PEI dalam molekul
E: pasangan elektron bebas (PEB)
n: jumlah PEB dalam molekul
Setidaknya, ada 11 bentuk molekul berdasarkan teori domain elektron, seperti linear (AX₂), segitiga planar (AX₃), segiempat piramida (AX₅E), T-shape (AX₃E₂), dan lain-lain.
Pahami konfigurasi elektron beserta diagram orbital pada artikel Superprof yang satu ini.
Hibridisasi
Teori hibridisasi adalah teori yang menjelaskan bagaimana orbital-orbital atom asli digabungkan untuk membentuk orbital hibrida baru yang memiliki energi dan bentuk geometris yang berbeda. Orbital hibrida ini kemudian menentukan bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul terikat satu sama lain dan bagaimana molekul itu membentuk geometri tiga dimensi yang spesifik.
Orbital hibrida terbentuk sebagai hasil dari penggabungan orbital atom yang berbeda (misalnya, orbital s, p, d) untuk membentuk orbital baru yang setara secara energi dan siap berikatan dengan atom lain. Teori ini pertama kali dikembangkan oleh Linus Pauling pada tahun 1931 untuk menjelaskan ikatan kovalen dalam molekul seperti metana (CH₄).
Hibridisasi terjadi untuk meminimalkan energi total molekul, sehingga menghasilkan konfigurasi elektron yang paling stabil. Dengan demikian, bentuk molekul yang dihasilkan oleh hibridisasi orbital mencerminkan distribusi paling stabil dari pasangan elektron di sekitar atom pusat.
Jenis-Jenis Hibridisasi
Ada beberapa jenis hibridisasi yang menghasilkan berbagai bentuk molekul. Setiap jenis hibridisasi bergantung pada jenis dan jumlah orbital yang terlibat dalam proses penggabungan. Berikut adalah beberapa jenis hibridisasi yang paling umum beserta bentuk molekul yang dihasilkan:
1. Hibridisasi sp (Linear)
Hibridisasi sp terjadi ketika satu orbital s dan satu orbital p bergabung untuk membentuk dua orbital hibrida sp. Orbital hibrida ini membentuk geometri linear, di mana sudut ikatan antara dua pasangan elektron ikatan adalah 180 derajat. Geometri linear terjadi ketika atom pusat hanya memiliki dua pasangan elektron yang terikat, tanpa pasangan elektron bebas (PEB).
2. Hibridisasi sp² (Trigonal Planar)
Hibridisasi sp² terjadi ketika satu orbital s dan dua orbital p bergabung membentuk tiga orbital hibrida sp². Hibridisasi ini menghasilkan bentuk molekul trigonal planar, di mana sudut ikatan antara tiga pasangan elektron ikatan adalah 120 derajat. Geometri trigonal planar umumnya terjadi ketika atom pusat memiliki tiga pasangan elektron terikat.
3. Hibridisasi sp³ (Tetrahedral)
Hibridisasi sp³ terjadi ketika satu orbital s dan tiga orbital p bergabung membentuk empat orbital hibrida sp³. Geometri yang dihasilkan oleh hibridisasi sp³ adalah bentuk tetrahedral, di mana sudut ikatan antara pasangan elektron adalah sekitar 109,5 derajat. Ini adalah salah satu bentuk molekul yang paling umum dalam kimia.
4. Hibridisasi sp³d (Trigonal Bipiramidal)
Hibridisasi sp³d terjadi ketika satu orbital s, tiga orbital p, dan satu orbital d bergabung untuk membentuk lima orbital hibrida sp³d. Bentuk geometri yang dihasilkan adalah trigonal bipiramidal, di mana tiga pasangan elektron terletak pada bidang trigonal (dengan sudut 120 derajat), dan dua pasangan elektron terletak di atas dan di bawah bidang tersebut (dengan sudut 90 derajat).
5. Hibridisasi sp³d² (Oktahedral)
Hibridisasi sp³d² terjadi ketika satu orbital s, tiga orbital p, dan dua orbital d bergabung untuk membentuk enam orbital hibrida sp³d². Bentuk geometri yang dihasilkan adalah oktahedral, di mana semua pasangan elektron berada pada sudut 90 derajat satu sama lain.
Itulah beberapa penjalasan tentang bentuk-bentuk molekul dalam kimia.
Jika Anda merasa kesulitan dalam memahami materi kimia, jangan khawatir! Kimia bisa menjadi mata pelajaran yang kompleks, namun dengan bantuan tutor privat dari Superprof, Anda bisa memahaminya dengan lebih mudah dan mendalam. Tutor privat dari Superprof hadir untuk membantu Anda menguasai konsep-konsep kimia dengan metode pembelajaran yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan tingkat pemahaman Anda. Baik Anda sedang mempersiapkan ujian, mengerjakan tugas, atau sekadar ingin lebih memahami materi, tutor kami siap mendampingi Anda dengan penuh kesabaran dan keahlian.
Dengan lebih dari ribuan tutor berpengalaman, Anda bisa memilih tutor yang paling cocok dengan jadwal dan gaya belajar Anda. Yuk, jangan ragu untuk bergabung bersama Superprof dan dapatkan pengalaman belajar yang menyenangkan! Mulailah belajar kimia sekarang juga dengan tutor privat dari Superprof!
Anda juga bisa memperdalam pengatahuan kimia Anda dengan cara mempelajari jenis bilangan kuantum beserta studi kasusnya.
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
