Teori Tolakan Pasangan Elektron

Materi: teori domain elektron
Teori Tolakan Pasangan Elektron. Konsep yang dapat menjelaskan bentuk geometri (struktur ruang) molekul dengan pendekatan yang tepat adalah Teori Tolakan Pasangan Elektron Valensi (Valence Shell Electron Pair Repulsion = VSEPR). Teori ini disebut juga sebagai Teori Domain. Teori Domain dapat menjelaskan ikatan antaratom dari PEB dan PEI yang kemudian dapat memengaruhi bentuk molekul. Dalam teori ini dinyatakan bahwa "pasangan electron terikat dan pasangan elektro bebas, yang secara kovalen digunakan bersama-sama diantara atom akan saling menolak, sehingga pasangan itu akan menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimalkan tolakan". Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh ahli kimia dari Kanada, R.J. Gillespie (1957).

Menurut teori VSEPR, bentuk molekul dapat diramalkan dari jumlah pasangan elektron valensi atom pusat, dan juga posisi pasangan elektron tersebut dalam atom pusat. Di atom pusat pasangan elektron ada pada berbagai posisi, yaitu pasangan elektron bebas-elektron bebas, pasangan elektron bebas-elektron terikat atau pasangan elektron terikat-elektron terikat. Masing-masing pasangan elektron bebas memiliki energi tolakan yang berbeda-beda. Energi tolakan elektron bebas-elektron bebas lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron bebas-elektron terikat. Energi tolakan elektron bebas-elektron terikat akan lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron terikat-elektron terikat.

"Urutan tolak-menolak antara pasangan elektron pada atom pusat dapat diurutkan sebagai : PEB-PEB > PEI-PEB > PEI - PEI ".

   PEB mempunyai gaya tolak-menolak sejauh mungkin sehingga tolakannya minimum. Perbedaan kekuatan tolakan PEB dan PEI menyebabkan penyimpangan dalam susunan ruang elektron dari bentuk molekul yang seharusnya.

Pada perkembangan lebih lanjut, pengertian domain elektron tidak hanya berlaku untuk ikatan rangkap tetapi termasuk ikatan tunggal. Jika jumlah elektron dalam domain elektron semakin banyak, maka gaya tolak-menolaknya akan semakin besar. Berdasarkan jumlah atomnya, maka urutan gaya tolak-menolak pada domain elektron ikatan adalah sebagai berikut:

"Domain elektron ikatan rangkap 3 lebih besar dari domain elektron ikatan rangkap 2, sedangkan domain electron ikatan 2 lebih besar dibandingkan elektron ikatan tunggal".

   Apabila pada molekul BCl$_2$ atom pusat B dinotasikan dengan A, sedangkan ikatan dengan Cl yang terjadi dengan 2 pasang elektron ikatan dinotasikan dengan X$_2$, maka molekul BCl$_2$ dan molekul sejenis dinotasikan dengan AX$_2$. SO$_2$ dinotasikan dengan AX$_2$E, dengan E menunjukkan jumlah pasangan pa sangan elektron bebas. Notasi semacam ini disebut sebagai notasi VSEPR. Perhatikan notasi VSEPR dan bentuk molekul beberapa senyawa pada tabel berikut ini:

Keterangan:
AX$_m$E$_n$ = rumus bentuk molekul, dengan
A : atom pusat
X : semua atom yang terikat pada atom pusat
E : domain elektron bebas
m : jumlah pasangan elektron ikatan (PEI)
n : jumlah pasangan elektron bebas (PEB)
A* = aksial
E* = ekuatorial

Cara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori domain elektron sebagai berikut:
1) Tulis struktur Lewis-nya.
2) Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat, jumlah domain elektron ikatan (PEI) dan jumlah domain elektron bebas (PEB) dari struktur Lewis.
3) Tentukan rumus bentuk molekulnya.
4) Bandingkan dengan tabel di atas

Contoh:
Tentukan PEB, PEI, serta notasi VSEPR dan bentuk molekul dari:
a. CO$_2 \,$ b. NH$_3 \,$ c. CH$_4$

jawab:
a. CO$_2$
Tulis struktur Lewis: CO$_2$ (jumlah elektron terluar C : 4 dan O : 2)
*). Dari struktur O = C = O itu diperoleh
a. jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat = 2,
b. jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) = 2,
c. jumlah pasangan elektron bebas (PEB) = 0.
*). Rumus yang diperoleh AX$_2$
*). Dari tabel, rumus AX$_2$ adalah bentuk molekul linear
Jadi, bentuk molekul CO$_2$ adalah linear.

b. NH$_3$
Atom pusat N memiliki nomor atom 7, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^3$, sehingga memiliki 5 elektron valensi. Atom C mengikat 3 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom :
N = 5 $\times$ 1 = 5 elektron
H = 3 $\times$ 1 = 3 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, 3 pasang merupakan PEI (3 elekton atom N berikatan dengan 3 elektron atom H), dan sepasang elektron merupakan PEB (Pasangan Elektron Bebas). Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul NH$_3$ dengan notasi VSEPR AX$_3$E memiliki bentuk molekul piramida trigonal.

c. CH$_4$
Atom pusat C memiliki nomor atom 6, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^2$, sehingga mempunyai 4 elektron valensi. Atom C mengikat 4 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom:
C = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
H = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, keempatnya merupakan PEI (Pasangan Elektron Ikatan) dengan 1 elekton atom C berikatan dengan 1 elektron atom H. Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul CH$_4$ dengan notasi VSEPR AX$_4$, memiliki bentuk molekul tetrahedron (tetrahedral).

Demikian pembahasan materi Teori Tolakan Pasangan Elektron.