Contoh Soal Rumus Kimia dan Struktur Lewis dari Dua Unsur

Materi: kimia soal un
Memperkirakan rumus kimia yang dibentuk dari dua unsur yang diketahui nomor atom dapat dilakukan secara cepat. Modalnya adalah dapat menghitung elektron valensi setiap unsur. Kemudian menghitung jumlah kekurangan elektron untuk berjumlah 8 agar memenuhi aturan oktet. Aturan ini hanya berlaku pada senyawa yang memenuhi aturan oktet saja. Biasanya soal yang meminta menggambar struktur Lewis diambil dari unsur-unsur non logam yang memungkinkan membentuk ikatan kovalen. Berikut contoh soal yang diambil dari soal UN tahun lalu beserta pembahasannya.

Soal #1 (UN 2018):
Jika unsur A (nomor atom 7) dan B (nomor atom 17) berikatan, struktur Lewis yang benar...

Pembahasan Soal #1:
Sebelum menentukan struktur Lewis dari A dan B sebaiknya ditentukan lebih dahulu rumus kimia gabungan A dan B itu.
Penyelesaian soal seperti di atas dapat dilakukan dengan menentukan elektron valensi A dan B kemudian menghitung berapa kurangnya bila memenuhi kaidah oktet. Kaidah oktet ini menyatakan bahwa suatu atom akan stabil bila memiliki elektron sebanyak 8.

Unsur A nomor atom 7, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p³
→ elektron valensi = 2 + 3 = 5
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 5 = 3.

Unsur B nomor atom 17, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
→ elektron valensi = 2 + 5 = 7
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 7 = 1.

Bila alternatif jawaban yang tersedia seperti di bawah ini, maka dengan mudah untuk ditentukan struktur Lewis dari suatu zat yang terdiri dari unsur A dan B. Terdapat 1 atom A (sebagai atom pusat) yang dikelilingi 3 atom B (sebagai bukan atom pusat).

Catatan khusus untuk menulis konfigurasi elektron secara cepat:
Berdasar aturan aufbau pengisian elektron ke dalam orbital sebagaimana umumnya di tulis adalah
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶ 8s²

Hafalkan pola berikut:
Pola orbital diperoleh deret teratur:
ss – ps – ps – dps – dps – fdps – fdps
Kadang ada yang menyingkat menjadi
2s – 2ps – 2dps – 2fdps

Pola kulit diperoleh deret teratur:
122334 – 345 – 456 – 4567 – 5678

Pada soal-soal model seperti ini biasa jarang menggunakan unsur dengan nomor atom tinggi. Tujuannya memang hanya menguji pemahaman aturan penentuan rumus kimia yang mungkin dari dua unsur serta menentukan struktur Lewisnya.

Patut untuk berhati-hati bila unsur yang berperan sebagai atom pusat berada pada periode ketiga maka ada kemungkinan ia tidak mengikuti aturan oktet, atau sering disebut aturan oktet yang diperluas. Pada periode ketiga ini ada kemungkinan atom tersebut dapat mengalami hibridisasi ke subkulit 3d yang masih kosong untuk menampung elektron dari bukan atom pusat (atom yang mengelilingi atom pusat).

---

Soal #2 (UN 2017)
Pasangan senyawa dari unsur-unsur berikut: ₆K, ₈L, ₉R, ₁₅M, ₁₇Q, yang memenuhi aturan oktet, kecuali....
A. KL₂ dan KQ₄
B. KQ₂ dan Q₂L
C. MQ₅ dan KL
D. MQ₃ dan KR₄
E. KL₂ dan LQ₂

Pembahasan Soal #2:
Unsur/atom yang akan berperan sebagai atom pusat biasa memiliki kekurangan elektron lebih banyak untuk mencapai oktet (agar berjumlah 8 elektron), dibanding yang bukan atom pusat.

Pada soal ini harus dicari pilihan yang kedua senyawanya tidak memeunuhi aturan oktet.
₆K, konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p²
→ elektron valensi 4
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 4 = 4.

₈L, konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁴
→ elektron valensi 6
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 6 = 2.

₉R, konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁵
→ elektron valensi 7
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 7 = 1.

₁₅M, konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
→ elektron valensi 5
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 5 = 3.

₁₇Q konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
→ elektron valensi 7
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 7 = 1.

Berikut ini senyawa yang akan mengikuti aturan oktet. Selain dari yang tertulis di bawah ini berarti tidak sesuai aturan oktet.

K kurang 4 elektron dengan L kurang 2. Untuk memudahkan boleh ditulis dahulu
K⁴ + L² → K₂L₄ → disederhanakan menjadi KL₂ → sesuai aturan oktet

K kurang 4 elektron dengan Q kurang 1. Untuk memudahkan boleh ditulis dahulu
K⁴ + Q¹ → K₁Q₄ → disederhanakan menjadi KQ₄ → sesuai aturan oktet

L kurang 2 elektron dengan Q kurang 1. Untuk memudahkan boleh ditulis dahulu
L² + Q¹ → L₁Q₂ → disederhanakan menjadi LQ₂ (atau Q₂L)→ sesuai aturan oktet

M kurang 3 elektron dengan Q kurang 1. Untuk memudahkan boleh ditulis dahulu
M³ + Q¹ → M₁Q₃ → disederhanakan menjadi MQ₃ → sesuai aturan oktet

K kurang 4 elektron dengan R kurang 1. Untuk memudahkan boleh ditulis dahulu
K⁴ + R¹ → K₁R₄ → disederhanakan menjadi KR₄ → sesuai aturan oktet

Jawaban yang kedua-duanya tidak sesuai dengan aturan oktet adalah C. MQ₅ dan KL

---

Soal #3
Tuliskan salah satu rumus kimia senyawa yang terdiri dari unsur N (nomor atom 7) dan O (nomor atom 8) yang sesuai aturan oktet! Tunjukkan dengan struktur Lewis senyawa tersebut!

Pembahasan Soal #3:
Unsur N nomor atom 7, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p³
→ elektron valensi = 2 + 3 = 5
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 5 = 3.

Unsur O nomor atom 8, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁴
→ elektron valensi = 2 + 4 = 6
kekurangan elektron untuk capai oktet = 8 – 6 = 2.
N³ + O² → Rumus kimia N₂O₃ → sesuai aturan oktet

Catatan: Untuk senyawa yang tersusun dari N dan O terdapat beberapa kemungkinan struktur yang masih dapat memenuhi aturan oktet. Cara tadi tidak dapat digunakan, cara yang paling mungkin adalah dengan memposisikan atom N dan O sejumlah yang ditentukan dalam rumus kimianya. Misal untuk N₂O.


Bagaimana bila senyawa yang tersusun dari unsur logam dengan non logam?
Cara seperti pada tulisan ini juga dapat diterapkan untuk senyawa ion (senyawa yang tersusun dari unsur logam yang dapat membentuk ion positif serta NH₄⁺ dengan unsur nonlogam). Dengan sedikit modifikasi dalam upaya memenuhi aturan oktet. Unsur logam (biasa elektron valensi kurang dari 4) akan membentuk ion positif (kation) sebanyak elektron valensi.

Contoh:
Rumus kimia senyawa dari unsur Na dan O yang memenuhi aturan oktet:
Na nomor atom 11, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁶ 2s¹
→ elektron valensi = 1
melepaskan elektron valensinya sehingga bermuatan +1 membentuk Na⁺

Unsur O nomor atom 8, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁴
→ elektron valensi = 2 + 4 = 6
jumlah elektron yang diperlukan untuk capai oktet = 6 – 8 = –2, sehingga membentuk O^2–
Na⁺ + O^2– → Rumus kimia Na₂O → sesuai aturan oktet


Rumus kimia senyawa dari unsur Mg dan O yang memenuhi aturan oktet:
Mg nomor atom 12, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁶ 2s²
→ elektron valensi = 2
melepaskan elektron valensinya sehingga bermuatan +2 membentuk Mg²⁺

Unsur O nomor atom 8, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁴
→ elektron valensi = 2 + 4 = 6
jumlah elektron yang diperlukan untuk capai oktet = 6 – 8 = –2, sehingga membentuk O^2–
Mg²⁺ + O^2– → Mg₂O₂ → disederhanakan rumus kimia MgO → sesuai aturan oktet


Rumus kimia senyawa dari unsur Mg dan N yang memenuhi aturan oktet:
Mg nomor atom 12, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p⁶ 2s²
→ elektron valensi = 2
melepaskan elektron valensinya sehingga bermuatan +2 membentuk Mg²⁺

Unsur N nomor atom 7, konfigurasi elektronnya 1s² 2s² 2p³
→ elektron valensi = 2 + 3 = 5
jumlah elektron yang diperlukan untuk capai oktet = 5 – 8 = –3, sehingga membentuk N^3–
Mg²⁺ + N^3– → Rumus kimia Mg₃N₂ → sesuai aturan oktet