Mengetahui batasan Anda
Adakah yang pernah memberi tahu Anda bahwa Anda dapat melakukan apa pun yang Anda inginkan dalam hidup selama Anda memikirkannya? Memang benar bahwa kerja keras dan tekad akan membuat Anda jauh dalam hidup, sayangnya kita semua memiliki batasan untuk apa yang dapat kita capai. Misalnya, jika Anda hanya memiliki tinggi lima kaki dan berat 120 pon, Anda mungkin tidak akan berhasil sebagai gelandang ofensif hebat berikutnya dalam sepak bola, bukan? Itu tidak berarti Anda tidak bisa menjadi pemimpin negara berikutnya atau pengusaha yang kuat, itu hanya berarti sifat fisik Anda mungkin membatasi Anda untuk menjadi pemain sepak bola yang tangguh.
Pernahkah Anda berpikir bahwa bidang sains, khususnya kimia, memiliki batasan? Sebagai umat manusia, kami telah melakukan hal-hal ajaib dalam hal teknologi, tetapi kami juga memiliki batasan yang kami coba atasi untuk mendorong batas penelitian. Dalam pelajaran kita hari ini, kita akan berbicara tentang batasan yang terkait dengan teori ikatan dalam kimia yang disebut teori tolakan pasangan elektron valensi (VSEPR). Mari kita mulai!
Apa itu VSEPR?
VSEPR adalah teori yang diterapkan ahli kimia untuk menentukan bentuk molekul. Prinsip ini mengatakan bahwa untuk meminimalkan interaksi tolakan elektron, molekul akan mengambil bentuk sedemikian rupa sehingga ikatan dan pasangan elektron terpisah sejauh mungkin.
Ikatan kimia dibentuk oleh elektron bermuatan negatif. Karena muatan sejenis saling tolak, ikatan dan elektron ingin memiliki ruang seluas mungkin di antara keduanya sehingga tidak saling tolak. Seolah-olah seseorang sangat dekat dengan Anda dan ‘masuk ke gelembung Anda’; reaksi alami Anda adalah mundur, bukan?
Mari kita gunakan metana sebagai contoh. Metana mengandung empat atom hidrogen yang melekat pada atom karbon pusat. Untuk memaksimalkan jarak antara empat ikatan dalam metana, dibutuhkan bentuk geometris yang disebut tetrahedron.
Teori VSEPR dapat digunakan untuk memprediksi bentuk hampir semua molekul, asalkan kita tahu berapa banyak ikatan dan pasangan elektron individu yang dikandung atom pusat. Istilah pasangan elektron bebas digunakan untuk menggambarkan pasangan atau pasangan elektron yang berada di atom pusat tetapi tidak terlibat dalam ikatan kimia.
Keterbatasan VSEPR
Meskipun VSEPR adalah alat yang hebat untuk menentukan bentuk molekul, teori ini memiliki dua keterbatasan utama.
1. Penyimpangan Sudut Ikatan
Salah satu keterbatasan utama teori VSEPR adalah bahwa ia tidak dapat memprediksi sejauh mana sudut ikatan dapat menyimpang dari kasus ideal. Sebagai contoh, mari kita lihat metana dan air secara berdampingan. Teori VSEPR memperkirakan bahwa kedua molekul harus memiliki bentuk tetrahedral, karena keduanya mengandung empat gugus elektron di sekitar atom pusatnya (karbon untuk metana dan oksigen untuk air).
Sebenarnya, air mengambil bentuk bengkok bukan tetrahedral. Fakta bahwa sudut ikatan air sangat berbeda dari metana bukanlah sesuatu yang dapat diprediksi atau dijelaskan oleh teori VSEPR, terutama dari sudut pandang numerik.
2. VSEPR tidak mendukung spesies isoelektronik
Ketika dua molekul memiliki jumlah elektron valensi (elektron kulit terluar) yang persis sama, mereka dikatakan isoelektronik dan VSEPR memprediksi bahwa mereka memiliki bentuk yang sama. Namun, ini tidak selalu terjadi. Sebagai contoh, mari kita lihat anion iodin heptafluorida dan telurium heptafluorida.
Jika kita menghitung elektron valensi total, kita mendapatkan 56 elektron untuk setiap spesies. Jika kita kemudian berkonsultasi dengan tabel VSEPR yang memberikan bentuk relatif menurut jumlah elektron, kita akan menemukan bahwa setiap spesies akan diprediksi menjadi dipiramida pentagonal. Namun, bukti eksperimental menunjukkan bahwa yodium heptafluorida memang sesuai dengan bentuk yang diprediksi, tetapi telurium heptafluorida tidak.
Dalam kasus telurium heptafluorida, kami melihat penyimpangan pada sudut ikatan Te-F, dan karena itu bentuk anion khusus ini berbeda. Teori VSEPR tidak akan memprediksi perbedaan karena kedua senyawa memiliki jumlah elektron yang sama.
Ringkasan Pelajaran
Oke, mari kita tinjau apa yang telah kita pelajari. VSEPR adalah teori yang digunakan ahli kimia untuk menentukan bentuk molekul. Teori ini mengatakan bahwa untuk meminimalkan interaksi tolakan elektron, molekul akan dibentuk sedemikian rupa sehingga ikatan dan pasangan elektron terpisah sejauh mungkin.
Teori VSEPR dapat digunakan untuk memprediksi bentuk hampir semua molekul jika kita mengetahui berapa banyak ikatan dan pasangan elektron bebas yang terkandung dalam atom pusat. Istilah pasangan elektron bebas menggambarkan pasangan atau pasangan elektron yang berada di atom pusat, tetapi tidak berpartisipasi dalam ikatan kimia. Dua batasan utama dari teori VSEPR meliputi:
- Penyimpangan Sudut Ikatan: Dalam kasus metana dan air, VSEPR memprediksi bahwa keduanya berbentuk tetrahedral. Namun, karena bentuk air yang bengkok, sudut ikatannya jauh lebih kecil daripada metana dan merupakan sesuatu yang tidak dapat dijelaskan oleh teori VSEPR secara numerik.
- Spesies Isoelektronik: Senyawa isoelektronik berarti ketika dua molekul memiliki jumlah elektron valensi yang persis sama, dan dalam kasus anion heptafluorida yodium dan telurium heptafluorida, teori VSEPR memprediksi bahwa keduanya memiliki bentuk bipiramida pentagonal. Ini sebenarnya hanya berlaku untuk yodium heptafluoride, dengan telurium heptafluoride menunjukkan penyimpangan bentuk ini yang tidak dapat dijelaskan oleh VSEPR.