Geometri molekul adalah susunan tiga dimensi dari
atom-atom dalam suatu molekul. Geometri molekul mempengaruhi sifat-sifat kimia
dan fisisnya, seperti titik leleh, titik didih, kerapatan dan jenis reaksi yang
dialaminya. Secara umum, panjang ikatan dan sudut ikatan harus ditentukan lewat
percobaan. Tetapi, terdapat cara sederhana yang memungkinkan kita meramalkan
geometri molekul atau ion dengan tingkat keberhasilan yang cukup tinggi jika
kita mengetahui jumlah elektron di sekitar atom pusat dalam struktur Lewisnya.
Dasar penedekatan ini adalah asumsi bahwa pasangan elektron di kulit valensi
suatu atom saling bertolakan satu sama lain. Pasangan elektron tersebut
cenderung saling bertolakan satu sama lain dalam membentuk molekulnya, sehingga
teori ini dikenal sebagai tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR)
Teori VSEPR (Valence Shell
Electron Pair Repulsion)
Teori VSEPR dikenalkan pertama kali oleh N. V. Sidgick
dan H. M. Powell (1940) teori ini kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh R. J.
Gillespie dan R.S. Nyholm. Dalam teori VSEPR, bentuk molekul
ditentukan dari jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat. Atom pusat
adalah atom yang terikat pada dua atau lebih atom lain. Sebagai contoh dalam
molekul H2O, yang menjadi atom pusatnya adalah atom O, sedangkan H
disebut atom sekitar. Pasangan elektron yang berbeda di sekitar atom pusat
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pasangan elektron ikat dan pasangan
elektron bebas. Pasangan elektron ikat adalah pasangan elektron yang digunakan
untuk berikatan, sedangkan pasangan eleketron bebas adalah pasangan elektron
yang tidak digunakan untuk berikatan. Semua pasangan elektron ikat dianggaap
sebagai ikatan tunggal walaupun sebenarnya ikatan tersebut rangkap dua tau
tiga.
Menurut teori ini, pasangan
elektron di sekitar atom pusat akan menempatkan diri sejauh mungkin agar
tolakan antar pasangan menjadi minimum.
Misalnya, jika di sekitar atom pusat hanya ada dua pasangan elektron, maka
kedua pasangan elektron tersebut cenderung menempatkan diri pada ujung yang
berlawanan dari atom pusat sehingga tolakannya minimum. Susunan pasangan
elektron ini menghasilkan bentuk molekul linear dengan sudut ikatan sebesar 180o.
Pasangan elektron bebas dalam molekul memiliki gaya tolak yang lebih besar dari
pada pasangan elektron ikat. Akibatnya, pasangan elektron bebas menempati ruang
yang lebih besar. Gaya tolak yang lebih besar dari pasangan elektron bebas
menyebabkan sudut ikat mengecil. Berdasarkan ada tidaknya pasangan elektron
bebas dalam molekul, maka secara umum molekul dikelompokan menjadi dua golongan,
yaitu.
- Molekul yang atom pusatnya tidak memiliki pasangan elektron bebas.
Molekul yang termasuk dalam golongan ini memiliki rumus umum ABx. Molekul ini tidak memiliki pasangan elektron bebas karena semua elektron kulit valensi atom pusat digunakan untuk berikatan. Atom pusat dinyatakan dengan A, B adaalah atom sekitar, dan x menyatakan jumlah dari B. harga x biasaanya antara 2 sampai 6. Jadi, molekul yang atom pusatnya tidak memiliki pasangan elektron bebaas dapat berupa molekul AB2, AB3, AB4, AB5, dan AB2.
- Molekul yang atom pusatnya memiliki pasangan elektron bebas
Menentukan geometri molekul akan lebih rumit jika atom pusatnya memiliki pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan. Dalam molekul tersebut terdapat tiga jenis gaya tolak antar pasangan elektron ikat, antar pasangan eleketron bebas, dan antar pasangan elektron ikat dan pasangan elektron bebas. Secara umum, menurut model VSEPR, gaya tolak menurut urutan berikut.
tolakan pasangan elektron bebas VS pasangan elektron bebas
>
tolakan pasangan elektron bebas VS pasangan elektron ikat
>
tolakan pasangan elektron ikat VS pasangan elektron ikat
Elektron-elektron dalam satu iktan ditahan oleh gaya tarik inti kedua atom yang berikatan. Elektron-elektron ini mempunyai “distribusi ruang” yang kurang dibandingkan pasangan lektron bebas, yaitu elektron tersebut menempati ruang yang lebih kecil dibandingkan pasangan elektron bebas yang hanya terkait dengan satu atom tertentu. Karena pasangan elektron bebas dalam molekul menempati ruang yang lebih besar, pasangan elektron ini mengaalami tolakan yang lebih kuat dari lektron bebas tetangganya dan dari pasangan elektron ikat.
Molekul dalam golongan ini memiliki rumus umum ABxEy. Atom pusat dinyatakan dengan A, B adalah atom sekitar, E adalah pasangan elektron bebas pada atom pusat. Jumlah B dinyatakan dalam x dan jumlah pasangan elektron bebas dinyatakan dengan y. harga x = 2, 3, ….. dan y = 1, 2, …… Jadi, molekul paling sederhana yang atom pusatnya memiliki pasangan elektron bebas berupa molekul AB2E.
Cara Meramalkan Bentuk
Molekul
Dalam teori VSEPR, bentuk molekul diramalkan dari susunan pasangan elektron disekitar atom pusat berdasarkan tolakan pasangan-pasangan elektron tersebut. Jadi, untuk dapat meramalkan bentuk suatu molekul, kalian harus mengetahui terlebih dahulu jumlah pasangan elektron dengan menggambarkan struktur Lewis dari molekul tersebut. Langkah-langkah yang dapat kalian ikuti untuk meramalkan bentuk molekul;
- Tulis struktur Lewis molekul tersebut, perhatikan hanya pasangan
electron yang ada disekitar atom pusat (yaitu, atom yang terkait pada
lebih dari satu atom yang lain).
- Hitunglah jumllahh pasangan electron di sekitar atom pusat (pasangan
electron ikatan dan pasangan electron bebas). Perlakukan ikatan rangkap
dan ikatan rangkap tiga seolah-olah seperti iktan tunggal.
- Dalam meramalkan sudut ikatan, perhatikan bahwa pasangan electron
bebas saling tolak-menolak lebih kuat dengan pasangan electron bebas yang
lain atau dengan pasangan electron ikat dibandingkan tolak menolak antara
pasangan electron ikatan lainnya. Ingat bahwa secara umum tidak ada cara
yang mudah untuk meramalkan sudut ikatan secaratepat jika atom pusat
memoliki satu satu atau lebih pasangan electron bebas.