Diagram Titik Lewis untuk Atom, Ion, dan Molekul Kovalen
Pelajari cara menghitung elektron valensi dan menyusun diagram titik Lewis untuk atom, ion, dan molekul kovalen. Contoh soal menunjukkan cara mengenali ikatan, pasangan elektron bebas, dan kesalahan umum.
Diagram titik Lewis mulai berguna ketika suatu rumus kimia tidak lagi memberi Anda informasi yang cukup. \(\ce{H2O}\) memberi tahu Anda bahwa air mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, tetapi tidak menunjukkan elektron mana yang membentuk ikatan, elektron mana yang tetap sebagai pasangan elektron bebas, atau mengapa oksigen biasanya membentuk dua ikatan sedangkan hidrogen membentuk satu.
Cobalah membuat prediksi sebelum kita membahas metodenya. Oksigen memiliki enam elektron valensi. Apakah itu berarti sebuah atom oksigen dalam air menyumbangkan keenam elektronnya untuk membentuk ikatan?
Tidak. Hanya dua elektron valensi oksigen yang digunakan untuk membentuk dua ikatan O-H. Empat elektron lainnya tetap sebagai dua pasangan elektron bebas. Diagram titik Lewis membuat susunan elektron tersebut terlihat.
01Apa yang sebenarnya ditunjukkan oleh diagram titik Lewis
Dalam ikatan kimia, elektron yang biasanya paling penting adalah elektron valensi, yaitu elektron pada kulit terluar suatu atom.
Anggap elektron-elektron ini sebagai elektron yang tersedia untuk “bernegosiasi” secara kimia. Elektron inti sudah berada dekat dengan inti atom dan biasanya tidak ikut serta dalam ikatan kovalen biasa.
Diagram Lewis menunjukkan:
- simbol unsur untuk setiap atom
- elektron valensi sebagai titik
- pasangan elektron yang digunakan bersama sebagai ikatan kovalen
- pasangan elektron yang tidak digunakan bersama sebagai pasangan elektron bebas
- tanda kurung siku dan muatan ketika keseluruhan spesies merupakan ion
Untuk unsur-unsur golongan utama yang umum, golongan pada tabel periodik memberi tahu Anda jumlah elektron valensinya.
| Golongan unsur | Elektron valensi | Contoh umum |
|---|---|---|
| Golongan 1 | 1 | H, Na |
| Golongan 2 | 2 | Mg, Ca |
| Golongan 13 | 3 | B, Al |
| Golongan 14 | 4 | C, Si |
| Golongan 15 | 5 | N, P |
| Golongan 16 | 6 | O, S |
| Golongan 17 | 7 | F, Cl |
| Golongan 18 | 8 | Ne, Ar |
Helium merupakan pengecualian dalam Golongan 18. Helium hanya memiliki dua elektron karena kulit pertamanya sudah penuh dengan dua elektron.
02Diagram titik Lewis untuk atom tunggal
Mulailah dengan klorin.
Sebuah atom klorin memiliki tujuh elektron valensi. Sebelum menggambarnya, prediksikan seperti apa susunan titiknya. Apakah Anda akan menempatkan ketujuh titik pada satu sisi simbol?
Susunan itu memang tetap menunjukkan tujuh elektron, tetapi tidak mengomunikasikan susunannya dengan jelas. Konvensi Lewis yang umum adalah menempatkan satu elektron pada masing-masing dari keempat sisi terlebih dahulu, lalu mulai memasangkannya.
Jadi, klorin dapat direpresentasikan sebagai:
••
•• Cl ••
•
Secara keseluruhan terdapat tujuh titik:
- tiga pasangan
- satu elektron yang tidak berpasangan
Elektron tunggal yang tidak berpasangan itu merupakan petunjuk yang berguna. Klorin umumnya membentuk satu ikatan kovalen, sehingga dapat berbagi satu elektron lagi dan mencapai susunan kulit terluar yang stabil.
Contoh soal: Gambar diagram titik Lewis untuk atom nitrogen
Gambarlah diagram titik Lewis untuk satu atom nitrogen netral.
Langkah 1
Nitrogen berada dalam Golongan 15, sehingga memiliki lima elektron valensi.
Langkah 2
N
Langkah 3
Salah satu susunan yang dapat diterima adalah:
••
• N •
•
Untuk atom tunggal, tidak penting sisi mana yang memiliki pasangan elektron. Yang penting adalah kelima elektron valensi ditampilkan.
Diagram ini memiliki satu pasangan elektron dan tiga elektron yang tidak berpasangan.
Hal ini membantu menjelaskan mengapa nitrogen umumnya membentuk tiga ikatan kovalen dalam molekul seperti \(\ce{NH3}\).
03Diagram Lewis untuk ion monoatomik
Sekarang misalkan sebuah atom menerima atau melepaskan elektron.
Kesalahan yang paling umum di sini adalah menggambar atom netral terlebih dahulu lalu sekadar menuliskan muatan di sebelahnya. Muatan bukan sekadar hiasan. Muatan menunjukkan bahwa jumlah elektronnya benar-benar berubah.
Perhatikan ion oksida, \(\mathrm{O}^{2-}\).
Atom oksigen netral memiliki enam elektron valensi. Muatan \(2-\) berarti atom tersebut telah menerima dua elektron:
\[
6 + 2 = 8 \text{ elektron valensi}
\]
Karena itu, diagram Lewis-nya memiliki delapan titik:
••
[•• O ••]²⁻
••
Perhatikan dua hal penting:
- Terdapat delapan elektron di sekitar O.
- Seluruh simbol Lewis ditempatkan di dalam tanda kurung siku, dengan \(2-\) dituliskan di luar.
Untuk ion positif, lakukan kebalikannya: kurangi jumlah elektron.
Sebagai contoh, natrium memiliki satu elektron valensi sebagai atom netral. Ion natrium \(\mathrm{Na}^{+}\) telah kehilangan elektron tersebut, sehingga simbol Lewis-nya tidak memiliki titik:
[Na]⁺
Aturan praktis yang berguna adalah:
\[
\text{elektron dalam anion} = \text{elektron valensi netral} + \text{muatan negatif}
\]
\[
\text{elektron dalam kation} = \text{elektron valensi netral} – \text{muatan positif}
\]
Kata “plus” dan “minus” dapat membingungkan dalam konteks ini. Ion negatif memiliki lebih banyak elektron, sedangkan ion positif memiliki lebih sedikit elektron.
04Dari atom ke molekul kovalen
Ikatan kovalen terbentuk ketika dua atom berbagi sepasang elektron.
Di sinilah makna titik mulai sedikit berubah. Pada atom tunggal, sebuah titik merupakan elektron dari atom tersebut. Dalam ikatan kovalen, sepasang elektron digunakan bersama oleh dua inti atom.
Biasanya, pasangan titik yang digunakan bersama diganti dengan sebuah garis:
H:H
menjadi
H-H
Satu garis mewakili dua elektron, bukan satu.
Hal ini penting untuk dipahami sejak awal karena menghitung setiap ikatan sebagai satu elektron secara tidak sengaja menyebabkan banyak kesalahan dalam diagram Lewis.
Gagasan oktet
Banyak atom golongan utama cenderung mencapai delapan elektron pada kulit valensinya ketika berikatan. Hal ini disebut aturan oktet.
Hidrogen berbeda. Kulit pertamanya hanya dapat menampung dua elektron, sehingga hidrogen berusaha mencapai duet, bukan oktet.
Aturan oktet merupakan model yang berguna, bukan hukum yang dipatuhi oleh setiap spesies. Ada pengecualian penting, termasuk molekul yang mengandung unsur seperti boron dan spesies dengan kulit valensi yang diperluas. Namun, untuk struktur Lewis HSC umum yang dibahas di sini, aturan oktet merupakan titik awal yang sangat baik.
05Metode yang andal untuk menggambar molekul
Untuk molekul kovalen sederhana dan ion poliatomik, gunakan urutan berikut.
1. Hitung semua elektron valensi
Jumlahkan elektron valensi yang disumbangkan oleh setiap atom.
Kemudian sesuaikan dengan muatannya:
- tambahkan satu elektron untuk setiap muatan negatif
- kurangi satu elektron untuk setiap muatan positif
2. Pilih atom pusat
Atom pusat biasanya merupakan atom yang mampu membentuk beberapa ikatan.
Hidrogen tidak pernah menjadi atom pusat dalam struktur Lewis biasa karena hanya membentuk satu ikatan.
Halogen seperti fluorin dan klorin juga biasanya merupakan atom terminal.
3. Hubungkan atom-atom dengan ikatan tunggal
Setiap ikatan tunggal mengandung dua elektron.
Kurangi elektron yang digunakan untuk ikatan tersebut dari jumlah total Anda.
4. Lengkapi atom-atom luar terlebih dahulu
Berikan elektron yang cukup kepada atom terminal untuk mencapai oktet, kecuali hidrogen, yang hanya memerlukan dua elektron.
5. Tempatkan elektron yang tersisa pada atom pusat
Elektron yang masih belum digunakan menjadi pasangan elektron bebas pada atom pusat.
6. Periksa atom pusat
Jika atom pusat masih belum memiliki oktet, pasangan elektron bebas dari atom tetangga mungkin perlu diubah menjadi pasangan ikatan kedua atau ketiga.
Hal ini menghasilkan ikatan rangkap dua atau rangkap tiga.
7. Hitung kembali semuanya
Struktur akhir Anda harus mengandung tepat sejumlah elektron valensi yang Anda hitung pada awalnya.
Pemeriksaan terakhir ini dapat menemukan sangat banyak kesalahan.

06Pasangan elektron bebas bukan elektron cadangan
Pasangan elektron bebas adalah sepasang elektron valensi yang berada pada satu atom dan tidak digunakan dalam suatu ikatan.
Bayangkan sebuah proyek kelompok ketika dua siswa sepakat berbagi satu buku pelajaran. Buku yang digunakan bersama itu seperti pasangan ikatan. Seorang siswa yang menyimpan dua buku lain sepenuhnya untuk dirinya sendiri lebih mirip dengan pasangan elektron bebas.
Analogi ini memiliki keterbatasan karena elektron bukan benda milik seseorang yang diam pada satu atom. Kerapatan elektron dijelaskan secara mekanika kuantum, dan elektron ikatan menempati orbital molekul. Namun, untuk diagram Lewis, gagasan “pasangan yang digunakan bersama” dan “pasangan elektron bebas” berguna untuk pencatatan elektron.
Pasangan elektron bebas penting karena pengaruhnya tidak terbatas pada gambar. Nantinya, pasangan elektron bebas akan membantu Anda memprediksi:
- bentuk molekul
- sudut ikatan
- polaritas molekul
- gaya antarmolekul
Jadi, jangan menganggapnya sekadar titik sisa yang dapat diabaikan.
Contoh soal: Gambar struktur Lewis air
Gambarlah struktur Lewis \(\ce{H2O}\), dengan menunjukkan semua pasangan ikatan dan pasangan elektron bebas.
Langkah 1
Setiap H menyumbangkan satu elektron. O menyumbangkan enam.
\[
2(1) + 6 = 8 \text{ elektron valensi}
\]
Langkah 2
Hidrogen tidak dapat menjadi atom pusat, sehingga oksigen ditempatkan di tengah:
H O H
Langkah 3
H-O-H
Terdapat dua ikatan, dan setiap ikatan mewakili dua elektron:
\[
2 \times 2 = 4 \text{ elektron ikatan}
\]
Kita memulai dengan delapan elektron, sehingga tersisa empat.
Langkah 4
Empat elektron membentuk dua pasangan elektron bebas:
••
H-O-H
••
Langkah 5
Terdapat empat elektron dalam dua ikatan O-H dan empat elektron dalam dua pasangan elektron bebas pada oksigen:
\[
4 + 4 = 8
\]
Setiap hidrogen memiliki dua elektron yang tersedia melalui ikatannya. Oksigen memiliki delapan elektron di sekelilingnya: empat dalam ikatan dan empat dalam pasangan elektron bebas.
Hasil pentingnya bukan hanya bahwa air mengandung dua ikatan. Oksigen juga memiliki dua pasangan elektron bebas, yang menjadi sangat penting ketika memprediksi bentuk molekul yang bengkok.
07Ketika ikatan tunggal tidak cukup
Sekarang perhatikan \(\ce{CO2}\).
Jika kita menghubungkan semuanya dengan ikatan tunggal, kita mungkin memulai dengan:
O-C-O
Gambar itu tampak masuk akal. Namun, struktur Lewis dibatasi oleh perhitungan elektron, bukan oleh seberapa rapi gambar tersebut terlihat.
Contoh soal: Mengapa karbon dioksida memerlukan ikatan rangkap dua?
Susun struktur Lewis \(\ce{CO2}\).
Langkah 1
Karbon menyumbangkan empat. Setiap oksigen menyumbangkan enam.
\[
4 + 2(6) = 16 \text{ elektron valensi}
\]
Langkah 2
O-C-O
Dua ikatan tunggal menggunakan empat elektron, sehingga tersisa:
\[
16 – 4 = 12 \text{ elektron}
\]
Langkah 3
Memberikan tiga pasangan elektron bebas kepada setiap oksigen menggunakan seluruh 12 elektron yang tersisa.
Hal ini menghasilkan struktur sementara:
•• ••
••O-C-O••
•• ••
Setiap oksigen memiliki delapan elektron di sekelilingnya.
Namun, karbon hanya memiliki empat elektron di sekelilingnya karena hanya mempunyai dua ikatan tunggal.
Jadi, struktur tersebut belum selesai.
Langkah 4
Hasilnya:
•• ••
O=C=O
•• ••
Setiap ikatan rangkap dua mengandung dua pasangan elektron yang digunakan bersama, atau empat elektron.
Langkah 5
Setiap oksigen memiliki:
- empat elektron dalam ikatan rangkap duanya
- empat elektron dalam dua pasangan elektron bebas
Karbon memiliki delapan elektron di sekelilingnya melalui dua ikatan rangkap dua.
Secara keseluruhan, struktur tersebut tetap mengandung 16 elektron valensi.
Jadi, struktur Lewis akhirnya adalah \(\ce{O=C=O}\), dengan dua pasangan elektron bebas pada setiap oksigen.
Ini merupakan contoh yang baik tentang mengapa “gambar ikatan tunggal lalu berhenti” bukan metode yang andal. Anda harus memeriksa jumlah elektron pada atom pusat.
08Ikatan tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga
Diagram Lewis merepresentasikan jumlah pasangan elektron yang digunakan bersama dengan jumlah garis ikatan yang berbeda.
| Ikatan | Pasangan elektron yang digunakan bersama | Elektron yang digunakan bersama | Contoh |
|---|---|---|---|
| Ikatan tunggal | 1 | 2 | \(\ce{H-H}\) |
| Ikatan rangkap dua | 2 | 4 | \(\ce{O=O}\) |
| Ikatan rangkap tiga | 3 | 6 | \(\ce{N#N}\) |
Ikatan rangkap tiga pada nitrogen dapat ditunjukkan sebagai:
:N≡N:
Setiap nitrogen memiliki:
- enam elektron yang terlibat dalam ikatan rangkap tiga
- satu pasangan elektron bebas yang mengandung dua elektron
Jadi, setiap nitrogen memiliki oktet.
Jangan membaca tiga garis ikatan sebagai “tiga elektron”. Tiga garis berarti tiga pasangan, sehingga ikatan tersebut mewakili enam elektron.
09Struktur Lewis untuk ion poliatomik
Ion poliatomik mengandung beberapa atom yang terikat secara kovalen tetapi memiliki muatan listrik keseluruhan.
Metodenya hampir sama seperti untuk molekul netral. Perbedaan utamanya muncul tepat di awal: muatan mengubah jumlah total elektron yang tersedia.
Perhatikan ion amonium, \(\ce{NH4+}\).
Nitrogen menyumbangkan lima elektron valensi. Empat hidrogen menyumbangkan empat lagi:
\[
5 + 4 = 9
\]
Namun, spesies tersebut memiliki muatan \(+1\), yang berarti satu elektron telah dilepaskan:
\[
9 – 1 = 8 \text{ elektron valensi}
\]
Kedelapan elektron tersebut membentuk empat ikatan N-H:
H
|
[H-N-H]⁺
|
H
Tidak terdapat pasangan elektron bebas pada nitrogen dalam \(\ce{NH4+}\).
Bandingkan dengan amonia netral, \(\ce{NH3}\):
••
H-N-H
|
H
Amonia memiliki tiga ikatan N-H dan satu pasangan elektron bebas pada nitrogen.
Penambahan \(\mathrm{H}^{+}\) ke amonia dapat membentuk \(\ce{NH4+}\). Pasangan elektron bebas pada nitrogen menjadi terlibat dalam pembentukan ikatan N-H yang baru.
Perbandingan ini berguna karena menunjukkan bahwa muatan dapat mengubah pola ikatan, bukan sekadar label di luar diagram.
10Kesalahan diagram Lewis yang paling menggoda
Kesalahan 1: Menghitung setiap ikatan sebagai satu elektron
Satu garis ikatan mewakili dua elektron.
Jadi, tiga ikatan tunggal mengandung:
\[
3 \times 2 = 6 \text{ elektron}
\]
bukan tiga elektron.
Kesalahan 2: Memberikan delapan elektron kepada hidrogen
Hidrogen hanya memerlukan dua elektron pada kulit pertamanya.
Jika Anda mendapati diri Anda menggambar ikatan rangkap atau pasangan elektron bebas di sekitar hidrogen, berarti ada sesuatu yang salah.
Kesalahan 3: Lupa menyesuaikan jumlah elektron terhadap muatan ion
Untuk \(\ce{NH4+}\), hitung satu elektron lebih sedikit daripada jumlah yang akan disumbangkan oleh atom-atom netral.
Untuk spesies bermuatan negatif, tambahkan elektron.
Kesalahan 4: Melengkapi atom-atom luar tetapi melupakan atom pusat
Inilah yang terjadi pada percobaan pertama untuk \(\ce{CO2}\). Atom-atom oksigen dapat memiliki oktet lengkap sementara karbon masih kekurangan elektron.
Selalu periksa setiap atom.
Kesalahan 5: Menambah atau mengurangi elektron sampai diagram “terlihat benar”
Jumlah total elektron valensi sudah tetap.
Anda tidak boleh menciptakan titik tambahan agar semuanya memiliki oktet. Jika jumlahnya tidak sesuai, pertimbangkan kembali susunan ikatannya.
Kesalahan 6: Menganggap aturan oktet tidak memiliki pengecualian
Aturan oktet bekerja dengan sangat baik untuk banyak struktur sederhana, tetapi tidak berlaku secara universal.
Sebagai contoh, boron dapat membentuk senyawa stabil yang memiliki kurang dari delapan elektron di sekelilingnya. Unsur-unsur pada Periode 3 dan seterusnya juga dapat muncul dalam struktur yang mengandung lebih dari delapan elektron di sekitar atom pusat.
Jadi, gunakan aturan oktet sebagai model yang kuat, lalu periksa apakah spesies yang Anda pelajari termasuk salah satu pengecualian yang diakui.
11Rutinitas pemeriksaan cepat
Sebelum menerima suatu struktur Lewis, periksa empat hal:
- Jumlah elektron: Apakah diagram mengandung tepat sejumlah elektron valensi yang telah dihitung?
- Hidrogen: Apakah setiap H memiliki satu ikatan dan karena itu dapat mengakses dua elektron?
- Atom luar: Apakah atom golongan utama yang biasanya mengikuti aturan oktet memiliki oktet lengkap sebagaimana diharapkan?
- Atom pusat: Apakah atom pusat juga memiliki susunan elektron yang sesuai, atau apakah Anda memerlukan ikatan rangkap?
Rutinitas ini biasanya lebih cepat daripada mencoba menghafalkan diagram akhir untuk setiap molekul.
12Pertanyaan dan penyelesaian
Pertanyaan 1
Gambarlah diagram titik Lewis untuk atom fluorin netral. Nyatakan berapa banyak elektron valensi yang dimilikinya dan berapa banyak yang tidak berpasangan.
Penyelesaian 1
Atom fluorin memiliki tujuh elektron valensi, dengan satu elektron yang tidak berpasangan.
Fluorin berada dalam Golongan 17, sehingga memiliki tujuh elektron pada kulit terluarnya. Tempatkan satu elektron pada setiap sisi F sebelum memasangkan elektron yang tersisa.
Salah satu diagram yang dapat diterima adalah:
••
•• F ••
•
Terdapat tiga pasangan dan satu elektron tunggal:
\[
3(2) + 1 = 7 \text{ elektron valensi}
\]
Elektron tunggal yang tidak berpasangan ini sesuai dengan kecenderungan fluorin untuk membentuk satu ikatan kovalen. Kesalahan yang umum adalah mengacaukan “tujuh elektron valensi” dengan “tujuh ikatan”. Titik Lewis merepresentasikan elektron, bukan ikatan.
Pertanyaan 2
Susun diagram Lewis untuk ion fluorida, \(\mathrm{F}^{-}\), dan jelaskan mengapa jumlah titiknya berbeda dari atom fluorin netral.
Penyelesaian 2
Ion fluorida memiliki delapan elektron valensi yang ditunjukkan di sekitar F, diapit tanda kurung siku dengan muatan \(1-\).
Fluorin netral memiliki tujuh elektron valensi. Muatan negatif memberi tahu kita bahwa ion tersebut telah menerima satu elektron tambahan:
\[
7 + 1 = 8 \text{ elektron}
\]
Diagram Lewis-nya adalah:
••
[•• F ••]⁻
••
Dengan demikian, fluorin memiliki empat pasangan elektron dan oktet lengkap.
Kesalahan yang menggoda adalah menggambar tujuh titik lalu sekadar menambahkan tanda minus. Hal itu mengabaikan makna fisik dari muatan negatif: ion tersebut mengandung satu elektron lebih banyak daripada atom netral.
Pertanyaan 3
Susun struktur Lewis \(\ce{NH3}\). Nyatakan jumlah pasangan ikatan dan pasangan elektron bebas di sekitar atom nitrogen.
Penyelesaian 3
Struktur Lewis \(\ce{NH3}\) memiliki tiga pasangan ikatan N-H dan satu pasangan elektron bebas pada nitrogen.
Nitrogen menyumbangkan lima elektron valensi, dan ketiga atom hidrogen masing-masing menyumbangkan satu:
\[
5 + 3(1) = 8 \text{ elektron valensi}
\]
Tempatkan nitrogen di tengah dan buat tiga ikatan tunggal N-H. Ikatan-ikatan ini menggunakan:
\[
3(2) = 6 \text{ elektron}
\]
Tersisa dua elektron:
\[
8 – 6 = 2
\]
Keduanya membentuk satu pasangan elektron bebas pada nitrogen:
••
H-N-H
|
H
Setiap hidrogen dapat mengakses dua elektron melalui satu ikatan. Nitrogen memiliki enam elektron dalam tiga ikatannya ditambah dua pada pasangan elektron bebas, sehingga terdapat delapan elektron di sekitar nitrogen.
Pasangan elektron bebas tersebut penting. Jika tidak ditampilkan, hanya enam dari delapan elektron valensi molekul yang akan terhitung.
Pertanyaan 4
Seorang siswa mengusulkan struktur Lewis berikut untuk \(\ce{CH2O}\):
H
|
H-C-O
Kemudian ia menempatkan tiga pasangan elektron bebas pada oksigen.
Tentukan apakah struktur tersebut valid. Jika tidak, susun struktur Lewis yang lebih baik dan jelaskan apa yang salah.
Penyelesaian 4
Struktur yang diusulkan tidak valid sebagai struktur Lewis lengkap. Atom karbon memiliki oktet yang tidak lengkap, sehingga diperlukan ikatan rangkap dua C=O.
Pertama, hitung elektron valensinya:
- C menyumbangkan 4
- dua atom H menyumbangkan \(2(1)=2\)
- O menyumbangkan 6
Jadi:
\[
4 + 2 + 6 = 12 \text{ elektron valensi}
\]
Tiga ikatan tunggal yang diusulkan menggunakan:
\[
3(2) = 6 \text{ elektron}
\]
Tiga pasangan elektron bebas pada oksigen menggunakan enam elektron lagi, sehingga seluruh 12 elektron telah digunakan.
Namun, karbon hanya memiliki tiga ikatan di sekelilingnya, yang memberinya akses ke enam elektron, bukan delapan.
Karena itu, satu pasangan elektron bebas dari oksigen harus menjadi pasangan ikatan C-O kedua:
H
\
C=O
/
H
••
••
Atau, dengan susunan atom yang berbeda tetapi setara:
H
|
H-C=O
••
••
Struktur akhirnya memiliki dua ikatan tunggal C-H, satu ikatan rangkap dua C=O, dan dua pasangan elektron bebas pada oksigen.
Jebakannya adalah menganggap bahwa jumlah total elektron yang benar secara otomatis menjamin struktur yang benar. Anda juga harus memeriksa susunan elektron di sekitar setiap atom.
Pertanyaan 5
Seorang siswa berkata, “Ion amonium, \(\ce{NH4+}\), pasti memiliki pasangan elektron bebas pada nitrogen karena nitrogen netral pada awalnya memiliki lima elektron valensi.”
Gunakan perhitungan elektron untuk menguji pernyataan tersebut.
Penyelesaian 5
Pernyataan tersebut tidak benar: nitrogen tidak memiliki pasangan elektron bebas dalam struktur Lewis biasa \(\ce{NH4+}\).
Mulailah dengan menghitung elektron yang disumbangkan oleh atom-atom netral:
\[
5 + 4(1) = 9
\]
Muatan \(+1\) berarti ion tersebut memiliki satu elektron lebih sedikit:
\[
9 – 1 = 8 \text{ elektron valensi}
\]
Empat ikatan tunggal N-H membutuhkan tepat delapan elektron:
\[
4(2) = 8 \text{ elektron}
\]
Jadi, strukturnya adalah:
H
|
[H-N-H]⁺
|
H
Seluruh delapan elektron valensi yang tersedia sudah berada dalam empat ikatan. Tidak ada yang tersisa sebagai pasangan elektron bebas.
Nitrogen tetap memiliki oktet karena empat ikatan menempatkan delapan elektron ikatan di sekelilingnya.
Kesalahpahaman tersebut muncul karena mencoba mengikuti lima elektron awal milik nitrogen satu per satu setelah ikatan terbentuk. Struktur Lewis lebih baik ditangani dengan menghitung total kumpulan elektron valensi untuk keseluruhan spesies.
Pertanyaan 6
Sebuah molekul hipotetis \(\ce{OF2}\) mengandung oksigen yang berikatan dengan dua atom fluorin.
Seorang siswa berpendapat bahwa oksigen seharusnya membentuk ikatan rangkap dua dengan kedua atom fluorin karena “ikatan rangkap dua memberi atom pusat oktet yang lebih kuat”.
Susun struktur Lewis yang sesuai dan jelaskan mengapa ikatan rangkap dua yang diusulkan tidak diperlukan.
Penyelesaian 6
Struktur Lewis yang sesuai memiliki dua ikatan tunggal O-F, dua pasangan elektron bebas pada oksigen, dan tiga pasangan elektron bebas pada setiap fluorin. Ikatan rangkap dua tidak diperlukan.
Hitung elektron valensinya:
\[
6 + 2(7) = 20 \text{ elektron valensi}
\]
Dua ikatan tunggal O-F menggunakan empat elektron:
\[
2(2) = 4
\]
Tersisa:
\[
20 – 4 = 16 \text{ elektron}
\]
Melengkapi oktet kedua atom fluorin membutuhkan enam elektron pasangan bebas pada setiap fluorin:
\[
2(6) = 12 \text{ elektron}
\]
Empat elektron tersisa, membentuk dua pasangan elektron bebas pada oksigen.
Diagram ringkasnya adalah:
•• ••
••F-O-F••
•• •• ••
••
Yang lebih penting, hitung elektron di sekitar oksigen. Oksigen memiliki empat elektron dari dua ikatannya dan empat dari dua pasangan elektron bebasnya:
\[
4 + 4 = 8
\]
Oksigen sudah memiliki oktet.
Karena itu, ikatan rangkap dua tidak diperlukan untuk melengkapi kulit valensi oksigen. Kesalahan siswa tersebut adalah menganggap bahwa ikatan rangkap dua secara otomatis “lebih baik” daripada ikatan tunggal. Struktur Lewis bukanlah perlombaan untuk memaksimalkan orde ikatan. Susunan ikatan harus sesuai dengan jumlah elektron yang tersedia dan menghasilkan distribusi elektron yang masuk akal.
Secara khusus, fluorin biasanya membentuk satu ikatan dalam struktur Lewis sederhana karena tujuh elektron valensinya membuatnya hanya kekurangan satu elektron untuk mencapai oktet.
13Apa yang dapat Anda tentukan selanjutnya dari diagram Lewis
Struktur Lewis lebih dari sekadar gambar akhir elektron. Setelah mengetahui jumlah daerah ikatan dan pasangan elektron bebas di sekitar atom pusat, Anda dapat mulai memprediksi bentuk molekul tiga dimensi.
Sebagai contoh, \(\ce{CO2}\) memiliki dua daerah ikatan di sekitar karbon dan tidak memiliki pasangan elektron bebas, sedangkan \(\ce{H2O}\) memiliki dua daerah ikatan dan dua pasangan elektron bebas di sekitar oksigen. Karena itu, struktur Lewis keduanya memuat informasi yang diperlukan untuk menjelaskan mengapa karbon dioksida berbentuk linear tetapi air berbentuk bengkok.
Langkah selanjutnya inilah yang menggunakan tolakan pasangan elektron dan geometri molekul untuk mengubah diagram Lewis datar menjadi model bentuk molekul yang sebenarnya.