Bentuk Molekul Berdasar Teori VSEPR dan Teori Domain Elektron

BENTUK
MOLEKUL

Modul Kimia kelas X SMA/MA

Oleh Dewi Wahyu Trisnowati
DdEW

Modul Kimia kelas X

Petunjuk Modul
 Bacalah modul secara lengkap, pahami materi pada modul
 Kerjakan soal diskusi untuk membantu memahami

pembahasan materi
 Tontonlah video praktikum sampai selesai agar kalian lebih

paham
 Kerjakanlah latihan soal

Kompetensi Dasar

3.6. Menerapkan Teori Pasangan Elektron Kulit Valensi (VSEPR) dan Teori Domain
elektron dalam menentukan bentuk molekul
4.6. Membuat model bentuk molekul dengan menggunakan bahan-bahan yang ada di
lingkungan sekitar atau perangkat lunak computer

1

Modul Kimia kelas X

Indikator Pencapaian Kompetensi

3.6.1. Memahami bentuk molekul berdasarkan teori jumlah pasangan elektron di
sekitar inti atom dan hubungannya dengan kepolaran senyawa.
3.6.2. Membandingkan bentuk molekul berdasarkan teori jumlah pasangan elektron
di sekitar inti atom dan hubungannya dengan kepolaran senyawa.
3.6.3. Menerapkan Teori Pasangan Elektron Kulit Valensi (VSEPR) dan Teori Domain
electron dalam menentukan bentuk molekul
4.6.1. Membuat model bentuk molekul dari bahan-bahan bekas, misalnya gabus dan
karton, atau perangkat lunak kimia seperti plastisin
4.6.2. Memaparkan model bentuk molekul dari bahan-bahan bekas, misalnya gabus
dan karton, atau perangkat lunak kimia.

Tujuan Pembelajaran

Dengan pembelajaran menggunakan pendekatan STEAM disertai latihan soal
terbimbing, dan memanfaatkan bahan-bahan yang ada di lingkungan sekitar, peserta
didik dapat menentukan bentuk molekul dan menggambar bentuk molekul dengan
media power point dengan benar dan menunjukkan sikap tanggung jawab.

2

Modul Kimia kelas X
Ilustrasi

Guru memberikan kaitan materi di google classroom dengan menayangkan video
pembelokan arah aliran H2O oleh medan listrik dan CCl4 yang tidak dibelokkan.
Siswa bertanya apa yang menyebabkan fenomena pembelokan arah aliran H2O
sedangkan CCl4 tidak dibelokkan oleh medan listrik dengan link youtube
https://www.youtube.com/watch?v=14gAuZvpkv8

Gambar 1. Praktikum kepolaran senyawa
Sumber : www.husnamenulisblogspot.com

3

Modul Kimia kelas X

Pendalaman Materi

1. Kepolaran Senyawa
Untuk molekul atau atom yang berikatan lebih dari dua, kepolaran molekul atau
senyawanya ditentukan oleh kepolaran ikatan yang membentuk molekul atau senyawa
dan struktur molekul atau senyawa (bentuk molekul atau senyawa). Simak uraian
singkat berikut

1. Bila molekul yang terbentuk simetris dan atom-atom yang memiliki harga
keelektronegatifan besar saling berimpit dengan atom-atom yang memiliki
harga keelektronegatifan kecil, maka muatan molekul yang dihasilkan dari
atom-atom tersebut akan saling meniadakan atau tertutup. Senyawa atau
molekul yang bersifat seperti itu disebut senyawa atau molekul non polar.
Contohnya sebagai berikut.
a. CH4 mempunyai bentuk molekul sebagai berikut

Gambar 2. Rumus struktur CH4 (Sumber: www.rumushitung.com)
b. CO2 mempunyai bentuk molekul sebagai berikut

Gambar 3. Rumus struktur CO2 (Sumber: www.rumushitung.com)

4

Modul Kimia kelas X
c. CCl4 mempunyai bentuk molekul sebagai berikut

Gambar 4. Rumus struktur CCl4 (Sumber: www.rumushitung.com)
2. Bila molekul yang terbentuk tidak simetris dan atom-atom yang memiliki

harga keelektronegatifan besar tidak saling berimpit dengan atom-atom yang
memiliki harga keelektronegatifan kecil maka muatan molekul yang dihasilkan
dari atom-atom tersebut akan timbul. Senyawa atau molekul yang bersifat
seperti itu disebut senyawa atau molekul polar. Contohnya sebagai berikut
a. H2O mempunyai bentuk molekul sebagai berikut

Gambar 5. Rumus struktur H2O (Sumber: www.rumushitung.com)
b. NH3 mempunyai bentuk molekul sebagai berikut

Gambar 6. Rumus struktur NH3 (Sumber: www.rumushitung.com)

5

Modul Kimia kelas X

Faktor lain yang dapat menentukan kepolaran suatu senyawa adalah polarizabilitas.
Polarizabilitas adalah kemampuan awan electron untuk diubah bentuknya sehingga
dapat memberikan imbasan kepolaran. Akibat adanya perbedaan keelektronegatifan
dan polarizabilitas itulah maka terdapat beraneka ragam jenis ikatan.

Struktur ruang suatu molekul dapat diramalkan berdasarkan adanya pasangan
electron terikat (PEI) dan pasangan electron bebas (PEB) pada kulit terluar dari
atom pusat di dalam molekul tersebut. Pasangan electron yang terdapat pada kulit
terluar dari suatu atom pusat di dalam molekul tersebut. Pasangan-pasangan
electron yang ini akan meminimumkan gaya tolak-menolak tersebut dengan
membentuk suatu susunan tertentu. Teori ini dikenal dengan Teori Tolakan Pasangan
Elektron Kulit Valensi atau teori VSEPR (Vallence Shell Electron Pair Repulsion).

Menurut teori VSEPR, gaya tolak-menolak terbesar akan terjadi di antara
PEB dan gaya tolak menolak terkecil akan terjadi di antara PEI. Jadi, urutan
kekuatan gaya tolak-menolak antar pasangan electron tersebut adalah sebagai
berikut

PEB-PEB> PEB-PEI > PEI-PEI

Hibridisasi adalah penyetaraan tingkat energy melalui penggabungan
antarorbital senyawa kovalen atau kovalen koordinasi. Bentuk molekul suatu senyawa
dipengaruhi oleh bentuk orbital hibridanya. Hal ini terjadi karena adanya komposisi
PEI dan PEB. Untuk memudahkan mempelajari hibridisasi dan bentuk molekul, kita
dapat mempelajari pengelompokkan berikut ini.

6

Modul Kimia kelas X

1. Struktur Ruang Molekul dan Hibridisasi Senyawa Tanpa PEB
Senyawa-senyawa tanpa PEB seperti CH4, CCl4, BH3, BCl3, BF3, BeCl2
dan PCl5 dirumuskan dengan notasi A dan X dengan A adalah atom
pusat dan X adalah atom terikat.
Contoh
a. Senyawa CH4 dan CCl4 memiliki rumus AX4
b. Senyawa BH3, BCl3 dan BF3 memiliki rumus AX3, dan
c. Senyawa PCl5 memiliki rumus AX5
Perhatikan struktur Lewis untuk molekul CH4 dan CCl4 berikut

dan

Gambar 7. Rumus struktur CH4 dan CCl4 (Sumber: www.rumushitung.com)
Dalam struktur molekul tersebut, terlihat bahwa keempat pasangan
electron di sekitar atom pusat (atom C) merupakan PEI. Jadi, rumus
umum struktur ruang kedua senyawa tersebut adalah AX4. Hibridisasi
untuk senyawa AX4 dapat digambarkan dengan contoh senyawa CH4.
Perhatikan hibridisasi CH4 berikut.
Konfigurasi electron 6C : 1s2 2s2 2p6
Konfigurasi electron 1 H: 1s1

7

Modul Kimia kelas X

Gambar 8. Hibridisasi CH4 (sumber: www.sembilandewiblogspot.com )

Pada CH4 terjadi penggabungan orbital 2s, 2px, 2py, dan 2pz, sehingga
hibridisasinya s, p, p, p atau disingkat sp3. Rumus AX4 memiliki empat
buah pei, berarti gaya tolak-menolaknya lemah. Susunan atom-atom
senyawa dengan rumus AX4 ini membentuk struktur ruang yang
simetris dengan atom pusat berada di tengah. Susunan ini dikenal
sebagai bentuk hibridisasi sp3 dengan bentuk molekul tertrahedral.
Molekul BH3, BCl3 dan BF3 memiliki rumus AX3. Atom-atom senyawanya
tersusun dengan atom pusat berada di tengah sehingga membentuk
struktur ruang simetris yang dikenal sebagai segitiga samasisi.
Perhatikan bentuk hibridisasi BF3
Konfigurasi electron 5B : 1s2 2s2 2p3
Konfigurasi electron 9F : 1s2 2s2 2p5
Perhatikan electron valensi atom B, terlihat baru tersedia 1 orbital
yang berisi 1 elektron. Satu atom B mengikat 3 atom F, maka atom
atom B harus menyediakan 3 orbital yang masing-masing berisi 1
elektron. Oleh karena itu, 1 elektron dari 2s berpindah ke 2py. Adapun
atom F akan memberikan 1 orbital setiap atomnya (yang kebetulan
sudah berisi 1 elektron).

8

Modul Kimia kelas X

Gambar 9. Hibridisasi BF3 (sumber: www.sembilandewiblogspot.com )
Bagaimana hibridisasi dan bentuk molekul SF6?
Secara ringkas cukup digambarkan electron valensi atom S. Kemudian,
agar tersedia 6 orbital yang masing-masing memiliki 1 elektron, harus
ada electron yang dipindahkan ke tingkat yang lebih tinggi, tapi
diusahakan pada kulit yang sama (berpindah ke 3d bukan ke 4s).

Gambar 10. Hibridisasi SF6 (sumber: www.sembilandewiblogspot.com )
Hibridisasi senyawa SF6 adalah sp3d2 yang menghasilkan bentuk
molekul octahedral. Hibridisasi dan bentuk molekul beberapa senyawa
dapat dilihat pada table berikut.

9

Modul Kimia kelas X

Senyawa Jumlah Rumus Hibridisasi Bentuk
pasangan umum
elektron

BH3, BCl3, 3 AX3 sp2
BF3

CH4, CCl4 4 AX4 Segitiga sama sisi
sp3

Tetrahedral

PCl5 5 AX5 sp3d atau

dsp3

Trigonal
bipiramida

SF6 6 AX6 sp3d2 atau

d2sp3

Octahedral
Tabel 1 bentuk molekul senyawa tanpa PEB

Sumber gambar: dokumen pribadi

10

Modul Kimia kelas X

2. Struktur Ruang Molekul dan Hibridisasi Senyawa yang Memiliki PEB
Senyawa-senyawa yang memiliki PEB dirumuskan dengan notasi A, X
dan E dengan A sebagai atom pusat, X sebagai atom terikat, dan E
pasangan electron bebas. Untuk memaahaminya perhatikan struktur
Lewis molekul H2O berikut.

Gambar 11. Struktur Lewis H2O
Sumber : www.gurupendidikan.co.id
Molekul H2O mengandung empat pasangan electron yang terdiri atas
dua PEI (X) dan dua PEB (E). Oleh karena itu, molekul H2O memiliki
rumus AX2E2 dengan susunan ruang pasangan electron berbentuk
tetrahedral. Akan tetapi, dalam molekul H2O ini terdapat 2 PEB
sehingga molekul H2O berbentuk seperti huruf V atau bentuk sudut.
Hal ini disebabkan oleh adanya gaya tolak-menolak dari PEB-PEB ini.
Besar sudut ikatan H-O-H pada molekul H2O menjadi 104,50. Besar
sudut ini lebih kecil dibandingkan besar sudut ikatan H-C-H pada
molekul CH4, yaitu sebesar 109,50 yang disebabkan oleh gaya tolak-
menolak dari PEI-PEI. Jadi, gaya tolak-menolak PEB-PEB lebih besar
dibandingkan gaya tolak-menolak PEI-PEI.
Bagaimana bentuk hibridisasi senyawa H2O?
Konfigurasi electron 8O: 1s2 2s2 2p4

11

Modul Kimia kelas X

Perhatikan electron valensi atom O : 2s2 2p4. Terdapat 2 orbital yang
berisi 1 elektron. Karena setiap atom O mengikat 2 atom H, berarti
kedua orbital O tersebut cukup untuk berikatan dengan 2 atom H.
Dengan demikian, tidak diperlukan adanya perpindahan electron.
Perhatikan diagram orbital pembentukan molekul H2O berikut.

Gambar 12. Hibridisasi H2O (sumber: www.sembilandewiblogspot.com )

Bentuk hibridisasi molekul H2O adalah sp3 (bukan p2) karena PEB dari
2s dan 2px menentukan bentuk hibridisasi. Meskipun demikian, bentuk
molekulnya bukan tetrahedral, melainkan bentuk sudut atau V.
Dalam molekul NH3 terdapat 4 pasangan electron yang terdiri atas 3
PEI dan 1 PEB. Dengan demikian, molekul NH3 memiliki rumus AX3E
dengan bentuk struktur ruang pasangan electron tetrahedral. Apakah
molekul NH3 berbentuk tetrahedral? Ternyata tidak. Molekul NH3
tidak berbentuk tetrahedral, tetapi piramida trigonal.
Bentuk piramida trigonal tersebut terjadi akibat adanya gaya tolak-
menolak PEB-PEI. Besar sudut antar ikatan H-N-H dalam molekul NH3
1070. Besar sudut ini lebih kecil dibandingkan sudut ikatan H-C-H
dalam molekul CH4 (109,50). Berdasarkan besar sudut ikatan dalam
molekul H2O, NH3, dan CH4, terbukti bahwa urutan gaya tolak-menolak
pasangan electron sebagai berikut.

PEB-PEB> PEB-PEI > PEI-PEI

12

Modul Kimia kelas X

Pada susunan ruang electron yang sama, semakin besar gaya tolak-
menolak, sudut ikatan yang terbentuk akan semakin kecil. Bagaimana
bentuk hibridisasi dari NH3?

Gambar 13. Hibridisasi CH4 (sumber: www.sembilandewiblogspot.com )

Senyawa Jumlah Jumlah Rumus Hibridisasi Struktur
pasangan PEI PEB Umum
elektron
31
NH3, PCl3 4 AX3E sp3

Piramida trigonal

H2O, 4 2 2 AX2E2 sp3

Cl2O

Huruf V

SF6 5 4 1 AX3E sp3d

13

Modul Kimia kelas X

IF3, ClF3 5 Jungkat-jungkit
(see saw)

3 2 AX3E2 sp3d

Bentuk T

XeF2, 5 2 3 AX2E3 sp3d
RnF2

Linear

IF5, ClF5 6 5 1 AX5E sp3d2

Piramida
segiempat

XeF4, 6 4 2 AX4E2 sp3d2
RnF4

Segiempat planar

Table 2 Struktur ruang molekul senyawa yang memiliki PEB
Sumber gambar: dokumentasi pribadi

14

Modul Kimia kelas X

Soal Diskusi

1. Senyawa PBr5 dibentuk dari unsur P (NA = 15) dan Br (NA = 35). Tentukan:
a. Konfigurasi electron P
b. Konfigurasi electron Br
c. Jumlah PEB dan PEI
d. Rumus electron ruang
e. Bentuk hibridisasi
f. Bentuk molekul PBr5

Tuliskan jawaban dalam bentuk poster yang menjelaskan proses pembentukan
senyawa PBr5 dari unsur P dan Br. Poster yang paling bagus dapat dipasang di
ruang kelas.
2. Analisis penyebab pembelokan H20 oleh medan listrik dan CCl4 yang tidak
dibelokkan berdasarkan bentuk molekulnya. Siswa menganalisis pengaruh PEI
dan PEB terhadap bentuk molekul untuk menjelaskan teori Domain Elektron
dan meramalkan bentuk molekul senyawa!
3. Buatlah bentuk model molekul dengan plastisin beberapa senyawa berikut,
kemudian foto hasil pekerjaan kalian dan presentasikan
a. NH3
b. CO2

15

Modul Kimia kelas X
Latihan Soal

Kerjakan soal berikut pada buku latihan!

1. Bagaimana urutan gaya tolak-menolak anatara PEI-PEI, PEB-PEI dan
PEB-PEB? Jelaskan.

2. Salinlah table berikut pada buku latihan. Kemudian tentukan hibridisasi
dan bentuk molekul senyawa dengan data

No. Jumlah Jumlah Jumlah Bentuk Hibridisasi
pasangan pasangan pasangan molekul
electron electron electron
terikat
bebas

a4 4 0 … …

b4 3 1 … …

c5 5 0 … …

16

Modul Kimia kelas X

Kunci Jawaban

Jawaban
1. Urutan gaya tolak-menolak pasangan electron sebagai berikut.
PEB-PEB> PEB-PEI > PEI-PEI

Hal tersebut disebabkan pada susunan ruang pasangan electron yang sama,
semakin besar gaya tolak-menolak, sudut ikatan yang terbentuk akan semakin
kecil.

2. Berdasarkan data tersebut maka diperoleh

No. Jumlah Jumlah Jumlah Bentuk Hibridisasi
pasangan pasangan pasangan molekul
electron electron electron
terikat
bebas

a 4 4 0 sp3 Tetrahedral

b 4 3 1 sp3 Piramida
trigonal

c 5 5 0 sp3d atau Trigonal

dsp3 bipiramida

17

Modul Kimia kelas X
Daftar Pustaka
Sutresna, Nana. 2007. Cerdas Belajar Kimia untuk kelas XI SMA/MA
Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Grafindo Mediatama.
Utami, Budi, dkk. 2009. KIMIA untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: CV.
Haka MJ
Khamidinal, dkk. 2009. KIMIA SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pustaka
Intan Madani.

18