Memahami Struktur Lewis pada Ilmu Kimia beserta Penjelasannya Lengkap
Memahami Struktur Lewis pada Ilmu Kimia beserta Penjelasannya Lengkap – Dalam dunia ilmu kimia, terdapat begitu banyak rahasia yang tersembunyi di dalam molekul-molekul.
Bagaimana atom-atom ini bergabung untuk membentuk molekul yang stabil dan kompleks adalah salah satu pertanyaan mendasar yang dipecahkan oleh ilmuwan kimia.
Salah satu alat penting untuk mengungkap misteri ini adalah apa yang dikenal sebagai “Struktur Lewis.” Dalam artikel ini, Mamikos akan mengulas konsep struktur Lewis secara menyeluruh. Yuk, simak!
Pengertian Struktur Lewis
Daftar Isi
Daftar Isi
Struktur Lewis adalah alat visual yang digunakan dalam ilmu kimia untuk menggambarkan cara atom-atom dalam suatu molekul berikatan satu sama lain dan saling berbagi elektron.
Ini merupakan representasi grafis yang membantu kita dalam memahami ikatan kimia yang terbentuk antara atom-atom dalam molekul tersebut.
Dalam struktur ini, elektron-elektron yang terdapat di kulit terluar atom biasanya digambarkan menggunakan tanda titik (.) atau tanda silang (x).
Masing-masing titik atau silang melambangkan satu elektron yang terletak pada kulit terluar atom tersebut.
Konsep ini juga dikenal dengan sebutan diagram titik elektron, rumus titik Lewis, atau rumus titik elektron. Struktur ini diperkenalkan oleh Gilbert N. Lewis.
Gilbert N. Lewis merupakan seorang ilmuwan kimia asal Amerika Serikat, pada tahun 1916 dalam artikelnya yang berjudul “The Atom and the Molecule.”
Fungsi Struktur Lewis
1. Menggambarkan Ikatan Kimia: Struktur Lewis digunakan untuk menggambarkan dan memvisualisasikan bagaimana atom-atom dalam suatu molekul terikat satu sama lain.
Ini membantu dalam pemahaman ikatan kimia, baik ikatan kovalen (berbagi elektron) maupun ikatan ionik (transfer elektron).
2. Mengidentifikasi Elektron Terluar: Struktur Lewis memungkinkan kita untuk mengidentifikasi dan menghitung elektron-elektron yang terdapat di kulit terluar atom.
Hal ini penting karena kulit terluar menentukan sifat kimia dan reaktivitas suatu atom.
3. Membantu Memprediksi Bentuk Molekul: Dengan melihat struktur Lewis, kita dapat memprediksi bentuk molekul. Ini membantu dalam pemahaman sifat-sifat molekuler, polaritas, dan reaktivitas kimia.
4. Menjelaskan Polarisasi dan Kepolaran: Struktur Lewis membantu kita memahami konsep polaritas dalam molekul.
Hal ini berhubungan dengan bagaimana muatan elektron terdistribusi dalam molekul dan bagaimana molekul berinteraksi dengan molekul lain.
5. Perencanaan Reaksi Kimia: Dengan menggunakan struktur Lewis, ilmuwan dan kimiawan dapat merencanakan reaksi kimia baru, mengidentifikasi reaktan, produk, dan perantara reaksi.
6. Dasar Teoretis Kimia Organik dan Anorganik: Struktur Lewis adalah dasar penting dalam memahami kimia organik dan anorganik.
Ini digunakan untuk menggambarkan struktur molekul organik dan senyawa anorganik.
7. Konsep Penting dalam Kimia: Struktur Lewis adalah salah satu konsep dasar yang diajarkan dalam mata pelajaran kimia, dan memahaminya adalah langkah awal untuk memahami kimia secara lebih mendalam.
Dengan demikian, struktur Lewis adalah alat yang sangat berguna dalam memahami ikatan kimia dan sifat molekuler, serta merupakan konsep dasar yang penting dalam ilmu kimia.
Lambang Struktur Lewis
Struktur Lewis dapat direpresentasikan dengan berbagai simbol, seperti titik, silang, bulatan kecil, garis atau bahkan dengan kombinasi dari simbol-simbol tersebut.
Biasanya, satu jenis simbol, seperti titik atau silang, digunakan untuk mengilustrasikan struktur Lewis unsur atau molekul.
Di sisi lain, penggunaan simbol kombinasi umumnya digunakan untuk menggambarkan ikatan dalam senyawa yang terdiri dari dua atau lebih unsur.
Hal ini mempermudah identifikasi elektron valensi dari masing-masing unsur.
Sebagai alternatif, jika hanya satu jenis simbol digunakan, seperti bulatan, maka warna berbeda dapat diberikan pada bulatan tersebut untuk membedakan elektron valensi yang berasal dari unsur-unsur yang berbeda.
Di bawah ini, terdapat beberapa contoh dari simbol-simbol Struktur Lewis yang digunakan dalam unsur, molekul, atau senyawa.
Langkah Menggambar Struktur Lewis
Berikut adalah langkah-langkah untuk mengilustrasikan struktur Lewis:
1. Pertama-tama, identifikasikan atom pusat.
Atom pusat ini biasanya adalah atom dengan jumlah yang paling sedikit dan tingkat keelektronegatifan yang lebih rendah.
Untuk mengidentifikasi atom pusat dalam Struktur Lewis suatu molekul atau senyawa, ada beberapa metode yang dapat digunakan, seperti berikut:
a. Dalam senyawa, atom yang paling sedikit jumlahnya akan menjadi atom pusat.
b. Jika terdapat dua atau lebih atom dengan jumlah yang sama dalam senyawa, maka atom pusat akan menjadi atom yang memiliki tingkat keelektronegatifan lebih rendah.
Jika atom-atom tersebut berada pada satu periode dalam tabel periodik, maka atom pusat akan berada pada posisi yang lebih kiri jika segolongan dari mereka berada di bagian paling bawah.
c. Perlu dicatat bahwa atom H dan F jarang sekali berperan sebagai atom pusat dalam struktur Lewis.
Misalnya, pada asam oksi (asam yang mengandung oksigen seperti H2SO4, HNO3, H3PO4, H2CrO4, dsb.), atom H jarang terikat secara langsung pada atom pusat, melainkan lebih sering terikat terlebih dahulu pada atom O.
2. Selanjutnya, tentukan konfigurasi elektron untuk masing-masing unsur yang terlibat. Pastikan semua elektron valensi dari setiap unsur diwakili dalam struktur Lewis.
3. Lakukan penjumlahan untuk mendapatkan total jumlah elektron, dengan menggabungkan semua elektron valensi yang dimiliki oleh atom-atom penyusun molekul.
4. Tempatkan ikatan sigma antara atom pusat dan setiap substituen yang ada, sehingga mematuhi aturan oktet (kecuali untuk unsur H yang mengikuti aturan duplet).
5. Dalam beberapa kasus, terdapat ikatan rangkap 2 atau 3, yang umumnya terbentuk oleh atom-atom seperti C, N, O, P, dan S.
6. Terakhir, hitung sisa elektron yang belum digunakan dan tempatkan sisa elektron tersebut pada atom pusat sebagai Pasangan Elektron Bebas (PEB) atau elektron yang tidak berpasangan, jika jumlah total elektron adalah ganjil.
Dengan mengikuti langkah-langkah ini, kita dapat membuat struktur Lewis yang akurat untuk molekul atau senyawa kimia yang kita analisis.
Contoh Penerapan Struktur Lewis 1
Contoh struktur Lewis adalah representasi grafis yang membantu memvisualisasikan bagaimana elektron valensi terdistribusi dalam suatu molekul atau ion. Berikut adalah beberapa contoh struktur Lewis:
1. Struktur Lewis H2O (Air)
CO2 adalah molekul yang sangat penting dalam kimia dan geokimia karena peran besar dalam efek rumah kaca dan siklus karbon di alam. Berikut adalah pembahasan detail tentang struktur Lewis CO2:
Langkah 1: Menentukan Atom Pusat
Pertama, kita harus mengidentifikasi atom pusat dalam molekul CO2. Atom pusat adalah atom yang berikatan langsung dengan dua atom lainnya. Dalam CO2, atom pusat adalah karbon (C).
Langkah 2: Menentukan Jumlah Elektron Valensi
Atom karbon (C) berada dalam golongan ke-4 pada tabel periodik, sehingga memiliki 4 elektron valensi. Atom oksigen (O), yang ada dalam CO2, berada dalam golongan ke-6 dan memiliki 6 elektron valensi.
Langkah 3: Menggambarkan Ikatan Kovalen
CO2 memiliki dua atom oksigen (O) yang berikatan dengan atom karbon (C) melalui ikatan kovalen rangkap dua. Setiap ikatan ini terdiri dari empat elektron: dua dari karbon dan dua dari oksigen.
Langkah 4: Menempatkan Elektron Valensi
Dalam struktur Lewis CO2, kita menempatkan dua pasang elektron, yang masing-masing berasal dari atom oksigen, di antara atom karbon dan oksigen untuk mewakili ikatan kovalen. Ini menggambarkan empat elektron dalam dua ikatan rangkap dua (4 elektron total).
Langkah 5: Menyusun Elektron Sisa
Setelah semua elektron dalam ikatan ditempatkan, kita perlu menempatkan sisa elektron valensi pada atom-atom.
Dalam hal CO2, atom karbon (C) telah menggunakan semua empat elektron valensinya untuk membentuk ikatan, sehingga tidak ada elektron bebas di sekitar karbon.
Sisa enam elektron valensi akan ditempatkan di sekitar atom oksigen (tiga elektron di sekitar setiap atom oksigen) sebagai pasangan elektron bebas.
Langkah 6: Memeriksa Aturan Oktet
Dalam struktur Lewis CO2, atom karbon (C) mematuhi aturan oktet dengan dua ikatan dan nol elektron bebas.
Atom oksigen (O) juga mematuhi aturan oktet dengan tiga pasang elektron (enam elektron total) di sekitar masing-masing atom oksigen.
Dengan demikian, struktur Lewis CO2 menunjukkan dua ikatan kovalen rangkap dua antara atom karbon (C) dan atom oksigen (O), serta pasangan elektron bebas di sekitar atom oksigen.
Struktur ini membantu kita memahami bagaimana elektron valensi terdistribusi dalam CO2.
Selain itu untuk melihat bagaimana atom-atom ini berikatan untuk membentuk molekul CO2 yang penting dalam berbagai proses kimia dan fenomena alam.
Contoh Penerapan Struktur Lewis 2
2. Struktur Lewis CO2 (Karbon Dioksida)
Langkah 1: Menentukan Atom Pusat
Atom pusat dalam molekul air (H2O) adalah atom oksigen (O). Hal ini karena oksigen memiliki kemampuan untuk membentuk lebih banyak ikatan dengan atom hidrogen dibandingkan atom hidrogen itu sendiri.
Langkah 2: Menentukan Jumlah Elektron Valensi
Atom oksigen (O) berada dalam golongan ke-6 pada tabel periodik, sehingga memiliki 6 elektron valensi. Atom hidrogen (H) hanya memiliki satu elektron valensi.
Dalam H2O, ada dua atom hidrogen, sehingga total ada 2 elektron valensi dari hidrogen.
Langkah 3: Menggambarkan Ikatan Kovalen
Dalam molekul H2O, atom oksigen (O) berikatan dengan dua atom hidrogen (H) melalui ikatan kovalen tunggal.
Ini terjadi karena oksigen membagi satu pasangan elektron dengan masing-masing atom hidrogen untuk membentuk dua ikatan kovalen.
Langkah 4: Menempatkan Elektron Valensi
Dalam struktur Lewis H2O, kita menempatkan dua pasang elektron di sekitar atom oksigen (O) untuk mewakili dua ikatan kovalen dengan dua atom hidrogen (H).
Ini menggambarkan empat elektron yang terlibat dalam ikatan kovalen.
Langkah 5: Menyusun Elektron Sisa
Setelah elektron dalam ikatan ditempatkan, kita perlu menempatkan sisa elektron valensi pada atom-atom.
Atom oksigen (O) telah menggunakan empat elektronnya dalam ikatan kovalen, sehingga ada dua pasangan elektron bebas di sekitar atom oksigen.
Langkah 6: Memeriksa Aturan Oktet
Dalam struktur Lewis H2O, atom oksigen (O) mematuhi aturan oktet dengan dua ikatan kovalen dan dua pasang elektron bebas di sekitarnya.
Atom hidrogen (H) juga mematuhi aturan duplet (dua elektron) dalam ikatan kovalen.
Dengan demikian, struktur Lewis H2O menunjukkan dua ikatan kovalen tunggal antara atom oksigen (O) dan atom hidrogen (H), serta dua pasangan elektron bebas di sekitar atom oksigen.
Struktur ini membantu kita memahami distribusi elektron valensi dalam H2O, polaritas molekul, dan bentuk sudut ikatan sekitar 104,5 derajat, yang menyebabkan sifat-sifat unik air seperti polaritas, kemampuan pelarutan, dan titik didih yang tinggi.
Contoh Soal
Gambarkanlah struktur lewis H₂O₂ dengan nomor atom O = 8 dan H = 1
Langkah 1: Menentukan Atom Pusat
Dalam H2O2, kita memiliki dua atom oksigen (O). Salah satu dari atom oksigen akan menjadi atom pusat, dan yang lainnya akan menjadi atom substituen. Mari kita pilih salah satu atom oksigen sebagai atom pusat.
Langkah 2: Menentukan Jumlah Elektron Valensi
Atom oksigen (O) berada dalam golongan ke-16 pada tabel periodik, sehingga memiliki 6 elektron valensi. Atom hidrogen (H) memiliki 1 elektron valensi.
Karena kita memiliki dua atom oksigen dan dua atom hidrogen, maka kita memiliki total 2 x 6 elektron valensi dari oksigen dan 2 x 1 elektron valensi dari hidrogen, yaitu 12 + 2 = 14 elektron valensi.
Langkah 3: Menggambarkan Ikatan Kovalen
Setiap atom oksigen (O) akan membentuk ikatan kovalen dengan atom hidrogen (H). Karena setiap ikatan kovalen berbagi dua elektron, kita akan memiliki 2 ikatan kovalen dalam H2O2.
Langkah 4: Menempatkan Elektron Valensi
Dalam struktur Lewis H2O2, kita akan menempatkan dua pasang elektron (4 elektron) di sekitar atom oksigen (O) yang menjadi atom pusat, mewakili dua ikatan kovalen dengan atom hidrogen (H).
Langkah 5: Menyusun Elektron Sisa
Sisa 10 elektron valensi akan ditempatkan di sekitar atom oksigen (O) yang menjadi atom substituen sebagai pasangan elektron bebas.
Ini memastikan bahwa semua atom mematuhi aturan oktet dengan 8 elektron valensi.
Langkah 6: Memeriksa Aturan Oktet
Dalam struktur Lewis H2O2, atom oksigen (O) mematuhi aturan oktet dengan 8 elektron (4 pasang elektron). Atom hidrogen (H) juga mematuhi aturan duplet dengan 2 elektron (1 pasang elektron).
Penutup
Struktur Lewis dalam ilmu kimia membantu kita memahami bagaimana atom-atom dalam molekul terhubung satu sama lain dan berbagi elektron.
Dengan bantuan representasi grafis yang sederhana, kita dapat memvisualisasikan ikatan kovalen, pasangan elektron bebas, serta aturan oktet dan duplet.
Struktur Lewis bukan hanya alat untuk menggambar gambar-gambar kimia yang menarik, tetapi juga merupakan kunci untuk memahami sifat-sifat kimia dari senyawa-senyawa yang berlimpah di sekitar kita.
Semakin kita memahami struktur Lewis, semakin kita akan dekat dengan memahami dunia kimia yang menyeluruh. Teruslah belajar dan berpetualang dalam dunia ilmu pengetahuan!
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: