STRUKTUR LEWIS: APA ITU, BAGAIMANA MEMBUATNYA, CONTOH - KIMIA - 2025

The Struktur Lewis adalah semua yang representasi dari ikatan kovalen dalam molekul atau ion. Di dalamnya, ikatan dan elektron ini diwakili oleh titik atau garis panjang, meskipun sebagian besar waktu titik berhubungan dengan elektron yang tidak bersama dan garis ke ikatan kovalen.

Tetapi apakah ikatan kovalen itu? Ini adalah pembagian pasangan elektron (atau titik) antara dua atom pada tabel periodik. Dengan diagram ini, banyak kerangka dapat digambar untuk senyawa tertentu. Mana yang benar akan bergantung pada muatan formal dan sifat kimiawi atom itu sendiri.

Senyawa 2-bromopropana. Oleh Ben Mills, dari Wikimedia Commons.

Pada gambar di atas Anda memiliki contoh tentang apa itu struktur Lewis. Dalam hal ini senyawa yang diwakili adalah 2-bromopropana. Anda dapat melihat titik-titik hitam yang berhubungan dengan elektron, baik yang berpartisipasi dalam ikatan maupun yang tidak berbagi (satu-satunya pasangan tepat di atas Br).

Jika pasangan titik ":" diganti dengan tanda hubung panjang "-", kerangka karbon 2-bromopropana akan direpresentasikan sebagai: C - C - C. Mengapa bukan C - H - H - C yang digambarkan sebagai "kerangka molekul"? Jawabannya terletak pada karakteristik elektronik masing-masing atom.

Jadi, karena hidrogen memiliki satu elektron dan satu orbital yang tersedia untuk diisi, ia hanya membentuk satu ikatan kovalen. Oleh karena itu, ia tidak pernah dapat membentuk dua ikatan (jangan bingung dengan ikatan hidrogen). Di sisi lain, konfigurasi elektronik atom karbon memungkinkan (dan membutuhkan) pembentukan empat ikatan kovalen.

Untuk alasan ini, struktur Lewis di mana C dan H campur tangan harus koheren dan menghormati apa yang diatur oleh konfigurasi elektroniknya. Dengan cara ini, jika karbon memiliki lebih dari empat ikatan, atau hidrogen lebih dari satu, maka sketsa tersebut dapat dibuang dan yang baru yang lebih sesuai dengan kenyataan dapat dimulai.

Di sinilah salah satu motif atau dukungan utama dari struktur ini muncul, diperkenalkan oleh Gilbert Newton Lewis dalam pencariannya untuk representasi molekuler yang sesuai dengan data eksperimen: struktur molekul dan muatan formal.

Semua senyawa yang ada dapat diwakili oleh struktur Lewis, memberikan perkiraan pertama seperti apa molekul atau ion itu.

Apa struktur Lewis?

Ini adalah struktur perwakilan dari elektron valensi dan ikatan kovalen dalam sebuah molekul atau ion yang berfungsi untuk mendapatkan gambaran tentang struktur molekulnya.

Namun, struktur ini gagal untuk memprediksi beberapa detail penting seperti geometri molekul sebuah atom dan sekitarnya (jika berbentuk persegi, bidang trigonal, bipiramidal, dll.).

Demikian juga, ia tidak mengatakan apa-apa tentang apa itu hibridisasi kimiawi dari atom-atomnya, tetapi ia mengatakan di mana ikatan rangkap atau rangkap tiga berada dan apakah ada resonansi dalam strukturnya.

Dengan informasi ini, seseorang dapat berdebat tentang reaktivitas suatu senyawa, stabilitasnya, bagaimana dan mekanisme apa yang akan diikuti molekul tersebut saat bereaksi.

Untuk alasan ini, struktur Lewis tidak pernah berhenti dipertimbangkan dan sangat berguna, karena pembelajaran kimia baru dapat dipadatkan di dalamnya.

Bagaimana caranya?

Untuk menggambar atau membuat sketsa struktur, rumus atau diagram Lewis, rumus kimia senyawa sangat penting. Tanpanya, Anda bahkan tidak dapat mengetahui atom mana yang menyusunnya. Setelah itu, tabel periodik digunakan untuk menemukan grup mana yang mereka ikuti.

Misalnya, jika Anda memiliki senyawa C ₁₄ O ₂ N ₃ maka Anda harus mencari gugus karbon, oksigen dan nitrogen. Setelah ini selesai, tidak peduli apa senyawanya, jumlah elektron valensi tetap sama, jadi cepat atau lambat mereka akan diingat.

Karenanya, karbon termasuk dalam kelompok IVA, oksigen termasuk dalam kelompok VIA dan nitrogen termasuk dalam kelompok VA. Nomor golongan sama dengan jumlah elektron valensi (titik). Semuanya memiliki kecenderungan yang sama untuk mengisi oktet kulit valensi.

Apa aturan oktetnya?

Ini menyatakan bahwa ada kecenderungan atom melengkapi tingkat energinya dengan delapan elektron untuk mencapai stabilitas. Ini berlaku untuk semua elemen non-logam atau yang ditemukan di blok sop pada tabel periodik.

Namun, tidak semua elemen mematuhi aturan oktet. Kasus khusus adalah logam transisi, yang strukturnya lebih didasarkan pada muatan formal dan nomor golongannya.

Jumlah elektron pada kulit valensi unsur nonlogam, yang dapat dioperasikan dengan struktur Lewis.

Menerapkan rumus matematika

Mengetahui golongan mana unsur-unsur itu termasuk, dan oleh karena itu jumlah elektron valensi yang tersedia untuk membentuk ikatan, lanjutkan dengan rumus berikut, yang berguna untuk menggambar struktur Lewis:

C = N - D

Di mana C berarti elektron bersama, yaitu elektron yang berpartisipasi dalam ikatan kovalen. Karena setiap ikatan terdiri dari dua elektron, maka C / 2 sama dengan jumlah ikatan (atau garis) yang harus ditarik.

N adalah elektron yang diperlukan, yang harus dimiliki atom di kulit valensinya agar isoelektronik terhadap gas mulia yang mengikutinya dalam periode yang sama. Untuk semua unsur selain H (karena ini membutuhkan dua elektron untuk dibandingkan dengan He) mereka membutuhkan delapan elektron.

D adalah elektron yang tersedia, yang ditentukan oleh golongan atau jumlah elektron valensi. Jadi, karena Cl termasuk dalam golongan VIIA, ia harus dikelilingi oleh tujuh titik hitam atau elektron, dan perlu diingat bahwa pasangan diperlukan untuk membentuk sebuah ikatan.

Memiliki atom, titiknya, dan jumlah ikatan C / 2, struktur Lewis kemudian dapat diimprovisasi. Tetapi sebagai tambahan, perlu memiliki pengertian tentang "aturan" lain.

Di mana menempatkan atom paling elektronegatif

Atom yang paling tidak elektronegatif di sebagian besar struktur menempati pusatnya. Oleh karena itu, jika Anda memiliki senyawa dengan atom P, O, dan F, maka P harus berada di tengah struktur hipotetis.

Juga, penting untuk dicatat bahwa hidrogen biasanya berikatan dengan atom yang sangat elektronegatif. Jika Anda memiliki Zn, H dan O dalam suatu senyawa, H akan bergabung dengan O dan bukan dengan Zn (Zn - O - H dan bukan H - Zn - O). Ada pengecualian untuk aturan ini, tetapi umumnya terjadi pada atom non-logam.

Beban simetri dan formal

Alam memiliki preferensi tinggi untuk menciptakan struktur molekul yang sesimetris mungkin. Ini membantu untuk menghindari terciptanya struktur yang berantakan, dengan atom-atom yang diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengikuti pola yang terlihat.

Misalnya, untuk senyawa C ₂ A ₃ , di mana A adalah atom fiktif, struktur yang paling mungkin adalah A - C - A - C - A. Perhatikan simetri sisi-sisinya, kedua pantulan yang lain.

Muatan formal juga memainkan peran penting saat menggambar struktur Lewis, terutama untuk ion. Jadi, ikatan dapat ditambahkan atau dihilangkan sehingga muatan formal atom sesuai dengan muatan total yang ditunjukkan. Kriteria ini sangat membantu senyawa logam transisi.

Batasan pada aturan oktet

Representasi aluminium trifluorida, suatu senyawa yang tidak stabil. Kedua unsur tersebut terdiri dari enam elektron, yang menghasilkan tiga ikatan kovalen, padahal seharusnya delapan elektron untuk mencapai stabilitas. Sumber: Gabriel Bolívar

Tidak semua aturan dipatuhi, yang tidak selalu berarti strukturnya salah. Contoh khas dari ini diamati di banyak senyawa di mana unsur-unsur golongan IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) terlibat. Aluminium trifluoride (AlF ₃ ) secara khusus dipertimbangkan di sini .

Menerapkan rumus yang dijelaskan di atas, kami memiliki:

D = 1 × 3 (satu atom aluminium) + 7 × 3 (tiga atom fluor) = 24 elektron

Di sini 3 dan 7 adalah masing-masing kelompok atau jumlah elektron valensi yang tersedia untuk aluminium dan fluor. Kemudian, pertimbangkan elektron yang diperlukan N:

N = 8 × 1 (satu atom aluminium) + 8 × 3 (tiga atom fluor) = 32 elektron

Dan oleh karena itu elektron bersama adalah:

C = N - D

C = 32 - 24 = 8 elektron

C / 2 = 4 tautan

Karena aluminium adalah atom yang paling tidak elektronegatif, ia harus ditempatkan di tengah, dan fluor hanya membentuk satu ikatan. Mempertimbangkan hal ini, kami memiliki struktur Lewis AlF ₃ (gambar atas). Elektron bersama disorot dengan titik hijau untuk membedakannya dari yang tidak dibagi.

Meskipun perhitungan memprediksi bahwa 4 ikatan harus terbentuk, aluminium kekurangan elektron yang cukup dan juga tidak ada atom fluor keempat. Akibatnya, aluminium tidak sesuai dengan aturan oktet dan fakta ini tidak tercermin dalam perhitungan.

Contoh struktur Lewis

Yodium

Bukan logam yodium memiliki tujuh elektron masing-masing, jadi dengan berbagi salah satu elektron ini, mereka menghasilkan ikatan kovalen yang memberikan stabilitas. Sumber: Gabriel Bolívar

Yodium adalah halogen dan karena itu termasuk dalam kelompok VIIA. Dengan demikian ia memiliki tujuh elektron valensi, dan molekul diatomik sederhana ini dapat direpresentasikan dengan improvisasi atau menerapkan rumus:

D = 2 × 7 (dua atom yodium) = 14 elektron

N = 2 × 8 = 16 elektron

C = 16 - 14 = 2 elektron

C / 2 = 1 tautan

Dari 14 elektron 2 berpartisipasi dalam ikatan kovalen (titik hijau dan tanda hubung), 12 tetap tidak terbagi; dan karena mereka adalah dua atom yodium, 6 harus dibagi untuk salah satunya (elektron valensinya). Hanya struktur ini yang dimungkinkan dalam molekul ini, yang geometrinya linier.

Amonia

Nitrogen memiliki 5 elektron, sedangkan hidrogen hanya 1. Cukup untuk mencapai stabilitas dengan membentuk tiga ikatan kovalen, terdiri dari satu elektron dari N dan satu lagi dari H. Sumber: Gabriel Bolívar

Bagaimana struktur Lewis molekul amonia? Karena nitrogen termasuk golongan VA, ia memiliki lima elektron valensi, dan kemudian:

D = 1 × 5 (satu atom nitrogen) + 1 × 3 (tiga atom hidrogen) = 8 elektron

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 elektron

C = 14 - 8 = 6 elektron

C / 2 = 3 tautan

Kali ini rumusnya benar dengan jumlah tautan (tiga tautan hijau). Karena 6 dari 8 elektron yang tersedia berpartisipasi dalam ikatan, tetap ada pasangan tak terbagi yang terletak di atas atom nitrogen.

Struktur ini menjelaskan semua yang perlu diketahui tentang basa amonia. Dengan menerapkan pengetahuan TEV dan TRPEV, disimpulkan bahwa geometri adalah tetrahedral yang terdistorsi oleh pasangan bebas nitrogen dan oleh karena itu hibridisasinya adalah sp ³ .

C

Sumber: Gabriel Bolívar

Rumusnya sesuai dengan senyawa organik. Sebelum menggunakan rumus, harus diingat bahwa hidrogen membentuk ikatan tunggal, oksigen dua, karbon empat dan strukturnya harus sesimetris mungkin. Melanjutkan seperti pada contoh sebelumnya, kami memiliki:

D = 6 × 1 (enam atom hidrogen) + 6 × 1 (satu atom oksigen) + 4 × 2 (dua atom karbon) = 20 elektron

N = 6 × 2 (enam atom hidrogen) + 8 × 1 (satu atom oksigen) + 8 × 2 (dua atom karbon) = 36 elektron

C = 36 - 20 = 16 elektron

C / 2 = 8 tautan

Jumlah garis hijau sesuai dengan 8 tautan yang dihitung. Struktur Lewis yang diusulkan adalah etanol CH ₃ CH ₂ OH. Akan tetapi, itu juga tepat untuk mengusulkan struktur dimetil eter CH ₃ OCH ₃ , yang bahkan lebih simetris.

Manakah dari keduanya yang "lebih" benar? Keduanya sama-sama demikian, karena strukturnya muncul sebagai isomer struktural dari rumus molekul yang sama C ₂ H ₆ O.

Ion permanganat

Sumber: Gabriel Bolívar

Keadaannya rumit ketika diinginkan untuk membuat struktur Lewis untuk senyawa logam transisi. Mangan termasuk golongan VIIB, demikian pula, elektron bermuatan negatif harus ditambahkan di antara elektron yang tersedia. Menerapkan rumus yang kami miliki:

D = 7 × 1 (satu atom mangan) + 6 × 4 (empat atom oksigen) + 1 elektron dikali muatan = 32 elektron

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 elektron

C = 40 - 32 = 8 elektron bersama

C / 2 = 4 tautan

Namun, logam transisi dapat memiliki lebih dari delapan elektron valensi. Lebih lanjut, agar ion MnO ₄ ^- menunjukkan muatan negatif, muatan formal atom oksigen perlu dikurangi. Bagaimana? Melalui ikatan rangkap.

Jika semua ikatan MnO ₄ ^- sederhana, muatan formal oksigen akan sama dengan -1. Karena ada empat, muatan yang dihasilkan adalah -4 untuk anion, yang jelas tidak benar. Ketika ikatan rangkap terbentuk, dijamin bahwa satu oksigen memiliki muatan formal negatif, tercermin dalam ion.

Pada ion permanganat terlihat adanya resonansi. Ini menyiratkan bahwa satu-satunya ikatan Mn - O terdelokalisasi di antara empat atom O.

Ion dikromat

Sumber: Gabriel Bolívar

Akhirnya, kasus serupa terjadi dengan ion dikromat (Cr ₂ O ₇ ). Chromium termasuk dalam kelompok VIB, sehingga memiliki enam elektron valensi. Menerapkan rumus lagi:

D = 6 × 2 (dua atom kromium) + 6 × 7 (tujuh atom oksigen) + 2 elektron dikalikan muatan divalen = 56 elektron

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 elektron

C = 72-56 = 16 elektron bersama

C / 2 = 8 tautan

Tetapi tidak ada 8 ikatan, tetapi 12. Untuk alasan yang sama ditemukan, dalam ion permanganat dua oksigen dengan muatan formal negatif harus tersisa yang berjumlah -2, muatan ion dikromat.

Jadi, ikatan rangkap sebanyak yang diperlukan ditambahkan. Dengan cara ini kita sampai pada struktur Lewis gambar untuk Cr ₂ O ₇ ^2– .

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hlm. 251.
2. Struktur Lewis. Diambil dari: chemed.chem.purdue.edu
3. Steven A. Hardinger, Departemen Kimia & Biokimia, UCLA. (2017). Struktur Lewis. Diambil dari: chem.ucla.edu
4. Wayne Breslyn. (2012). Menggambar Struktur Lewis. Diambil dari: terpconnect.umd.edu
5. Webmaster. (2012). Struktur Lewis ("titik elektron"). Departemen Kimia, Universitas Maine, Orono. Diambil dari: chemistry.umeche.maine.edu
6. Lancaster, Sean. (25 April 2017). Cara Menentukan Berapa Banyak Titik pada Struktur Titik Lewis Elemen. Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com