Struktur Lewis — Cara Menggambar Diagram Titik

Struktur Lewis adalah diagram sederhana yang menunjukkan letak elektron valensi dalam molekul atau ion poliatomik. Garis menunjukkan pasangan elektron bersama, yang kita sebut ikatan kovalen, dan titik menunjukkan pasangan bebas.

Jika Anda hanya membutuhkan versi singkatnya, gunakan struktur Lewis untuk menjawab tiga pertanyaan: atom mana yang terhubung, berapa banyak ikatan yang ada, dan di mana pasangan bebas berada. Itu membuatnya berguna untuk memahami ikatan dasar, memprediksi bentuk, dan memeriksa muatan formal.

Apa yang Sebenarnya Ditunjukkan oleh Struktur Lewis

Struktur Lewis bukan gambaran lengkap tentang bagaimana elektron bergerak di ruang. Ini adalah model pencatatan untuk elektron valensi.

Perbedaan ini penting. Struktur Lewis membantu Anda melacak pola ikatan dan jumlah elektron, tetapi tidak menggantikan model tiga dimensi atau menjelaskan setiap detail distribusi elektron yang sebenarnya.

Cara Menggambar Struktur Lewis

Untuk sebagian besar soal pengantar, urutan ini bekerja dengan baik:

1. Hitung jumlah total elektron valensi.
2. Pilih atom pusat. Biasanya ini adalah atom yang paling kecil keelektronegatifannya, kecuali hidrogen yang bukan atom pusat.
3. Gambar ikatan tunggal dari atom pusat ke atom-atom di sekitarnya.
4. Tempatkan elektron yang tersisa pada atom luar terlebih dahulu.
5. Letakkan sisa elektron pada atom pusat.
6. Jika atom pusat masih belum memiliki oktet, buat ikatan rangkap dengan mengubah pasangan bebas tetangga menjadi pasangan ikatan jika sesuai.
7. Periksa muatan formal dan lihat apakah resonansi perlu ditunjukkan.

Untuk ion, sesuaikan jumlah elektron sebelum mulai:

$$\text{total valence electrons} = \sum \text{valence electrons} \pm \text{charge adjustment}$$

Tambahkan elektron untuk muatan negatif dan kurangi elektron untuk muatan positif.

Contoh Soal: Struktur Lewis $CO_2$

Karbon dioksida adalah contoh yang baik karena menunjukkan mengapa sekadar memenuhi oktet dengan ikatan tunggal tidak selalu cukup.

Langkah 1: Hitung Elektron Valensi

Karbon menyumbang $4$ elektron valensi. Setiap oksigen menyumbang $6$, sehingga totalnya adalah

$$4 + 2(6) = 16$$

Langkah 2: Pilih Atom Pusat

Karbon adalah atom pusat. Oksigen biasanya berada di posisi terminal dalam molekul netral seperti ini.

Langkah 3: Gambar Ikatan Tunggal

Mulailah dengan $O - C - O$. Dua ikatan tunggal menggunakan $4$ elektron, sehingga tersisa $12$ elektron.

Langkah 4: Isi Atom Luar Terlebih Dahulu

Berikan masing-masing oksigen tiga pasangan bebas. Itu menggunakan sisa $12$ elektron.

Pada tahap ini, setiap oksigen memiliki oktet, tetapi karbon hanya memiliki empat elektron di sekitarnya dari dua ikatan tunggal. Karbon belum memenuhi oktet.

Langkah 5: Buat Ikatan Rangkap

Ubah satu pasangan bebas dari setiap oksigen menjadi pasangan ikatan dengan karbon. Hasilnya adalah

$$O = C = O$$

Sekarang karbon memiliki oktet, setiap oksigen tetap memiliki oktet, dan muatan formal diminimalkan. Ini adalah struktur Lewis standar untuk $CO_2$.

Mengapa Muatan Formal Penting

Kadang-kadang lebih dari satu susunan elektron dapat memenuhi aturan oktet. Ketika itu terjadi, muatan formal membantu Anda menilai struktur Lewis mana yang lebih masuk akal.

Aturan umum untuk pemula adalah memilih struktur dengan muatan formal yang lebih kecil dan dengan muatan negatif ditempatkan pada atom yang lebih elektronegatif jika ada pilihan. Aturan ini berguna, tetapi tidak menggantikan konteks kimia pada kasus yang lebih lanjut.

Kesalahan Umum

Lupa Menghitung Ulang Jumlah Total Elektron

Banyak struktur yang salah tampak masuk akal sampai Anda menghitung ulang elektronnya. Perhitungan akhir adalah salah satu cara tercepat untuk memeriksa kesalahan.

Memaksakan Hanya Ikatan Tunggal

Beberapa molekul memerlukan ikatan rangkap dua atau rangkap tiga agar atom pusat mencapai oktet. $CO_2$ adalah contoh dasarnya.

Menganggap Aturan Oktet Berlaku Universal

Aturan oktet bekerja baik untuk banyak senyawa golongan utama, tetapi tidak semuanya. Hidrogen mengikuti duet, boron dapat kekurangan elektron dalam beberapa senyawa, dan beberapa atom pada periode 3 ke bawah dapat memiliki lebih dari delapan elektron.

Mengabaikan Resonansi

Jika lebih dari satu struktur Lewis yang valid hanya berbeda pada penempatan elektron, ikatan lebih baik direpresentasikan oleh bentuk resonansi daripada dengan menganggap molekul berpindah-pindah antara struktur yang tidak saling berkaitan.

Kapan Struktur Lewis Digunakan

Struktur Lewis digunakan dalam kimia umum untuk memprediksi pola ikatan yang mungkin, memperkirakan bentuk molekul dengan VSEPR sebagai langkah berikutnya, membandingkan muatan formal, dan mengenali resonansi dalam molekul dan ion poliatomik.

Struktur Lewis paling berguna sebagai model awal. Jika molekul melibatkan ikatan yang tidak biasa, radikal, logam transisi, atau delokalisasi yang tidak dapat ditunjukkan dengan baik oleh model titik sederhana, biasanya Anda memerlukan deskripsi yang lebih lanjut.

Coba Struktur Serupa

Cobalah versi Anda sendiri untuk ion karbonat, $CO_3^{2-}$. Hitung elektronnya, gambar satu struktur yang valid, lalu periksa apakah ikatan rangkap dapat ditempatkan di lebih dari satu posisi. Itu adalah cara yang jelas untuk melihat mengapa resonansi penting setelah Anda mempelajari langkah-langkah dasar struktur Lewis.