---
title: "Struktur Lewis, Resonansi, dan VSEPR"
book: "Kimia Universitas — Tahun 1"
subject: chemistry
language: id
chapter: 3
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 3 — Struktur Lewis, Resonansi, dan VSEPR

Molekul ozon, $\ce{O3}$, terdiri atas tiga atom oksigen dalam rantai yang bengkok. Gambarlah molekul itu dengan aturan-aturan Buku 1, maka satu ikatan menjadi rangkap dua dan yang lain tunggal: satu ikatan semestinya pendek, yang lain panjang. Namun, spektroskopi gelombang mikro mendapati kedua ikatan $\ce{O-O}$ ozon tepat sama panjang, yaitu $127.8\,\mathrm{pm}$, di antara ikatan rangkap dua $\ce{O2}$ ($120.8\,\mathrm{pm}$) dan ikatan tunggal hidrogen peroksida ($147.5\,\mathrm{pm}$). Tidak ada satu gambar pun yang benar; dua gambar bersama-samalah yang benar. Bab ini mempertajam model Lewis — [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge), oktet yang tidak lengkap atau terlampaui, resonansi antara beberapa struktur — lalu memakainya untuk meramalkan bentuk molekul dan [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) yang mengikutinya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

Buku 1 (kelas 10) memerikan [ikatan kovalen](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) sebagai pasangan elektron yang dipakai bersama, menggambar [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dengan [pasangan elektron ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), dan meramalkan empat bentuk molekul (linear, bengkok, segitiga datar, tetrahedral). [Keelektronegatifan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-electronegativity) dan selisihnya dikuantitatifkan pada [Bab 2](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#ch-b1-periodicity); [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) sebuah atom dibaca dari konfigurasinya ([Definisi 1.11](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration)).

## 3.1 Struktur Lewis dan muatan formal

**Definisi 3.1 (Ikatan kovalen, struktur Lewis).**

*Ikatan kovalen* adalah sepasang elektron yang dipakai bersama oleh dua atom, yaitu *pasangan elektron ikatan*; dua atau tiga pasang membentuk ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Sepasang [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) yang dimiliki satu atom saja adalah *pasangan elektron bebas*. Sebuah *struktur Lewis* memperlihatkan setiap [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) sebuah molekul atau ion, sebagai ikatan (garis antaratom) dan pasangan elektron bebas (garis atau sepasang titik pada sebuah atom). Menurut *aturan oktet*, atom-atom [periode](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 2 (C, N, O, F) dalam struktur yang stabil dikelilingi empat pasang, yaitu delapan elektron; menurut *aturan duplet*, hidrogen dikelilingi satu pasang.

**Definisi 3.2 (Muatan formal).**

*Muatan formal* sebuah atom dalam [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) adalah

$$
q_F = N_v - N_{\text{bebas}} - \tfrac12 N_{\text{ikatan}},
$$

dengan $N_v$ banyaknya [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) atom bebas, $N_{\text{bebas}}$ banyaknya elektron pada pasangan-pasangan elektron bebasnya, dan $N_{\text{ikatan}}$ banyaknya elektron pada ikatan-ikatan yang dibentuknya. Muatan ini ditulis $\oplus$ atau $\ominus$ di samping atomnya jika tidak sama dengan nol.

**Proposisi 3.3 (Jumlah muatan formal sama dengan muatan spesies).**

Jumlah [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) atom-atom sebuah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) sama dengan muatan total molekul atau ion itu.

**Bukti.** Menjumlahkan $q_F$ untuk semua atom menghasilkan $\sum N_v - (\text{elektron pada pasangan bebas} + \text{elektron pada ikatan})$, karena elektron setiap ikatan dihitung separuh pada masing-masing kedua atomnya. Isi kurung itu adalah banyaknya [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) yang digambar dalam struktur, yang sama dengan $\sum N_v$ dikurangi muatan $z$ spesies itu. Karena itu $\sum q_F = z$. ∎

**Metode 3.4 (Menggambar struktur Lewis).**

Untuk menggambar [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) sebuah molekul atau ion:

1. hitung [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) $N = \sum N_v - z$ dan banyaknya pasangan $N/2$ ;
2. gambarlah kerangkanya: atom yang paling tidak elektronegatif (bukan H) biasanya menjadi atom pusat; hidrogen dan fluorin selalu berada di ujung;
3. lengkapi oktet atom-atom ujung dengan [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) , lalu tempatkan pasangan yang tersisa pada atom pusat;
4. jika atom pusat belum mencapai oktet, ubahlah [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) atom-atom tetangganya menjadi ikatan rangkap;
5. hitunglah [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) ; di antara struktur-struktur yang mungkin, pilihlah yang [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) paling sedikit, dengan muatan negatif pada atom-atom yang paling elektronegatif.

**Contoh 3.5 (Asam nitrat).**

$\ce{HNO3}$: $N = 1 + 5 + 3 \times 6 = 24$ elektron, 12 pasang. Kerangka: nitrogen di pusat, terikat pada tiga oksigen, salah satunya membawa hidrogen. Melengkapi oktet dengan ikatan tunggal menyisakan enam elektron pada nitrogen; satu [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) oksigen menjadi ikatan $\ce{N=O}$. [Muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge): nitrogen $5 - 0 - 4 = +1$; oksigen berikatan tunggal tanpa hidrogen $6 - 6 - 1 = -1$; yang lain 0. Jumlahnya 0, sebagaimana dituntut [Proposisi 3.3](#prop-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-sum).

![Struktur Lewis dengan pasangan elektron bebas dan muatan formal.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-a1cd0aec3bdc.svg)

*[Struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dengan [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge).*

## 3.2 Melampaui oktet

**Definisi 3.6 (Molekul kekurangan elektron dan molekul hipervalen).**

Molekul yang salah satu atomnya mempunyai kurang dari delapan [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) disebut *kekurangan elektron*: dalam $\ce{BF3}$, boron mempunyai enam. Molekul yang salah satu atomnya, dari [periode](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 3 atau sesudahnya, dikelilingi lebih dari empat pasang disebut *hipervalen*: dalam $\ce{PCl5}$ fosfor membentuk lima ikatan, dalam $\ce{SF6}$ belerang enam. Molekul dengan jumlah elektron ganjil, seperti $\ce{NO}$ dan $\ce{NO2}$, tidak dapat memenuhi [aturan oktet](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada setiap atom: satu elektron tidak berpasangan.

**Catatan 3.7 (Mengapa periode 3 dan bukan periode 2).**

Nitrogen membentuk $\ce{NF3}$ tetapi tidak pernah $\ce{NF5}$, sedangkan fosfor membentuk $\ce{PF3}$ dan juga $\ce{PF5}$. Atom [periode](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 2 terlalu kecil untuk berikatan dengan lebih dari empat tetangga; atom [periode](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 3 cukup besar untuk menampung lima atau enam. Gambar $\ce{SO4^{2-}}$ atau $\ce{H2SO4}$ dengan ikatan rangkap pada belerang (12 elektron di sekitar S) maupun dengan ikatan tunggal dan [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) (sebuah oktet) sama-sama dijumpai; gambar kedua lebih mencerminkan sebaran muatannya, dan keduanya menghasilkan geometri yang benar.

**Definisi 3.8 (Asam Lewis, basa Lewis, ikatan datif).**

*Asam Lewis* adalah spesies yang mampu menerima sepasang elektron ke dalam tempat kosong pada kulit valensinya ($\ce{BF3}$, $\ce{AlCl3}$, $\ce{H+}$, kation logam); *basa Lewis* adalah spesies yang mempunyai [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) yang dapat dipakainya bersama ($\ce{NH3}$, $\ce{H2O}$, $\ce{F-}$). Jika basa memberikan pasangan itu kepada asam, ikatan yang terbentuk adalah *ikatan datif*: [ikatan kovalen](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) yang kedua elektronnya berasal dari satu pihak.

**Contoh 3.9 (Amonia dan boron trifluorida).**

$\ce{NH3 + BF3 -> H3NBF3}$. Dalam aduknya, boron melengkapi oktetnya; nitrogen, yang kini memakai bersama [pasangan elektron bebasnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), membawa [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) $+1$ dan boron $-1$. Setelah terbentuk, ikatan $\ce{N-B}$ adalah [ikatan kovalen](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) biasa.

![Ikatan datif: pasangan elektron bebas amonia (basa Lewis) mengisi tempat kosong boron trifluorida (asam Lewis). Pasangan elektron bebas fluorin tidak digambar.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-30c7b4ef18d7.svg)

*[Ikatan datif](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid): [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) amonia ([basa Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid)) mengisi tempat kosong boron trifluorida ([asam Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid)). [Pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) fluorin tidak digambar.*

## 3.3 Resonansi

**Definisi 3.10 (Struktur resonansi, hibrida resonansi).**

Jika elektron-elektron sebuah molekul dapat ditempatkan dalam beberapa [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) yang hanya berbeda dalam letak ikatan $\pi$ dan [pasangan elektron bebasnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) — sementara inti-inti tetap di tempatnya — setiap struktur itu adalah sebuah *struktur resonansi* (atau bentuk mesomeri), yang dihubungkan dengan struktur lainnya oleh panah berkepala dua $\leftrightarrow$. Molekul yang sebenarnya bukan salah satu di antaranya: molekul itu adalah *hibrida resonansi*, satu struktur tunggal yang sebaran elektronnya merupakan rata-rata berbobot sebaran struktur-struktur itu.

**Catatan 3.11 (Sebuah panah, bukan kesetimbangan).**

Panah $\leftrightarrow$ tidak memerikan sebuah reaksi: ozon tidak beralih dari satu struktur ke struktur yang lain. Hibrida itu adalah satu molekul, yang dipaparkan dengan beberapa gambar karena satu gambar tidak cukup. Jangan pernah memakai $\rightleftharpoons$ di antara struktur-struktur resonansi.

**Metode 3.12 (Menulis dan menimbang struktur resonansi).**

Untuk menemukan struktur-struktur resonansi sebuah spesies:

1. mulailah dari satu [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ; carilah [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) atau ikatan $\pi$ yang bersebelahan dengan ikatan $\pi$ , tempat kosong, atau muatan positif;
2. pindahkan pasangan-pasangan elektron dengan panah lengkung ( [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) menjadi ikatan $\pi$ , ikatan $\pi$ menjadi [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ), tanpa pernah memindahkan inti dan tanpa pernah melampaui oktet atom [periode](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 2;
3. hitung ulang [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) ;
4. timbanglah struktur-struktur itu: yang paling penting mematuhi [aturan oktet](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) , mempunyai [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) paling sedikit, dan menempatkan muatan negatif pada atom-atom yang paling elektronegatif; struktur-struktur yang ekuivalen berbobot sama.

**Contoh 3.13 (Ozon, nitrat, benzena).**

Ozon mempunyai dua struktur yang ekuivalen: setiap ikatan $\ce{O-O}$ rangkap dua pada struktur yang satu dan tunggal pada struktur yang lain, sehingga keduanya mempunyai orde ikatan $1.5$ dan panjang yang sama, $127.8\,\mathrm{pm}$, di antara $\ce{O=O}$ dan $\ce{O-O}$. Ion nitrat $\ce{NO3-}$ mempunyai tiga struktur yang ekuivalen; setiap ikatan $\ce{N-O}$ berorde $4/3$. Benzena, $\ce{C6H6}$, mempunyai dua struktur Kekulé; keenam ikatan $\ce{C-C}$-nya sama panjang, $139.7\,\mathrm{pm}$, di antara ikatan tunggal etana ($153.6\,\mathrm{pm}$) dan ikatan rangkap dua etena ($133.9\,\mathrm{pm}$).

![Resonansi pada ozon (satu pasangan elektron bebas oksigen kanan menjadi ikatan π sementara ikatan π di kiri menjadi pasangan bebas) dan pada benzena, serta salah satu dari tiga struktur ekuivalen ion nitrat, yang muatannya terbagi pada ketiga oksigen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-7776f7e8d348.svg)

*Resonansi pada ozon (satu [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) oksigen kanan menjadi ikatan $\pi$ sementara ikatan $\pi$ di kiri menjadi [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis)) dan pada benzena, serta salah satu dari tiga struktur ekuivalen ion nitrat, yang muatannya terbagi pada ketiga oksigen.*

**Definisi 3.14 (Ikatan σ\sigmaσ, ikatan π\piπ).**

Ikatan tunggal adalah *ikatan $\sigma$*: pasangan elektronnya terletak di sepanjang sumbu yang menghubungkan kedua inti, hasil tumpang tindih ujung-ke-ujung dua orbital. Ikatan kedua dan ketiga pada ikatan rangkap adalah *ikatan $\pi$*: pasangan-pasangannya terletak di kedua sisi sumbu, hasil tumpang tindih sisi-ke-sisi dua orbital p yang tegak lurus pada sumbu itu. Ikatan rangkap dua terdiri atas satu ikatan $\sigma$ dan satu ikatan $\pi$; ikatan rangkap tiga atas satu $\sigma$ dan dua $\pi$.

![Dua jenis tumpang tindih. Ikatan memungkinkan rotasi mengelilingi sumbunya; ikatan π tidak, itulah sebabnya ikatan rangkap dua kaku ().](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-ac62c1366d42.svg)

*Dua jenis tumpang tindih. Ikatan $\sigma$ memungkinkan rotasi mengelilingi sumbunya; ikatan $\pi$ tidak, itulah sebabnya ikatan rangkap dua kaku ([Bab 16](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#ch-b1-stereochemistry-in-depth)).*

## 3.4 Model VSEPR

**Definisi 3.15 (Model VSEPR, bilangan sterik).**

Dalam *model VSEPR* (tolakan pasangan elektron kulit valensi), pasangan-pasangan elektron di sekitar atom pusat A saling tolak dan mengambil susunan yang membuat mereka sejauh mungkin satu sama lain. Sebuah molekul ditulis $\ce{AX_nE_m}$, dengan $n$ banyaknya atom yang terikat pada A (ikatan rangkap dihitung sekali) dan $m$ banyaknya [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) A. *Bilangan sterik* $n + m$ menentukan susunan pasangan-pasangan itu: 2 linear, 3 segitiga datar, 4 tetrahedral, 5 bipiramida segitiga, 6 oktahedral. Bentuk molekul adalah susunan atom-atomnya saja.

**Proposisi 3.16 (Geometri VSEPR).**

[Model VSEPR](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-vsepr) meramalkan bentuk dan sudut ideal pada tabel di bawah ini; sudut-sudut terukur mendekatinya.

| tipe | susunan pasangan | bentuk | contoh | sudut terukur |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| $\ce{AX2}$ | linear | linear | $\ce{CO2}$ | $180^\circ$ |
| $\ce{AX3}$ | segitiga datar | segitiga datar | $\ce{BF3}$ | $120^\circ$ |
| $\ce{AX2E}$ | segitiga datar | bengkok | $\ce{SO2}$ | $119.5^\circ$ |
| $\ce{AX4}$ | tetrahedral | tetrahedral | $\ce{CH4}$ | $109.5^\circ$ |
| $\ce{AX3E}$ | tetrahedral | piramida segitiga | $\ce{NH3}$ | $106.7^\circ$ |
| $\ce{AX2E2}$ | tetrahedral | bengkok | $\ce{H2O}$ | $104.5^\circ$ |
| $\ce{AX5}$ | bipiramida segitiga | bipiramida segitiga | $\ce{PCl5}$ | $90^\circ$, $120^\circ$ |
| $\ce{AX4E}$ | bipiramida segitiga | jungkat-jungkit | $\ce{SF4}$ | $101.6^\circ$, $173.1^\circ$ |
| $\ce{AX3E2}$ | bipiramida segitiga | bentuk T | $\ce{ClF3}$ | $87.5^\circ$ |
| $\ce{AX2E3}$ | bipiramida segitiga | linear | $\ce{XeF2}$ | $180^\circ$ |
| $\ce{AX6}$ | oktahedral | oktahedral | $\ce{SF6}$ | $90^\circ$ |
| $\ce{AX5E}$ | oktahedral | piramida segi empat | $\ce{BrF5}$ | — |
| $\ce{AX4E2}$ | oktahedral | segi empat datar | $\ce{XeF4}$ | — |

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

**Proposisi 3.17 (Pasangan elektron bebas menyempitkan sudut).**

[Pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), yang hanya diikat oleh satu inti, lebih menyebar daripada [pasangan elektron ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan menolak lebih kuat: tolakan berkurang menurut urutan [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis)/[pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $>$ [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis)/[pasangan ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $>$ [pasangan ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis)/[pasangan ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis). Karena itu sudut antarikatan menyempit ketika [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) bertambah ($109.5^\circ$ pada $\ce{CH4}$, $106.7^\circ$ pada $\ce{NH3}$, $104.5^\circ$ pada $\ce{H2O}$), dan dalam bipiramida segitiga [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) menempati posisi ekuatorial, tempat pasangan itu hanya mempunyai dua tetangga pada $90^\circ$.

**Bukti.** *Diterima tanpa bukti pada tingkat ini.* ∎

![Bentuk-bentuk yang diramalkan VSEPR. Baji tebal mengarah ke pembaca, baji bergaris menjauhi pembaca; ikatan biasa terletak pada bidang halaman. Pasangan elektron bebas atom pusat digambar sebagai sepasang titik; XeF4 digambar tampak muka, dengan kedua pasangan bebasnya mengarah ke dan menjauhi pembaca.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-5777d91880f4.svg)

*Bentuk-bentuk yang diramalkan VSEPR. Baji tebal mengarah ke pembaca, baji bergaris menjauhi pembaca; ikatan biasa terletak pada bidang halaman. [Pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) atom pusat digambar sebagai sepasang titik; $\ce{XeF4}$ digambar tampak muka, dengan kedua [pasangan bebasnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) mengarah ke dan menjauhi pembaca.*

**Metode 3.18 (Meramalkan bentuk molekul).**

Untuk meramalkan bentuk di sekitar sebuah atom pusat:

1. gambarlah [struktur Lewisnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ( [Metode 3.4](#met-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) );
2. hitunglah atom-atom yang terikat pada atom pusat ( $n$ ) dan [pasangan elektron bebasnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ( $m$ ); tuliskan $\ce{AX_nE_m}$ ;
3. bacalah susunannya dari $n + m$ dan bentuknya dari posisi $n$ atom itu;
4. koreksilah sudut-sudut idealnya: [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan ikatan rangkap memerlukan ruang lebih banyak daripada ikatan tunggal.

**Definisi 3.19 (Hibridisasi).**

*Hibridisasi* sebuah atom adalah deskripsi ikatan-ikatannya dengan orbital-orbital yang mengarah sepanjang arah yang diramalkan VSEPR: atom dengan [bilangan sterik](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-vsepr) 4 disebut sp$^3$ (empat orbital ekuivalen pada $109.5^\circ$), dengan [bilangan sterik](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-vsepr) 3 sp$^2$ (tiga orbital pada $120^\circ$ dalam satu bidang, dengan satu orbital p tersisa yang tegak lurus pada bidang itu), dengan [bilangan sterik](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-vsepr) 2 sp (dua orbital pada $180^\circ$, dengan dua orbital p tersisa). Orbital-orbital p yang tersisa membentuk ikatan-ikatan $\pi$.

**Contoh 3.20 (Atom-atom karbon dalam kimia organik).**

Dalam etana setiap karbon sp$^3$, tetrahedral; dalam etena sp$^2$, keenam atomnya dalam satu bidang dengan sudut mendekati $120^\circ$ ($\ce{H-C-H}$ terukur $117.6^\circ$); dalam etuna sp, keempat atomnya pada satu garis. Panjang ikatannya menyusut dari 153.6 ke 133.9 ke $120.3\,\mathrm{pm}$ seiring ditambahkannya ikatan $\pi$.

**Catatan 3.21 (Sebuah deskripsi, bukan sebab).**

[Hibridisasi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-hybridisation) memerikan geometri yang sudah diketahui; [hibridisasi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-hybridisation) tidak menjelaskannya, dan gagal untuk energi elektron, yang dijelaskan oleh teori orbital molekul dalam jilid Tahun 2. Namun, [hibridisasi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-hybridisation) tetap menjadi bahasa sehari-hari kimia organik: “karbon sp$^2$” berarti karbon datar dengan satu orbital p yang bebas untuk ikatan $\pi$.

## 3.5 Molekul polar: momen dipol

**Definisi 3.22 (Dipol ikatan, momen dipol).**

Dalam ikatan antara atom-atom yang [keelektronegatifannya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-electronegativity) berbeda, elektron-elektron condong ke atom yang lebih elektronegatif, yang membawa muatan parsial $-\delta e$, sementara pasangannya membawa $+\delta e$ ($0 < \delta < 1$). *Dipol ikatan* adalah vektor $\vec\mu = \delta e\,
\vec d$, dengan norma $\delta e d$, yang mengarah dari muatan parsial negatif ke muatan parsial positif, dengan $\vec d$ vektor di antara keduanya. *Momen dipol* sebuah molekul adalah jumlah vektor dipol-dipol ikatannya (dan sumbangan pasangan-pasangan elektron bebasnya); momen dipol dinyatakan dalam coulomb meter atau dalam debye, $1\,\mathrm{D} =
3.336 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$. Molekul dengan momen dipol yang tidak nol adalah *molekul polar*.

**Catatan 3.23 (Konvensi arah).**

Fisika menggambar vektor dipol dari muatan negatif ke muatan positif, konvensi yang dipakai di sini. Buku-buku kimia yang lebih tua menggambar panah berekor silang yang mengarah ke ujung negatif; hanya arahnya yang berbeda.

**Proposisi 3.24 (Dipol molekul simetris).**

Molekul $\ce{AX_n}$ tanpa [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada A ($\ce{AX2}$ linear, $\ce{AX3}$ segitiga, $\ce{AX4}$ tetrahedral, …) mempunyai [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) nol, betapa pun polarnya ikatan-ikatannya. Molekul $\ce{AX2}$ bengkok bersudut $\theta$ yang ikatan-ikatannya mempunyai dipol $\mu_b$ mempunyai [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole)

$$
\mu = 2\mu_b \cos\frac{\theta}{2} .
$$

**Bukti.** Dalam bentuk-bentuk simetris, vektor-vektor ikatan sama normanya dan arahnya tersusun simetris di sekitar A, sehingga jumlahnya nol (untuk $\ce{AX2}$ linear vektor-vektornya berlawanan; untuk $\ce{AX3}$ pada $120^\circ$ tiga vektor yang sama normanya berjumlah nol; untuk $\ce{AX4}$ jumlahnya invarian terhadap rotasi-rotasi tetrahedron, sehingga sama dengan nol). Untuk molekul yang bengkok, setiap vektor ikatan membentuk sudut $\theta/2$ dengan garis bagi sudutnya; komponen-komponen yang tegak lurus pada garis bagi saling meniadakan dan komponen-komponen sepanjang garis bagi saling menjumlah: $2\mu_b\cos(\theta/2)$. ∎

![Dipol-dipol ikatan (jingga, dari muatan parsial negatif ke muatan parsial positif) dan jumlahnya (merah). Pada air yang bengkok dipol-dipol itu saling menjumlah; pada karbon dioksida yang linear saling meniadakan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-de0bbf51f7d0.svg)

*Dipol-dipol ikatan (jingga, dari muatan parsial negatif ke muatan parsial positif) dan jumlahnya (merah). Pada air yang bengkok dipol-dipol itu saling menjumlah; pada karbon dioksida yang linear saling meniadakan.*

**Contoh 3.25 (Molekul polar dan nonpolar).**

$\ce{CO2}$, $\ce{BF3}$, $\ce{CH4}$, dan $\ce{CCl4}$ mempunyai [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) nol. $\ce{H2O}$ ($1.86\,\mathrm{D}$), $\ce{NH3}$ ($1.48\,\mathrm{D}$), dan $\ce{SO2}$ ($1.63\,\mathrm{D}$) bersifat polar. Sepanjang $\ce{CH3Cl}$, $\ce{CH2Cl2}$, $\ce{CHCl3}$, momennya turun, 1.87, 1.62, $1.04\,\mathrm{D}$, hingga lenyap pada $\ce{CCl4}$: dipol-dipol ikatan $\ce{C-Cl}$ makin saling meniadakan. Di antara hidrogen halida, momen itu mengikuti selisih [keelektronegatifan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-electronegativity): HF 1.83, HCl 1.09, HBr 0.83, HI $0.45\,\mathrm{D}$.

## 3.6 Latihan

**Latihan 3.1 ★.**

Gambarlah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{H2O}$, $\ce{NH3}$, $\ce{CO2}$, $\ce{HCN}$, $\ce{CH2O}$ (metanal), dan $\ce{NH4+}$, lalu tentukan [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge).

**Solusi Latihan 3.1.**

$\ce{H2O}$: dua ikatan $\ce{O-H}$, dua [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada O. $\ce{NH3}$: tiga ikatan $\ce{N-H}$, satu [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada N. $\ce{CO2}$: $\ce{O=C=O}$, dua [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada setiap O. $\ce{HCN}$: $\ce{H-C#N}$, satu [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada N. $\ce{CH2O}$: karbon terikat pada dua H dan berikatan rangkap dua dengan O, dua [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada O. Semua [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) kelima molekul ini nol. $\ce{NH4+}$: empat ikatan $\ce{N-H}$, tanpa [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis); nitrogen $5 - 0 - 4 = +1$, yaitu muatan ion itu.

**Latihan 3.2 ★.**

Tentukan tipe $\ce{AX_nE_m}$, bentuk, dan sudut perkiraan $\ce{H2S}$, $\ce{PCl3}$, $\ce{BF3}$, $\ce{SiH4}$, dan $\ce{CO3^{2-}}$ (atom pusat ditulis pertama dalam setiap rumus).

**Solusi Latihan 3.2.**

$\ce{H2S}$: $\ce{AX2E2}$, bengkok, di bawah $109.5^\circ$ (terukur $92^\circ$). $\ce{PCl3}$: $\ce{AX3E}$, piramida segitiga, sekitar $100^\circ$. $\ce{BF3}$: $\ce{AX3}$, segitiga datar, $120^\circ$. $\ce{SiH4}$: $\ce{AX4}$, tetrahedral, $109.5^\circ$. $\ce{CO3^{2-}}$: $\ce{AX3}$ (ikatan rangkap dihitung sekali), segitiga datar, $120^\circ$.

**Latihan 3.3 ★.**

Manakah di antara molekul-molekul berikut yang polar: $\ce{CCl4}$, $\ce{CH2Cl2}$, $\ce{BF3}$, $\ce{NH3}$, $\ce{CO2}$, $\ce{SO2}$? Berikan alasannya dari bentuknya.

**Solusi Latihan 3.3.**

Nonpolar: $\ce{CCl4}$ ($\ce{AX4}$ tetrahedral), $\ce{BF3}$ ($\ce{AX3}$), $\ce{CO2}$ ($\ce{AX2}$ linear): dipol-dipol ikatannya saling meniadakan. Polar: $\ce{CH2Cl2}$ (dua jenis ikatan yang berbeda pada sebuah tetrahedron), $\ce{NH3}$ (piramida), $\ce{SO2}$ (bengkok).

**Latihan 3.4 ★.**

Tentukan [asam Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid) dan [basa Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid) dalam $\ce{H+ + H2O -> H3O+}$ dan dalam $\ce{Cu^{2+} + 4NH3 -> [Cu(NH3)4]^{2+}}$. Ikatan manakah yang datif?

**Solusi Latihan 3.4.**

$\ce{H+}$ adalah [asam Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis-acid) dan $\ce{H2O}$ basanya: ikatan $\ce{O-H}$ baru pada $\ce{H3O+}$ bersifat datif ketika terbentuk (sesudahnya ketiga ikatan $\ce{O-H}$ identik). $\ce{Cu^{2+}}$ adalah asamnya dan setiap $\ce{NH3}$ sebuah basa: keempat ikatan $\ce{Cu-N}$ bersifat datif.

**Latihan 3.5 ★★.**

Tuliskan dua [struktur resonansi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) ion etanoat $\ce{CH3COO-}$. Apa yang diramalkan struktur-struktur itu tentang panjang kedua ikatan $\ce{C-O}$? Bandingkan dengan asam metanoat $\ce{HCOOH}$, yang kedua ikatan $\ce{C-O}$-nya berukuran 120.2 dan $134.3\,\mathrm{pm}$.

**Solusi Latihan 3.5.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-cc5311659b07.svg) $\leftrightarrow$ ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-lewis-resonance-vsepr/fig-a0195b978dd4.svg). Kedua struktur itu ekuivalen: kedua ikatan $\ce{C-O}$ berorde 1.5 dan sama panjang, di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal. Pada asam metanoat kedua oksigennya berbeda (satu membawa H), struktur-strukturnya tidak ekuivalen, dan ikatan-ikatannya tetap berbeda panjang, 120.2 ($\ce{C=O}$) dan $134.3\,\mathrm{pm}$ ($\ce{C-OH}$).

**Latihan 3.6 ★★.**

Gambarlah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ion sulfat $\ce{SO4^{2-}}$ dengan empat ikatan tunggal $\ce{S-O}$, hitunglah [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge), dan ramalkan bentuknya. Berapa banyak [struktur resonansi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) dengan dua ikatan $\ce{S=O}$ dan tanpa muatan pada belerang yang dapat ditulis?

**Solusi Latihan 3.6.**

$N = 6 + 4 \times 6 + 2 = 32$ elektron. Dengan empat ikatan tunggal dan tiga [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada setiap oksigen: belerang $6 - 0 - 4 = +2$, setiap oksigen $6 - 6 - 1 = -1$; jumlahnya $+2 - 4 = -2$. Bentuk $\ce{AX4}$, tetrahedral. Dengan dua ikatan $\ce{S=O}$, memilih dua dari keempat oksigen yang berikatan rangkap dua menghasilkan $\binom{4}{2} = 6$ struktur.

**Latihan 3.7 ★★.**

Gunakan VSEPR untuk meramalkan bentuk $\ce{SF4}$, $\ce{ClF3}$, $\ce{XeF2}$, dan $\ce{XeF4}$. Jelaskan mengapa pasangan-pasangan elektron bebas sebuah bipiramida segitiga berada pada bidang ekuatorial.

**Solusi Latihan 3.7.**

$\ce{SF4}$: $\ce{AX4E}$, jungkat-jungkit. $\ce{ClF3}$: $\ce{AX3E2}$, bentuk T. $\ce{XeF2}$: $\ce{AX2E3}$, linear. $\ce{XeF4}$: $\ce{AX4E2}$, segi empat datar. Dalam bipiramida segitiga, posisi aksial mempunyai tiga tetangga pada $90^\circ$, posisi ekuatorial hanya dua: pasangan-pasangan bebas yang besar menempati tempat yang tolakan $90^\circ$-nya paling sedikit.

**Latihan 3.8 ★★.**

Sudut $\ce{H-X-H}$ adalah $104.5^\circ$ pada $\ce{H2O}$ dan $92.1^\circ$ pada $\ce{H2S}$; $106.7^\circ$ pada $\ce{NH3}$ dan $93.3^\circ$ pada $\ce{PH3}$. Kemukakan penjelasannya berdasarkan ukuran dan [keelektronegatifan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-electronegativity) atom pusat.

**Solusi Latihan 3.8.**

Belerang dan fosfor lebih besar dan kurang elektronegatif daripada oksigen dan nitrogen: pasangan-pasangan elektron ikatan terletak lebih jauh dari atom pusat dan tertarik ke arah hidrogen, sehingga kurang saling tolak, dan pasangan-pasangan bebas menekan ikatan-ikatan itu ke arah $90^\circ$.

**Latihan 3.9 ★★.**

Tentukan [hibridisasi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-hybridisation) setiap karbon dan nitrogen dalam $\ce{CH3-C#N}$ (etananitril) dan dalam $\ce{CH2=CH-CH3}$, serta banyaknya ikatan $\sigma$ dan $\pi$ dalam setiap molekul.

**Solusi Latihan 3.9.**

$\ce{CH3-C#N}$: karbon $\ce{CH3}$ sp$^3$, karbon nitril sp, nitrogen sp; 5 ikatan $\sigma$ (tiga $\ce{C-H}$, $\ce{C-C}$, satu dalam $\ce{C#N}$) dan 2 ikatan $\pi$. $\ce{CH2=CH-CH3}$: kedua karbon alkena sp$^2$, karbon metil sp$^3$; 8 ikatan $\sigma$ (enam $\ce{C-H}$, dua $\ce{C-C}$) dan 1 ikatan $\pi$.

**Latihan 3.10 ★★★.**

[Momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) $\ce{NF3}$ hanya $0.24\,\mathrm{D}$, dibandingkan dengan $1.48\,\mathrm{D}$ untuk $\ce{NH3}$, padahal ikatan $\ce{N-F}$ lebih polar daripada ikatan $\ce{N-H}$. Dengan dipol-dipol ikatan dan [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) nitrogen, jelaskan perbedaan itu.

**Solusi Latihan 3.10.**

Kedua molekul berbentuk piramida dengan [sepasang elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada nitrogen. [Pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) itu memberi sumbangan yang mengarah (dari negatif ke positif) dari [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) menuju inti. Pada $\ce{NH3}$, nitrogen adalah ujung negatif setiap ikatan: dipol-dipol ikatan mengarah dari N ke hidrogen-hidrogen, searah dengan sumbangan [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), dan saling menjumlah. Pada $\ce{NF3}$, fluorin adalah ujung negatif: dipol-dipol ikatan mengarah dari fluorin-fluorin ke N, berlawanan dengan sumbangan [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), dan keduanya hampir saling meniadakan.

**Latihan 3.11 ★★★.**

Molekul $\ce{SO2}$ mempunyai sudut $119.5^\circ$ dan [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) $1.63\,\mathrm{D}$. Hitunglah dipol satu ikatan $\ce{S-O}$; dengan panjang ikatan $143.2\,\mathrm{pm}$, turunkan muatan parsial $\delta$ pada setiap oksigen.

**Solusi Latihan 3.11.**

$\mu_b = \mu/(2\cos(\theta/2)) = 1.63/(2\cos 59.75^\circ) =
1.62\,\mathrm{D} = 5.40 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$. Maka $\delta = \mu_b/(e\,d) =
5.40 \times 10^{-30}/(1.602 \times 10^{-19} \times 143.2 \times 10^{-12})
= 0.24$.

**Latihan 3.12 ★★★.**

Gambarlah struktur-struktur Lewis terpenting dinitrogen monoksida $\ce{N2O}$ (linear, $\ce{N-N-O}$) dan hitunglah [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge). Panjang ikatan terukurnya $\ce{N-N}$ $112.8\,\mathrm{pm}$ dan $\ce{N-O}$ $118.4\,\mathrm{pm}$; dalam $\ce{N2}$ ikatan rangkap tiganya berukuran $109.8\,\mathrm{pm}$. Struktur manakah yang lebih berbobot?

**Solusi Latihan 3.12.**

$\ce{N=N=O}$ dengan [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) $-1$, $+1$, $0$; $\ce{N#N-O}$ dengan $0$, $+1$, $-1$. Ikatan $\ce{N-N}$ ($112.8\,\mathrm{pm}$) mendekati ikatan rangkap tiga $\ce{N2}$ ($109.8\,\mathrm{pm}$): struktur $\ce{N#N-O}$ lebih berbobot, dan struktur itu menempatkan muatan negatif pada oksigen, atom yang lebih elektronegatif. Namun, ikatan $\ce{N-O}$ lebih pendek daripada ikatan tunggal: struktur yang lain juga turut menyumbang.

## 3.7 Soal: Molekul-Molekul Sambaran Petir

**Soal 3.1.**

Soal akhir pekan — spesies nitrogen dan oksigen yang terbentuk ketika petir memanaskan udara: struktur Lewis, resonansi, bentuk molekul, dan muatan parsial air

Sambaran petir memanaskan udara hingga ribuan derajat: $\ce{N2}$ dan $\ce{O2}$ menghasilkan $\ce{NO}$, lalu $\ce{NO2}$, $\ce{N2O}$, ozon, dan akhirnya asam nitrat di dalam hujan. Data: $1\,\mathrm{D} = 3.336 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$, $e =
1.602 \times 10^{-19}\,\mathrm{C}$. Nilai-nilai terukur diberikan bila diperlukan.

**Bagian I — [Struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis).**

1. Hitunglah [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) $\ce{N2}$ , $\ce{NO}$ , $\ce{NO2}$ , $\ce{N2O}$ , $\ce{O3}$ , dan $\ce{HNO3}$ .
2. Gambarlah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{N2}$ .
3. Gambarlah sebuah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{NO}$ . Mengapa [aturan oktet](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) tidak dapat dipenuhi pada kedua atomnya?
4. Gambarlah dua [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{N2O}$ , dengan $\ce{N=N=O}$ dan dengan $\ce{N#N-O}$ , lalu tentukan [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) .
5. Gambarlah sebuah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) ozon dan tentukan [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) .
6. Gambarlah sebuah [struktur Lewis](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{HNO3}$ dan tentukan [muatan formalnya](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) .
7. Manakah di antara keenam spesies itu yang mempunyai [elektron tak berpasangan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-unpaired) ?

**Bagian II — Resonansi dan panjang ikatan.**

8. Tuliskan dua [struktur resonansi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) ozon. Orde ikatan berapakah yang diramalkannya?
9. Ikatan $\ce{O-O}$ berukuran $127.8\,\mathrm{pm}$ pada ozon, $120.8\,\mathrm{pm}$ pada $\ce{O2}$ , dan $147.5\,\mathrm{pm}$ pada $\ce{H2O2}$ . Apakah ramalan itu terbukti?
10. Tuliskan tiga [struktur resonansi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) $\ce{NO3-}$ dan tentukan orde setiap ikatan $\ce{N-O}$ .
11. Dalam $\ce{HNO3}$ ketiga ikatan $\ce{N-O}$ berukuran 140.6, 121.1, dan $119.9\,\mathrm{pm}$ . Pasangkan nilai-nilai itu dengan ikatannya dan jelaskan dengan resonansi.
12. Jelaskan mengapa sudut $\ce{O-N-O}$ pada $\ce{NO2}$ ( $134^\circ$ ) lebih besar daripada $120^\circ$ .
13. Manakah di antara kedua struktur pada pertanyaan 4 yang menempatkan [muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) negatif pada atom yang lebih elektronegatif?

**Bagian III — Bentuk dan kepolaran.**

14. Tentukan tipe $\ce{AX_nE_m}$ atom pusat $\ce{O3}$ , $\ce{N2O}$ , $\ce{NO3-}$ , dan nitrogen $\ce{HNO3}$ , beserta bentuknya.
15. Sudut ozon adalah $116.8^\circ$ . Jelaskan mengapa sudut itu di bawah $120^\circ$ .
16. Ozon mempunyai [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) $0.53\,\mathrm{D}$ , $\ce{N2O}$ $0.16\,\mathrm{D}$ , $\ce{N2}$ tidak ada. Jelaskan.
17. Mengapa $\ce{CO2}$ nonpolar sedangkan $\ce{SO2}$ polar?
18. Ramalkan sudut $\ce{NH3}$ relatif terhadap $109.5^\circ$ , lalu bandingkan dengan nilai terukur $106.7^\circ$ .
19. Pertanyaan yang sama untuk air ( $104.5^\circ$ ).

**Bagian IV — Muatan parsial air.** [Momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) air adalah $1.857\,\mathrm{D}$, sudutnya $104.48^\circ$, dan panjang ikatan $\ce{O-H}$-nya $95.8\,\mathrm{pm}$.

20. Nyatakan [momen dipol](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) air sebagai fungsi [dipol ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) $\mu_{OH}$ dan sudutnya.
21. Hitunglah $\mu_{OH}$ dalam debye.
22. Ubahlah nilai itu menjadi coulomb meter.
23. Seandainya [dipol ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) itu terbentuk dari dua muatan penuh $\pm e$ pada kedua inti, berapa nilainya?
24. Turunkan sifat ion fraksional $\delta$ ikatan $\ce{O-H}$ , yaitu rasio [dipol ikatan](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole) terukur terhadap dipol muatan penuh.

**Solusi Soal 3.1.**

**1.** $\ce{N2}$ 10, $\ce{NO}$ 11, $\ce{NO2}$ 17, $\ce{N2O}$ 16, $\ce{O3}$ 18, $\ce{HNO3}$ 24. **2.** $\ce{N#N}$ dengan satu [pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada setiap nitrogen. **3.** $\ce{N=O}$ dengan dua [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada oksigen, satu [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan satu elektron tunggal pada nitrogen. Dengan 11 elektron, bilangan ganjil, selalu ada satu atom yang jumlah elektronnya ganjil: nitrogen dikelilingi 7 elektron. **4.** $\ce{N=N=O}$: $-1$, $+1$, $0$; $\ce{N#N-O}$: $0$, $+1$, $-1$. **5.** $\ce{O=O-O}$: oksigen pusat $+1$ (satu [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), tiga ikatan), oksigen ujung yang berikatan tunggal $-1$, yang lain 0. **6.** Seperti pada [Contoh 3.5](#ex-b1-lewis-resonance-vsepr-hno3): nitrogen $+1$, oksigen yang berikatan tunggal dan tanpa hidrogen $-1$, yang lain 0. **7.** $\ce{NO}$ dan $\ce{NO2}$ (11 dan 17 elektron). **8.** Dua struktur ekuivalen, dengan ikatan rangkap dua pada salah satu sisi: orde 1.5 untuk setiap ikatan. **9.** Ya: $127.8\,\mathrm{pm}$ terletak di antara ikatan rangkap dua ($120.8\,\mathrm{pm}$) dan ikatan tunggal ($147.5\,\mathrm{pm}$). **10.** Ikatan rangkap dua bergiliran pada ketiga oksigen; setiap ikatan $\ce{N-O}$ rangkap dua pada satu dari tiga struktur: orde $4/3$. **11.** Ikatan yang panjang, $140.6\,\mathrm{pm}$, adalah $\ce{N-OH}$, ikatan tunggal. Kedua oksigen tanpa hidrogen berbagi satu ikatan $\pi$ melalui dua [struktur resonansi](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) yang ekuivalen: dua ikatan berorde 1.5, 121.1 dan $119.9\,\mathrm{pm}$. **12.** Nitrogen membawa satu elektron tunggal, bukan [sepasang elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis): elektron itu menolak pasangan-pasangan ikatan lebih lemah daripada sepasang elektron, dan ikatan-ikatan itu membuka melewati $120^\circ$. **13.** $\ce{N#N-O}$, dengan muatan negatif pada oksigen. **14.** $\ce{O3}$: $\ce{AX2E}$, bengkok. $\ce{N2O}$: $\ce{AX2}$ (N pusat), linear. $\ce{NO3-}$: $\ce{AX3}$, segitiga datar. Nitrogen $\ce{HNO3}$: $\ce{AX3}$, segitiga datar. **15.** [Pasangan elektron bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) oksigen pusat menolak pasangan-pasangan ikatan lebih kuat daripada tolakan di antara pasangan-pasangan ikatan itu sendiri. **16.** Ozon bengkok dan atom pusatnya berbeda dari atom-atom ujung ([muatan formal](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-formal-charge) positif di tengah, muatan negatif terbagi pada kedua ujung): sebuah dipol kecil sepanjang garis bagi sudutnya. $\ce{N2O}$ linear, tetapi kedua ujungnya atom yang berbeda: sebuah dipol kecil. $\ce{N2}$ simetris: tanpa dipol. **17.** $\ce{CO2}$ linear ($\ce{AX2}$): dipol-dipol ikatannya saling meniadakan. $\ce{SO2}$ bengkok ($\ce{AX2E}$): dipol-dipolnya saling menjumlah. **18.** $\ce{AX3E}$: [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) menyempitkan sudut-sudutnya di bawah $109.5^\circ$; terukur $106.7^\circ$. **19.** $\ce{AX2E2}$: dua [pasangan bebas](#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) menyempitkannya lebih jauh; $104.5^\circ$. **20.** $\mu = 2\mu_{OH}\cos(\theta/2)$ ([Proposisi 3.24](#prop-b1-lewis-resonance-vsepr-dipole-sum)). **21.** $\mu_{OH} = 1.857/(2\cos 52.24^\circ) = 1.857/1.2246 =
1.52\,\mathrm{D}$. **22.** $1.516 \times 3.336 \times 10^{-30} = 5.06 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$. **23.** $e\,d = 1.602 \times 10^{-19} \times 95.8 \times 10^{-12} =
1.535 \times 10^{-29}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$, yaitu $4.60\,\mathrm{D}$. **24.** $\delta = 5.06 \times 10^{-30}/1.535 \times 10^{-29} =
\textbf{0.33}$: ikatan $\ce{O-H}$ air membawa sepertiga muatan yang akan dibawa oleh ikatan yang sepenuhnya ionik.