Struktur senyawa anorganik

Struktur banyak senyawa anorganik dapat dijelaskan dengan menggunakan teori VSEPR atau secara sederhana dengan teori valensi. Namun, beberapa senyawa anorganik yang tidak masuk dalam kelompok ini sangat penting baik dari sudut pandang teori maupun praktis. Beberapa senyawa ini akan didiskusikan di bawah ini.

AMONIA

Amonia NH₃ seolah diturunkan dari metana dengan menggantikan atom karbon dengan atom nitrogen dan salah satu atom hidrogen dengan pasangan elektron bebas. Jadi, amonia memiliki seolah struktur tetrahedral. Namun untuk memahami struktur amonia, anda harus mempertimbangkan inversi atom nitrogen. Perilaku amonia sangat mirip dengan payung yang tertiup sehingga terbalik. Halangan inversinya hanya 5,8 kkal mol^-1, dan inversi amonia pada suhu kamar sangat cepat (Gambar 4.10).
Secara prinsip, atom nitrogen dari amina yang mengikat tiga atom atau gugus yang berbeda dapat merupakan pusat asimetrik sebab nitrogen memiliki empat substituen termasuk pasangan elektron bebas. Namun karena adanya inversi ini, atom nitrogen tidak dapat menjadi pusat asimetrik..

DIBORAN

Diharapkan reaksi antara magnesium borida dan air akan menghasilkan boron trihidrida BH₃. Namun, yang didapatkan adalah diboran B₂H₆. Nampaknya senyawa ini tidak dapat dijelaskan dengan teori valensi sederhana, dan banyak sekalai usaha telah dilakukan untuk mengelusidasi anomali ini.

Mg₃B₂ + 6H₂O → 3Mg(OH)₂ + B₂H₆ (4.1)

Kini telah dibuktikan bahwa senyawa ini memiliki struktur aneh sebagai beikut.
Kerangka molekulnya adalah jajaran genjang yang terbentuk dari dua atom boron dan dua atom hidrogen, dan atom hidrogen terikat pada dua atom boron disebut dengan hidrogen jembatan. Empat ikatan B-H terminal secara esensi terbentuk dari tumpang tindih orbital 1s hidrogen dan orbital hibrida boron. Sebaliknya, ikatan jembatan B—H—B adalah ikatan tiga pusat, dua elektron yang terbetuk dari hibridisasi hidrogen 1s dan dua orbital hibrida boron. Keberadaan ikatan seperti ini dikonfirmasi dengan mekanika kuantum.

SENYAWA GAS MULIA

Lama sekali dipercaya bahwa gas mulia hanya ada sebagai molekul monoatomik, dan tidak membentuk senyawa. Kimiawan Kanada Neil Bartlett (1932-) menemukan spesi ionik [O₂]⁺[PtF₆]^- dengan mereaksikan oksigen dengan platina heksafluorida PtF₆. Ia beranggapan reaksi yang mirip dengan ini yakni reaksi antara xenon dan PtF6 akan berlangsung karena energi ionisasi pertama xenon dekat nilainya dengan energi ionisasi perrtama molekul oksigen. Di tahun 1962 ia berhasil mendapatkan senyawa gas mulia pertama Xe(PtF₆)_x, (x = 1, 2).
Kemudian menjadi jelas bahwa gas mulia membentuk senyawa biner dengan oksigen dan fluorin yang keduanya memiliki keelektronegativan tinggi. XeF₂ adalah molekul linear dengan kelebihan elektron, sementara XeF₄ merupakan satu-satunya senyawa unsur berbentuk bujur sangkar. XeF₆ berbentuk oktahedron terdistorsi, dan di dekat titik lelehnya, senyawa ini ada sebagai kristal [XeF₅]⁺F^-.

FEROSEN

Ferosen adalah senyawa terdiri atas dua cincin sikopentadienil yang melapisi kedua sisi atom Fe dan senyawa ini merupakan contoh pertama kelompok senyawa yang disebut dengan senyawa sandwich (Gambar 4.12).
D awal tahun 1950-an , rekasi antara siklopentadienilmagnesium bromida dan FeCl₃ anhidrat dilakukan dengan harapan akan dihasilkan turuanan fulvalena. Namun, senyawa dengan struktur (C₆H₅)₂Fe yang diperoleh. Struktur senyawa ini didapatkan sangat unik: delapan belas elektron, dua belas dari dua molekul siklopentadienil (masing-masing enam elektron) dan enam dari kulit terluar Fe. Jadi, konfigurasi elektron gas mulia dicapai dan kestabilannya kira-kira sepadan. Kedua cincin siklopentadienail berputar layaknya piringan CD musik.
Latihan
4.1 Struktur senyawa inorganik; teori VSEPR.
Sarankan struktur senyawa anorganik berikut: (a) SeF₆ (b) N₂O (c) ClO^- (d) CF₃Cl (C atom pusat)
Jawab (a) oktahedron (b) linear (c) linear (d) tetrahedron
4.2 Isomer benzen tersubstitusi
Rumus molekul senyawa yang mengandung satu cincin benzen adalah C₈H₁₀. Gambarkan struktur isomer-isomer yang mungkin untuk senyawa ini.
Jawab: senyawa C₈H₁₀ mengandung satu cincin benzen dapat berupa etilbenzen C₆H₅C₂H₅ atau xylen C₆H₄(CH₃)₂. Xylena akan memiliki tiga isomer posisi, yakni, o-, m- dan p-xylene.
4.3 Isomer geometri
Baik asam fumarat dan maleat memiliki rumus HOOCCH=CHCOOH dan merupakan pasangan isomer geometri. Dengan pemanasan ke 150°C, asam maleat kehilangan satu mol H₂O menghasilkan anhidrat maleat sementara asam fumarat tidak akan berubah menjadi anhidrat maleat sampai pemanasan pada 300°C. Dengan menggunakan data ini, jelaskan struktur kedua senyawa.
Jawab: lihat teks di halaman
4.4 Struktur senyawa kompleks platina
Diamindikhloroplatina [PtCl₂(NH₃)₂] memiliki struktur bujur sangkar. Prediksikan struktur isomer-isomernya yang mungkin.
Dua isomer, bentuk cis- dan trans, mungkin ada. Struktur bujur sangkar planar disebabkan oleh hibridisasi dsp². Isomer cis merupakan obat antikanker yang terkenal.
4.5. Stereoisomer gula
Senyawa yang memiliki empat atom karbon, HOCH₂CHOHCHOHCHO, adalah gula yang kesederhanaanya sebanding dengan gliseraldehida.
(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini?
(b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.

Jawab (a) Ada dua. Dalam struktur di bawah ini, atom karbon asimterik ditandai dengan *. (b) Dua pasang enantiomer dengan jelas ditandai.
4.6 Stereoisomer gula
Glukosa, HOCH₂(CHOH)₄CHO, memiliki enam atom karbon dan merupakan salah satu senawa alam yang berlimpah.
(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini? (b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.
Jawab: (a) Empat. Di struktur di bawah in, atom karbon asimetrik ditandai dengan *. (b) Jumlah stereoisomer adalah 2⁴ = 16. Struktur delapan isomer ditunjukkan di bawah ini.
Bagi masing-masing isomer di atas, anda dapat menggambarkan pasangan enantiomernya sebagai berikut:
4.7 Analisis konformasional konformer
Dalam kasus 1,2-dikhloroetana, bentuk trans lebih stabil daripada bentuk gauche. Di pihak lain, dalam kasus etilen glikol (1,2-etanadiol; digunakan secara luas sebagai cairan antibeku) bentuk gauche lebih stabil daripada bentuk trans walaupun struktur molekulnya sangat mirip dengan 1,2dikhloroetana. Jelaskan.
Jawab: Dalam bentuk gauche etilen glikol ikatan hidrogen intramolekul akan terjadi dan menstabilkan struktur. Ikatan semacam ini tidak ada dalam bentuk trans.

Bentuk gauche Bentuk trans

4.8 ikatan dalam diboran Jelaskan ikatan dalam diboran. Jawab: lihat teks halaman.