Struktur Lewis, juga dikenal sebagai diagram titik Lewis, formula titik Lewis, struktur titik Lewis, struktur titik elektron, atau struktur titik elektron Lewis (LEDS), adalah diagram yang menunjukkan ikatan antara atom molekul dan pasangan elektron tunggal yang mungkin ada di dalam molekul. Struktur Lewis dapat ditarik untuk setiap molekul terikat kovalen, serta senyawa koordinasi. Struktur Lewis dinamai menurut Gilbert N. Lewis, yang mengenalkannya dalam artikel 1916-nya The Atom and the Molecule. Struktur Lewis memperluas konsep diagram titik elektron dengan menambahkan garis di antara atom untuk mewakili pasangan bersama dalam ikatan kimia.
Struktur Lewis menunjukkan masing-masing atom dan posisinya dalam struktur molekul menggunakan simbol kimianya. Garis digambar di antara atom yang saling terikat satu sama lain (pasang titik bisa digunakan sebagai pengganti garis). Kelebihan elektron yang membentuk pasangan tunggal diwakili sebagai pasang titik, dan ditempatkan di sebelah atom.
Meskipun elemen kelompok utama dari periode kedua dan seterusnya biasanya bereaksi dengan mendapatkan, kehilangan, atau berbagi elektron sampai mereka mencapai konfigurasi elektron shell valensi dengan keseluruhan oktet elektron, elemen lain mematuhi peraturan yang berbeda. Hidrogen (H) hanya dapat membentuk ikatan yang hanya memiliki dua elektron, sedangkan logam transisi sering kali sesuai dengan aturan duodectet (misalnya, senyawa seperti unsur .
Konstruksi dan penghitungan elektron
Artikel utama: Penghitungan elektron
Jumlah elektron yang terwakili dalam struktur Lewis sama dengan jumlah jumlah elektron valensi pada masing-masing atom. Elektron non-valensi tidak terwakili dalam struktur Lewis.
Setelah jumlah elektron yang tersedia telah ditentukan, elektron harus ditempatkan ke dalam struktur. Mereka harus ditempatkan pada awalnya sebagai pasangan tunggal: sepasang titik untuk setiap pasang elektron yang tersedia. Pasangan lone awalnya harus ditempatkan pada atom luar (selain hidrogen) sampai masing-masing atom luar memiliki delapan elektron pada pasangan ikatan dan pasangan tunggal; Pasangan ekstra lone kemudian bisa ditempatkan di atom pusat. Bila ragu, pasangan tunggal harus ditempatkan pada atom yang lebih elektronegatif terlebih dahulu.
Begitu semua pasangan lajang ditempatkan, atom-terutama atom pusat-mungkin tidak memiliki oktet elektron. Dalam hal ini, atom harus membentuk ikatan rangkap; satu elektron elektron dipindahkan untuk membentuk ikatan kedua antara dua atom. Sebagai pasangan ikatan dibagi antara dua atom, atom yang semula memiliki pasangan tunggal masih memiliki oktet; Atom lainnya sekarang memiliki dua elektron lagi di dalam cangkang valensinya.
Struktur Lewis untuk ion poliatomik dapat ditarik dengan metode yang sama. Saat menghitung elektron, ion negatif harus memiliki elektron ekstra yang ditempatkan dalam struktur Lewis mereka; Ion positif harus memiliki elektron lebih sedikit daripada molekul yang tidak bermuatan.
Bila struktur Lewis dari sebuah ion ditulis, keseluruhan struktur ditempatkan dalam tanda kurung, dan muatannya ditulis sebagai superscript di kanan atas, di luar tanda kurung.
Metode yang lebih sederhana telah diusulkan untuk membangun struktur Lewis, sehingga menghilangkan kebutuhan penghitungan elektron: atom ditarik menunjukkan elektron valensi; ikatan kemudian dibentuk dengan memasangkan elektron valensi atom yang terlibat dalam proses pembuatan ikatan, dan anion dan kation dibentuk dengan menambahkan atau melepaskan elektron ke / dari atom yang sesuai.
Sebuah trik adalah menghitung elektron valensi, kemudian menghitung jumlah elektron yang dibutuhkan untuk menyelesaikan aturan oktet (atau dengan hidrogen hanya 2 elektron), maka selisih dua angka ini dan jawabannya adalah jumlah elektron yang membentuknya. obligasi. Sisa elektron hanya pergi untuk mengisi oktet atom lainnya.
Prosedur sederhana dan umum lainnya untuk menulis struktur Lewis dan bentuk resonansi telah diusulkan.
Biaya formal
Artikel utama: Biaya formal
Dalam hal struktur Lewis, muatan formal digunakan dalam deskripsi, perbandingan, dan penilaian struktur topologi dan resonansi yang mungkin terjadi dengan menentukan muatan elektronik yang jelas dari masing-masing atom di dalam, berdasarkan struktur titik elektronnya, dengan asumsi kovalensi eksklusif atau non -polar bonding. Ini telah menggunakan dalam menentukan konfigurasi ulang elektron yang mungkin ketika mengacu pada mekanisme reaksi, dan seringkali menghasilkan tanda yang sama dengan muatan parsial atom, dengan pengecualian. Secara umum, muatan formal sebuah atom dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut, dengan asumsi definisi non-standar untuk markup yang digunakan:
Tuduhan formal sebuah atom dihitung sebagai perbedaan antara jumlah elektron valensi yang dimiliki atom netral dan jumlah elektron yang termasuk dalam struktur Lewis. Elektron dalam ikatan kovalen dibagi rata antara atom yang terlibat dalam ikatan. Total muatan formal pada ion harus sama dengan muatan ion, dan total muatan formal pada molekul netral sama dengan nol.
Untuk beberapa molekul dan ion, sulit untuk menentukan pasangan mana yang harus dipindahkan untuk membentuk ikatan ganda atau triple, dan dua atau lebih struktur resonansi yang berbeda dapat ditulis untuk molekul atau ion yang sama. Dalam kasus seperti itu biasa menulis semuanya dengan panah dua arah di antaranya (lihat Contoh di bawah). Hal ini kadang terjadi ketika beberapa atom dengan jenis yang sama mengelilingi atom pusat, dan terutama umum untuk ion poliatomik.
Ketika situasi ini terjadi, struktur Lewis molekul dikatakan sebagai struktur resonansi, dan molekulnya ada sebagai hibrid resonansi. Masing-masing kemungkinan berbeda ditumpangkan pada yang lain, dan molekul tersebut dianggap memiliki struktur Lewis yang setara dengan beberapa kombinasi dari keadaan ini.
Ion nitrat (NO3-), misalnya, harus membentuk ikatan rangkap antara nitrogen dan satu dari oxygens untuk memenuhi aturan oktet untuk nitrogen. Namun, karena molekulnya simetris, tidak masalah yang mana oxygens membentuk ikatan rangkap. Dalam kasus ini, ada tiga struktur resonansi yang mungkin. Mengekspresikan resonansi saat menggambar struktur Lewis dapat dilakukan dengan menarik setiap bentuk resonansi yang mungkin dan menempatkan panah berkepala ganda di antara keduanya atau dengan menggunakan garis putus-putus untuk mewakili ikatan parsial (walaupun yang terakhir adalah representasi yang baik dari hibrid resonansi yang tidak, secara formal, struktur Lewis).
Ketika membandingkan struktur resonansi untuk molekul yang sama, biasanya mereka yang memiliki muatan formal paling sedikit berkontribusi lebih terhadap hibrid resonansi keseluruhan. Bila muatan formal diperlukan, struktur resonansi yang memiliki muatan negatif pada elemen yang lebih elektronegatif dan muatan positif pada elemen yang kurang elektronegatif lebih disukai.
Ikatan tunggal juga dapat dipindahkan dengan cara yang sama untuk menciptakan struktur resonansi untuk molekul hipervalen seperti heksafluorida belerang, yang merupakan deskripsi yang benar menurut perhitungan kimia kuantum, bukan model oktet yang umum diperluas.
Struktur resonansi tidak boleh ditafsirkan untuk menunjukkan bahwa molekul tersebut beralih antar bentuk, namun molekul tersebut bertindak sebagai rata-rata berbagai bentuk.
Rumus ion nitrit adalah NO-2.
1. Nitrogen adalah atom yang kurang elektronegatif dari keduanya, jadi atom sentral memiliki banyak kriteria.
Hitunglah elektron valensi. Nitrogen memiliki 5 elektron valensi; masing oksigen memiliki 6, dengan total (6 × 2) + 5 = 17. Ion memiliki muatan -1, yang mengindikasikan elektron ekstra, sehingga jumlah elektron adalah 18.
Tempatkan pasangan tunggal. Setiap oksigen harus terikat pada nitrogen, yang menggunakan empat elektron-dua di setiap ikatan. 14 elektron yang tersisa awalnya harus ditempatkan sebagai 7 pasang tunggal. Setiap oksigen dapat mengambil maksimal 3 pasang tunggal, masing-masing memberikan oksigen 8 elektron termasuk pasangan ikatan. Pasangan tunggal ketujuh harus ditempatkan pada atom nitrogen.
Memuaskan aturan oktet. Kedua atom oksigen saat ini memiliki 8 elektron yang ditugaskan untuk mereka. Atom nitrogen hanya memiliki 6 elektron yang ditugaskan untuk itu. Salah satu pasangan tunggal pada atom oksigen harus membentuk ikatan rangkap, namun atom keduanya akan bekerja dengan baik. Karena itu, ada struktur resonansi.
Ikat ujung yang longgar. Dua struktur Lewis harus ditarik: Setiap struktur memiliki satu dari dua atom oksigen yang terikat ganda dengan atom nitrogen. Atom oksigen kedua di setiap struktur akan terikat satu ikatan dengan atom nitrogen. Tempatkan kurung di sekitar masing-masing struktur, dan tambahkan muatan (-) ke kanan atas di luar tanda kurung. Gambarlah panah berkepala dua di antara dua bentuk resonansi.
Format alternatif
Struktur kimia dapat ditulis dalam bentuk yang lebih kompak, terutama saat menunjukkan molekul organik. Dalam formula struktural terkondensasi, banyak atau bahkan semua ikatan kovalen mungkin tertinggal, dengan subskrip yang menunjukkan jumlah kelompok identik yang terikat pada atom tertentu. Diagram struktural steno lain adalah rumus skelet (juga dikenal sebagai formula garis-ikatan atau diagram kerangka karbon). Dalam formula kerangka, atom karbon tidak ditandai oleh simbol C tetapi oleh simpul garis. Atom-atom hidrogen yang terikat pada karbon tidak diperlihatkan-mereka dapat disimpulkan dengan menghitung jumlah ikatan pada atom karbon tertentu - masing-masing karbon diasumsikan memiliki empat ikatan secara total, sehingga setiap ikatan yang tidak ditunjukkan adalah, secara implisit, terhadap atom hidrogen.
Diagram lain mungkin lebih kompleks daripada struktur Lewis, menunjukkan ikatan dalam 3D menggunakan berbagai bentuk seperti diagram pengisian ruang.
