Latihan 1

 Latihan

Example 9.6

Tulis struktur Lewis untuk asam nitrat (HNO₃) di mana tiga atom O terikat pada atom pusat N dan atom H yang terionisasi terikat pada salah satu atom O.

Penyelesaian

Kita mengikuti prosedur yang sudah diuraikan untuk menulis struktur Lewis

Langkah 1: Struktur rangka HNO₃ adalah

Langkah 2: Konfigurasi elektron terluar N, O, dan H masing-masing adalah 2s²2p³, 2s²2p⁴, dan 1s¹. Dengan demikian, ada 5 + (3 x 6) + 1, atau 24, elektron valensi yang diperhitungkan dalam HNO₃.

Langkah 3: Kita menarik ikatan kovalen tunggal antara N dengan masing-masing dari tiga atom O dan antara satu atom O dengan atom H. Lalu kita akan mengisi elektron untuk mematuhi aturan oktet untuk atom O:

Langkah 4: Kita melihat bahwa struktur ini memenuhi aturan oktet untuk semua atom O tetapi tidak untuk atom N. Atom N hanya memiliki enam elektron. Oleh karena itu, kita memindahkan pasangan elektron bebas dari salah satu atom O ujung untuk membentuk ikatan lain dengan N. Sekarang aturan oktet juga terpenuhi untuk atom N:

Periksa

Pastikan bahwa semua atom (kecuali H) memenuhi aturan oktet. Hitung elektron valensi dalam HNO₃ (dalam ikatan dan pasangan elektron bebas). Hasilnya adalah 24, sama dengan jumlah total elektron valensi pada tiga atom O (3 x 6 = 18), satu atom N (5), dan satu atom H (1).

Latihan

Tulis struktur Lewis untuk asam formiat (HCOOH).

Jawaban:

Example 9.7

Tulis muatan formal untuk ion karbonat.

Strategi

Struktur Lewis untuk ion karbonat dikembangkan dalam Contoh 9.5:

Muatan formal pada atom dapat dihitung menggunakan prosedur yang diberikan.

Penyelesaian

Kita mengurangi jumlah elektron tidak terikat dan setengah elektron ikatan dari elektron valensi masing-masing atom.

Atom C: Atom C memiliki empat elektron valensi dan tidak ada elektron yang tidak terikat pada atom dalam struktur Lewis. Pemutusan ikatan rangkap dan dua ikatan tunggal menghasilkan transfer empat elektron ke atom C. Oleh karena itu, muatan formal adalah 4 - 4 = 0.

Atom O dalam C=O: Atom O memiliki enam elektron valensi dan ada empat elektron yang tidak terikat pada atom. Pemutusan ikatan rangkap menghasilkan transfer dua elektron ke atom O. Di sini muatan formal adalah 6 - 4 - 2 = 0.

Atom O dalam C-O: Atom ini memiliki enam elektron nonbonding dan pemutusan ikatan tunggal mentransfer elektron lain ke dalamnya. Oleh karena itu, muatan formal adalah 6 - 6 - 1 = -1.

Dengan demikian, struktur Lewis untuk CO₃²⁻ dengan muatan formal adalah

Periksa

Perhatikan bahwa jumlah muatan formal adalah -2, sama dengan muatan pada ion karbonat.

Latihan

Tulis muatan formal untuk ion nitrit (NO₂⁻).

Jawaban:

Example 9.8

Gambarlah tiga struktur resonansi untuk molekul dinitogen oksida, N₂O (susunan atomnya adalah NNO). Tunjukkan muatan formal. Urutkan struktur dalam kepentingan relatifnya terhadap sifat keseluruhan molekul.

Strategi

Struktur kerangka untuk N₂O adalah

N N O

Kita mengikuti prosedur yang digunakan untuk menggambar struktur Lewis dan menghitung muatan formal dalam Contoh 9.5 dan 9.6.

Penyelesaian

Tiga struktur resonansi adalah

Kita melihat bahwa ketiga struktur menunjukkan muatan formal. Struktur (b) adalah yang paling penting karena muatan negatifnya ada pada atom oksigen yang lebih elektronegatif. Struktur (c) adalah yang paling tidak penting karena memiliki pemisahan muatan formal yang lebih besar. Juga, muatan positif ada pada atom oksigen yang lebih elektronegatif.

Periksa

Pastikan tidak ada perubahan posisi atom dalam struktur. Karena N memiliki lima elektron valensi dan O memiliki enam elektron valensi, jumlah total elektron valensi adalah 5 x 2 + 6 = 16. Jumlah muatan formal adalah nol pada setiap struktur. 

Latihan

Gambarkan tiga struktur resonansi untuk ion tiosianat, SCN⁻. Buat peringkat struktur dalam urutan kepentingan yang menurun.

Jawaban:

Struktur pertama pada gambar adalah yang paling penting sedangkan struktur yang terakhir atau yang ketiga adalah struktur yang paling tidak penting.

Example 9.9

Gambarkan struktur Lewis untuk aluminium triiodida (AlI₃).
Strategi

Kita mengikuti prosedur yang digunakan dalam Contoh 9.5 dan 9.6 untuk menggambar struktur Lewis dan menghitung muatan formal. 

Penyelesaian 

Konfigurasi elektron terluar dari Al dan I masing-masing adalah 3s²3p¹ dan 5s²5p⁵. Jumlah total elektron valensi adalah 3 + 3 x 7 atau 24. Karena Al kurang elektronegatif daripada I, ia menempati posisi sentral dan membentuk tiga ikatan dengan atom I:

Perhatikan bahwa tidak ada muatan formal pada atom Al dan I.

Periksa

Meskipun aturan oktet dipenuhi untuk atom I, hanya ada enam elektron valensi di sekitar atom Al. Jadi, AlI₃ adalah contoh oktet yang tidak lengkap.

Latihan

Gambarkan struktur Lewis untuk BeF₂.

Jawaban:

Example 9.10

Hitunglah entalpi reaksi untuk proses berikut:

H₂(g) + Cl₂(g) ⟶ 2HCl(g)

Bandingkan hasil Anda dengan yang diperoleh menggunakan Persamaan (6.18).

Strategi

Perlu diingat bahwa pemutusan ikatan adalah proses penyerapan energi (endotermik) dan pembentukan ikatan adalah proses pelepasan energi (eksotermik). Oleh karena itu, perubahan energi secara keseluruhan adalah perbedaan antara dua proses yang berlawanan ini, seperti yang dijelaskan oleh Persamaan (9.3).

Penyelesaian

Kita mulai dengan menghitung jumlah ikatan yang putus dan jumlah ikatan yang terbentuk serta perubahan energi yang terkait. Ini paling baik dilakukan dengan membuat tabel:

Jenis Pemutusan Ikatan	Jumlah Pemutusan Ikatan	Entalpi Ikatan (kJ/mol)	Perubahan Energi (kJ/mol)
H-H (H2)	1	436,4	436,4
Cl-Cl (Cl2)	1	242,7	242,7

Jenis Pembentukan Ikatan	Jumlah Pembentukan Ikatan	Entalpi Ikatan (kJ/mol)	Perubahan Energi (kJ/mol)
H-Cl (HCl)	2	431,9	863,8

Selanjutnya, kita memperoleh energi total yang diterima dan energi total yang dilepaskan:

Energi total yang diterima = 436,4 kJ/mol + 242,7 kJ/mol = 679,1 kJ/mol

Energi total yang dilepas   = 863,8 kJ/mol

Kita menggunakan Persamaan (9.3) untuk menulis

∆Hº= 679,1 kJ/mol − 863,8 kJ/mol = -184,7 kJ/mol

Atau, kita dapat menggunakan Persamaan (6.18) dan data dalam Lampiran 3 untuk menghitung entalpi reaksi:

∆Hº = 2∆H_f^o (HCl) - [∆H_f^o (H₂) + ∆H_f^o (Cl₂)]

       = (2) (92,3 kJ/mol) - (0+0)

       = - 184,6 kJ/mol   

Periksa

Karena reaktan dan produk semuanya adalah molekul diatomik, kita mengharapkan hasil Persamaan (9.3) dan (6.18) sama. Perbedaan kecil di sini disebabkan oleh cara pembulatan.

Latihan

Hitung entalpi reaksi berikut:

H₂(g) + F₂(g) ⟶ 2HF(g)

(a) menggunakan Persamaan (9.3)

(b) menggunakan Persamaan (6.18)

Jawab:

(a) menggunakan persamaan (9.3)

Jenis Pemutusan Ikatan	Jumlah Pemutusan Ikatan	Entalpi Ikatan (kJ/mol)	Perubahan Energi (kJ/mol)
H-H (H2)	1	436,4	436,4
F-F(F2)	1	156,9	156,9

Jenis Pembentukan Ikatan	Jumlah Pembentukan Ikatan	Entalpi Ikatan (kJ/mol)	Perubahan Energi (kJ/mol)
H-F(HF)	2	568,2	1.136,4

Selanjutnya, kita memperoleh energi total yang diterima dan energi total yang dilepaskan:

Energi total yang diterima = 436,4 kJ/mol + 156,9 kJ/mol = 593,3 kJ/mol

Energi total yang dilepas = 1.136,4 kJ/mol

Kita menggunakan Persamaan (9.3) untuk menulis

∆Hº= 593,3 kJ/mol − 1.136,4 kJ/mol = -543.1 kJ/mol

(b) menggunakan Persamaan (6.18)

∆Hº = 2∆H_f^o (HF) - [∆H_f^o (H₂) + ∆H_f^o (F₂)]

       = (2) (-271,6 kJ/mol) - (0+0)

       = - 543,2 kJ/mol