Prediksi sudut antar atom terikat menggunakan teori tolakan pasangan elektron kulit valensi (VSEPR). Nomor sterik - total atom lain dan pasangan elektron bebas yang terikat pada atom pusat - menentukan geometri molekul. Pasangan elektron mandiri berada di kulit terluar (kelambu) atom, dan tidak dibagi dengan atom lain.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Meskipun Anda tidak dapat menggunakan VSEPR untuk menghitung sudut ikatan, ini membantu menentukan sudut tersebut berdasarkan bilangan sterik. Hanya hidrogen yang memiliki bilangan sterik satu, dan molekul H2 memiliki bentuk linier.
Orbital Hibridisasi
Sebuah elektron mengorbit sebuah atom dalam bentuk karakteristik yang ditentukan oleh tempat yang paling mungkin untuk menemukan elektron pada satu waktu. Elektron saling tolak-menolak karena semuanya bermuatan negatif, sehingga orbital memberikan setiap elektron jarak maksimum yang mungkin dari tetangganya. Ketika elektron valensi membentuk ikatan kovalen dengan atom lain, perubahan orbital dalam proses yang disebut hibridisasi. VSEPR memprediksi sudut ikatan berdasarkan orbital hibridisasi, tetapi tidak akurat untuk senyawa logam tertentu, garam gas, dan oksida.
Hibridisasi Sp
Orbital hibrid yang paling sederhana adalah sp, sesuai dengan bilangan sterik dua. Sudut ikatan linier, atau 180 derajat, ketika atom tidak memiliki pasangan elektron bebas. Contohnya adalah karbon dioksida. Sebaliknya, molekul nitrogen memiliki satu pasangan elektron bebas. Ini memberikan bentuk linier tetapi orbital yang tidak terhibridisasi dan karena itu tidak memiliki sudut ikatan.
Hibridisasi Sp2
Jumlah sterik tiga mengarah pada pembentukan orbital sp2. Sudut ikatan bergantung pada jumlah pasangan elektron bebas. Misalnya, boron triklorida tidak memiliki pasangan elektron bebas, bentuk planar trigonal dan sudut ikatan 120 derajat. Molekul trioksigen O3 memiliki satu pasangan elektron bebas dan membentuk bentuk bengkok dengan sudut ikatan 118 derajat. Di sisi lain, O2 memiliki dua pasangan mandiri dan bentuk linier.
Hibridisasi Sp3
Sebuah atom dengan nomor sterik empat dapat memiliki dari nol hingga tiga pasangan elektron bebas dalam orbital hibridisasi sp3. Metana, yang tidak memiliki pasangan mandiri, membentuk tetrahedron dengan sudut ikatan 109,5 derajat. Amonia memiliki satu pasangan mandiri, menciptakan sudut ikatan 107,5 derajat dan bentuk piramida trigonal. Air, dengan dua pasang elektron bebas, memiliki bentuk bengkok dengan sudut ikatan 104,5 derajat. Molekul fluor memiliki tiga pasangan elektron bebas dan geometri linier.
Angka Sterik Lebih Tinggi
Bilangan sterik yang lebih tinggi menyebabkan geometri yang lebih kompleks dan sudut ikatan yang berbeda. Selain VSEPR, teori rumit seperti medan gaya molekul dan teori kuantum juga memprediksi sudut ikatan.