Compound Structure and Properties · ⁨Struktur dan Sifat Senyawa⁩

AP Chemistry · ⁨AP Kimia⁩ · Topic 2 · ⁨Topik 2⁩

View Slides · ⁨Lihat Salindia⁩ Train · ⁨Latih⁩

Video lesson for this topic · ⁨Pelajaran video untuk topik ini⁩ Open the video page · ⁨Buka halaman video⁩

2.1

Types of Chemical Bonds · ⁨Jenis Ikatan Kimia⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.1.A: Explain the relationship between the type of bonding and the properties of the elements participating in the bond.

2.1.A.1 Electronegativity values for the representative elements increase going from left to right across a period and decrease going down a group. These trends can be understood qualitatively through the electronic structure of the atoms, the shell model, and Coulomb's law.
2.1.A.2 Valence electrons shared between atoms of similar electronegativity constitute a nonpolar covalent bond. For example, bonds between carbon and hydrogen are effectively nonpolar even though carbon is slightly more electronegative than hydrogen.
2.1.A.3 Valence electrons shared between atoms of unequal electronegativity constitute a polar covalent bond.
- i. The atom with a higher electronegativity will develop a partial negative charge relative to the other atom in the bond.
- ii. In single bonds, greater differences in electronegativity lead to greater bond dipoles.
- iii. All polar bonds have some ionic character, and the difference between ionic and covalent bonding is not distinct but rather a continuum.
2.1.A.4 The difference in electronegativity is not the only factor in determining if a bond should be designated as ionic or covalent. Generally, bonds between a metal and nonmetal are ionic, and bonds between two nonmetals are covalent. Examination of the properties of a compound is the best way to characterize the type of bonding.
2.1.A.5 In a metallic solid, the valence electrons from the metal atoms are considered to be delocalized and not associated with any individual atom.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.1.A: Jelaskan hubungan antara jenis ikatan dengan sifat-sifat unsur yang terlibat dalam ikatan tersebut.

2.1.A.1 Nilai elektronegativitas untuk unsur-unsur perwakilan meningkat dari kiri ke kanan melintasi suatu periode dan menurun dari atas ke bawah dalam suatu golongan. Tren-tren ini dapat dipahami secara kualitatif melalui struktur elektronik atom, model kulit, dan hukum Coulomb.
2.1.A.2 Elektron valensi yang dibagi antara atom-atom dengan elektronegativitas yang serupa membentuk ikatan kovalen nonpolar. Misalnya, ikatan antara karbon dan hidrogen efektifnya nonpolar meskipun karbon sedikit lebih elektronegatif daripada hidrogen.
2.1.A.3 Elektron valensi yang dibagi antara atom-atom dengan elektronegativitas yang berbeda membentuk ikatan kovalen polar.
- i. Atom dengan elektronegativitas yang lebih tinggi akan mengembangkan muatan parsial negatif relatif terhadap atom lainnya dalam ikatan tersebut.
- ii. Dalam ikatan tunggal, perbedaan elektronegativitas yang lebih besar menghasilkan dipol ikatan yang lebih besar.
- iii. Semua ikatan polar memiliki beberapa karakteristik ionik, dan perbedaan antara ikatan ionik dan kovalen tidak tegas melainkan sebuah kontinum.
2.1.A.4 Perbedaan elektronegativitas bukan satu-satunya faktor dalam menentukan apakah sebuah ikatan harus ditetapkan sebagai ionik atau kovalen. Umumnya, ikatan antara logam dan nonlogam bersifat ionik, dan ikatan antara dua nonlogam bersifat kovalen. Pemeriksaan sifat-sifat suatu senyawa adalah cara terbaik untuk mengkarakterisasi jenis ikatan.
2.1.A.5 Dalam padatan logam, elektron valensi dari atom-atom logam dianggap terdelokalisasi dan tidak terkait dengan atom individu mana pun.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

A chemical bond 化学键 is an attraction that holds atoms together. Which type forms depends on the atoms' electronegativities:

Ionic bond 离子键: electrons transfer from a metal to a nonmetal (large electronegativity difference).
Covalent bond 共价键: nonmetals share electrons (small difference). A big-but-not-huge difference gives a polar covalent 极性共价 bond.
Metallic bond 金属键: metal atoms share a "sea" of mobile electrons.

Bahasa Indonesia

Kristal natrium klorida: padatan ionik membentuk kisi-kisi ion bermuatan berlawanan

Ikatan kimia adalah gaya tarik yang mengikat atom-atom bersama. Jenis ikatan yang terbentuk bergantung pada kelektronegatifan atom-atom tersebut:

Ikatan ionik: logam mentransfer elektron valensinya ke nonlogam

Ikatan ionik: transfer elektron dari logam ke nonlogam (perbedaan kelektronegatifan besar).
Ikatan kovalen: nonlogam berbagi elektron (perbedaan kecil). Perbedaan yang besar namun tidak terlalu besar menghasilkan ikatan kovalen polar.
Ikatan logam: atom-atom logam berbagi "laut" elektron yang bergerak bebas.

Kristal berlian: jaringan kovalen raksasa menjelaskan kekerasan ekstrem dan titik leleh tinggi

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Form an ionic bond by electron transfer · ⁨Bentuk ikatan ion melalui transfer elektron⁩

An ionic bond forms when a metal gives electrons to a non-metal, making oppositely charged ions that attract; a covalent bond shares electrons instead. · ⁨Ikatan ion terbentuk ketika logam memberikan elektron ke non-logam, menghasilkan ion bermuatan berlawanan yang saling tarik; ikatan kovalen membagi elektron sebagai gantinya.⁩

2.2

Intramolecular Force and Potential Energy · ⁨Gaya Intramolekul dan Energi Potensial⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.2.A: Represent the relationship between potential energy and distance between atoms, based on factors that influence the interaction strength.

2.2.A.1 A graph of potential energy versus the distance between atoms (internuclear distance) is a useful representation for describing the interactions between atoms. Such graphs illustrate both the equilibrium bond length (the separation between atoms at which the potential energy is lowest) and the bond energy (the energy required to separate the atoms).
2.2.A.2 In a covalent bond, the bond length is influenced by both the size of the atom's core and the bond order (i.e., single, double, triple). Bonds with a higher order are shorter and have larger bond energies.
2.2.A.3 Coulomb's law can be used to understand the strength of interactions between cations and anions.
- i. Because the interaction strength is proportional to the charge on each ion, larger charges lead to stronger interactions.
- ii. Because the interaction strength increases as the distance between the centers of the ions (nuclei) decreases, smaller ions lead to stronger interactions.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.2.A: Representasikan hubungan antara energi potensial dan jarak antar atom, berdasarkan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan interaksi.

2.2.A.1 Grafik energi potensial versus jarak antar atom (jarak internuklear) adalah representasi yang berguna untuk menggambarkan interaksi antar atom. Grafik semacam itu mengilustrasikan baik panjang ikatan kesetimbangan (separasi antar atom di mana energi potensial paling rendah) maupun energi ikatan (energi yang diperlukan untuk memisahkan atom-atom tersebut).
2.2.A.2 Dalam ikatan kovalen, panjang ikatan dipengaruhi oleh baik ukuran inti atom maupun urutan ikatan (yaitu, tunggal, ganda, tiga). Ikatan dengan urutan lebih tinggi lebih pendek dan memiliki energi ikatan yang lebih besar.
2.2.A.3 Hukum Coulomb dapat digunakan untuk memahami kekuatan interaksi antara kation dan anion.
- i. Karena kekuatan interaksi sebanding dengan muatan setiap ion, muatan yang lebih besar mengarah pada interaksi yang lebih kuat.
- ii. Karena kekuatan interaksi meningkat seiring berkurangnya jarak antara pusat ion (inti), ion yang lebih kecil menghasilkan interaksi yang lebih kuat.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

As two atoms approach, a potential energy 势能 curve captures the balance of attraction and repulsion. It dips to a minimum at the bond length 键长 (the stable separation) whose depth is the bond energy 键能. Shorter, stronger bonds sit in deeper, tighter wells; more shared pairs (double, triple bonds) give shorter, stronger bonds.

Bahasa Indonesia

Saat dua atom mendekat, kurva energi potensial menggambarkan keseimbangan antara tarikan dan tolakan. Kurva ini memuncak ke minimum pada panjang ikatan (jarak stabil) yang kedalamannya adalah energi ikatan. Ikatan yang lebih pendek dan lebih kuat berada dalam sumur yang lebih dalam dan sempit; semakin banyak pasangan yang dibagikan (ikatan rangkap, ikatan tiga), ikatan menjadi lebih pendek dan lebih kuat.

2.3

Structure of Ionic Solids · ⁨Struktur Padatan Ionik⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.3.A: Represent an ionic solid with a particulate model that is consistent with Coulomb's law and the properties of the constituent ions.

2.3.A.1 The cations and anions in an ionic crystal are arranged in a systematic, periodic 3-D array that maximizes the attractive forces among cations and anions while minimizing the repulsive forces.
- Exclusion statement: Knowledge of specific crystal structures is not essential to an understanding of the learning objective and will not be assessed on the AP Exam.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.3.A: Representasikan padatan ionik dengan model partikulat yang konsisten dengan hukum Coulomb dan sifat-sifat ion penyusunnya.

2.3.A.1 Kation dan anion dalam kristal ionik tersusun dalam susunan 3-D yang sistematis dan periodik yang memaksimalkan gaya tarik-menarik di antara kation dan anion sekaligus meminimalkan gaya tolak-menolak.
- Pernyataan Pengecualian: Pengetahuan tentang struktur kristal spesifik tidak penting untuk pemahaman tujuan pembelajaran dan tidak akan diujikan dalam Ujian AP.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

An ionic solid 离子固体 is a repeating 3-D lattice 晶格 of alternating cations and anions, held by strong electrostatic attraction. This explains their high melting points, brittleness, and why they conduct only when molten or dissolved (ions freed to move). The lattice energy rises with larger ion charges and smaller ions, so MgO (both $2+/2-$) melts far higher than NaCl (both $1+/1-$).

Bahasa Indonesia

Padatan ionik adalah kisi-kisi 3-D berulang dari kation dan anion yang berselang-seling, diikat oleh tarikan elektrostatik yang kuat. Ini menjelaskan titik lelehnya yang tinggi, sifat rapuh, dan mengapa mereka hanya menghantarkan listrik saat cair atau larut (ion-ion terlepas untuk bergerak). Energi kisi-kisi meningkat seiring dengan bertambahnya muatan ion dan ukuran ion yang lebih kecil, sehingga MgO (keduanya $2+/2-$) meleleh jauh lebih tinggi daripada NaCl (keduanya $1+/1-$).

Ion-ion terkemas dalam kisi-kisi raksasa kation dan anion yang berselang-seling

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
lattice/ˈlætɪs/	kisi
delocalized/dɪˈlɒkəlaɪzd/	terdelokalisasi

2.4

Structure of Metals and Alloys · ⁨Struktur Logam dan Paduan⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.4.A: Represent a metallic solid and/or alloy using a model to show essential characteristics of the structure and interactions present in the substance.

2.4.A.1 Metallic bonding can be represented as an array of positive metal ions surrounded by delocalized valence electrons (i.e., a "sea of electrons").
2.4.A.2 Interstitial alloys form between atoms of significantly different radii, where the smaller atoms fill the interstitial spaces between the larger atoms (e.g., with steel in which carbon occupies the interstices in iron).
2.4.A.3 Substitutional alloys form between atoms of comparable radius, where one atom substitutes for the other in the lattice. (e.g., in certain brass alloys, other elements, usually zinc, substitute for copper.)

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.4.A: Representasikan padatan logam dan/atau paduan menggunakan model untuk menunjukkan karakteristik utama struktur dan interaksi yang ada dalam zat tersebut.

2.4.A.1 Ikatan logam dapat direpresentasikan sebagai susunan ion logam positif yang dikelilingi oleh elektron valensi terdelokalisasi (yaitu, "lautan elektron").
2.4.A.2 Paduan interstisial terbentuk antara atom-atom dengan jari-jari yang sangat berbeda, di mana atom-atom yang lebih kecil mengisi ruang interstisial di antara atom-atom yang lebih besar (misalnya, pada baja di mana karbon menempati celah dalam besi).
2.4.A.3 Paduan substitusional terbentuk antara atom-atom dengan jari-jari yang comparable, di mana satu atom menggantikan atom lainnya dalam kisi. (misalnya, pada paduan kuningan tertentu, elemen lain, biasanya seng, menggantikan tembaga.)

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

In a metal, cations sit in a lattice bathed in delocalized 离域 electrons, which explains conductivity, malleability, and luster. An alloy 合金 mixes metals: a substitutional alloy swaps in similar-sized atoms; an interstitial alloy (like steel) fits small atoms into the gaps, making it harder.

Bahasa Indonesia

Dalam logam, kation berada dalam kisi-kisi yang dialiri oleh elektron terdelokalisasi, yang menjelaskan konduktivitas, kelenturan, dan kilau. Paduan mencampur logam: paduan substitusional menggantikan atom dengan ukuran serupa; paduan interstisial (seperti baja) memasukkan atom kecil ke dalam celah, menjadikannya lebih keras.

Atom dengan ukuran berbeda dalam paduan menghentikan lapisan bergeser, sehingga lebih keras — Atom berukuran berbeda dalam paduan mencegah lapisan bergeser, sehingga lebih keras

Ikatan logam: ion positif dalam lautan elektron terdelokalisasi

Tembaga alami: ikatan logam memberikan padatan berkilau dan lentur dengan elektron terdelokalisasi

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Slide layers in a metallic lattice · ⁨Geser lapisan dalam kisi logam⁩

A metal is positive ions in a sea of delocalised electrons. The layers can slide without breaking the bond, so metals are malleable and conduct. · ⁨Logam adalah ion positif dalam lautan elektron terdelokalisasi. Lapisan dapat bergeser tanpa mematahkan ikatan, sehingga logam bersifat ulet dan konduktif.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
chemical bond/ˈkemɪkl bɒnd/	Ikatan kimia
Ionic bond/aɪˈɒnɪk bɒnd/	Ikatan ionik
Covalent bond/ˈkəʊvələnt bɒnd/	Ikatan kovalen
polar covalent/ˈpəʊlə ˈkəʊvələnt/	kovalen polar
Metallic bond/məˈtælɪk bɒnd/	Ikatan logam
potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/	energi potensial
bond length/bɒnd leŋθ/	panjang ikatan
bond energy/bɒnd ˈenədʒi/	tenaga ikatan
ionic solid/aɪˈɒnɪk ˈsɒlɪd/	Padatan ionik
alloy/ˈælɔɪ/	paduan
Lewis diagram/ˈluːɪs ˈdaɪəɡræm/	diagram Lewis
lone pairs/ləʊn peəz/	pasangan elektron bebas
octet/ɒkˈtet/	oktet
resonance/ˈrezənəns/	resonansi
Formal charge/ˈfɔːml tʃɑːdʒ/	Muatan formal

2.5

Lewis Diagrams · ⁨Diagram Lewis⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.5.A: Represent a molecule with a Lewis diagram.

2.5.A.1 Lewis diagrams can be constructed according to an established set of principles.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.5.A: Mewakili sebuah molekul dengan diagram Lewis.

2.5.A.1 Diagram Lewis dapat disusun sesuai dengan serangkaian prinsip yang telah mapan.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

A Lewis diagram 路易斯结构 shows valence electrons as bonding pairs and lone pairs 孤对电子, giving most atoms an octet 八隅体 (8 valence electrons; H wants 2). Steps: count total valence electrons, connect atoms with single bonds, complete octets on outer atoms, then form multiple bonds if the central atom is short.

Worked example. Draw carbon dioxide, $\text{CO}_2$. Total valence electrons $=4+2(6)=16$. Put C in the centre; single bonds to each O use $4$ electrons and leave the outer O atoms short. Completing octets forces two double bonds, $\text{O}=\text{C}=\text{O}$: each O then has two lone pairs, C has none, and all $16$ electrons are placed with every atom at an octet.

Bahasa Indonesia

Diagram Lewis menampilkan elektron valensi sebagai pasangan pengikat dan pasangan elektron bebas, memberikan sebagian besar atom oktet (8 elektron valensi; H menginginkan 2). Langkah-langkahnya: hitung total elektron valensi, hubungkan atom dengan ikatan tunggal, lengkapi oktet pada atom terluar, lalu buat ikatan ganda jika atom pusat kekurangan elektron.

Diagram titik dan silang menunjukkan pasangan pengikat dan pasangan elektron bebas dalam molekul

Contoh terpecahkan. Gambarlah karbon dioksida, $\text{CO}_2$. Total elektron valensi $=4+2(6)=16$. Letakkan C di tengah; ikatan tunggal ke masing-masing O menggunakan $4$ elektron dan menyisakan kekurangan elektron pada atom O terluar. Melengkapi oktet memaksa terbentuknya dua ikatan ganda, $\text{O}=\text{C}=\text{O}$: setiap O kemudian memiliki dua pasangan elektron bebas, C tidak punya, dan semua $16$ elektron telah ditempatkan dengan setiap atom memenuhi oktet.

2.6

Resonance and Formal Charge · ⁨Resonansi dan Muatan Formal⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.6.A: Represent a molecule with a Lewis diagram that accounts for resonance between equivalent structures or that uses formal charge to select between nonequivalent structures.

2.6.A.1 In cases where more than one equivalent Lewis structure can be constructed, resonance must be included as a refinement to the Lewis structure. In many such cases, this refinement is needed to provide qualitatively accurate predictions of molecular structure and properties.
2.6.A.2 The octet rule and formal charge can be used as criteria for determining which of several possible valid Lewis diagrams provides the best model for predicting molecular structure and properties.
2.6.A.3 As with any model, there are limitations to the use of the Lewis structure model, particularly in cases with an odd number of valence electrons.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.6.A: Mewakili sebuah molekul dengan diagram Lewis yang memperhitungkan resonansi antar struktur ekuivalen atau yang menggunakan muatan formal untuk memilih di antara struktur tidak ekuivalen.

2.6.A.1 Pada kasus di mana lebih dari satu struktur Lewis ekuivalen dapat disusun, resonansi harus disertakan sebagai penyempurnaan terhadap struktur Lewis. Dalam banyak kasus seperti ini, penyempurnaan diperlukan untuk memberikan prediksi kuantitatif yang akurat mengenai struktur dan sifat molekul.
2.6.A.2 Aturan oktet dan muatan formal dapat digunakan sebagai kriteria untuk menentukan diagram Lewis valid mana di antara beberapa kemungkinan yang menyediakan model terbaik untuk memprediksi struktur dan sifat molekul.
2.6.A.3 Seperti halnya model lainnya, terdapat keterbatasan dalam penggunaan model struktur Lewis, terutama pada kasus dengan jumlah elektron valensi ganjil.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

When two or more valid Lewis diagrams differ only in electron placement, the true structure is an average – resonance 共振. Formal charge 形式电荷 (valence electrons minus lone-pair electrons minus half the bonding electrons) picks the best structure: the one with formal charges closest to zero, and any negative charge on the most electronegative atom.

Worked example. Assign formal charges in the nitrate ion, $\text{NO}_3^{-}$ (one double bond, two single bonds). For N (4 bonds, no lone pairs): $5-0-4=+1$. For the double-bonded O (2 lone pairs): $6-4-2=0$. For each single-bonded O (3 lone pairs): $6-6-1=-1$. The total is $+1+0+(-1)+(-1)=-1$, matching the ion's overall charge – a good check that the structure is drawn correctly. Because the three O atoms are equivalent by resonance, the real ion has three identical bonds.

Bahasa Indonesia

Ketika dua atau lebih diagram Lewis yang valid berbeda hanya dalam penempatan elektron, struktur sejati merupakan rata-rata – resonansi. Muatan formal (elektron valensi dikurangi elektron pasangan bebas dikurangi setengah elektron pengikat) memilih struktur terbaik: yaitu struktur dengan muatan formal yang paling mendekati nol, dan jika ada muatan negatif, harus terletak pada atom yang paling elektronegatif.

Contoh terpecah. Tentukan muatan formal pada ion nitrat, $\text{NO}_3^{-}$ (satu ikatan rangkap, dua ikatan tunggal). Untuk N (4 ikatan, tanpa pasangan elektron bebas): $5-0-4=+1$. Untuk O yang berikatan rangkap (2 pasangan elektron bebas): $6-4-2=0$. Untuk setiap O berikatan tunggal (3 pasangan elektron bebas): $6-6-1=-1$. Totalnya adalah $+1+0+(-1)+(-1)=-1$, sesuai dengan muatan keseluruhan ion – sebagai verifikasi baik bahwa struktur digambar dengan benar. Karena ketiga atom O setara secara resonansi, ion sejati memiliki tiga ikatan yang identik.

2.7

VSEPR and Bond Hybridization · ⁨VSEPR dan Hibridisasi Ikatan⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

Learning Objective 2.7.A: Based on the relationship between Lewis diagrams, VSEPR theory, bond orders, and bond polarities:

i. Explain structural properties of molecules.
ii. Explain electron properties of molecules.
2.7.A.1 VSEPR theory uses the Coulombic repulsion between electrons as a basis for predicting the arrangement of electron pairs around a central atom.
2.7.A.2 Both Lewis diagrams and VSEPR theory must be used for predicting electronic and structural properties of many covalently bonded molecules and polyatomic ions, including the following:
- i. Molecular geometry (linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal pyramidal, bent, trigonal bipyramidal, seesaw, T-shaped, octahedral, square pyramidal, square planar)
- ii. Bond angles
- iii. Relative bond energies based on bond order
- iv. Relative bond lengths (multiple bonds, effects of atomic radius)
- v. Presence of a dipole moment
- vi. Hybridization of valence orbitals for atoms within a molecule or polyatomic ion
2.7.A.3 The terms "hybridization" and "hybrid atomic orbital" are used to describe the arrangement of electrons around a central atom. When the central atom is $sp$ hybridized, its ideal bond angles are $180°$; for $sp^2$ hybridized atoms the bond angles are $120°$; and for $sp^3$ hybridized atoms the bond angles are $109.5°$.
- Exclusion statement: An understanding of the derivation and depiction of hybrid orbitals will not be assessed on the AP Exam. The course includes the distinction between sigma and pi bonding, the use of VSEPR to explain the shapes of molecules, and the $sp$, $sp^2$, and $sp^3$ nomenclature.
- Exclusion statement: Hybridization involving d orbitals will not be assessed on the AP Exam. When an atom has more than four pairs of electrons surrounding the central atom, students are only responsible for the shape of the resulting molecule.
2.7.A.4 Bond formation is associated with overlap between atomic orbitals. In multiple bonds, such overlap leads to the formation of both sigma and pi bonds. The overlap is stronger in sigma than pi bonds, which is reflected in sigma bonds having greater bond energy than pi bonds. The presence of a pi bond also prevents the rotation of the bond and leads to geometric isomers.
- Exclusion statement: Molecular orbital theory is recommended as a way to provide deeper insight into bonding. However, the AP Exam will neither explicitly assess molecular orbital diagrams, filling of molecular orbitals, nor the distinction between bonding, nonbonding, and antibonding orbitals.

Bahasa Indonesia

Tujuan Pembelajaran 2.7.A: Berdasarkan hubungan antara diagram Lewis, teori VSEPR, order ikatan, dan polaritas ikatan:

i. Jelaskan sifat struktural molekul.
ii. Jelaskan sifat elektronik molekul.
2.7.A.1 Teori VSEPR menggunakan tolakan Coulombik antara elektron sebagai dasar untuk memprediksi susunan pasangan elektron di sekitar atom pusat.
2.7.A.2 Baik diagram Lewis maupun teori VSEPR harus digunakan untuk memprediksi sifat elektronik dan struktural banyak molekul berikatan kovalen dan ion poliatomik, termasuk berikut ini:
- i. Geometri molekul (linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal piramida, bengkok, bipyramidal trigonal, seesaw, berbentuk-T, oktahedral, piramida persegi, planar persegi)
- ii. Sudut ikatan
- iii. Energi ikatan relatif berdasarkan order ikatan
- iv. Panjang ikatan relatif (ikatan rangkap, efek jari-jari atom)
- v. Adanya momen dipol
- vi. Hibridisasi orbital valensi untuk atom-atom dalam molekul atau ion poliatomik
2.7.A.3 Istilah "hibridisasi" dan "orbital atom hibrid" digunakan untuk menggambarkan susunan elektron di sekitar atom pusat. Ketika atom pusat $sp$ terhibridisasi, sudut ikatan idealnya adalah $180°$; untuk atom $sp^2$ terhibridisasi, sudut ikatannya adalah $120°$; dan untuk atom $sp^3$ terhibridisasi, sudut ikatannya adalah $109.5°$.
- Pernyataan eksklusi: Pemahaman tentang turunan dan penggambaran orbital hibrid tidak akan diuji dalam Ujian AP. Kurikulum mencakup pembedaan antara ikatan sigma dan pi, penggunaan VSEPR untuk menjelaskan bentuk molekul, serta nomenklatur $sp$, $sp^2$, dan $sp^3$.
- Pernyataan eksklusi: Hibridisasi yang melibatkan orbital d tidak akan diuji dalam Ujian AP. Ketika suatu atom memiliki lebih dari empat pasangan elektron yang mengelilingi atom pusat, siswa hanya bertanggung jawab atas bentuk molekul yang dihasilkan.
2.7.A.4 Pembentukan ikatan berkaitan dengan tumpang tindih antara orbital atom. Dalam ikatan rangkap, tumpang tindih ini menghasilkan pembentukan ikatan sigma dan pi. Tumpang tindih lebih kuat dalam ikatan sigma daripada ikatan pi, yang tercermin dalam energi ikatan sigma yang lebih besar daripada ikatan pi. Keberadaan ikatan pi juga mencegah rotasi ikatan dan menyebabkan isomer geometri.
- Pernyataan eksklusi: Teori orbital molekul direkomendasikan sebagai cara untuk memberikan wawasan yang lebih mendalam tentang ikatan. Namun, Ujian AP tidak akan secara eksplisit menguji diagram orbital molekul, pengisian orbital molekul, maupun pembedaan antara orbital ikatan, non-ikatan, dan anti-ikatan.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP⁩

English

VSEPR: molecular shapes

VSEPR 价层电子对互斥 theory predicts shape: electron pairs (bonds and lone pairs) around a central atom spread out as far apart as possible. Counting electron domains gives the geometry (linear, trigonal planar, tetrahedral, …); lone pairs push bonds closer, bending the shape. Hybridization 杂化 ($sp$, $sp^2$, $sp^3$) describes the mixed orbitals matching that geometry. Molecular shape and bond polarity together decide whether the whole molecule is polar.

Worked example. Predict the shape of ammonia, $\text{NH}_3$. Nitrogen has $3$ bonding pairs and $1$ lone pair – four electron domains, so the electron geometry is tetrahedral and the hybridization is $sp^3$. The lone pair is invisible in the shape but still pushes the bonds together, so the molecular shape is trigonal pyramidal with a bond angle of about $107^{\circ}$ (a little less than the ideal $109.5^{\circ}$). The three N–H dipoles do not cancel, so the molecule is polar.

Bonds form when atomic orbitals overlap. Every single bond is one sigma bond σ键 – orbitals overlapping head-on along the line joining the two atoms. A multiple bond adds a pi bond π键, made by $p$ orbitals overlapping sideways above and below that line: a double bond is one sigma + one pi, a triple bond one sigma + two pi. Head-on overlap is more effective, so a sigma bond is stronger (higher bond energy) than a pi bond – which is why a double bond is stronger than a single bond but not twice as strong. A pi bond also locks the two atoms so they cannot rotate about the bond; a C=C double bond therefore has fixed cis and trans forms – geometric isomers 几何异构体 that a freely-rotating single bond could never show.

Worked example. Count the bonds in ethene, $\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2$. The four C–H bonds are single bonds (one sigma each); the C=C is one sigma plus one pi. So ethene has 5 sigma and 1 pi bond, and that single pi bond is exactly what stops the two $\text{CH}_2$ ends from twisting relative to each other.

Bahasa Indonesia

VSEPR: bentuk molekul

Teori VSEPR memprediksi bentuk: pasangan elektron (ikatan dan pasangan elektron bebas) di sekitar atom pusat menyebar sejauh mungkin. Menghitung domain elektron memberikan geometri (linear, trigonal planar, tetrahedral, …); pasangan elektron bebas mendorong ikatan lebih dekat, melengkungkan bentuk. Hibridisasi ($sp$, $sp^2$, $sp^3$) menggambarkan orbital hibrida yang sesuai dengan geometri tersebut. Bentuk molekul dan polaritas ikatan bersama-sama menentukan apakah seluruh molekul bersifat polar.

Hibridisasi dan bentuk: sp3 tetrahedral, sp2 planar, sp linear

Bentuk-bentuk VSEPR umum dan sudut ikatannya

Contoh terpecah. Prediksikan bentuk amonia, $\text{NH}_3$. Nitrogen memiliki $3$ pasangan ikatan dan $1$ pasangan elektron bebas – empat domain elektron, sehingga geometri elektron adalah tetrahedral dan hibridisasinya adalah $sp^3$. Pasangan elektron bebas tidak terlihat dalam bentuk tetapi tetap mendorong ikatan saling mendekat, sehingga bentuk molekuler adalah trigonal piramidal dengan sudut ikatannya sekitar $107^{\circ}$ (sedikit kurang dari ideal $109.5^{\circ}$). Tiga dipol N–H tidak saling meniadakan, sehingga molekul bersifat polar.

Ikatan terbentuk ketika orbital atomik tumpang tindih. Setiap ikatan tunggal adalah satu ikatan sigma σ – orbital yang tumpang tindih secara langsung sepanjang garis penghubung kedua atom. Ikatan rangkap menambahkan ikatan pi π, yang terbentuk oleh orbital $p$ yang tumpang tindih menyamping di atas dan bawah garis tersebut: ikatan rangkap terdiri dari satu sigma + satu pi, ikatan rangkap tiga terdiri dari satu sigma + dua pi. Tumpang tindih langsung lebih efektif, sehingga ikatan sigma lebih kuat (energi ikatan lebih tinggi) daripada ikatan pi – inilah sebabnya ikatan rangkap lebih kuat daripada ikatan tunggal tetapi bukan dua kali lipat kekuatannya. Ikatan pi juga mengunci kedua atom sehingga mereka tidak dapat berotasi pada ikatan; oleh karena itu ikatan rangkap C=C memiliki bentuk cis dan trans yang tetap – isomer geometris yang tidak pernah dapat ditunjukkan oleh ikatan tunggal yang berotasi bebas.

Contoh terpecah. Hitung jumlah ikatan dalam etena, $\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2$. Keempat ikatan C–H adalah ikatan tunggal (satu sigma masing-masing); C=C adalah satu sigma ditambah satu pi. Jadi etena memiliki 5 ikatan sigma dan 1 ikatan pi, dan ikatan pi tunggal ini persislah yang mencegah kedua ujung $\text{CH}_2$ berputar relatif terhadap satu sama lain.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Predict molecular shape with VSEPR · ⁨Prediksi bentuk molekul dengan VSEPR⁩

VSEPR: electron pairs repel and spread as far apart as possible, setting the molecule's shape. Add bonding and lone pairs and watch the geometry change. · ⁨VSEPR: pasangan elektron tolak-menolak dan tersebar sejauh mungkin, menentukan bentuk molekul. Tambahkan pasangan ikatan dan pasangan elektron bebas, lalu lihat geometri berubah.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
VSEPR/ˈvespə/	VSEPR
Hybridization/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/	Hibridisasi
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/	ikatan sigma
pi bond/paɪ bɒnd/	ikatan pi
geometric isomers/ˌdʒiːəʊˈmetrɪk ˈaɪsəməz/	Isomer geometris

2.7

Exam tips · ⁨Tips ujian⁩

English

Decide the bond type from the atoms: ionic (metal + non-metal, electron transfer), covalent (non-metals, sharing), metallic (sea of delocalised electrons).
An ionic solid conducts only when molten or dissolved (ions free to move), never as a solid.
Draw Lewis structures to satisfy the octet (H wants 2), then use VSEPR — electron pairs spread as far apart as possible — to predict the shape.
Lone pairs take up space and push bonds closer, bending the shape (water is bent, ammonia pyramidal).
A molecule can have polar bonds yet be non-polar overall if its symmetry makes the dipoles cancel ($\text{CO}_2$).
A single bond is 1 sigma bond; a double bond is 1 sigma + 1 pi, a triple bond 1 sigma + 2 pi. Sigma is stronger than pi, and a pi bond blocks rotation, giving cis/trans geometric isomers.

Bahasa Indonesia

Tentukan jenis ikatan berdasarkan atom: ionik (logam + non-logam, transfer elektron), kovalen (non-logam, berbagi), logam (lautan elektron terdelokalisasi).
Padatan ionik hanya menghantarkan listrik saat lebur atau larut (ion bebas bergerak), tidak pernah dalam keadaan padat.
Gambar struktur Lewis untuk memenuhi oktet (H menginginkan 2), lalu gunakan VSEPR – pasangan elektron menyebar sejauh mungkin – untuk memprediksi bentuk.
Pasangan elektron bebas memakan ruang dan mendorong ikatan lebih dekat, melengkungkan bentuk (air berbentuk bengkok, amonia berbentuk piramidal).
Molekul bisa memiliki ikatan polar namun bersifat non-polar secara keseluruhan jika simetrinya membuat dipoles saling meniadakan ($\text{CO}_2$).
Ikatan tunggal adalah 1 sigma; ikatan rangkap adalah 1 sigma + 1 pi, ikatan rangkap tiga 1 sigma + 2 pi. Sigma lebih kuat daripada pi, dan ikatan pi menghalangi rotasi, menghasilkan isomer geometris cis/trans.

Interactive lessons on this topic · ⁨Pelajaran interaktif untuk topik ini⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Kerjakan langkah demi langkah, dengan latihan pengecekan instan.⁩

Past Papers · ⁨Soal-Soil Masa Lalu⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨AP Kimia⁩ · ⁨Topik lain dalam AP Chemistry · ⁨AP Kimia⁩⁩