Rencana Pelajaran Menyusun Molekul: Atom, Ikatan, Bentuk

Diperbarui 2026-10-02

Rencana pelajaran menyusun molekul ini memakai simulasi gratis tempat siswa menyeret atom bersama-sama dan molekulnya berhasil atau tidak. Hidrogen mengambil satu ikatan, oksigen dua, nitrogen tiga, karbon empat, dan simulasi memberi tahu siswa ketika sebuah atom sudah penuh. Molekul yang selesai menampilkan rumus, nama, dan model 3D dengan bentuk serta sudut ikatannya. Anda mendapat tujuan pembelajaran, persiapan, prediksi, urutan langkah demi langkah dengan apa yang seharusnya dilihat siswa, lima pertanyaan untuk tautan kelas, perluasan VSEPR untuk siswa yang lebih tua, dan ide diferensiasi. Setiap rumus, bentuk, dan sudut di bawah berasal dari kode model simulasi itu sendiri.

Gambaran pelajaran

Tujuan pembelajaran

Pada akhir pelajaran, siswa dapat:

  1. Menggunakan valensi (H satu ikatan, O dua, N tiga, C empat) untuk menyusun molekul sederhana dan menjelaskan mengapa beberapa kombinasi gagal.
  2. Menulis rumus molekul yang telah mereka susun.
  3. Menggolongkan molekul sebagai unsur atau senyawa.
  4. Menjelaskan bentuk H₂O, CO₂, NH₃, dan CH₄ serta menyebutkan sudut ikatannya.
  5. Menjelaskan bagaimana dua molekul berbeda dapat memiliki satu rumus yang sama (isomer).

Apa yang dilakukan simulasi

Siswa menyeret atom dari wadah di bagian bawah layar dan menjatuhkannya di dekat atom lain. Jika kedua atom masih memiliki ikatan bebas, keduanya bergabung. Mengetuk ikatan akan memutusnya; dengan mouse, tanda ✂ muncul ketika Anda mengarahkan penunjuk ke ikatan. Ketika setiap atom telah memakai tepat valensinya, molekul selesai dan sebuah label menampilkan rumus dan namanya, seperti "H₂O – air", dengan tombol 3D. Baris status menjelaskan apa yang terjadi, misalnya "Terbentuk H₂O (air) – senyawa dari H, O."

Simulasi ini memakai valensi berikut: H, F, Cl, dan Br satu ikatan; O dua; N, P, dan B tiga; C dan Si empat; S dua (lebih hanya bila berikatan dengan O). Simulasi hanya menyusun rantai terbuka, tanpa cincin, dan katalognya memuat 58 zat.

Simulasi ini memiliki tiga layar:

  • Buat molekul: empat kotak koleksi dan satu kit atau lebih dengan jumlah atom terbatas. ◀ ▶ mengganti kit. Molekul yang selesai masuk ke kotak dengan rumus yang cocok. Koleksi 1 meminta CO₂, CO, H₂O₂, dan Cl₂. Kit 1 berisi 3 C dan 4 O. Kit 2 berisi 2 H, 3 O, dan 3 Cl. Setiap kit memiliki satu atau dua atom cadangan, jadi siswa harus merencanakan. Atur ulang layar mengembalikan Koleksi 1 yang sama.
  • Kumpulan: setiap kotak membutuhkan dua atau tiga molekul dari zat yang sama. Koleksi 1 meminta 2 Cl₂, 2 CH₄, 3 CO, dan 3 HF.
  • Laboratorium: empat kit dengan atom tanpa batas (H C N O · H C O F Cl · H N O S P · H C Br B Si), hingga 40 atom di meja per kit.

Tampilan 3D berputar dengan menyeret dan menunjukkan bentuk serta sudut ikatan: "bengkok di sekitar O (sudut ikatan ≈ 104,5°)." Di bawahnya, tampilan ini menghitung setiap unsur dan menyatakan apakah molekul itu unsur atau senyawa.

Menyusun molekul – atom, valensi, rumus, dan bentuk 3D

Bahan dan persiapan sebelum kelas

Bahan: satu perangkat per pasangan, dan lembar catatan dengan kolom untuk rumus, nama, unsur atau senyawa, bentuk, dan sudut ikatan.

Persiapan (10 menit, sekali saja):

  1. Buka simulasi. Pengaturan awalnya adalah layar Buat molekul, zat-zat yang umum, dan nama ditampilkan.
  2. Klik Bagikan dan buat tautan untuk setiap kelas, misalnya "IPA · Jam ke-1". Tautan ini menyematkan nilai awal tersebut. Untuk kelas yang sudah mengenal kimia organik, tautan kedua dengan Target koleksi diatur ke Diperluas (dengan organik) memberi kotak yang lebih sulit.
  3. Opsional: di tab Pertanyaan, masukkan kumpulan pertanyaan di bawah dan lampirkan pada tautan.
  4. Bagikan tautannya, atau buka dalam mode presentasi dan tampilkan kode QR.

Urutan pelajaran

1. Pemantik dan prediksi (7 menit)

Tunjukkan segelas air dan tanyakan: "Kita menulis air sebagai H₂O. Mengapa tidak HO, atau H₃O?" Kumpulkan beberapa jawaban. Lalu siswa menetapkan dua prediksi, di kertas atau pada tautan:

  • P1. "Anda punya satu atom karbon dan banyak hidrogen. Berapa atom H yang akan berikatan dengan C sebelum molekulnya lengkap? 2 / 3 / 4 / 6"
  • P2. "Menurut Anda, bentuk apa yang dimiliki molekul air? Garis lurus / bengkok / segitiga datar / piramida"

Banyak siswa menggambar air sebagai garis lurus H–O–H. Jangan koreksi siapa pun dulu.

2. Valensi di Laboratorium (10 menit)

Buka Laboratorium dengan Kit 1 (H, C, N, O). Pasangan menyusun dan mencatat:

Susunan Ikatan pada atom pusat Hasil
O dengan 2 H 2 H₂O – air
N dengan 3 H 3 NH₃ – amonia
C dengan 4 H 4 CH₄ – metana
C dengan 2 O 4 (dua ikatan rangkap dua) CO₂ – karbon dioksida

Lalu minta mereka melanggar aturan dengan sengaja:

  • C dengan hanya 2 H: tidak ada nama yang muncul, dan baris status berbunyi "Masih ada atom yang valensinya belum terpakai habis (atau salah), jadi ini belum molekul yang lengkap."
  • H kelima pada metana: tidak mau berikatan. Baris status menyebut atom yang tersentuh "sudah memakai habis valensinya", misalnya "Atom C sudah memakai habis valensinya (IV), jadi tidak bisa berikatan lagi."
  • H–O–O–O–H: setiap atom terpenuhi, tetapi label berbunyi "H₂O₃ – tidak ada di katalog". Aturannya mengizinkannya di atas kertas. Tanyakan: "Apakah itu berarti zat ini ada?" Momen yang bagus untuk membedakan aturan sebuah model dari kimia yang sebenarnya.

Perhatikan ikatan rangkap dua pada CO₂: siswa hanya menjatuhkan atom, dan simulasi menggambar ikatan rangkap dua setelah semua valensi terpenuhi. Periksa P1 sekarang.

3. Buat molekul: rencanakan atom Anda (10 menit)

Beralih ke Buat molekul. Kit 1 (3 C, 4 O) harus menyediakan CO₂ dan CO. Kit 2 (2 H, 3 O, 3 Cl) harus menyediakan H₂O₂ dan Cl₂.

Jebakannya ada di Kit 2. Siswa yang menyusun air lebih dulu memakai kedua atom hidrogen dan tidak punya sisa untuk H₂O₂. Biarkan mereka terjebak. Lalu tanyakan: "Apa yang perlu Anda urungkan?" Mereka menyeret air kembali ke wadah, yang mengembalikan atom-atomnya, lalu menyusun ulang. Siswa yang selesai lebih awal menekan Koleksi baru.

Catatan tentang CO, kalau siswa bertanya: karbon monoksida yang sebenarnya memiliki ikatan rangkap tiga. Simulasi berpegang pada aturan valensi sederhana, memberi karbon valensi II di sini dan menggambar ikatan rangkap dua.

4. Unsur dan senyawa (5 menit)

Setiap kali sebuah molekul selesai, baris status menggolongkannya. O₂ menghasilkan "Terbentuk O₂ (oksigen) – unsur (hanya O)." H₂O menghasilkan "Terbentuk H₂O (air) – senyawa dari H, O." Minta mereka memilah semua yang mereka susun ke dalam dua kolom. Cl₂, H₂, O₂, dan N₂ adalah unsur. H₂O, CO₂, NH₃, CH₄, dan H₂O₂ adalah senyawa.

5. Bentuk dalam 3D (8 menit)

Siswa membuka 3D pada setiap molekul dan melengkapi tabel:

Molekul Bentuk pada tampilan 3D Sudut ikatan yang ditampilkan
H₂O bengkok di sekitar O ≈ 104,5°
CO₂ linear di sekitar C 180°
NH₃ piramida segitiga di sekitar N ≈ 107°
CH₄ tetrahedral di sekitar C 109,5°
HCN linear di sekitar C 180°

Periksa P2. Tanyakan: "Air dan karbon dioksida sama-sama memiliki tiga atom. Mengapa yang satu bengkok dan yang lain lurus?" Oksigen menyimpan dua pasang elektron yang tidak berada dalam ikatan, dan keduanya mendorong hidrogen ke bawah. Karbon pada CO₂ tidak memilikinya. Perluasan di bawah membuat hal ini terlihat.

6. Isomer (5 menit)

Di Laboratorium, siswa menyusun dua molekul dari 2 C, 6 H, dan 1 O. Satu menghasilkan "C₂H₅OH – etanol", yang lain "CH₃OCH₃ – metoksimetana (dimetil eter)". Atom sama, sambungan berbeda, zat berbeda. Tampilan 3D masing-masing menunjukkan karbon tetrahedral dan oksigen yang bengkok.

7. Pemeriksaan penutup (5 menit)

Pakai pertanyaan 3–5 dari kumpulan di bawah. Lalu buka Lihat jawaban dan bandingkan kolom Prediksi dan Sesudah untuk P1 dan P2.

Kumpulan pertanyaan untuk pelajaran ini

Masukkan ini di tab Pertanyaan pada simulasi. Petunjuk untuk siswa yang disarankan: "Pakai Laboratorium dengan Kit 1 (H, C, N, O). Buka tampilan 3D untuk membaca bentuk dan sudut."

1. Pilihan ganda · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi

  • Pertanyaan: "Anda punya satu atom karbon dan banyak hidrogen. Berapa atom H yang akan berikatan dengan C sebelum molekulnya lengkap?"
  • Pilihan: 2 / 3 / 4 (benar) / 6
  • Penjelasan: "Karbon memiliki valensi empat: ia membentuk empat ikatan. Hidrogen membentuk satu. Jadi satu karbon memegang empat hidrogen, yang menghasilkan CH₄, metana. Dengan lebih sedikit, karbon masih punya ikatan bebas dan molekulnya belum lengkap."

2. Pilihan ganda · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi

  • Pertanyaan: "Menurut Anda, bentuk apa yang dimiliki molekul air?"
  • Pilihan: garis lurus / bengkok (benar) / segitiga datar / piramida
  • Penjelasan: "Air berbentuk bengkok, dengan sudut H–O–H sekitar 104,5°. Atom oksigen memiliki dua pasang elektron yang tidak berada dalam ikatan. Keduanya mendorong kedua ikatan O–H lebih dekat, sehingga molekul tidak bisa lurus."

3. Pilihan ganda · Setelah simulasi

  • Pertanyaan: "Manakah dari molekul berikut yang merupakan unsur, bukan senyawa?"
  • Pilihan: H₂O / CO₂ / NH₃ / O₂ (benar)
  • Penjelasan: "Unsur terdiri atas satu jenis atom. O₂ hanya memuat atom oksigen. H₂O, CO₂, dan NH₃ masing-masing memuat dua unsur berbeda, jadi ketiganya senyawa."

4. Angka · Setelah simulasi

  • Pertanyaan: "Susun NH₃ dan buka tampilan 3D-nya. Berapa sudut ikatan yang ditampilkan, dalam derajat?"
  • Jawaban: 107, toleransi ± 1, satuan °
  • Penjelasan: "Amonia berbentuk piramida segitiga, dengan sudut H–N–H sekitar 107°. Itu sedikit lebih kecil daripada 109,5° pada metana, karena pasangan elektron bebas nitrogen mendorong ketiga ikatan lebih dekat."

5. Jawaban singkat · Setelah simulasi

  • Pertanyaan: "Etanol dan metoksimetana sama-sama memuat 2 C, 6 H, dan 1 O. Apa perbedaan kedua molekul itu?"
  • Jawaban yang diterima (opsional): biarkan kosong dan baca sendiri jawabannya.
  • Contoh jawaban: "Atom-atomnya terhubung dalam urutan yang berbeda. Pada etanol, oksigen berada di ujung rantai karbon, berikatan dengan satu C dan satu H. Pada metoksimetana, oksigen berada di antara kedua atom karbon. Struktur berbeda menghasilkan zat berbeda, yang disebut isomer."

Pertanyaan 1 dan 2 adalah prediksi, yang ditanyakan lagi setelah simulasi. Untuk lebih lanjut tentang mengapa prediksi penting, lihat Predict–Observe–Explain dengan simulasi.

Perluasan: mengapa molekul memiliki bentuk-bentuk ini (VSEPR)

Untuk kelas 10–12, atau pelajaran kedua, simulasi bentuk menunjukkan alasan di balik sudut-sudut itu. Pada layar Model-nya, siswa menambahkan ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga dan pasangan elektron bebas pada atom pusat A, hingga enam secara total. Ikatan dan pasangan elektron bebas saling mendorong sejauh mungkin. Siswa dapat menyeret atom menjauh dan melihatnya melenting kembali. Centang Sudut ikatan dan Geometri domain elektron untuk melihat angka dan namanya.

Bentuk molekul – susun ikatan dan pasangan elektron bebas, ukur sudut ikatan (VSEPR)

Minta pasangan mengisi tabel ini:

Di sekitar A Geometri molekul Sudut ikatan Contoh nyata
2 ikatan linear 180,0° CO₂
3 ikatan segitiga datar 120,0° BF₃
4 ikatan tetrahedral 109,5° CH₄
3 ikatan + 1 pasangan elektron bebas piramida segitiga 107,0° NH₃
2 ikatan + 2 pasangan elektron bebas bengkok 104,5° H₂O

Tiga poin untuk digali:

  • Pasangan elektron bebas mendorong lebih kuat daripada ikatan. Empat domain elektron menghasilkan 109,5° tanpa pasangan elektron bebas, 107,0° dengan satu, dan 104,5° dengan dua.
  • Ikatan rangkap dihitung sebagai satu arah. Dua ikatan rangkap dua pada A tetap menghasilkan 180,0° yang linear, yaitu CO₂.
  • Model memiliki batas. Pada layar Molekul nyata, pilih SO₂. Keluarannya "Sudut ikatan terukur: 119,0° · model: 114,7°". Tanyakan kepada siswa mengapa model tolakan sederhana bisa meleset empat derajat.

Diferensiasi

Dukungan:

  • Tetap di Laboratorium dengan Kit 1 dan berikan keempat molekul target pada sebuah kartu.
  • Berikan kartu valensi: "H satu tangan, O dua tangan, N tiga tangan, C empat tangan. Setiap tangan harus menggenggam yang lain."
  • Biarkan Tampilkan nama menyala agar siswa dapat memeriksa pekerjaan mereka sendiri.

Tantangan:

  • Susun kedua isomer C₃H₇OH (propan-1-ol dan propan-2-ol) dan jelaskan perbedaannya.
  • Susun etena (C₂H₄) dan etuna (C₂H₂) dan bandingkan sudut pada karbon: 120° dan 180°.
  • Pada perluasan, prediksikan bentuk atom pusat dengan 4 ikatan dan 2 pasangan elektron bebas sebelum menyusunnya.

Pembelajar bahasa Inggris: simulasi tersedia dalam enam bahasa. Buat tautan kedua dalam bahasa siswa agar labelnya akrab sementara diskusi tetap berlangsung dalam bahasa Inggris.

Keselarasan dengan standar

Pelajaran ini sesuai dengan NGSS MS-PS1-1 (standar sains Amerika Serikat): mengembangkan model untuk menggambarkan komposisi atom molekul sederhana dan struktur yang diperluas. Perluasan VSEPR mendukung unit kimia sekolah menengah atas tentang ikatan kovalen dan bentuk molekul, serta melatih praktik Mengembangkan dan Menggunakan Model. Pelajaran ini juga sesuai dengan topik ikatan dalam GCSE Chemistry (kualifikasi Inggris) dan mata kuliah kimia pengantar.

Untuk kegiatan kimia lainnya, lihat ide pelajaran kimia interaktif, tempat kegiatan merakit atom menjadi pelajaran yang baik sebelum yang ini. Untuk rutinitas kelas, lihat cara menggunakan simulasi interaktif di kelas. Rencana pelajaran menyetarakan persamaan reaksi kimia memakai molekul yang sama setelah ini.

Pertanyaan umum

Mengapa dua atom tidak berikatan ketika saya menjatuhkannya bersama?

Setidaknya salah satunya tidak punya ikatan bebas lagi, atau jatuhnya terlalu jauh. Baris status menyebutkan atom mana yang penuh. Jatuhkan atom baru tepat di sebelah atom yang masih punya ruang.

Mengapa siswa tidak bisa menyusun benzena atau cincin lainnya?

Simulasi hanya menyusun rantai terbuka. Cincin dan ion bermuatan berada di luar model ini, jadi simulasi cocok untuk pengantar ikatan, bukan kimia organik.

Tombol 3D tidak terbuka. Apa yang harus dilakukan?

Tampilan 3D membutuhkan WebGL. Pada perangkat lama, simulasi menampilkan pesan sebagai gantinya. Coba peramban lain atau aktifkan akselerasi perangkat keras. Bagian pelajaran lainnya berjalan tanpa 3D.

Apakah setiap molekul yang disusun siswa itu ada?

Tidak. Molekul yang memenuhi semua valensi tetapi tidak ada dalam katalog 58 zat menampilkan "tidak ada di katalog", seperti H₂O₃. Itu pemicu diskusi yang baik: aturan sebuah model tidak menjamin bahwa suatu zat stabil.