orbital dan peranannya dalam ikatan kovalen

ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM

 IKATAN KOVALEN

Teori orbital molekul (MO) Mmemberikan uraian matematik dan antraksinya.teori tolakan pasangan electron kulit valensi dasar pemikiran bahwa electron valensi atau pasangan electron tolakan ini dapat digunakan untuk menerangkan sudut ikatan molekul.

 Terdapat empat macam orbital yang berbeda, dilambangkan dengan orbital s, p, d, dan f. Dari keempat orbital tersebut, kita hanya akan mempelajari secara mendalam orbital s dan p, karena kedua orbital tersebut paling penting dalam kimia organik. Orbital s berbentuk sferis (bola), dengan inti berada di pusat. Orbital p berbentuk halter. Empat dari lima orbital d berbentuk daun semanggi, seperti yang tampak pada gambar 1. orbital d kelima berbentuk halter yang diperpanjang dengan bentuk donat mengelilingi pada bagian tengahnya.

Orbital elektron diatur dalam sel-sel yang berbeda, didasarkan pada peningkatan ukuran dan energi. Sel yang berbeda mengandung jumlah dan macam orbital yang berbeda pula. Masing-masing orbital berisi sepasang elektron. Sel pertama hanya mengandung orbital s saja, diberi lambang 1s, artinya pada sel ini hanya terdapat 2 elektron. Sel kedua terdapat satu orbital s (2s) dan tiga orbital p (2p), sehingga ada delapan elektron yang dapat mengisi sel ini. Sel ketiga berisi satu orbital s (3s), tiga orbital p (3p), dan lima orbital d (3d), jadi total elektron

ada delapan belas.

1.SIFAT GELOMBANG

            Mekanika kuantum adalah subjek matematik.untuk dapat mengerti mengenai ikatan kovalen,maka hanya diperlukan hasil dari studi mekanika kuantum daripada persamaan matematikanya sendiri. Mula-mula akan dimulai dengan beberapa gelombang diam yang sederhana yaitu jenis gelombang yang dihasilkan bila orang memetik senar Jenis gelombang menunjukkan gerak hanya dalam satu dimensi,sebaliknya gelombang diam yang disebabkan pemukulan drum adalah berdimensi dua.dan sistem gelombang electron adalah berdimensi tiga.tinggi gelombang diam adalah amplitudonya yang dapat mengarah keatas (nilai positif) atau mengarah kebawah (nilai negative) terhadap kedudukan senar.

            Dua gelombang diam dapat sefase ataupun keluar fase yang satu terhadap yang lain.bila dua gelombang yang sefase saling tumpang tindih ,mereka saling memperkuat .sebaliknya sepasang gelombang yang tumpang tindih yang keluar fase saling mengganggu atau berinterferensi.proses interferensi dinyatakan oleh penambahan dua fungsi matematik yang berlawanan tanda.

           

Meskipun sistem gelombang tiga dimensi lebih rumit daripada sistem satu dimensi namun, prinsipnya sama. Masing-masing orbital atom dari atom berkelakuan seperti fungsi gelombang dan dapat mempunyai amplitudo positif atau negatif. Bila orbital mempunyai amplitudo positif dan negatif maka orbital mempunyai simpul. Satu satu orbital atom dapat bertumpang tindih dengan orbital atom dari atom lain secara matematik, fungsi gelombang yang menggambarkan setiap orbital yang tumpang tindih dijumlahkan bersama. Perhitungan ini dikenal sebagai kombinasi linear dari orbital atom, atau teori (LCAO). Bila orbital yang bertumpang tindih sefase hasilnya adalah perkuatan fase menghasilkan interferensi, yang menimbulkan simpul antara dua inti. Interferensi menuju ke orbital molekul anti-ikatan. Perluasan dari definisi orbital ikatan dan anti-ikatan.

2.ORBITAL IKATAN DAN ANTI IKATAN

            bila sepasang gelombang saling tumpang tindih, maka mereka dapat saling memperkuat atau salaing berinterferensi. Penambahan dari dua orbital atom 1s dari dua atom H yang sefase menghasilkan perbuatan dan menghasilkan orbital molekul ikatan o dengan rapat elektron yang tinggi antara inti yang berikatan.

           

Bila dua gelombang berlawanan fase, mereka saling mengganggu. Interferensi dari dua orbital atom yang keluar fase dari dua atom hidrogen memberikan orbital molekul dengan simpul antara inti. Dalam orbital molekul ini, kebolehjadian menemukan elekron antara inti sangat rendah. Kaarena itu orbital molekul jhas ini menimbulkan sistemdimana kedua inti tak dilindungi oleh sepasang elektron dan intinya saling tolak menolak. Karena tolakan inti, sitem ini energinya lebih tinggi daripada sitem dua atom H yang mandiri. Orbital berenergi lebih tinggi ini adalah orbital anti-ikatan dalam hal ini suatu orbital “sigma bintang” atau o^* (^* artinya “anti ikatan”)

3. ORBITAL HIBRIDA KARBON

            Bila atom hidrogen dari suatu molekul, maka digunakan orbital atom 1s untuk ikatan. Keadaan dengan atom karbon agak belainan. Karbon mempunyai dua elektron dalam orbital 1s karenanya orbital 1s merupakan orbital terisi yang tidak digunakan untuk ikatan. Keempat elektron pada tingkat energi kedua dari karbon adalah elektron ikatan.

            Ada empat orbital atom pada tingkat energi kedua, satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Namun demikian, karbon tidak menggunakan keempat orbital dalam keadaan murninya untu ikatan. Sebagai gantinya karbon bercampur atau hibridisasi yaitu empat orbital atom tingkat kedua menurut salah satu dari tiga cara untuk ikatan.

a. Hibridisasi sp3

Atom larbon memiliki dua orbital (2s dan 2p) untuk membentuk ikatan, artinya jika bereaksi dengan hidrogen maka akan terbentuk dua ikatan C-H. Faktanya, atom karbon membentuk empat ikatan C-H dan menghasilkan molekul metana dengan bentuk bangun ruang tetrahedron. Linus Pauling (1931) menjelaskan secara matematis bagaimana orbital s dan tiga orbital p berkombinasi atau terhibridisasi membentuk empat orbital atom yang ekuivalen dengan bentuk tetrahedral. Orbital yang berbentuk tetrahedral disebut dengan hibridisasi sp3. Angka tiga menyatakan berapa banyak tipe orbital atom yang berkombinasi, bukan menyatakan jumlah elektron yang mengisi orbital.

Ikatan karbon-karbon dalam etana memiliki panjang ikatan 1.54 A dan kekuatan ikatn 88 kkal/mol. Untuk ikatan C-H memiliki karakteristik yang sama dengan metana.

b. Hibridisasi sp2

Ketika kita membentuk orbital hibridisasi sp3 untuk menjelaskan ikatan dalam metana, pertama kali yang dilakukan adalah mempromosikan satu elektron dari orbital 2s ke excited state menghasilkan empat elektron tak berpasangan. Hibridisasi sp2 terjadi jika satu electron tereksitasi ke orbital p. Akibatnya, atom karbon yang terhibridisasi sp2 hanya dapat membentuk tiga ikatan sigma dan satu ikatan pi. Ikatan pi terjadi sebagai akibat dari tumpang tindih elektron

pada orbital 2p-2p.

c. Hibridisasi sp

Atom karbon memiliki kemampuan membentuk tiga macam ikatan, yaitu ikatan tunggal, rangkap dua dan rangkap tiga. Asetilena, C2H2, contoh paling sederhana dari ikatan karbon-karbon rangkap tiga. Di samping dapat berkombinasi dengan dua atau tiga orbital p, hibrida orbital 2s juga dapat berkombinasi dengan satu orbital p. Atom karbon lebih membentuk senyawa dengan orbital hibrida dari pada dengan orbital atom yang  tak berhibridisasi karena hibridisasi memberikan ikatan lebih kuat karena tumpang tindihnya lebih besar , dank arena itu menghasilkan molekul berenergi lebih rendah yang lebih stabil.