orbital dan peranannya dalam ikatan kovalen (RESUME 3)

ORBITAL DAN PERANANNYA

 DALAM IKATAN KOVALEN

1.     ORBITAL HIBRIDA DARI NITROGEN DAN OKSIGEN

A.    AMINA

Seperti yang ditunjukkan diagram orbital diatas,nitrogen dapat menghibridisasi keempat orbital atom tingkat kedua menjadi empat orbital sp3 yang ekuivalen.namun demikian perhatikan perbedaan penting antara nitrogen dan karbon.karbon mempunyai empat electron untuk dibagikan dalam empat orbital sp3. Sedangkan nitrogen mempunyai lima electron yang didistribusikan dalam empat orbital sp3. Satu orbital sp3 dari nitrogen diisi dengan sepasang electron dan nitrogen dapat membentuk senyawa dengan hanya membentuk tiga ikatan kovalen terhadap atom lain.

Molekul ammonia mengandung atom nitrogen sp3 yang terikat pada tiga atom hydrogen.molekul ammonia mempunyai struktur molekul yang sama ; suatu atom nitrogen sp3 terikat pada satu atom atau lebih atom karbon.dalam baik ammonia atau amina,nitrogen mempunyai satu orbital yang terisi dengan sepasang electron valensi menyendiri.

Pasangan electron menyendiri dalam orbital terisi pada nitrogen dari ammonia dan amina memungkinkan senyawa ini berfungsi sebagai basa.bila amina yang diperlakuakan  sebagai asam,electron yang terbagi digunakan untuk membentuk ikatan sigma dengan asam hasilnya adalah garam amina.

 

Analog dengan karbon,maka dapat diharapkan bahwa sudut ikatan H-N-H dalam NH3 adalah 109,5 derajat sedangkan percobaan menunjukkan bahwa sudut ikatan dalam NH3 adalah 107,5 derajat.suatu keterangan untuk ini adalah bahwa sudut ikatan ditekan oleh orbital yang terisi dengan electron menyendiri yang besar ukurannya(karena electron dalam orbital terisi ini ditarik hanya ke satu inti saja dan bukan kedua inti,maka mereka terikat kurang kuat,karena itu orbital yang terisii lebih dari N-H.bila atom selain hydrogen terikat dengan nitrogen sp3,sudut ikatan yang diamati lebih dekat kesudut tetrahedralm109,5 derajat karena tolakan antar gugus lebih besar.

B.AIR ,ALKOHOL DAN ETER

          Karena oksigen mempunyai enam electron ikatan,ia membentuk dua ikatan kovalen dan mempunyai dua orbital berisi.

Air adalah contoh senyawa yang mengandung oksigen sp3.sudut ikatan dalam air telah ditentukan yanitu 104,5 derajat dan bukan 109,5 yang ideal. diperkirakan bahwa orbital dengan electron menyendiri menekan sudut ikatan H-O-H ada sejumlah senyawa organic yang mengandung atom oksigen sp3.untuk sekarang hanya ditinjau ada dua yaitu ROH dan ROR’.ikatan terhadap oksigen dalam alcohol dan eter adalah Langsung analog dengan ikatan dalam air.dalam setiap keadaan ,oksigen terhibridisasi sp3 dan mempunyai dua pasang electron valensi menyendiri.

C.SENYAWA KARBONIL

Gugus karbonil (C=O) mengandung atom karbon sp2 yang dihubungkan dengan atom oksigen oleh ikatan rangkap.orang cenderung berpendapat bahwa oksigen karbonil berada dalam keadaan hibrida sp2 seperti halnya karbonil ,namun demikian ahli kimia tak terlalu yakin mengenai oksigen karbonil,karena tak ada susut ikatan yang dapat diukur.

Gugus karbonil adalah planar sekeliling sp2 trigonal.ikatan karbon –oksigen mengandung sepasang electron pi tersingkap.oksigen mempunyai dua pang electron menyendiri,

Gbr

Gugus karbonil lebih polar daripada gugus C-O dalam alcohol atau eter.alasan yang mungkin untuk pembesaran kepolaran ini adalah bahwa elektron pi yang lebih mudah tertarik ke oksigenyang elektronegatifan daripada electron sigma dari C-O.

Gugus karbonil merupakan bagian dari berbagai berbagai macam gugus fungsi.gugus fungsi dan golongan senyawa ditentukan oleh atom lain yang terikat pada karbon karbonil.bila salah satu dari atom terikat pada karbon karbonil adalah hydrogen,maka senyawa tersebut aldehida.bila dua karbon terikat pada karbon karbonil , maka senyawanya adalah keton.

  

2.      IKATAN RANGKAP TERKONJUGASI

Ada dua cara pokok untuk menempatkan ikatan rangkap dalam senyawa organic.dua ikatan rangkap yang bersumber pada atom berdampingan disebut ikatan rangkap terkonjugasi.

Ikatan rangkap yang menggabungkan atom yang tak berdampingan disebut ikatan rangkap terisolasi(terpencil) atau tak terkonjugasi.

          Ikatan rangkap terisolasi berkelakuan mandiri,masing-masing ikatan rangkap mengalami reaksi seakan-akan yang lain tak ada.ikatan rangkap terkonjugasi,sebaliknya,tak saling mandiri yang satu terhadap yang lain,ada antraksi elektronik yang terdapat antaranya.pilihlah sistem terkonjugasi yang paling sederhana,CH2=CH-CH=CH2 yang disebut 1,3 butadiena.

Sejumlah istilah digunakan untuk digunakan antraksi ikatan pi ini dalam sistem terkonjugasi.dapat dikatakan bahwa ada tumpang tindih sebagian dari orbital p antara karbon pusat.dapat juaga dikatakan bahwa ikatan antara 2 dan 3 dalam 1,3 butadiena mempunyai ikatan rangkap sebagian.suatu cara lain untuk menggambarkan sistem adalah mengatakan bahwa electron pi terdelokalisasi,yang berarti bahwa rapat electron pi terdistribusi lewat daerah yang agak beasr dalam molekul.

3.      A. BENZENA

Benzena (C6H6) adalah senyawa siklik dengan enam atom karbon yang tergabung dalam cincin.setiap atom karbon terhibridisasi sp2 dan cincinnya adalah planar.setiap atom karbon mempunyai atom hydrogen yang terikat padanya.dan setiap atom karbon mempunyai orbital p tak terhibridisasi tegak lurus terhadap bidang ikatan sigma dari cincin.masing masing dari keenam orbital p ini dapat menyumbangkan satu electron untuk ikatan pi.

Dengan enam electron p,benzene dapat mengandung tiga ikatan pi.ketiga ikatan pi dalam cincin dapat digambarkan menurut satu cara (rumus A) ,atau dapat digambarkan menurut cara lain (rumus B).

Telah diketahui bahwa semua panjang ikatan karbon-karbon dalam benzene adlah sama,1,40 amstrong.bila cincin benzene mengandung tiga ikatan rangkap terlokalisasi oleh tiga ikatan tunggal ,ikatannya akan berbeda panjangnya.fakta bahwa semua ikatan ikatan karbon dalam cincin benzene mempunyai panjang yang sama menyarankan bahwa cincin benzene tak mengandung ikatan tunggal dan rangkap saling bergantian.

Benzene adalah salah satu dari golongan senyawa aromatic,senyawa yang mengandung awan pi aromatic.dari sejarah istilah aromatic diturunkan dari fakta bahwa banyak dari senyawa ini mempunyai bau yang khas.

B.RESONANSI

 Metana (CH4) dan etilena ( CH2=CH2) adalah contoh dari senyawa organic dengan struktur yang dapat digambarkan secara beralassan dengan menggunakan rumus ikatan valensi tunggal artinya dengan menggunakan garis untuk pasangan electron ikatan).dalam setiap hal,suatu garis yang menghubungkan dua lambing atom menyatakan ikatan kovalen antara dua atom.

Benzene adalah contoh suatu senyawa organic yang digambarkan secara teliti oleh rumus ikatan valensi tunggal.delokalisasi dari electron pi menghasilkan sistem dalam mana electron pi mencangkup lebih daripada dua atom.notasi ikatan valensi secara kalsik tak mencangkup keadaan ini.(lingkaran dalam segi enam yang menyatakan awan pi aromatic dalam benzene merupakan tambahan yang cukup baru dalam perlambangan kimia organic)

Kedua rumus ikatan valensi untuk benzene ini disebut kekule untuk menghormati friedrich august kekule,yang mengusulkannya pertama kali dalam tahun 1972. Pendapatnya adalah bahwa kedua struktur dari benzene bergeser maju balik demikian cepatnya,sehingga tak ada yang dapat diisolasi secara mandiri satu dari yang lain.kita sekarang mengetahui bahwa benzene  tak bergeser antara dua struktur yang berbeda.kedua struktur kekule dikatakan ada dalam resonansi yang satu yang lain;struktur kekule  disebut juga sebagai lambing resonansi atau struktur resonansi,untuk benzene .dapat dikatan bahwa benzene adalah hibrida resonansi dari dua struktur resonansi dari dua struktur resonansi.

            Bila suatu struktur molekul dapat digambarkan oleh dua atau lebih rumus ikatanvalensi yang berbeda hanya dalam kedudukan electron (biasanya electron pi) tak ada dari rumus ini yang sesuai sempurna dengan sifat kimia dan sifisa dari senyawanya.bila berbagai struktur resonansi dapat diandaikan adanya delokalisasi dari rapat electron.

           

Untuk menunjukkan bahwa dua atau lebih rumus dapat menggambarkan struktur resonansi(khayalan) dan bukan struktur nyata dalam kesetimbangan,digunakan panah berkepala dua.suatu kesetimbangan dinyatakan oleh dua panah.

Senyawa aromatic bukan hanya satu-satunya senyawa yang rumus ikatan valensi tunggalnya kurang cocok.gugus nitro (-NO2) adalah gugus atom yang paling baik untuk diterangkan dengan menggunakan struktur resonansi.suatu struktur ikatan valensi tunggal untuk gugus nitro menunjukkan dua jenis ikatan N-O.namun demikian,telah diketahui bahwa dua ikatanN-O panjangnya sama.dua struktur ikatan valensi yang di perlukan struktur nyata dari gugus NO2 adalah diantara kedua struktur tersebut.struktur resonansi untuk nitro metana,CH3NO2 ,ditunjukkan dibawah.

          Ion karbonat adalah ion yang tak dapat dinyatakan oleh struktur ikatan valensi.setiap ikatan C-O dalam ion panjangnya sama.harus digunakan tiga srtuktur resonansi untuk menggambarkan srtuktu nyatanya.