ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN (sifat gelombang, dll)

ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN ( SIFAT GELOMBANG, ORBITAL IKATAN DAN ANTI IKATAN , ORBITAL HIBRIDA KARBON )

A.        Sifat gelombang

o Elektron oleh ahli kimia (sampai 1923) diandaikan hanya sebagai partikel bermuatan negatife yang mengelilingi inti atom .

o Namun, dalam 1923 louis de Broglie mengemukakan bahwa elektron mempunyai sifat gelombang dan sifat partikel .

o Pendapatnya tersebut menjadi konsep dari mekanika kuantum tentang gerak elektron dan teori orbital molekul .

Gelombang Diam merupakan sebuah jenis gelombang diam berdasarkan gerakannya , terbagi menjadi:

a) 1 dimensi : orang memetik senar gitar yang kedua ujungnya mati

b) 2 dimensi : pemukulan kepala drum

c) 3 dimensi : sistem gelombang elektron

Amplitudo adalah tinggi gelombang diam , bila mengarah keatas, amplitudo (+) dan bila kebawah , amplitudo (-)

Simpul adalah kedudukan pada gelombang yang amplitudonya =  0

Jenis gelombang yang dihasilkan bila orang memetik gitar, seperti senar gitar, yang kedua ujungnya mati. Jenisgelombang ini menunjukkan gerakhanya dalam satu dimensi. Sebaliknya, gelombang diam yang disebabkan oleh pemukulan kepala drum adalah berdimensi dua, dan sistem gelombang elektron adalah berdimensi tiga. Tinggi gelombang diam adalah amplitudonya, yang dapat mengarah keatas (nilai positif) atau mengarah kebawah (nilai negatif) terhadap kedudukan istirahatdari senar. kedudukan pada gelombang yang ampllitudonya nol disebut simpul,dan sesuai kedudukan pada senar gitar yang tak bergerak bila senar bergerak.

Dua gelombang diam dapat sefase atau keluar fase yang satu terhadap yang lain keadaan antara dalam mana gelombang hanya sebagian sefase juga munkin. Istilah ini dapat digambarkan oleh sistem dua gelombang pada dua senar identik yang bergetar. Bila amplitudo positif dan negatif dari dua gelombang suling sesuai, kedua gelombang tersebut sefase bila tanda matematik dari amplitudosaling berlawanan, gelombang keluar fase.

Bila dua gelombang yang sefase pada senar yang sama saling tumpang tindih, mereka saling memperkuat. Perkuatan dinyatakan oleh penambahan fungsi matematik yang sama tandanya yang menggambarkan gelombang. Sebaliknya, sepasang gelombang yang tumpang tindih yang keluar fase, saling mengganggu atau berinterferensi. Proses berinterferensi dinyatakan oleh penambahan dua fungsi matematik yang berlawanan tanda.

B.         Orbital ikatan dan anti ikatan

Orbital molekul ikatan memiliki energi yang lebih rendah dan kestabilan yang lebih rendah dibandingkan orbital-orbital atom pembentuknya.

Sebuah  elektron dalam orbital ikatan cenderung untuk bersama dalam inti positif, sehingga mengikatnya bersama secara elektrostatik dan meningkatkan kestabilan molekul. Meningkatnya kestabilan berhubungan dengan rendahnya energi, sehingga energi ikatan lebih rendah dibanding energi orbital atom awal.

Orbital molekul anti ikatan memiliki energi yg lebih tinggi dan kestabilan yang lebih rendah dibandingkan orbital-orbital atom pembentuknya.

Sebuah elektron pada anti ikatan sebagian besar waktunya diluar inti.

Elektron di anti ikatan cenderung mengurangi kestabilan molekul dengan menarik inti menjauh. Sebuah elektron antiikatan memiliki energi lebih tinggi dibandingkan elektron pada orbital awal. Sehingga Elektron ikatan memiliki energi lebih rendah, sedangkan orbital antiikatan memiliki energi lebih tinggi dibandingkan orbital awal.

Bila sepasang gelombang saling tumpang tindih,maka mereka dapat saling memperkuat atau saling berinterferensi . penambahan dari dua orbital atom 1s dari dua atom H yang sefase menghasilkan perbuatan dan menghasilkan orbital molekul ikatan σ dengan rapat elektron yang tinggi antara inti yang berikatan. Bila dua gelombang berlawanan fase , mereka saling mengganggu . Inteferensi dari dua orbital atom yang keluar fase dari dua atom hidrogen memberikan orbital molekul dengan simpul antara inti .

C.     Orbital hibrida karbon

Dalam kimia, hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuahmolekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi. Walaupun kadang-kadang diajarkan bersamaan dengan teori VSEPR, teori ikatan valensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori VSEPR.

Bila atom hidrogen menjadi bagian dari suatu molekul , maka digunakan orbital atom 1s untuk ikatan . keadaan dengan atom karbon agak berlebihan . karbon mempunyai dua electron dalam orbital 1s karena , orbital 1s merupakan orbital terisi  yang tidak digunakan untuk ikatan, Keempat electron pada tingkat energi kedua dari karbon adalah electron ikatan  .

Atom karbon tidak menggunakan ke empat orbitalnya secara murni untuk ikatan tetapi bercampur menurut satu dari tiga cara berikut :

1.         Hibridisasi sp3, digunakan untuk membentuk 4 ikatan tunggal

2.         Hibridisasi sp2, untuk membentuk ikatan rangkap

3.         Hibridisasi sp3, untuk membentuk ikatan ganda tiga atau ikatan rangkap  terakumulasi

Berikut tabel orbital hibrida karbon :

*  Bila atom karbon terikat pada empat atom lain , ikatan dari atom karbon terbentuk dari empat orbital sp3 yang ekuivalen , Karbon sp 3adalah tetrahedral .

*  Bila karbon terikat pada tiga atom yang lain,  ikatan dari atom karbon terbentuk dari tiga orbital sp2 yang ekuivalen dengan satu orbital p yang tinggal . Orbital sp2 membentuk tiga ikatan sigma ; orbital p membentuk ikatan pi . Karbon sp2  adalah trigonal.

*  Bila karbon terikat pada dua atom lain , ikatan dari atom karbon terbentuk dari dua ikatan sp yang ekuivalen , dengan dua orbital p yang sisa . Kedua orbital p saling tumpang tindih dengan dua orbital p dari atom lain untuk membentuk dua ikatan pi . Orbital sp membentuk dua ikatan sigma yang ekuivalen dan linear .