ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN

ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN

A.      Sifat Gelombang

               

Gelombang merupakan gejala rambat dari suatu getaran / usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini terus bergetar terus menerus. Gelombang membawa energy dari satu tempat ketempat yang lain. Gelombang diam merupakan jenis gelombang yang dihasilkan bila orang memetik senar , contohnya seperti senar gitar yang kedua ujungnya mati. Pada saat memetik gitar , ketika gitar di petik kebawah maka gelombang bunyi akan kebawah dan jika senar gitar dipetik keatas maka gelombang bunyi akan keatas.

Dari situasi tersebut diketahui bahwa gelombang diam ini  bergerak hanya dalam satu dimensi. Sedangkan pada gelombang dimensi dua itu dapat dilihat pada pemukulan kepala drum , selain dimensi dua gelombang juga ada yang berdimensi tiga contonya adalah sistem gelombang elektron. Tinggi gelombng diam adalah amplitudonya yang dapat mengarah keatas (nilai positif) atau mengarah kebawah (nilai negativ) terhadap kedudukan istirahat dari senar. Kedudukan pada gelombang yang amplitudonya nol disebut simpul , dan sesuai dengan kedudukan pada senar gitar yang tak bergerak bila senar bergetar

.

Dua gelombang diam dapat sefase atau keluar fase yang satu terhadap yang lain. Bila amplitude positif dan negative dari dua gelombang suling sesuai , kedua gelombang tersebut sefase. Bila tanda matematik dari amplitude saling 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 tanda  yang menggambarkan gelombang. Sebaliknya , sepasang gelombang yang tumpang tindih yang keluar fase, saling mengganggu atau berinterferensi. Proses interferensi dinyatakan oleh penambahan dua fungsi mg batematik yanerlawanan tanda. Interferensi sempurna menghasilkan penghapusan satu gelomban.oleh yang lain. Tumpang tindih sebagian dari dua gelombang yang keluar fase menghasilkan simpul.

B. Orbital ikatan dan anti ikatan

           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 orbital molekul ikatan o dengan rapat elektron yang tinggi antara inti yang berikatan.Contohnya dalam molekul hidrogen (H2). Orbital 1s dari satu atom hidrogen mendekati orbital 1s dari atom hidrogen kedua, kemudian keduanya melakukan overlap orbital. Ikatan kovalen terbentuk ketika dua orbital s mengalami overlap, disebut dengan ikatan sigma (σ). Ikatan sigma berbentuk silindris simetris , elektron dalam ikatan ini terdistribusi secara simetris/ berada di tengah antara dua atom yang berikatan.

Bila dua gelombang berlawanan fase mereka slaing mengganggu. Interferensi dari dua orbital atom yang keluar fase dari dua atom hydrogen meberikan orbital molekul dengan simpul antar inti. Dalam orbital molekul ini kebolehjadian menemukan elektron antara inti sangat rendah. Karena itu orbital molekul khas ini menimbulkan system dimana kedua inti tak dilindungi oleh sepasang elektron dan intinya saling tolak menolak. Karena tolakan inti , system ini energinya lebih tinggi daripada system dua tom H yang mandiri. Orbital berenergi lebih tinggi ini adalah orbital “sigma bintang “ atau o*(*artinya “anti-ikatan”).

Membandingkan orbital ikatan dengan orbital anti-ikatan

Orbital anti-ikatan selalu ditunjukan dengan tanda bintang pada simbolnya. Perhatikan, ketika orbital ikatan terbentuk, energinya menjadi lebih rendah daripada energi orbital atom asalnya (sebelum berikatan). Energi dilepaskan ketika orbital ikatan terbentuk, dan molekul hidrogen lebih stabil secara energetika daripada atom-atom asalnya. Sedangkan, suatu orbital anti-ikatan adalah kurang stabil secara energetika dibanding atom asalnya. Stabilnya orbital ikatan adalah karena adanya daya tarik-menarik antara inti dan elektron. Dalam orbital anti-ikatan daya tarik-menarik yang ada tidak ekuivalen – sebaliknya, anda akan mendapatkan tolakan. Sehingga peluang menemukan elektron diantara dua inti sangat kecil – bahkan ada bagian yang tidak mungkin ditemukan elektron diantara dua inti tersebut. Sehingga tak ada yang menghalangi dua inti untuk saling menolak satu sama lain.

1.    Setiap orbital (molekul atau atom ) dapat memegang maksimum dua elektron, yang harus mempunyai spin berlawanan.

2.    Jumlah oerbital molekul sama dengan orbital atom yang digunakan dalam pembentukannya.

3.    Dalam pengisian orbital molekul dengan elektron, orbital berenergi terendah diisi dahulu. Bila dua orbital terdegenerasi (dari energi yang sama), masing-masing mendapat satu elektron sebelum salah satu orbital terisi penuh).

C.  Orbital hidrida Karbon

Sesuai Dengan nomor golongannya (IVA),Atom karbon mempunyai 4 elektron valensi.Oleh Karena itu, untuk mencapai konfigurasi oktet maka atom karbon mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kuat. 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 untuk ikatan. Sebagai gantinya, karbon bercampur tau berhidrasi, yaitu empat orbital atom tingkat kedua menurut sati dari tiga cara untuk ikatan:

1.    Hidridisasi sp³, digunakan bila karbon membentuk empat ikatan tunggal

 Bentuk molekul etana (CH₃CH₃) mengandung dua atom karbon sp³. Kedua atom karbon membentuk Ikatan C–C dengan tumpang tindih antara orbital sp³ dan orbital sp³dari masing-masing atom karbon. Enam ikatan C–H dibentuk melalui tumpang tindih orbital sp³ sisa dan orbital 1s dari atom H. Ikatan yang terbentuk antara karbon-karbon maupun karbon-hidrogen adalah ikatan sigma yang terlokalisasi. Sehingga, akibat dari ikatan sigma yang terlokalisasi tersebut akan membentuk struktur tetrahedral murni.

2.      Hidridisasi sp², digunakan bila karbon membentuk ikatan rangkap

Dalam etilena (CH2=CH2), dua karbon sp² dapat digabung oleh ikatan sigma yang terbentuk karena tumpang tindih satu orbital sp² dari masing-masing atom karbon. (ikatan sigma ini adalah salah satu ikatan dari ikatan rangkap dua). Setiap atom karbon masih mempunyai orbital sp² tersisa utnuk ikatan dengan hidrogen.  Ikatan antara karbon-karbon ada dua macam. Pertama orbital sp² dari masing-masing atom karbon bertumpang tindih membentuk ikatan sigma C–C. Pada masing-masing atom karbon masih tersisa satu orbital hibrida sp² yang belum digunakan berikatan dengan orientasi tegak lurus terhadap bidang H–C–H. Kedua orbital hibrida sp² ini, kemudian bertumpang tindih lagi membentuk ikatan kedua. Ikatan ini dinamakan ikatan pi (π ). Jadi, ikatan rangkap dalam etilen dibangun oleh ikatan sigma dan ikatan pi.

3.      Hidridisasi sp, digunakan bila karbon membentuk ikatan ganda tiga atau ikatan Rangkap terkumulasi (dua ikatan rangkap terhadap suatu atom karbon tunggal)

Dalam CH≡CH, kedua atom karbon dihubungkan oleh ikatan sigma sp-sp. Masing-masing karbon juga terikat terhadap atom hidrogen oleh ikatan sigma sp-s. Kedua orbital p dari satu karbon kemudian bertumpang tindih dengan kedua orbital p dari karbon lain untuk membentuk dua ikatan pi satu ikatan pi ada diatas dan dibawah ikatan sigma.ikatan pi lainya terletak dimuka dan dibelakang.

Konsep hibridisasi berhasil meramal struktur molekul senyawa kovalen bila atom pusat berikatan tunggal dengan substituent (atom) yang sama. Jika tidak demikian, akan terjadi penyimpangan yaitu bila :
a. Atom pusat mempunyai pasangan electron bebas seperti NH3
b. Terdapat ikatan rangkap antara ion pusat dengan atom lain seperti HCN
c. Atom-atom yang terikat pada atom pusat berbeda keelektronegatifannya seperti H2CClF
d. Atom-atom yang terikat pada atom pusat berbeda ukurannya seperti H3CCl dan H2CClF

permasalahan : jelaskan ciri-ciri gelombang dan hubungan gelombang dengan atom ? terimaksih

 Sumber: (Fessenden RJ dan JS Fessenden. 2005. Kimia Organik jilid 1. Jakarta :Erlangga).

http://sriwahyuningsihd.blogspot.co.id/2016/09/otbital-dan-peranannya-dalam-ikatan.html

http://sheirafirdarumanda.blogspot.co.id/2016/09/orbital-dan-peranannya-dalam-ikatan_54.html