Hibridisasi orbital

Sejarah perkembangan

Bangsat wiki

Hibrid sp²

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C₂H₄) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya. Struktur Kekule metilena akan tampak seperti:

Ethene Lewis Structure. Each C bonded to two hydrogens and one double bond between them.

Karbon akan melakukan hibridisasi sp² karena orbtial-orbital hibrid hanya akan membentuk ikatan sigma dan satu ikatan pi seperti yang disyaratkan untuk ikatan rangkap dua di antara karbon-karbon. Ikatan hidrogen-karbon memiliki panjang dan kuat ikat yang sama. Hal ini sesuai dengan data percobaan.

Dalam hibridisasi sp², orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p:

$C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}{\frac {\uparrow \,}{p}}$

membentuk 3 orbital sp² dengan satu orbital p tersisa. Dalam etilena, dua atom karbon membentuk sebuah ikatan sigma dengan bertumpang tindih dengan dua orbital sp² karbon lainnya dan setiap karbon membentuk dua ikatan kovalen dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp² yang bersudut 120°. Ikatan pi antara atom karbon tegak lurus dengan bidang molekul dan dibentuk oleh tumpang tindih 2p-2p (namun, ikatan pi boleh terjadi maupun tidak).

Jumlah huruf p tidaklah seperlunya terbatas pada bilangan bulat, yakni hibridisasi seperti sp^2.5 juga dapat terjadi. Dalam kasus ini, geometri orbital terdistorsi dari yang seharusnya. Sebagai contoh, seperti yang dinyatakan dalam kaidah Bent, sebuah ikatan cenderung untuk memiliki huruf-p yang lebih banyak ketika ditujukan ke substituen yang lebih elektronegatif.

Hibrid sp

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp.

$C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp}}{\frac {\uparrow \,}{p}}{\frac {\uparrow \,}{p}}$

Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkan dua orbital sp dan menyisakan dua orbital p. Ikatan kimia dalam asetilena (etuna) terdiri dari tumpang tindih sp-sp antara dua atom karbon membentuk ikatan sigma, dan dua ikatan pi tambahan yang dibentuk oleh tumpang tindih p-p. Setiap karbon juga berikatan dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp bersudut 180°.

Hibridisasi dan bentuk molekul

Hibridisasi membantuk kita dalam menjelaskan bentuk molekul:

Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi^[1]
AX₂	Linear (180°) hibridisasi sp E.g., CO₂	Tekuk (90°) hibridisasi sd E.g., VO₂⁺
AX₃	Datar trigonal (120°) hibridisasi sp² E.g., BCl₃	Piramida trigonal (90°) hibridisasi sd² E.g., CrO₃
AX₄	Tetrahedral (109.5°) hibridisasi sp³ E.g., CCl₄	Tetrahedral (109.5°) hibridisasi sd³ E.g., MnO₄⁻
AX₅	-	Piramida persegi (73°, 123°)^[2] hibridisasi sd⁴ E.g., Ta(CH₃)₅
AX₆	-	Prisma trigonal (63.5°, 116.5°)^[2] hibridisasi sd⁵ E.g., W(CH₃)₆

Secara umum, untuk sebuah atom dengan orbital s dan p yang membentuk hibrid h_i dengan sudut $\theta$ , maka berlaku: 1 + $\lambda$ _i $\lambda$ _j cos( $\theta$ ) = 0. Rasio p/s untuk hibrid i adalah $\lambda$ _i², dan untuk hibrid j $\lambda$ _j². Dalam kasus khusus hibrdid dengan atom yang sama, dengan sudut $\theta$ , persamaan tersebut akan tereduksi menjadi 1 + $\lambda$ ² cos( $\theta$ ) = 0. Sebagai contoh, BH₃ memiliki geometri datar trigonal, sudut ikat 120^o, dan tiga hibrid yang setara. Maka 1 + $\lambda$ ² cos( $\theta$ ) = 0 menjadi 1 + $\lambda$ ² cos(120^o) = 0, berlaku juga $\lambda$ ² = 2 untuk rasio p/s. Dengan kata lain terdapat hibrid sp² seperti yang diperkirakan dari daftar di atas.

molekul hipervalen^[3] (Resonansi)
Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi
AX₂	-	Linear (180°)
AX₂	-	Berkas:Di silv.svg
AX₃	-	Datar trigonal (120°)
AX₃	-	Berkas:Tri copp.svg
AX₄	-	Tetrahedral (109.5°)
		Berkas:Tetra nick.svg
		Datar persegi (90°)
		Berkas:Tetra plat.svg
AX₅	Bipiramida trigonal (90°, 120°)	Bipiramida trigonal, Piramida persegi^[4]
AX₅		Bipiramida trigonal, Piramida persegi^[4]
AX₆	Oktahedral (90°)	Oktahedral (90°)
AX₆		Berkas:Hexa moly.svg
AX₇	Bipiramida pentagonal (90°, 72°)	Bipiramida pentagonal, oktahedral dengan sudut tambahan, Piramida persegi dengan sudut tambahan^[5]
AX₇

Teori hibridisasi vs. Teori orbital molekul

Teori hibridisasi adalah bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik dan secara umum didiskusikan bersama dengan teori orbital molekul dalam buku pelajaran kimia organik tingkat lanjut. Walaupun teori ini masih digunakan secara luas dalam kimia organik, teori hibridisasi secara luas telah ditinggalkan pada kebanyakan cabang kimia lainnya. Masalah dengan teori hibridisasi ini adalah kegagalan teori ini dalam memprediksikan spektra fotoelektron dari kebanyakan molekul, meliputi senyawa yang paling dasar seperti air dan metana. Dari sudut pandang pedagogi, pendekatan hibridisasi ini cenderung terlalu menekankan lokalisasi elektron-elektron ikatan dan tidak secara efektif mencakup simetri molekul seperti yang ada pada teori orbital molekul.

Referensi

^ Weinhold, Frank; Landis, Clark R. (2005). Valency and bonding: A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective. Cambridge: Cambridge University Press. hlm. 381–383. ISBN 0-521-83128-8.
^ ^a ^b Martin Kaupp Prof. Dr. (2001). ""Non-VSEPR" Structures and Bonding in d(0) Systems". Angew Chem Int Ed Engl. 40 (1): 3534–3565. doi:10.1002/1521-3773(20011001)40:19<3534::AID-ANIE3534>3.0.CO;2-#.
^ David L. Cooper , Terry P. Cunningham , Joseph Gerratt , Peter B. Karadakov , Mario Raimondi (1994). "Chemical Bonding to Hypercoordinate Second-Row Atoms: d Orbital Participation versus Democracy". Journal of the American Chemical Society. 116 (10): 4414–4426. doi:10.1021/ja00089a033.
^ Angelo R. Rossi, Roald. Hoffmann (1975). "Transition metal pentacoordination". Inorganic Chemistry. 14 (2): 365–374. doi:10.1021/ic50144a032.
^ Roald. Hoffmann , Barbara F. Beier , Earl L. Muetterties , Angelo R. Rossi (1977). "Seven-coordination. A molecular orbital exploration of structure, stereochemistry, and reaction dynamics". Inorganic Chemistry. 16 (3): 511–522. doi:10.1021/ic50169a002.

Lihat pula

Pranala luar

[1] Weinhold, Frank; Landis, Clark R. (2005). Valency and bonding: A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective. Cambridge: Cambridge University Press. hlm. 381–383. ISBN 0-521-83128-8.

[Kaupp-2] Martin Kaupp Prof. Dr. (2001). ""Non-VSEPR" Structures and Bonding in d(0) Systems". Angew Chem Int Ed Engl. 40 (1): 3534–3565. doi:10.1002/1521-3773(20011001)40:19<3534::AID-ANIE3534>3.0.CO;2-#.

[3] David L. Cooper , Terry P. Cunningham , Joseph Gerratt , Peter B. Karadakov , Mario Raimondi (1994). "Chemical Bonding to Hypercoordinate Second-Row Atoms: d Orbital Participation versus Democracy". Journal of the American Chemical Society. 116 (10): 4414–4426. doi:10.1021/ja00089a033.

[4] Angelo R. Rossi, Roald. Hoffmann (1975). "Transition metal pentacoordination". Inorganic Chemistry. 14 (2): 365–374. doi:10.1021/ic50144a032.

[5] Roald. Hoffmann , Barbara F. Beier , Earl L. Muetterties , Angelo R. Rossi (1977). "Seven-coordination. A molecular orbital exploration of structure, stereochemistry, and reaction dynamics". Inorganic Chemistry. 16 (3): 511–522. doi:10.1021/ic50169a002.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]