Teori Hibridisasi

         Blog KoKim - Setelah membahas artikel "teori tolakan pasangan elektron", kita lanjutkan dengan pembahasan materi Teori Hibridisasi. Orbital hibrida adalah orbital yang terbentuk sebagai hasil penggabungan (hibridisasi) 2 atau lebih Orbital Atom. Masih ingatkah kalian konfigurasi elektron atom C? Konfigurasi elektron atom C adalah $1s^2 \, 2s^2 \, 2p^2 $ dan jika dijabarkan satu-satu diperoleh C : $1s^2 \, 2s^2 \, 2p_x^1 \, 2p_y^1 \, 2p_z^0$.

         Elektron valensi terluar adalah 2, maka atom C seharusnya mengikat 2 atom H menjadi CH$_2$. Kenyataannya di alam senyawa CH$_2$ tidak ada. Senyawa yang ada di alam adalah senyawa metana dengan rumus molekul CH$_4$, mengapa hal itu dapat terjadi? Berdasarkan kenyataan yang ada terbukti bahwa atom karbon mengadakan ikatan kovalen dengan empat atom hidrogen. Dalam senyawa CH$_4$ semua ikatan yang terjadi identik, sudut ikatan antara dua ikatan adalah 109,5$^\circ$ dengan bentuk geometri molekul tetrahedral (bidang empat).

Gambar: bentuk geometri molekul CH$_4$ (tetrahedral)

         Atom karbon C dapat mengikat 4 atom H menjadi CH$_4$, maka 1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p$_z$, sehingga konfigurasi elektron atom C menjadi $ 1s^1 \, 2s^1 \, 1p_x^1 \, 1p_y^1 \, 1p_z^1$, seperti pada gamabar berikut ini:

         Orbital 2s mempunyai bentuk yang berbeda dengan ketiga orbital 2p, akan tetapi ternyata kedudukan keempat ikatan C-H dalam CH$_4$ adalah sama. Hal ini terjadi karena pada saat orbital 2s, 2p$_x$, 2p$_y$, dan 2p$_z$ menerima 4 elektron dari 4 atom H, keempat orbital ini berubah bentuknya sedemikian sehingga mempunyai kedudukan yang sama. Peristiwa ini disebut hibridisasi.

         Dalam senyawa CH$_4$, orbital-orbital hasil hibridisasi merupakan campuran satu orbital 2s dan tiga orbital 2p, oleh karena itu disebut orbital hybrid sp$^3$. Pada senyawa CH$_4$ terbentuk empat orbital sp$^3$. Beberapa bentuk geometri ikatan berdasarkan teori hibridisasi dapat kalian perhatikan dalam Tabel berikut ini:

Contoh:
Ramalkan bentuk molekul BeCl$_2$ dengan teori hibridisasi. (Ar Be : 4, Cl : 17)
Jawab :
Konfigurasi elektron keadaan dasar atom Be adalah 1s$^2$ 2s$^2$, atau dapat digambarkan:

Karena jumlah elektron terluar atom Be adalah 2, maka atom Be sudah stabil. Untuk membentuk ikatan dengan atom Cl, maka elektron terluar atom Be mengalami promosi, membentuk konfigurasi elektron baru. Konfigurasi elektron keadaan promosi sebagai berikut.

Berarti atom Be dapat mengikat 2 atom Cl menjadi BeCl$_2$.
Jadi, bentuk geometri BeCl$_2$ dengan hibridisasi $sp$ adalah linear.

       Demikian pembahasan materi Teori Hibridisasi . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan ikatan kimia 2 : gaya antar molekul dan teori domain elektron.

Teori Tolakan Pasangan Elektron

         Blog KoKim - Salah satu teori yang berkaitan dengan "teori domain elektron" yang akan kita bahas pada artikel ini adalah materi Teori Tolakan Pasangan Elektron. Konsep yang dapat menjelaskan bentuk geometri (struktur ruang) molekul dengan pendekatan yang tepat adalah Teori Tolakan Pasangan Elektron Valensi (Valence Shell Electron Pair Repulsion = VSEPR). Teori ini disebut juga sebagai Teori Domain. Teori Domain dapat menjelaskan ikatan antaratom dari PEB dan PEI yang kemudian dapat memengaruhi bentuk molekul. Dalam teori ini dinyatakan bahwa "pasangan electron terikat dan pasangan elektro bebas, yang secara kovalen digunakan bersama-sama diantara atom akan saling menolak, sehingga pasangan itu akan menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimalkan tolakan". Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh ahli kimia dari Kanada, R.J. Gillespie (1957).

         Menurut teori VSEPR, bentuk molekul dapat diramalkan dari jumlah pasangan elektron valensi atom pusat, dan juga posisi pasangan elektron tersebut dalam atom pusat. Di atom pusat pasangan elektron ada pada berbagai posisi, yaitu pasangan elektron bebas-elektron bebas, pasangan elektron bebas-elektron terikat atau pasangan elektron terikat-elektron terikat. Masing-masing pasangan elektron bebas memiliki energi tolakan yang berbeda-beda. Energi tolakan elektron bebas-elektron bebas lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron bebas-elektron terikat. Energi tolakan elektron bebas-elektron terikat akan lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron terikat-elektron terikat.

"Urutan tolak-menolak antara pasangan elektron pada atom pusat dapat diurutkan sebagai :
PEB-PEB > PEI-PEB > PEI - PEI ".

         PEB mempunyai gaya tolak-menolak sejauh mungkin sehingga tolakannya minimum. Perbedaan kekuatan tolakan PEB dan PEI menyebabkan penyimpangan dalam susunan ruang elektron dari bentuk molekul yang seharusnya.

         Pada perkembangan lebih lanjut, pengertian domain elektron tidak hanya berlaku untuk ikatan rangkap tetapi termasuk ikatan tunggal. Jika jumlah elektron dalam domain elektron semakin banyak, maka gaya tolak-menolaknya akan semakin besar. Berdasarkan jumlah atomnya, maka urutan gaya tolak-menolak pada domain elektron ikatan adalah sebagai berikut:
"Domain elektron ikatan rangkap 3 lebih besar dari domain elektron ikatan rangkap 2, sedangkan domain electron ikatan 2 lebih besar dibandingkan elektron ikatan tunggal".

         Apabila pada molekul BCl$_2$ atom pusat B dinotasikan dengan A, sedangkan ikatan dengan Cl yang terjadi dengan 2 pasang elektron ikatan dinotasikan dengan X$_2$, maka molekul BCl$_2$ dan molekul sejenis dinotasikan dengan AX$_2$. SO$_2$ dinotasikan dengan AX$_2$E, dengan E menunjukkan jumlah pasangan pa sangan elektron bebas. Notasi semacam ini disebut sebagai notasi VSEPR. Perhatikan notasi VSEPR dan bentuk molekul beberapa senyawa pada tabel berikut ini:

Keterangan:
AX$_m$E$_n$ = rumus bentuk molekul, dengan
A : atom pusat
X : semua atom yang terikat pada atom pusat
E : domain elektron bebas
m : jumlah pasangan elektron ikatan (PEI)
n : jumlah pasangan elektron bebas (PEB)
A* = aksial
E* = ekuatorial

Cara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori domain elektron sebagai berikut:
1) Tulis struktur Lewis-nya.
2) Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat, jumlah domain elektron ikatan (PEI) dan jumlah domain elektron bebas (PEB) dari struktur Lewis.
3) Tentukan rumus bentuk molekulnya.
4) Bandingkan dengan tabel di atas

Contoh:
Tentukan PEB, PEI, serta notasi VSEPR dan bentuk molekul dari:
a. CO$_2 \, $ b. NH$_3 \, $ c. CH$_4$

jawab:
a. CO$_2$
Tulis struktur Lewis: CO$_2$ (jumlah elektron terluar C : 4 dan O : 2)
*). Dari struktur O = C = O itu diperoleh
a. jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat = 2,
b. jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) = 2,
c. jumlah pasangan elektron bebas (PEB) = 0.
*). Rumus yang diperoleh AX$_2$
*). Dari tabel, rumus AX$_2$ adalah bentuk molekul linear
Jadi, bentuk molekul CO$_2$ adalah linear.

b. NH$_3$
Atom pusat N memiliki nomor atom 7, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^3$, sehingga memiliki 5 elektron valensi. Atom C mengikat 3 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom :
N = 5 $\times$ 1 = 5 elektron
H = 3 $\times$ 1 = 3 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, 3 pasang merupakan PEI (3 elekton atom N berikatan dengan 3 elektron atom H), dan sepasang elektron merupakan PEB (Pasangan Elektron Bebas). Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul NH$_3$ dengan notasi VSEPR AX$_3$E memiliki bentuk molekul piramida trigonal.

c. CH$_4$
Atom pusat C memiliki nomor atom 6, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^2$, sehingga mempunyai 4 elektron valensi. Atom C mengikat 4 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom:
C = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
H = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, keempatnya merupakan PEI (Pasangan Elektron Ikatan) dengan 1 elekton atom C berikatan dengan 1 elektron atom H. Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul CH$_4$ dengan notasi VSEPR AX$_4$, memiliki bentuk molekul tetrahedron (tetrahedral).

       Demikian pembahasan materi Teori Tolakan Pasangan Elektron. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori hibridisasi.

Teori Domain Elektron

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Teori Domain Elektron. Domain berarti wilayah atau daerah. Domain elektron berarti suatu wilayah yang ditempati oleh elektron. Adapun elektron yang dimaksud di sini adalah elektron dari atom-atom pembentuk molekul, meliputi pasangan elektron bebas (PEB) dan pasangan elektron ikatan (PEI).

         Sebuah molekul memiliki bentuk atau struktur yang berbeda dengan struktur molekul lain. Bentuk molekul berarti cara atom tersusun di dalam ruang. Bentuk molekul ini banyak memengaruhi sifat-sifat fisis dan kimia dari molekul tersebut, khususnya dalam reaksi kimia. Ketika dua molekul dicampurkan untuk bereaksi, ada kemungkinan reaksi tidak berhasil dikarenakan struktur tiga dimensi dan orientasi relatif molekul-molekul tersebut tidak tepat. Dalam reaksi biologi, terutama pada obat dan aktivitas enzim, struktur molekul sangat penting untuk mengetahui kecocokan antara bentuk molekul dengan tapak atau membran yang dipakai.

         "Bentuk molekul adalah gambaran tentang susunan atom-atom dalam molekul berdasarkan susunan ruang pasangan elektron dalam atom atau molekul, baik pasangan elektron yang bebas maupun yang berikatan".

Bentuk suatu molekul dapat diperkirakan berdasarkan "teori tolakan pasangan elektron" maupun "teori hibridisasi". Bagaimanakah bentuk suatu molekul berdasarkan teori tersebut? Kedua teori ini yang berkaitan dengan teori domain elektron akan kita bahas selanjutnya.

       Demikian pembahasan materi Teori Domain Elektron . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori tolakan pasangan elektron dan teori hibridisasi.