TEORI ORBITAL MOLEKUL DALAM PEMBENTUKAN IKATAN

   Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil.

ATOM MEKANIKA GELOMBANG

    Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh ERWIN SCHRODINGER pada tahun1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.

    Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut Orbital.

    Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai “awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit.

     Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang (bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital, yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m)

TEORI ORBITAL MOLEKUL

   Teori orbital molekul (Bahasa Inggris: Molecular orbital tehory), disingkat MO. Dalam teori ini menyebutkan bahwa interaksi yang terjadi antara atom pusat dengan ligan melibatkan interaksi elektrostatik dan interaksi kovalen.Menurut teori ortbital molekul ikatan kovalen terbentuk akibat penggabungan orbital-orbital atom menjadi orbital molekul, yaitu orbital yang dimiliki oleh molekul bukan individu atom. Orbital molekul adalah daerah kebolehjadian (probabilitas) menemukan elektron di sekitar inti. Penggabungan dua atom menghasilkan orbital baru yang disebut orbital bonding (ikat) dan anti bonding (anti ikat). Orbital bonding adalah orbital yg terdapat antara kedua inti yang membuat kedua atom saling terikat. Orbital anti bonding adalah orbital yg berada di belakang kedua inti dan saling berjauhan dilambangkan dengan tanda bintang (*).

    Sifat simetri dan energi relatif orbital atom menentukan bagaimana mereka berinteraksi untuk membentuk orbital molekul. Orbital molekul ini kemudian diisi dengan elektron tersedia sesuai dengan aturan yang sama yang digunakan untuk orbital atom, dan energi total elektron dalam orbital molekul dibandingkan dengan total awal energi elektron dalam orbital atom.

   Jika energi total elektron dalam molekul orbital kurang dari dalam orbital atom, molekul stabil dibandingkan dengan atom; jika tidak, molekul tidak stabil dan senyawa tidak terbentuk. 

Dalam kasus orbital atom, persamaan Schrodinger dapat ia ditulis untuk elektron dalam molekul. Perkiraan solusi untuk persamaan Schrodinger molekul ini dapat dibangun dari kombinasi linear orbital atom (LCAO), yang jumlah dan   perbedaan fungsi gelombang atom. Untuk molekul diatomik seperti H₂. seperti   fungsi gelombang memiliki bentuk

Ψ  = c_a Ψ_a + c_b  Ψ_b

dimana: 

Ψ adalah fungsi gelombang molekul, 

Ψ_a, dan Ψ_b  adalah fungsi atom gelombang, 

c_a, dan c_b adalah koefisien disesuaikan. 

   Koefisien bisa sama atau tidak sama, positif atau negatif, tergantung pada orbital individu dan energi mereka. Sebagai jarak antara dua atom menurun, orbital mereka tumpang tindih, probabilitas signifikan untuk  elektron dari kedua atom di wilayah tumpang tindih. Akibatnya, orbital molekul  bentuk. Elektron dalam ikatan orbital molekul menempati ruang antara inti, dan gaya elektrostatik antara elektron dan dua inti positif terus atom bersama-sama.

   

     Tiga kondisi penting untuk tumpang tindih menyebabkan ikatan : 

1. Simetri orbital harus sedemikian rupa sehingga daerah dengan tanda yang sama tumpang        tindih Ψ. 
2. Energi orbital atom harus sama. Ketika energi berbeda dengan jumlah yang besar, perubahan energi pada pembentukan orbital molekul kecil dan pengurangan net energi elektron terlalu kecil untuk ikatan yang signifikan.
3. Jarak antara atom harus cukup pendek untuk memberikan tumpang tindih baik dari orbital.

   Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas. Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger. Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

   Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukanya elektron dalam tiga dimensi.

Persamaan Schrodinger :

Dimana: x,y dan z Y m ђ E V

= Posisi dalam tiga dimensi = Fungsi gelombang = massa = h/2p dimana, h = konstanta plank dan p = 3,14 = Energi total = Energi potensial .

  

 Suatu atom yang hanya memiliki orbital-orbital s dan  p dalam valensi dapat membentuk tiga jenis orbital hibrida, bergantung kepada banyaknya elektron yang tersedia untuk membuat ikatan:

• Hibrida sp memberikan molekul linear
• Hibrida sp2 memberikan molekul segitiga planar
• Hibrida sp3 memberikan molekul tetrahedral

Bila tersedia orbital-orbital d beserta orbital s dan p, set hibrida penting yang berikut ini:

      1.      Hibridisasi oktahedral, d2sp3.

      2.      Hibridisasi segiempat planar, dsp2.

      3.      Hibridisasi tetrahedral, sd3.

      4.      Hibridisasi bipiramidal-trigonal, dsp3.

      5.      Hibridisasi piramidal-segiempat, dsp3.