ORBITAL DAN PERANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN

      A. Sifat Gelombang

Gelombang adalah gejala rambatan dari suatu getaran atau usikan. Gelombang akan terus terjadi apabila sumber getaran ini bergetar terus menerus. Gelombang membawa energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contoh sederhana gelombang, apabila kita mengikatkan satu ujung tali ke tiang, dan satu ujung talinya lagi digoyangkan, maka akan terbentuk banyak bukit dan lembah di tali yang digoyangkan tadi, inilah yang disebut gelombang. Adapun sifat-sifat gelombang ialah:

1.      Dipantulkan (Refleksi)

Tentunya sahabat sudah sangat mengerti tentang pemantulan ini, jadi secara garis besar saya rasa kita sudah sepaham.

Dalam pemantulan gelombang berlaku hukum pemantulan gelombang, yaitu :

§  Besar sudut datangnya gelombang sama dengan sudut pantul gelombang.

§  Gelombang datang, gelombang pantul, dan garis normal terletak pada satu bidang datar.

2.      Dibiaskan (Refraksi)

Pembiasan gelombang adalah pembelokan arah rambat gelombang karena melalui medium yang berbeda kerapatannya.

3.      Dipadukan (interferensi)

Perpaduan gelombang terjadi apabila terdapat gelombang dengan frekuensi dan beda fase saling bertemu. Hasil interferensi gelombang akan ada 2, yaitu konstruktif (saling menguatkan) dan destruktif (saling melemahkan). Interferensi Konstruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang sama, sedangkan interferensi destruktif terjadi saat 2 gelombang bertemu pada fase yang berlawanan.

4.      Dibelokkan/disebarkan (Difraksi)

Difraksi gelombang adalah pembelokkan/penyebaran gelombang jika gelombang tersebut melalui celah. Geja difraksi akan semakin tampak jelas apabila celah yang dilewati semakin sempit. 

5.      Dispersi Gelombang

Dispersi adalah penyebaran bentuk gelombang ketika merambat melalui suatu medium. Dispersi tidak akan terjadi pada gelombang bunyi yang merambat melalui udara atau ruang hampa. Medium yang dapat mempertahankan bentuk gelombang tersebut disebut medium nondispersi.

6.     Dispolarisasi (diserap arah getarnya)

Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah saja. Polarisasi hanya akan terjadi pada gelombang transversal, karena arah gelombang sesuai dengan arah polarisasi, dan sebaliknya, akan terserap jika arah gelombang tidak sesuai dengan arah polarisasi celah tersebut

.     i

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”)

C. Orbital Hibrida Karbon

1. Ikatan Sigma adalah ikatan tunggal yang terjadi dari overlap secara axial antara orbital hidrogen dengan hibrida bujangan atau antara orbital electron hibrida bujangan dengan orbital elekron hibrida bujangan.
2. Ikatan Pi adalah iktan tunggal yang terjadi akibat overlap secara lateral elekron sisa pembastaran dengan electron sisa pembastaran.

Pembentukan ikatan pada atom karbon dengan nomor atom 6 menjadi hibrida sp3, sp2 dan sp:

Karbon dalam pembentukan ikatan dengan atom lain berturut-turut mengalami peristiwa sebagai berikut:

1. Atom karbon menyerap energi sebesar 86 kkal, sebagian energi dipergunakan untuk promosi oleh elektron spin negative di kulit 2s naik ke tingkat orbital 2pz, sehingga terjadi 4 elektron bujangan di kulit L.
2. Terjadinya hibridasi antara elektron di orbital 2s dengan elektron di orbital 2p dapat menjadi hibrida elektron sp3, sp2 atau sp.
3. Pembentukan tiga dimensi tetrahidral, planar atau linier.
4. Overlap atau tumpang tindih antara elektron hibrida bujangan dengan hidrogen atau antara elektron hibrida bujangan dengan elektron hibrida bujangan membentuk ikatan sigma (σ / kovalen)
5. Overlap antara electron sisa dengan elektron sisa secara lateral menghasilkan ikatan pi (π) untuk hibridasi sp2 atau sp.

Pembentukan Ikatan pada Atom Karbon sp3

Nomor atom karbon adalah 6. Enam elektron atom karbon tersusun dalam kulit elektron K dan L sehingga konfigurasi elektron atom karbon dalam kondisiground state (stationer). Yang terlibat dalam pembentukan ikatan hanyalah elektron di kulit luar yaitu 2s dan 2p (elektron valensi), kulit 1s tidak ikut terlibat. Ada 4 tahap yaitu, Tahap Pertama yaitu energi yang diberikan sebagian digunakan untuk promosi elektron spin negative dikulit 2s naik ke tingkat 2pz dan berubah menjadi spin positif, sehingga diperoleh konfigurasi elektron aktif di kulit L. Tahap Kedua adalah empat elektron bujangan di kulit 2s, 2px, 2py dan 2pz mengadakan pembastaran membentuk empat orbital hibrida yang seragam bentuknya seperti “thoet-thoet”. Empat orbital hibrida tersebut dinamai hibrida sp3, karena merupakanhasil hibridasi satu kulit s dan tiga kulit p. Tahap Ketigayaitu keempat orbital hibrida tersebut mengadakan tolak menolak satu sama lain membentuk tiga dimensi yang paling stabil yaitu bentuk tetrahedral (pyramid, “paying jeplak”) dengan sudut antara keempat hibrida tersebut sebesar 128o30’.Tahap Keempat adalah overlap/tumpang tindih antara orbital hibrida bujangan tersebut dengan masing-masing satu atom hidrogen membentuk empat ikatan kovalen (sigma/s). Dari hasil keempat tahap tersebut terbentuklah molekul netral CH4 yang dinamakan metana.

Pembentukan Ikatan pada Atom Karbon sp2

Contoh dari ikatan pada atom karbon sp2 adalah pembentukan CH2 = CH2.

Nomor atom karbon adalah 6. Enam elektron atom karbon tersusun dalam kulit elektron K dan L sehingga konfigurasi elektron atom karbon dalam kondisiground state (stationer). Yang terlibat dalam pembentukan ikatan hanyalah elektron di kulit luar yaitu 2s dan 2p (elektron valensi), kulit 1s tidak ikut terlibat. Ada 4 tahap seperti halnya pada karbon sp3 perbedaannya adalah ada satu elektron di kulit 2pz tidak ikut terlibat dalam pembastaran. Tahap Pertama yaitu energi yang diberikan sebagian digunakan untuk promosi elektron spin negative dikulit 2s naik ke tingkat 2pz dan berubah menjadi spin positif, sehingga diperoleh konfigurasi elektron aktif di kulit L. Tahap Kedua adalah tiga elektron bujangan di kulit 2s, 2px dan 2py mengadakan pembastaran membentuk tiga orbital hibrida yang seragam bentuknya seperti “thoet-thoet”. Tiga orbital hibrida tersebut dinamai hibrida sp2, karena merupakan hasil hibridasi satu kulit s dan dua kulit p. Tahap Ketiga yaitu ketiga orbital hibrida tersebut mengadakan tolak menolak satu sama lain membentuk tiga dimensi yang paling stabil yaitu bentuk trigonal planar (horizontal) dengan sudut antara ketiga hibrida tersebut sebesar 120o.Elektron sisa 2pz berposisi tegak lurus terhadap trigonal planar tersebut. Amplitudo positif berada diatas bidang dan amplitudo negative berada dibawah bidang. Tahap Keempat adalah tahap dimana diperlukan satu spesies sp2 atom lain yang mempunyai satu elektron sisa (elektron yang tidak ikut terlibat dalam pembastaran). Dimana elektron sisa tersebut overlap secara lateral dengan elektron sisa spesies yang kedua membentuk ikatan pi (π). Satu orbital hibrida sp2 bujangan dari masing-masing spesies overlap secara axial dan membentuk ikatan sigma antara karbon dan karbon. Dua hibrida sp2 bujangan lainnya dari masing-masing karbon overlap dengan atom hidrogen sehingga terbentuk 4 ikatan sigma (sigma/σ).

Pembentukan Ikatan pada Atom Karbon sp

Contoh pembentukan CH ≡≡ CH (Etuna).

Nomor atom karbon adalah 6. Enam elektron atom karbon tersusun dalam kulit elektron K dan L sehingga konfigurasi elektron atom karbon dalam kondisiground state (stationer). Yang terlibat dalam pembentukan ikatan hanyalah elektron di kulit luar yaitu 2s dan 2p (elektron valensi), kulit 1s tidak ikut terlibat. Ada 4 tahap seperti halnya pada karbon sp3 perbedaannya adalah ada dua elektron di kulit 2py dan 2pz tidak ikut terlibat dalam pembastaran. Tahap Pertama yaitu energi yang diberikan sebagian digunakan untuk promosi elektron spin negative dikulit 2s naik ke tingkat 2pz dan berubah menjadi spin positif, sehingga diperoleh konfigurasi elektron aktif di kulit L. Tahap Kedua adalah dua elektron bujangan di kulit 2s dan 2px mengadakan pembastaran membentuk dua orbital hibrida yang seragam bentuknya seperti “thoet-thoet”. Dua orbital hibrida tersebut dinamai hibrida sp, karena merupakan hasil hibridasi satu kulit s dan satu kulit p. Tahap Ketiga yaitu kedua orbital hibrida tersebut mengadakan tolak menolak satu sama lain membentuk tiga dimensi yang paling stabil yaitu bentuk linier (garis lurus) dengan sudut antara kedua hibrida tersebut sebesar 180o.Elektron sisa 2py dan 2pz berposisi saling tegak lurus dan juga tegak lurus pada garis lurus tersebut. Amplitudo positif berada diatas dan didepan garis lurus dan amplitudo negative berada dibawah dan dibelakang garis lurus. Tahap Keempat adalah tahap dimana diperlukan satu spesies sp atom lain yang mempunyai dua elektron sisa (elektron yang tidak ikut terlibat dalam pembastaran). Dimana elektron sisa tersebut overlap secara lateral dengan elektron sisa spesies yang kedua membentuk ikatan pi (π). Satu orbital hibrida sp bujangan dari masing-masing spesies atom karbon sp overlap secara axial dan membentuk satu ikatan sigma antara kedua atom tersebut dan orbital hibrida karbon sp bujangan yang kedua dari masing-masing atom karbon dioverlapkan dengan atom hidrogen membentuk ikatan sigma. Sehingga terbentuk 3 ikatan sigma (sigma/σ) dan 2 ikatan pi. Dari hasil keempat tahap tersebut terbentuklah molekul netral yang dinamakan etuna.

Permasalahan :
Mengapa pada pembentukan ikatan pada atom karbon dengan nomor atom 6 menjadi hibrida sp3, sp2 dan sp ?