Hibridisasi orbital

HIBRIDISASI ORBITAL

                Hibridisasi berarti pencampuran. Hybrid orbital dpat dibentuk dengan mencampur karakter orbital atom yang dekat dalam energi. Alasan untuk menciptakan satu set orbital hibrida adalah untuk menghasilkan skema ikatan senyawa untuk spesies molekul tertentu.

Jenis-jenis hibridisasi

sp Hibridisasi: skema untuk spesies linear 

Notasi sp berarti bahwa satu arbital atom s dan satu p campuran orbital atom untuk membentuk satu set dari dua orbital hibrida dengan sifat directional yang berbeda

Meskipun energi orbital dari 2s awal dan orbital atom 2px berbeda,pencampuran menyebabkan dua orbital hibrida energi yang sama.

sp2 Hibridisasi: skema untuk trigonal spesies planar

Notasi sp2 berarti bahwa satu dan dua orbital atom p campuran untuk membentuk satu set daritiga orbital hibrida dengan berbeda sifat directional.

sp3 Hibridisasi: skema untuk tetrahedral dan spesies terkait

Notasi sp3 berarti bahwa satu dan tiga orbital p atom campuran untuk membentuk satu set dariempat orbital hibrida dengan berbeda sifat directional.

Sebagai contoh, teori domain elektron meramalkan molekul metana (CH4) berbentuk tetrahedron dengan 4 ikatan C-H yang ekuivalen dan fakta eksperimen juga sesuai dengan ramalan tersebut, akan tetapi mengapa molekul CH4 dapat berbentuk tetrahedron?

Pada tingkat dasar, atom C (nomor atom  = 6) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut.

Dengan konfigurasi elektron seperti itu, atom C hanya dapat membentuk 2 ikatan kovalen (ingat, hanya elektron tunggal yang dapat dipasangkan untuk membentuk ikatan kovalen). Oleh karena ternyata C membentuk 4 ikatan kovalen, dapat dianggap bahwa 1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p, sehingga C mempunyai 4 elektron tunggal sebagai berikut.

Dari contoh diatas jika dibandingkan tingkat energinya antara 2P Dan 2S pada pembentukan Sp² . 2P lah yang lebih tnggi karena 2P menjadi tunggal setelah elektronnya didelokalisai ke 2S.

Ikatan Rangkap Terkonjugasi

                Senyawa terkonjugasi adalah senyawa yang mempunyai ikatan rangkap. Dimana di dalam ikatan rangkap itu ada ada ikatan tunggal(ikatan phi) yang bisa mengalami delokalisai (berpindah tempat) dimana didekat pergeseran itu ada ikatan sigma.

Dari contoh tersebut energi iktan sebelumnya lebih tinggi dibandingkan sesudahnya karena ikatan rangkap/ sigma itu tidak stabil. Maka dari itu terjadilah deloalisasi agar strukturnya stabil. Adapun tujuan konjugasi ini yakni untuk mencapai bangun molekul yang lebih stabil.

  Contoh lainnya yakni benzena

Ikatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatan rangkap pada alkena.  Ikatan rangkap pada alkena dapat mengalami reaksi adisi, sedangkan ikatan rangkap pada benzena tidak dapat diadisi, tetapi benzena dapat bereaksi secara substitusi. Contoh:

Reaksi adisi                 : C₂H₄ + C_l2 --> C₂H₄C_l2

Reaksi substitusi         : C₆H₆ + C_l2 --> C₆H₅Cl  + HCl

Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°. Ikatan antaratom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi).

 Analisis sinar-X terhadap struktur benzena menunjukkan bahwa panjang ikatan antaratom karbon dalam benzena sama, yaitu 0,139 nm. Adapun panjang ikatan rangkap dua C=C adalah 0,134 nm dan panjang ikatan tunggal C–C adalah 0,154 nm. Jadi, ikatan karbon-karbon pada molekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal.

 Gugus Pengarah Orto, Para (Aktivator)

Gugus pada cincin akan mengarahkan substituen yang baru masuk pada posisi orto, para atau meta sesuai dengan gugus mulanya. Gugus mula tersebut yang disebut sebagai penentu orientasi. Gugus yang merupakan activator kuat adalah gugus pengarah orto, para (adisi elektrofilik mengambil tempat pada posisi orto dan para bergantung pada activator). Orientasi ini terutama disebabkan oleh kemampuan substituen pengaktif kuat untuk melepaskan elektron (gugus amino dan gugus hidoksil merupakan gugus activator yang baik).

Gugus Pengarah Meta

Suatu pengarah meta mempunyai atom bermuatan positif atau sebagian positif yang terikat pada cincin benzena. Dalam reaksi nitrobenzena, gugus nitronya tidak menambah kesetabilan intermedietnya. Malahan intermediet substitusi orto, atau para dan keadaan transisinya kurang stabil (karena energy yang tinggi), karena sebuah struktur resonansi mengandung muatan positif pada atom berdekatan. Oleh karena itu, substitusi terjadi lebih banyak pada tempat meta, sebab keadaan transisi dan intermediatnya pada tempat yang berdekatan mengandung muatan positif.