IKATAN KOVALEN

IKATAN KOVALEN

Pada senyawa-senyawa H2 ; HCl ; O2 ; C2H2 ; NO ; C4H4 dsb terjadi ikatan kovalen .Ikatan Kovalen: Ikatan yang terjadi arena pemakaian bersama pasangan elektron

Ada 2 teori yang menjelaskan masalah ini:

Teori Orbital Molekul (OM) : mengandaikan suatu sistem molekul yang stabil, dengan berbagai inti yang ada dalam keadaan setimbang, serta menghasilkan fungsi gelombang molekul yang menggambarkan tingkat energi molekul atau orbital molekul. Ke dalam orbital molekul ini dimasukkan elektron-elektron. Orbital molekul dapat dibentuk dari orbital atom dengan cara kombinasi linier dari orbital-orbital atom (LCAO).

MO = A B Teori Ikatan Valensi (VB): ikatan terjadi akibat terbentuknya pasangan elektron dan setiap pasangan elektron mengikat dua inti

= I + IITEORI ORBITAL MOLEKUL

Kebolehjadian menemukan pasangan elektron dalam suatu daerah tertentu dalam suatu molekul dapat dinyatakan sebagai ungkapan matematik seperti yang berlaku untuk atom.Daerah keboleh jadian tertentu yang ditempati oleh elekron dalam molekul disebut orbital molekul. Orbital molekul merupakan kombinasi linier dari orbital atom yang disebut L.C.A.O (Linier Combination of Atomic Orbitals).

Apabila suatu molekul diatom homonuklir terbentuk dari dua atom A dan B yang identik saling terikat oleh sejumlah elektron, maka massa dan muatan atom gabungan tersebut menjadi dua kali lipat dari inti A atau inti B. Atom gabungan ini dapat diperlakukan seperti atom dengan elektron lainnya.

Gb.1 Atom gabungan berdasarkam teori MOPada penggabungan dua orbital 1s dari dua atom hidrogen membentuk dua orbital molekul. Salah satunya mempunyai energi terendah disebut orbital molekul ikatan yang lainnya orbital molekul anti ikatan

Gb. 2 Energi orbital molekulOrbital molekul ikatan memiliki energi yang lebih rendah dan kestabilan yang lebih besar dibandingkan dengan orbital atom pembentuknya.

Penempatan elektron dalam molekul ikatan menghasilkan ikatan kovalen yang stabil.

Orbital molekul antiikatan memiliki energi yang lebih tinggi dan kestabilan yang lebih rendah dibandingkan dengan orbital atom pembentuknya

Penempatan elektron dalam molekul antiikatan menghasilkan ikatan kovalen yang tidakstabil.Pengisian elektron dalam orbital molekul sesuai dengan prinsip Aufbau, yaitu orbital-orbital yang berenergi rendah diisi lebih dahulu. Selain itu berlaku juga Aturan Hund dan Larangan Pauli. l = 0 1 2 3

n =

Gb. 3. Pengisian elektron sesuai dengan prinsip AufbauOrbital molekul yang terbentuk dari orbital-orbital s dan p berdasarkan bentuknya dibagi dalam orbital sigma () dan orbital phi (). Masing-masing dapat berupa orbital ikatan dan orbital anti ikatan (, *, , *).Orbital sigma () adalah orbital molekul yang simetris terhadap sumbu ikatan, sedangkan orbital phi () mempunyai bidang nodal (bidang tanpa kerapatan elektron) yang terdapat dalam sumbu antar inti. Orbital phi terbentuk dari orbital dari orbital-orbital p yang sejajar.

Orbital molekul untuk molekul diatomik homonuklear yang terbentuk dari orbital-orbital atom dapat dinyatakan sebagai berikut:

1s, *1s terbentuk dari orbital atom 1s 2s, *2s terbentuk dari orbital atom 2s 2px , *2px terbentuk dari orbital atom 2pz

2py , *2py terbentuk dari orbital atom 2pyUrutan tingkat energi dari orbital-orbital molekul mulai dari tingkat energi terendah:

1s < *1s < 2s < *2s < 2p < 2pz= 2py < *2pz = *2py < *2p

Jika ada antaraksi 2s dan 2p, maka tingkat energi 2p > 2px = 2pySehingga urutan tingkat energi dari orbital menjadi: 1s < *1s < 2s < *2s < 2px = 2py < 2p < *2px = *2py < *2pIni terjadi untuk kebanyakan molekul dwiatom sama inti yang terbuat dari unsur peride 2/molekul ringan spt, B2; C2; N2+ Sedangkan 2p lebih rendah untuk O2; F2.Penulisan orbital molekul juga dapat menggunakan notasi yang dikemukakan oleh Mulliken:z < y < x < w < v < u

Untuk membedakan berbagai kulit, maka notasi Mulliken ditambah dengan (K) atau (M).

Sehingga menjadi (K)z dan (K)y ; (M)z dan (M)y , serta seterusnya.Keuntungan notasi Mulliken

Singkat

Tidak mempermasalahkan asal usul orbital atomnya, sehingga dapat digunakan untuk molekul diatomik heteronuklir.

Kekurangan notasi Mulliken:

Kemugkinan timbulnya kekeliruan mengenai arti z, y, x dari notasi Mulliken dan koordinat Cartes (x, y, z).

Hubungan antara orbital molekul dan orbital atom pembentuknya hilangDIAGRAM ENERGI ORBITAL MOLEKUL

MOLEKUL MONONUKLIR SEDERHANA

KONFIGURASI ELEKTRON MOLEKUL HOMONUKLIR SEDERHANA

H2 : 1s2He2: 1s2 1s2*

Li2: 1s2 1s2* 2s2Be2: 1s2 1s2* 2s2 2s2*

B2: ------------------------------------------ px1 pz1

C2: ------------------------------------------ py2 pz2

N2: -------------------------------------------px2O2: ------------------------------------------------------------------py1* pz1*

F2: ------------------------------------------------------------------ py2* pz2*

Beberapa catatan :

1. Apakah suatu molekul dapat/ tidak dapat terbentuk, dapat ditentukan dengan membandingkan cacah elektron ikatan terhadap cacah elektron anti ikatanMolekul stabil terbentuk apabila ada kelebihanelektron ikatan atau elektron bonding.

Kelebihan pasangan elektron ikatan terhadap pasangan elektron anti ikatan disebut orde ikatan.

Orde ikatan = Jml elektron dlm orbital ikatan Jml elektron dlm orbital anti ikatan

2

Makin besar orde ikatan, makin panjang ikatan, makin kuat ikatannya.

2. Jenis ikatan yang terjadi ( atau ) dapat ditentukan dengan mengamati jenis orbital molekul yang ditempati oleh elektron menyebabkan terjadinya ikatan3. Tingkat ikatan ( tunggal atau rangkap ) dapat dihitung dari : cacah elektron ikatan-cacah elektron anti ikatan

24. keunggulan teori orbital molekul, molekul O2 bersifat paramagnetik, sesuai data experimen.

TEORI IKATAN VALENSITerjadinya ikatan kovalen akibat terbentuknya pasangan elektron yang mengikat dua inti.

Pembahasan tentang teori ikatan valensi dimulai dengan memperhatikan pembentukan molekul H2 dari dua atom H. Dalam kerangka teori ikatan valensi, ikatan kovalen H H dibentuk melalui tumpang-tindih dua orbital 1s dalam atom-atom H. Yang dimaksud dengan tumpang tindih adalah bahwa terdapat daerah dalam ruang yang digunakan bersama kedua orbital.

Gambar diatas dapat dijelaskan dengan meilustrasikan terbentuknya orbital molekul H2 . Mula-mula kedua atom saling berpisah, tidak ada interaksi yang terjadi, dikatakan bahwa energi potensial sistem ini (yaitu kedua atom H) adalah nol. Ketika atom-atom saling mendekat, setiap elektron ditarik oleh inti atom yang lain; pada saat yang sama, kedua elektron saling tolak-menolak dan begitu juga kedua intinya. Selama kedua atom masih terpisah, tarik menarik lebih kuat daripada tolak-menolak, sehingga energi potensial sistem turun (yaitu menjadi negatif) ketika atom-atom saling mendekat, kecendrungan ini terus berlanjut sampai energi potensial mencapai nilai minimum. Pada titik ini, ketika sistem memiliki energi potensial terendah, sistem tersebut paling stabil. Kondisi ini berkaitan dengan tumpang-tindih yang baik antar orbital 1s dan pembentukan molekul H2 yang stabil. Jika jarak antar inti diperkecil lagi, energi potensial akan meningkat tajam dan akhirnya menjadi positif sebagai akibat dari meningkatnya tolakan elektron-elektron dan inti-inti.Pada H2, kurva energi potensial minimum pada panjang ikatan 74 pm.Gambar. 3 di bawah ini menunjukkan letak kedua inti A dan B serta satu elektron pada molekul H2+.

e ( ( ( A BGambar 3. Ion H2+: A an B menyatakan dua inti (proton) dan e = elektron tunggalGambar diatas dapat dijelaskan dengan meilustrasikan terbentuknya orbital molekul H2+ . Molekul H2+ adalah molekul yang paling sederhana, karena mencakup dua inti dan satu elektron. Mula-mula kedua inti berjauhan sedangkan elektronnya berdekatan dengan salah satu inti dan berjauhan dengan inti lain. Tidak ada interaksi yang terjadi, kita katakan bahwa energi potensial sistem (yaitu, kedua atom H) adalah nol. Ketika atom-atom saling mendekat, setiap elektron ditarik oleh inti atom yang lain pada saat yang sama, kedua intinya saling tolak menolak, karena kedua inti tersebut bermuatan positif, tetapi pada saat bersamaan elektron akan tertarik pada kedua inti dan seakan-akan berfungsi sebagai perekat molekuler. Apabila gaya tarik ini lebih besar dari gaya tolaknya, maka akan terbentuk molekul stabil.

Apabila kedua inti berjauhan, maka ada dua susunan yang mungkin, yaitu HA HB+ atau HA (1) HB+ , dengan fungsi gelombang (I , dan susunan HA+HB atau HA+ HB(1) dengan fungsi gelombang (II. Kedua struktur ini mempunyai energi yang sama. Apabila kedua inti mendekat terjadi kombinasi linear dari (I dan (II membentuk fungsi gelombang.( = CI(I + CII(II c = tetapan normalisasiUntuk molekul H2, ikatan yang terjadi mencakup dua inti dan dua elektron.

Bila inti A dan B berjauhan, maka dikenal dua struktur

e1 e2 ( r12 ( ra1rb1 ra2 rb2 ( ( A RAB BGambar 4. Jarak antar kedua inti (A an B) dan antara kedua elektron unt H2

Bila inti A dan B berjauhan, maka dikenal dua struktur, yaitu HA (1) + HB (2) dan HA (2) + HB (1) karena elektron 1 dan 2 tak dapat dibedakan. Yang pertama digambarkan dengan fungsi gelombang (I , sedang struktur kedua oleh fungsi gelombang (II. Kedua struktur ini mempunyai energi yang sama. Apabila kedua inti mendekat terjadi kombinasi linear dari (I dan (II membentuk fungsi gelombang.

( = [CI(I + CII(II]Struktur yang menggambarkan (I dan (II adalah struktur kovalen. Disamping struktur kovalen, masih ada struktur ionik sebagai berikut:HA+ + HB- atau HA + HB (1,2 ) dengan fungsi gelombang (III , dan susunan HA- + HB+ atau HA (1,2) HB dengan fungsi gelombang (IV. Hasil kombinasi linier ari orbital atomnya menghasilkan:( = cI(I + cII(II + cIII(III + cIV(IVKelebihan dari teori VB dapat menjelaskan adanya bentuk ionik Ikatan dalam molekul diatom heteronuklir

Secara teoritis HF mempunyai 4 struktur, yaitu:

H(1) + F(2) (I

H(2) + F(1) (II

H + F(1,2) atau H+ F- (III

H(1,2) + F atau H- F+ (IV

Fungsi (I dan (II adalah kovalen, sedangkan (III dan (IV adalah ionik. Fungsi gelombang secara keseluruhan menggambarkan struktur kovalen dan ionik, yaitu:

( = (kovalen + (ionik

Karena konstribusi struktur keempat sangat kecil, maka diabaikan dalam fungsi gelombang totalnya. Fluor sangat elektronegatif, oleh karena itu elektron akan terdistorsi ke ujung fluor dan terjadi asimetris yang dinyatakan dengan (. Bila perbandingan konstribusi kovalen terhadap ionik dinyatakan sebagai 1: (2, maka karakter ion dapat dinyatakan:

(2 x 100% 1: (2Kekuatan ikatan bergantung pada derajat pertindihan yang terjadi. Makin besar derajat pertindihan, makin kuat ikatan. Pertindihan antara dua orbital s tidak kuat karena distribusi muatan yang berbentuk bola. Pada mumnya ikatan s s relatif lemah. Orbital p dapat bertindihan dengan orbital s atau orbital p lainnya dengan lebih efektif, karena orbital-orbital p terkonsentrasi pada arah tertentu.Pertindihan orbital-orbital dapat menghasilkan ikatan sigma dan ikatan phi. Ikatan sigma dapat terbentuk dari pertindihan orbital s s, p p dan s p. Menurut teori ikatan valensi elektron yang digunakan bersama menempati orbital-orbital atom yang saling bertindihan (overlap)

Gb. 1 Pertindihan orbital

Dalam pembentukan molekul:

1s

1s

1s

1sB

EMBED Equation.3

OMAB

OAA

OAB

Impian boleh besar dan itu harus,

tapi

Harus siap memulai dari yang kecil.

Siap jatuh, tapi siap juga untuk bangkit.

EMBED ISISServer

Bagaimana keadaan atom dan elektron yag terlibat dalam ikatan kovalen?

2s

2p

3s

3p

3d

4s

4p

4d

4f

5s

5p

5d

5f

6s

6p

6d

7s

7p

1

2

3

4

5

7

6

EMBED Equation.3 1s

EMBED Equation.3 1s*

Diagram energi OM yang terbentuk dari dua atom yang berbeda, dapat digambarkan sebagai berikut :

Contoh : 1sA 1sB EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 1sAB dan EMBED Equation.3 1sAB*

Energi orbital 1sA lebih tinggi daripada energi orbital 1s.B.

EMBED Equation.3 *

1sA

EMBED Equation.3 2s*

EMBED Equation.3 pz

EMBED Equation.3 py

EMBED Equation.3 px

2p

EMBED Equation.3 px*

EMBED Equation.3 py*

EMBED Equation.3 pz*

2p

EMBED Equation.3 2s*

2s

_1255979840.unknown

_1255981603.unknown

_1255982055.unknown

_1255982359.unknown

_1255982883.unknown

_1255982080.unknown

_1255981634.unknown

_1255980619.unknown

_1255981556.unknown

_1255980072.unknown

_1255980109.unknown

_1255980510.unknown

_1255980061.unknown

_1255978818.unknown

_1255979418.unknown

_1255979798.unknown

_1255978881.unknown

_1255979373.unknown

_1255974353.unknown

_1255978750.unknown

_1255978795.unknown

_1255978810.unknown

_1255978585.unknown

_1255974307.unknown