Kimia Organik : Orbital dan Peranannya dalam Ikatan Kovalen

Orbital atom adalah sebuah fungsi matematika yang menggambarkan perilaku sebuah elektron ataupun sepasang elektron bak-gelombang dalam sebuah atom. Fungsi ini dapat digunakan untuk menghitung probabilitas penemuan elektron dalam sebuah atom pada daerah spesifik mana pun di sekeliling inti atom. Dari fungsi inilah kita dapat menggambarkan sebuah grafik tiga dimensi yang menunjukkan kebermungkinan lokasi elektron. Oleh karena itu, istilah orbital atom dapat pula secara langsung merujuk pada daerah tertentu pada sekitar atom yang ditentukan oleh fungsi matematis kebermungkinan penemuan elektron. Secara spesifik, orbital atom menyatakan keadaan kuantum yang mungkin dari suatu elektron dalam sekumpulan elektron di sekeliling atom.

a.sifat gelombang

          mekanika kuantum adalah subjek matematik. Untuk dapat mengerti mngenai ikatan kovalen, maka hanya diperlukan hasil dari studi mekanika kuantum daripada persamaan matematikanya sendiri. Mula-mula akan dimulai dengan beberapa gelombang diam yang sederhana yaitu jenis gelombang yang dihasilkan bila orang memetik senar. Jenis gelombang menunjukkan gerak hanya dalam satu dimensi. Dua gelombang diam dapat sefase atau keluar fase yang satu terhadap yang lain. Keadaan antara dalam mana gelombang hanya sebagian sefasa juga mungkin. Bila amplitudo positif dan negatif dari dua gelombang saling sesuai, kedua gelombang tersebut sefasa. Bila tanda matematik dari amplitudo saling berlawanan, gelombang keluar fase.
 

            Meskipun sistem gelombang tiga dimensi lebih rumit daripada sistem satu dimensi namun, prinsipnya sama. Masing-masing orbital atom dari atom berkelakuan seperti fungsi gelombang dan dapat mempunyai amplitudo positif atau negatif. Bila orbital mempunyai amplitudo positif dan negatif maka orbital mempunyai simpul. Satu satu orbital atom dapat bertumpang tindih dengan orbital atom dari atom lain secara matematik, fungsi gelombang yang menggambarkan setiap orbital yang tumpang tindih dijumlahkan bersama. Perhitungan ini dikenal sebagai kombinasi linear dari orbital atom, atau teori (LCAO). Bila orbital yang bertumpang tindih sefase hasilnya adalah perkuatan fase menghasilkan interferensi, yang menimbulkan simpul antara dua inti. Interferensi menuju ke orbital molekul anti-ikatan. Perluasan dari definisi orbital ikatan dan anti-ikatan.

b. orbital ikatan dan anti-ikatan

            bila sepasang gelombang saling tumpang tindih, maka mereka dapat saling memperkuat atau salaing berinterferensi. Penambahan dari dua orbital atom 1s dari dua atom H yang sefase menghasilkan perbuatan dan menghasilkan orbital molekul ikatan o dengan rapat elektron yang tinggi antara inti yang berikatan.

            Bila dua gelombang berlawanan fase, mereka saling mengganggu. Interferensi dari dua orbital atom yang keluar fase dari dua atom hidrogen memberikan orbital molekul dengan simpul antara inti. Dalam orbital molekul ini, kebolehjadian menemukan elekron antara inti sangat rendah. Kaarena itu orbital molekul jhas ini menimbulkan sistemdimana kedua inti tak dilindungi oleh sepasang elektron dan intinya saling tolak menolak. Karena tolakan inti, sitem ini energinya lebih tinggi daripada sitem dua atom H yang mandiri. Orbital berenergi lebih tinggi ini adalah orbital anti-ikatan dalam hal ini suatu orbital “sigma bintang” atau o^* (^* artinya “anti ikatan”)

c. orbital hibrida karbon

            Bila atom hidrogen dari suatu molekul, maka digunakan orbital atom 1s untuk ikatan. Keadaan dengan atom karbon agak belainan. Karbon mempunyai dua elektron dalam orbital 1s karenanya orbital 1s merupakan orbital terisi yang tidak digunakan untuk ikatan. Keempat elektron pada tingkat energi kedua dari karbon adalah elektron ikatan.

            Ada empat orbital atom pada tingkat energi kedua, satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Namun demikian, karbon tidak menggunakan keempat orbital dalam keadaan murninya untu ikatan. Sebagai gantinya karbon bercampur atau hibridisasi yaitu empat orbital atom tingkat kedua menurut salah satu dari tiga cara untuk ikatan.

·         Hibridisasi sp³ 

· Hibridisasi sp², digunakan bila karbon membentuk ikatan rangkap

·         Hibrida sp, digunakan bila karbon membentuk ikatan ganda tiga atau ikatan rangkap terkumulasi (dua ikatan-rangkap terhadap suatu aatom karbon tunggal)