RESUME 3

HIBRIDISASI ORBITAL

           Hibridisasi adalah konsep pencampuran orbital atom menjadi orbital hibrida yang sesuia dengan pasangan elektron untuk membentuk ikatan kimia. Orbital hibrida biasanya mempunyai perbedaan energi dan bentuk. Hibridisasi berguna untuk menjelaskan struktur molekuler ketika teori ikatan valensi gagal untuk menjelaskan.

          Pembentukan ikatan dalam senyawa harus sesuai dengan aturan hibridisasi yaitu :

1. Orbital yang bergabung harus mempunyai tingkat energi sama atau hampir sama,

2. Orbital hybrid yang terbentuk sama banyaknya dengan orbital yang bergabung,

3. Dalam hibridisasi yang bergabung adalah orbital bukan elektron.

JENIS-JENIS HIBRIDISASI

Disini kita membahas 3 jenis hibridisasi yaitu :

1. Hibridisasi sp3 

         Dalam hibridisasi sp3, orbital 2s digabung dengan ketiga orbital 2p untuk memberikan empat set orbital hibrida sp3. (Jumlah orbital hibrida harus sama dengan jumlah orbital awal atom yang digunakan untuk penggabungan.) Orbital hibrida masing-masing akan memiliki energi yang sama tetapi akan berbeda dengan energi dari orbital atom awalnya. Perbedaan energi akan mencerminkan pencampuran masing orbital atom. Energi dari setiap orbital hibrida lebih besar dari orbital awalnya tetapi kurang dari orbital p awal.

Atom nitrogen, oksigen dan klor dalam struktur organik juga dapat membentuk hibridisasi sp³. Nitrogen memiliki lima elektron valensi di lapisan kedua. Setelah hibridisasi, akan memiliki tiga setengah penuh orbital sp³ dan dapat membentuk tiga ikatan. Oksigen memiliki enam elektron valensi. Setelah hibridisasi, akan memiliki dua setengah penuh orbital sp³ dan akan membentuk dua ikatan. Klor memiliki tujuh elektron valensi. Setelah hibridisasi, akan memiliki satu setengah penuh orbital sp³ dan akan membentuk satu ikatan.

Keempat orbital sp³ untuk ketiga atom membentuk susunan tetrahedral dengan satu atau lebih orbital yang ditempati oleh pasangan elektron tunggal. Mengingat atom saja, nitrogen membentuk bentuk piramida dimana sudut ikatan yang sedikit kurang dari 109.5^o (c. 107^o) (lihat gambar a dibawah). Ini kompresi dari sudut ikatan karena orbital yang mengandung pasangan electron tunggal, yang menuntut jumlah ruang yang sedikit lebih besar daripada sebuah ikatan. Oksigen membentuk bentuk miring atau bengkok dimana dua pasang elektron tunggal memampatkan sudut ikatan dari 109.5^o untuk c. 104^o  (lihat gambar b dibawah).

Alkohol, amina, alkil halida, dan eter semuanya mengandung ikatan sigma yang melibatkan nitrogen, oksigen, atau klorin. Ikatan antara atom-atom karbon dibentuk oleh tumpang tindih setengah penuh orbital hibridisasi sp³ dari setiap atom. Ikatan yang melibatkan atom hidrogen (misalnya O-H dan N-H) dibentuk oleh tumpang tindih dari setengan penuh orbital 1s dari hidrogen dan setengah penuh orbital sp³ dari oksigen atau nitrogen.

Gambar. (a) Geometri nitrogen hibridisasi sp³, (b) geometri oksigen hibridisasi sp³.

2. Hibridisasi sp2

Dalam hibridisasi sp2, orbital s digabung dengan dua orbital 2p (misalnya 2px dan 2pz) untuk memberikan tiga energi orbital hibridisasi sp² yang sama. Orbital 2py tersisa tidak terpengaruh. Energi dari setiap orbital hibridisasi lebih besar dari orbital s awal tetapi kurang dari orbital p awal. Yang tersisa orbital 2p (dalam hal iniorbital 2py) tetap pada tingkat energi semula.

Teori yang sama menjelaskan ikatan dalam gugus karbonil (C=O) di mana kedua atom karbon dan oksigen adalah hibridisasi sp². Diagram tingkat energi berikut (gambar 1) menunjukkan bagaimana elektron valensi oksigen disusun setelah hibridisasi sp². Dua dari orbital hibridisasi sp2 dipenuhi dengan pasangan dari elektrontunggal, yang meninggalkan dua setengah penuh orbital tersedia untuk ikatan. Orbital sp² dapat digunakan untuk membentuk ikatan σ kuat, sementara orbital 2py dapat digunakan untuk ikatan π lemah. Gambar (2) menunjukkan bagaimana ikatan σ dan π terbentuk dalam gugus karbonil dan menjelaskan mengapa gugus karbonil adalah planar dengan atom karbon memiliki bentuk trigonal planar. Ini juga menjelaskan reaktivitas kelompok karbonil karena ikatan π adalahn ikat lebih lemah dari ikatan σ dan lebih mungkin untuk menjadi terlibat dalam reaksi.

gambar (1) Diagram level energy pada hibridisasi oksigen

gambar (2) (a) Formasi ikatan σ karbonil; (b) Formasi ikatan π karbonil

3. Hibridisasi sp

           Hibridisasi sp dapat digunakan untuk menjelaskan molekul linier. Orbital 2s dan satu orbital 2p melakukan hibridisasi membentuk dua orbital sp, masing-masing terdiri dari 50% karakter p dan 50% karakter s. Misalnya alkuna yang mempunyai ikatan rangkap tiga.

IKATAN RANGKAP TERKONJUGASI

       Ikatan rangkap terkonjugasi merupakan ikatan antar atom karbon atau yang terjadi pada senyawa organik yang secara kovalen ikatan atar atomnya merupakan ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian, dimana terjadinya delokalisasi elektron agar tingkat energinya lebih stabil atau bias disebut dengan stabilisasi struktur. Ikatan rangkap konjugasi bisa di sebut juga ikatan rangkap selang seling dengan ikatan tunggal atau disebut juga elektronnya dapat berpindah-pindah (terdelokalisasi). Sistem konjugasi secara umumnya akan menyebabkan delokalisasi elektron di sepanjang orbital p yang paralel satu dengan sama lainnya. Hal ini akan meningkatkan stabilitas dan menurunkan energi molekul secara keseluruhan. Pengaturan kembali electron melalui orbital π, terutama dalam system konjugasi atau senyawa organic yang atom-atomnya secara kovalen berikatan tunggal dan ganda secara bergantian (C=C-C=C-C) dan mempengaruhi satu sama lainnya membentuk daerah delokalisasi electron disebut dengan konjugasi. Elektron-elektron pada daerah delokalisasi ini bukanlah milik salah satu atom, melainkan milik keseluruhan system konjugasi ini.

BENZENA DAN RESONANSI

          Benzena merupakan sikloheksena yaitu senyawa siklik yang memiliki ikatan rangkap dua aromatik dengan rumus struktur C6H12. Benzena dilambangkan dalam dua bentuk, yang pertama adalah struktur Kekulé dan yang lainnya adalah heksagon dengan lingkaran di dalamnya untuk menggambarkan adanya resonansi ikatan ʋ atau distribusi elektron yang tersebar merata didalam cincin benzena. Sedangkan, Resonansi adalah delokalisasi elektron pada molekul atau ion poli atomic tertentu dimana ikatannya tidak dapat dituliskan dalam satu truktur Lewis. Struktur molekul atau ion yang mempunyai delokalisasi elektron disebut dengan struktur resonan. Dan ini telah menjelaskan bahwa mengapa benzene sulit untuk di lakukan pemutusan ikatannya.

MEKANISME GUGUS PENGARAH ORTO, PARA, DAN META

1. 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). Pada turunan senyawa aromatik yang lain seperti pada anilina juga termasuk sebagai activator, yaitu gugus pengarah orto, para. Akibat stabilisasi resonansi anilina ialah bahwa cincin menjadi negative sebagian dan sangat menarik bagi elektrofilik yang masuk. Semua posisi orto, meta, dan para pada cincin anilina teraktifkan terhadap substitusi elektrofilik, namun posisi orto, para lebih teraktifkan dari pada posisi meta. Struktur resonansi terpaparkan di atas menunjukkan bahwa posisi-posisi orto dan para mengemban muatan negative parsial, sedangkan posisi meta tidak. Gugus amino dalam anilina mengaktifkan cincin benzena terhadap substitusi sedemikian jauh sehingga tidak perlu katalis asam Lewis, dan sangat sukar untuk memperoleh monobromoanilina. Anilina beraksi dengan cepat membentuk 2,4,6-tribromoanilina (kedua posisi orto dan posisi para terbrominasikan). Jadi dapat disimpulkan bahwa semua gugus dengan elektron bebas pada atom yang melekat pada cincin ialah pengarah orto dan para.

           

2. 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. Dalam hal ini, atom yang langsung melekat pada cincin benzena akan membawa muatan positif parsial seperti nitrogen pada gugus nitro. Semua gugus yang serupa itu akan menjadi pengarah meta karena alasan yang sama seperti gugus nitro yang bersifat meta, untuk menghindari adanya dua muatan positif yang bersebelahan dalam ion benzenonium intermedietnya. Dapat disimpulkan semua gugus dengan atom yang langsung melekat pada cincin aromatik bermuatan positif atau merupakan bagian dari ikatan majemuk dengan unsure yang lebih elektronegatif ialah pengarah meta.