Teori Molekul Orbital (MO)

Teori orbital molekul (MO) menggambarkan ikatan kovalen melalui istilah

orbital molekul yang dihasilkan dari interaksi orbital-orbital atom dari atom-atom

yang berikatan dan yang terkait dengan molekul secara keseluruhan (lischer,

2009). Konstruksi orbital molekul dari orbital atom, bagian dalam pembentukan

molekul. Separuh dari orbital molekul mempunyai energi yang lebih besar

daripada energi orbital atom. Orbital yang dibentuk yaitu orbital molekul

pengikatan (bonding) dan orbital molekul antiikatan (anti bonding). Elektron yang

tidak mengambil bagian dalam pengikatan disebut elektron tidak berikatan

(nonbonding) dan mempunyai energy yang sama dengan energy yang dimiliki

atom-atom yang terpisah. Energi –energi relatif dari setiap jenis orbital secara

umum terlihat pada gambar 2 berikut ini (Dogra, 1990) :

Gambar 2. Kombinasi orbital atom yang membentuk orbital atom

Orbital atom yang mengambil bagian dalam pembentukan orbital molekul

harus memenuhi persyaratan sebgai berikut:

1. Orbital atom yang membentuk orbital molekulm harus mempunyai

energi yang dapat dibandingkan.

Nama : Lia Agustini

NIM : 06121010007

Prodi : Pendidikan Kimia Indralaya

Resume Teori Molekul Orbital (MO)

2. Fungsi gelombang dari masing-masing orbital atom harus bertumpang

tindih dalam ruangan sebanyak mungkin..

3. Fungsi gelombang orbital atom harus mempunyai simetri yang relatif

sama dengan sumbu molekul.

Yang paling umum membentuk orbital molekul adalah σ (sigma) dan

orbital π (pi). Orbital sigma simetris disekitar sumbu antarnuklir. Penampang

tegak lurus terhadap sumbu nuklir (biasanya sumbu x) memberikan suatu bentuk

elips. Ini terbentuk dari orbital s maupun dari p dan orbital d yang mempunyai

telinga sepanjang sumbu antar nuklir. Orbital π terbentuk ketika orbital p pada

setiap atom mengarah tegak lurus terhadap sumbu antarnuklir. Daerah tumpang

tindih ada di atas dan di bawah sumbu ikatan (lihat gambar 3).

Gambar 3. Bentuk orbital molekul yang terbentuk dari orbital atom

Sifat magnet dan sifat-sifat molekul yang lain dapat dijelaskan lebih baik

dengan menggunakan pendekatan mekanika kuantum yang lain yang disebut

sebagai teori orbital molekul (OM), yang menggambarkan ikatan kovalen melalui

istilah orbital molekul yang dihasilkan dari interaksi orbital-orbital atom dari

atom-atom yang berikatan dan yang terkait dengan molekul secara keseluruhan.

Menurut teori OM, tumpang tindih orbital 1s dua atom hidrogen mengarah

pada pembentukan dua orbital molekul, satu orbital molekul ikatan dan satu

orbital molekul antiikatan. Orbital molekul ikatan memiliki energi yang lebih

rendah dan kestabilan yang lebih besar dibandingkan dengan orbital atom

pembentuknya. Orbital molekul antiikatan memiliki energi yang lebih besar dan

kestabilan yang lebih rendah dibandingkan dengan orbital atom pembentuknya.

Penempatan elektron dalam orbital molekul ikatan menghasilkan ikatan kovalen

yang stabil, sedangkan penempatan elektron dalam orbital molekul antiikatan

menghasilkan ikatan kovalen yang tidak stabil.

Dalam orbital molekul ikatan kerapatan elektron lebh besar di antara inti

atom yang berikatan. Sementara, dalam orbital molekul antiikatan, kerapatan

elektron mendekati nol diantara inti. Perbedaa ini dapat dipahami bila kita

mengingat sifat gelombang pada elektron. Gelombang dapat berinteraksi

sedemikian rupa dengan gelombang lain membentuk interferensi konstruktif yang

memperbesar amplitudo, dan juga interferensi destruktif yang meniadakan

amplitudo.

Pembentukan orbital molekul ikatan berkaitan dengan interferensi

konstruktif, sementara pembentukan orbital molekul antiikatan berkaitan dengan

interferensi destruktif. Jadi, interaksi konstruktif dan interaksi destruktif antara

dua orbital 1s dalam molekul H2 mengarah pada pembentukan ikatan sigma (σ1s)

dan pembentukan antiikatan sigma (σ*1s).

Pembentukan orbital molekul

Dalam pembentukan molekul, orbital atom bertumpang tindih

menghasilkan orbital molekul yakni fungsi gelombang elektron dalam molekul.

Jumlah orbital molekul adalah jumlah atom dan orbital molekul ini

diklasifikasikan menjadi orbital molekul ikatan, non-ikatan, atau antiikatan sesuai

dengan besarnya partisipasi orbital itu dalam ikatan antar atom. Kondisi

pembentukan orbital molekul ikatan adalah sebagai berikut.Syarat pembentukan

orbital molekul ikatan:

(1) Cuping orbital atom penyusunnya cocok untuk tumpang tindih.

(2) Tanda positif atau negatif cuping yang bertumpang tindih sama.

(3) Tingkat energi orbital-orbital atomnya dekat.

Kasus paling sederhana adalah orbital molekul yang dibentuk dari orbital

atom A dan B dan akan dijelaskan di sini. Orbital molekul ikatan dibentuk antara

A dan B bila syarat-syarat di atas dipenuhi, tetapi bila tanda salah satu orbital

atom dibalik, syarat ke-2 tidak dipenuhi dan orbital molekul anti ikatan yang

memiliki cuping yang bertumpang tindih dengan tanda berlawanan yang akan

dihasilkan (Gambar 2.15). Tingkat energi orbital molekul ikatan lebih rendah,

sementara tingkat energi orbital molekul anti ikatan lebih tinggi dari tingkat

energi orbital atom penyusunnya. Semakin besar selisih energi orbital ikatan dan

anti ikatan, semakin kuat ikatan. Bila tidak ada interaksi ikatan dan anti ikatan

antara A dan B, orbital molekul yang dihasilkan adalah orbital non ikatan.

Elektron menempati orbital molekul dari energi terendah ke energi yang tertinggi.

Orbital molekul terisi dan berenergi tertinggi disebut HOMO (highest occupied

molecular orbital) dan orbital molekul kosong berenergi terendah disebut LUMO

(lowest unoccupied molecular orbital). Ken’ichi Fukui (pemenang Nobel 1981)

menamakan orbital-orbital ini orbital-orbital terdepan (frontier).

Dua atau lebih orbital molekul yang berenergi sama disebut orbital

terdegenerasi (degenerate). Simbol orbital yang tidak terdegenerasi adalah a atau

b, yang terdegenerasi ganda e, dan yang terdegenerasi rangkap tiga t. Simbol g

(gerade) ditambahkan sebagai akhiran pada orbital yang sentrosimetrik dan u

(ungerade) pada orbital yang berubah tanda dengan inversi di titik pusat inversi.

Bilangan sebelum simbol simetri digunakan dalam urutan energi untuk

membedakan orbital yang sama degenarasinya. Selain itu, orbital-orbital itu

dinamakan sigma (σ) atau pi(π) sesuai dengan karakter orbitalnya. Suatu orbital

sigma mempunyai simetri rotasi sekeliling sumbu ikatan, dan orbital pi memiliki

bidang simpul. Oleh karena itu, ikatan sigma dibentuk oleh tumpang tindih orbital

s-s, p-p, s-d, p-d, dan d-d dan ikatan pi dibentuk oleh tumpang tindih orbital p-p,

p-d, dan d-d.

PEMBENTUKAN ORBITAL σ

Pembentukan ikatan melalui orbital σ yang paling sederhana dapat

dicontohkan dalam pembentukan ikatan antar atom hidrogen dalam molekul H2.

orbital σ (orbital molekul bonding)

Dari diagram di atas dapat dilihat bahwa tiap atom H memiliki masing-

masing satu buah elektron pada orbital 1s. kedua orbital atom H tersebut

kemudian bergabung membentuk orbital molekul σ, sehingga terbentuk dua

macam orbital, orbital σ yang merupakan orbital bonding, dan orbital σ* yang

merupakan orbital antibonding. Sesuai dengan aturan Hund, maka mula-mula

elektron dari salah satu atom H mengisi orbital molekul σ yang terbentuk,

kemudian elektron dari atom H yang lain juga mengisi orbital σ tersebut. Dengan

terbentuknya orbital molekul yang diisi oleh elektron dari kedua atom H, maka

terbentuklah ikatan antar atom H tersebut menjadi molekul H2. Molekul H2 ini

merupakan molekul yang stabil, karena elektron-elektronnya berada pada orbital

molekul σ yang tingkat energinya lebih rendah dibandingkan tingkat energi orbital

atom pembentuknya.

Pembentukan orbital molekul ini dapat digunakan untuk menjelaskan

ketidakstabilan dari molekul He2. Perhatikan diagram berikut :

orbital σ (orbital molekul bonding

Orbital molekul dua atom yang berbeda dibentuk dengan tumpang tindih

orbital atom yang tingkat energinya berbeda. Tingkat energi atom yang lebih

elektronegatif umumnya lebih rendah, dan orbital molekul lebih dekat sifatnya

pada orbital atom yang tingkat energinya lebih dekat. Oleh karena itu, orbital

ikatan mempunyai karakter atom dengan ke-elektronegativan lebih besar, dan

orbital anti ikatan mempunyai karakter atom dengan ke-elektronegativan lebih

kecil.

Misalnya, lima orbital molekul dalam hidrogen fluorida, HF, dibentuk dari

orbital 1s hidrogen dan orbital 2s dan 2p fluor, sebagaimana diperlihatkan dalam

Gambar 2.21. Orbital ikatan 1σ mempunyai karakter fluorin, dan orbital 3σ anti

ikatan memiliki karakter 1s hidrogen. Karena hidrogen hanya memiliki satu

orbital 1s, tumpang tindih dengan orbital 2p fluor dengan karakter π tidak efektif,

dan orbital 2p fluor menjadi orbital nonikatan. Karena HF memiliki delapan

elektron valensi, orbital nonikatan ini menjadi HOMO.

Dalam karbon monoksida, CO, karbon dan oksigen memiliki orbital 2s

dan 2p yang menghasilkan baik ikatan sigma dan pi, dan ikatan rangkap tiga

dibentuk antar atomnya. Walaupun 8 orbital molekulnya dalam kasus ini secara

kualitatif sama dengan yang dimiliki molekul yang isoelektronik yakni N2 dan 10

elektron menempati orbital sampai 3σ, tingkat energi setiap orbital berbeda dari

tingkat energi molekul nitrogen. Orbital ikatan 1σ memiliki karakter 2s oksigen

sebab oksigen memiliki ke-elektronegativan lebih besar. Orbital antiikatan 2π dan

4σmemiliki karakter 2p karbon.

Orde ikatan antar atom adalah separuh dari jumlah elektron yang ada di

orbital ikatan dikurangi dengan jumlah yang ada di orbital anti ikatan. Misalnya,

dalam N2 atau CO, orde ikatannya adalah (8 – 2)/2= 3 dan nilai ini konsisten

dengan struktur Lewisnya.

Berikut ini adalah aturan-aturan yang digunakan dalam menggambarkan

diagram orbital molekul

1. Tentukan jumlah elektron dalam molekul. Jumlah elektron per atom diperoleh

dari nomor atom pada tabel periodik (Jumlah total elektron buakn hanya elektron

valensi)

2. Isi orbital molekul dari bawah hingga ke atas sampai semua elektron terisi.

3. Orbital harus terisi dengan spin yang sejajar sebelum elektron nya mulai

berpasangan (Kaidah Hund)

Kemudain stabil tidak nya suatu molekul ditentukan melalui orde ikatan

(Bond Order)

Bond Order = 1/2 (e- in bonding MO's - e- in antibonding MO's)

Bond order digunakan untuk meramalkan kestabilan molekul

1. Jika bond order suatu molekul sama dengan nol (0) maka molekul tersebut

tidak stabil

2. Jika bond order lebih dari nol (0) maka molekul tersebut stabil

3. Semakin besar nilai dari bond order, semakin stabi ikatan dalam molekul

Kita juga dapat menentukan molekul tersebut bersifat paramagnetic atau

diamagnetic. Jika semua elektron telah berpasangan maka molekul tersebut

bersifat diamagnetic. Jika salah satu atau lebih elektron belum berpasangan maka

molekul tersebut bersiafat paramagnetic.

EXAMPLES : Diagram Molekul H2

Sumber Referensi

Anonim. 2012. Orbital Molekul. Online.

(http://chemist-try.blogspot.com/2012/10/teori-orbital-molekul.html) diakses

tanggal 16 November 2014 pukul 19 : 05 WIB

Anonim. 2013. Teori Orbital Molekul. Online.

(http://www.bisosial.com/2013/08/teori-orbital-molekul.html) diakses tanggal 16

November 2014 pukul 19 : 15 WIB

Fitritanasy. 2013. Makalah Ikatan Kimia. Online.

(http://fitritanasy.student.unidar.ac.id/2013/06/makalah-ikatan-kimia.html)

diakses tanggal 16 November 2014 pukul 19 : 10 WIB