HibridisasiKata Kunci: Orbital Molekul dan Struktur Molekul, proses hibridisasiDitulis oleh Zulfikar pada 23-04-2010

Pembentukan ikatan, juga sering dikatakan sebagai penataan kembali orbital atom menjadi orbital molekul, yang merupakan hasil tumpang tindih dari kedua orbital atom. Contoh sederhana proses penataan orbital molekul dengan model ini dapat ditunjukkan pada proses pembentukan molekul Asam Florida (HF). Konfigurasi atom H : 1s1 dan atom F : 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz1, tampak kemungkinan terjadi pasangan elektron antara 1s1 dari atom H dan 2pz1, sehingga terjadi tumpang tindih kedua obital tersebut, dan membentuk orbital molekul sp, dan menghasilkan bentuk molekul yang linier, perhatikan Gambar 5.14.

Gambar 5.14. Model hibridisasi dan bentuk molekul sp

Seperti yang dibahas pada pembentukan molekul BF3, proses perpindahan elektron dari tingkat orbital yang rendah ke yang lebih tinggi umum terjadi proses perpindahan ini dikenal dengan proses hibridisasi. Orbital hasil hibridisasi disebut orbital hibrid, dalam pembentukan BF3, terjadi orbital hibrid sp2, dimana ikatan akan terjadi pada orbital tersebut.

Proses hibridisasi sp2, secara sederhana melalui tahap sebagai berikut. Elektron yang berada pada orbital 2s dipromosikan dan berpindah pada orbital 2Py.

Sehingga terbentuk orbital hibrid sp2, yang dapat bereaksi dengan atom lain dengan membentuk ikatan yang hampir sama. Hal ini menyebabkan bentuk molekulnya sebagai segi tiga datar, lihat Gambar 5.15.

Gambar 5.15. Bentuk molekul dengan hibridisasi sp2

Proses hibridisasi tipe lain, terjadi pada molekul gas metana (CH4), atom memiliki konfigurasi konfigurasi atom H: 1s1 dan konfigurasi atom C: 1s2 2s2 2Px1 2py1 2pz0.

Dalam mengikat 4 atom H menjadi CH4, maka 1 elektron (orbital 2s) dari atom C akan dipromosikan ke orbital 2pz, sehingga konfigurasi elektronnya menjadi: 1s1 2s1 2px1 2py1 2pz1.

Perubahan yang terjadi meliputi 1 orbital 2s dan 3 orbital 2p, maka disebut hibridisasi sp3, Kekuatan ikatan untuk keempat orbital relatif setara sehingga membentuk molekul tetrahedron, seperti Gambar 5.16. Struktur molekul tetrahedral cukup stabil, sehingga banyak molekul yang memiliki struktur ini.

Gambar 5.16. Bentuk molekul dengan hibridisasi sp3

Bentuk hibridisasi yang lebih kompleks jika banyak orbital yang terlibat dalam proses promosi elektron seperti orbital s, p, dan d, seperti pada hibridisasi dsp3 dengan bentuk molekul trigonal bipiramidal, sp2d ; dsp2 dengan bentuk molekul segiempat datar dan d2sp3 ; sp3d2 dengan bentuk molekul oktahedron.

Hibridisasi Orbital

Posted on May 7, 2011 by Zonalia kimia pasca UNP

Dalam kimia, hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk

orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep

orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital

molekul dari sebuah molekul.

A. Sejarah perkembangan

Teori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan Linus Pauling dalam menjelaskan struktur

molekul seperti metana (CH4). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem-sistem

kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan

sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang efektif untuk merasionalkan struktur

senyawa organik.

Sangatlah penting untuk dicatat bahwa orbital adalah sebuah model representasi dari tingkah

laku elektron-elektron dalam molekul. Dalam kasus hibridisasi yang sederhana, pendekatan

ini didasarkan pada orbital-orbital atom hidrogen. Orbital-orbital yang terhibridisasikan

diasumsikan sebagai gabungan dari orbital-orbital atom yang bertumpang tindih satu sama

lainnya dengan proporsi yang bervariasi. Orbital-orbital hidrogen digunakan sebagai dasar

skema hibridisasi karena ia adalah salah satu dari sedikit orbital yang persamaan

Schrödingernya memiliki penyelesaian analitis yang diketahui. Orbital-orbital ini kemudian

diasumsikan terdistorsi sedikit untuk atom-atom yang lebih berat seperti karbon, nitrogen,

dan oksigen. Dengan asumsi-asumsi ini, teori hibridisasi barulah dapat diaplikasikan. Perlu

dicatat bahwa kita tidak memerlukan hibridisasi untuk menjelaskan molekul, namun untuk

molekul-molekul yang terdiri dari karbon, nitrogen, dan oksigen, teori hibridisasi menjadikan

penjelasan strukturnya lebih mudah.

Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk

menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S).

Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana.

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 electron

Pembentukan orbital hybrid melalui proses ibridisasi adalah sebagai berikut :

1. Salah satu electron yang berpasangan berpromosi ke orbital yang lebih tinggi tingkat

energinya sehingga jumlah electron yang tidak berpasangan sama dengan jumlah ikatan yang

akan terbentuk. Atom yang sedemikian disebut dalam keadaan tereksitasi. Promosi yang

mungkin adalah dari ns ken p dan ns ke ns ke nd atau (n-1)d

2. Penggabungan orbital mengakibatkan kerapatan electron lebih besar di daera orbital

hybrid.

3. Terjadi tumpang tindih orbital hybrid dengan orbital atom lain sehingga membentuk ikatan

kovalen atau kovalen koordinasi.

B. Hibrid sp

Salah satu contoh orbital sp terjadi pada Berilium diklorida. Berilium mempunyai 4 orbital

dan 2 elektron pada kulit terluar. Pada hibridisasi Berilium dijelaskan bahwa orbital 2s dan

satu orbital 2p pada Be terhibridisasi menjadi 2 orbital hibrida sp dan orbital 2p yang tidak

tribridisasi. Diagram hibridisasinya sebagai berikut :

. Terjadi pada BeH2 dan BeCl2°Hibridisasi sp membentuk geometri linear dengan sudut 180

C. Hibrid sp2

Salah satu contoh orbital hirbid sp2 diasumsikan terjadi pada Boron trifluorida. Boron

mempunyai 4 orbital tapi hanya 3 eletron pada kulit terluar. Hibridisasi boron

mengkombinasikan 2s dan 2 orbital 2p menjadi 3 orbital hybrid sp2 dan 1 orbital yang tidak

mengalami hibridisasi. Skema hibridisasi Boron adalah sebagai berikut :

.°Orbital hybrid sp2 menjadi bentuk trigonal planar dengan sudut ikatan120

D. Hibrid sp3

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk

sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH4), maka karbon

haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen.

Konfigurasi keadaan dasar karbon adalah 1s2 2s2 2px1 2py1 atau lebih mudah dilihat:

(Perhatikan bahwa orbital 1s memiliki energi lebih rendah dari orbital 2s, dan orbital 2s

berenergi sedikit lebih rendah dari orbital-orbital 2p)

Teori ikatan valensi memprediksikan, berdasarkan pada keberadaan dua orbital p yang terisi

setengah, bahwa C akan membentuk dua ikatan kovalen, yaitu CH2. Namun, metilena adalah

molekul yang sangat reaktif, sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan

keberadaan CH4.

Lebih lanjut lagi, orbital-orbital keadaan dasar tidak bisa digunakan untuk berikatan dalam

CH4. Walaupun eksitasi elektron 2s ke orbital 2p secara teori mengijinkan empat ikatan dan

sesuai dengan teori ikatan valensi, hal ini berarti akan ada beberapa ikatan CH4 yang

memiliki energi ikat yang berbeda oleh karena perbedaan arah tumpang tindih orbital.

Gagasan ini telah dibuktikan salah secara eksperimen, setiap hidrogen pada CH4 dapat

dilepaskan dari karbon dengan energi yang sama.

Untuk menjelaskan keberadaan molekul CH4 ini, maka teori hibridisasi digunakan. Langkah

awal hibridisasi adalah eksitasi dari satu (atau lebih) elektron:

Proton yang membentuk inti atom hidrogen akan menarik salah satu elektron valensi karbon.

Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital 2p. Hal ini meningkatkan

pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi dengan meningkatkan potensial inti

efektif.

Kombinasi gaya-gaya ini membentuk fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal

sebagai orbital hibrid. Dalam kasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen,

orbital 2s dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp3 menjadi

Pada CH4, empat orbital hibrid sp3 bertumpang tindih dengan orbital 1s hidrogen,

menghasilkan empat ikatan sigma. Empat ikatan ini memiliki panjang dan kuat ikat yang

sama, sehingga sesuai dengan pengamatan.

sama dengan

Menurut teori hibridisasi orbital, elektron-elektron valensi metana seharusnya memiliki

tingkat energi yang sama, namun spektrum fotoelekronnya menunjukkan bahwa terdapat dua

pita, satu pada 12,7 eV (satu pasangan elektron) dan satu pada 23 eV (tiga pasangan

elektron). Ketidakkonsistenan ini dapat dijelaskan apabila kita menganggap adanya

penggabungan orbital tambahan yang terjadi ketika orbital-orbital sp3 bergabung dengan 4

orbital hidrogen.

E. Orbital hibrida sp3d dan sp3d2

Hibridisasi sp3d pada PC15. Pada PCl5, atom pusat Pospor dengan nomor atom P

mempunyai konfigurasi electron valensi ls22s22p63s23p3. Pada PC15 terdapat 5 ikatan

kovalen, jadi Phospor harus mempunyai 5 orbital yang setengah penuh. Dengan menerima

energy, konfigurasi Phospor pada keadaan tereksitasi menjadi ls22s22p63s13p33d1 . oleh

karena itu terdapat 1 orbital s, 3 orbital p dan 1 orbital d yang akan berhibridisasi membentuk

5 orbital hibrida sp3d. geometri yang terbentuk dari orbital ini adalah trigonal piramida

dengan sudut 120°.

Hibridisasi sp3d2 pada SF6

Molekul SF6 mempunyai atom pusat S dengan nomor atom 16 dan mempunyai konfigurasi

electron [Ne]3s23p4 pada keadaan dasar. SF6 mempunyai 6 ikatan kovalen yang

mengindikasikan 6 orbital yang terisi penuh. Dengan menerima energy, konfigurasi electron

sulfur pada keadaan tereksitasi adalah [Ne] 3s13p33d2. Pada keadaan tereksitasi sulfur

mempunyai 6 orbital yang terisi setengah penuh pada orbital terluarnya yaitu 1 orbital 2, 3

orbital p dan 2 orbital d yang akan mengalami hibridisasi membentuk orbital hibrida sp3d2

dengan geometri octahedral. 6 orbital tersebut overlap dengan 6 ikatan sigma S-F yang

ditunjukkan sebagai berikut :

F. Keterbatasan konsep hibridisasi

Konsep hibridisasi berhasil meramal struktur molekul senyawa kovalen bila atom pusat

berikatan tunggal dengan substituent (atom) yang sama. Jika tidak demikian, akan terjadi

penyimpangan yaitu bila :

a. Atom pusat mempunyai pasangan electron bebas seperti NH3

b. Terdapat ikatan rangkap antara ion pusat dengan atom lain seperti HCN

c. Atom-atom yang terikat pada atom pusat berbeda keelektronegatifannya seperti H2CClF

d. Atom-atom yang terikat pada atom pusat berbeda ukurannya seperti H3CCl dan H2CClF

DAFTAR PUSTAKA

Pettruci, Ralph. 2007. General Chemistry, Principles and Modern Applications E 9. USA:

Pearson Education

Masterton, Hurley. 2009. Chemistry, Principle and Reaction. USA: Brooks/Cole Cengage

Learning

Syukri S. 1999. Kimia Dasar. Bandung: ITB

Lower, Stephen. 2007. Chem 1 virtual teeksbook. Kanada: Simon Fraser University (www.

virtual teeksbook.com)

Hibridisasi. http://www.tutornext.com

Teori Hibridisasi

09.46 Irwan Thohari No comments

Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook

Teori domain elektron dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul, tetapi teori ini tidak dapat digunakan untuk mengetahui penyebab suatu molekul dapat berbentuk seperti itu. 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.

menjadi

Namun demikian, keempat elektron tersebut tidaklah ekuivalen dengan satu pada satu orbital 2s dan tiga pada orbital 2p, sehingga tidak dapat menjelaskan penyebab C pada CH4 dapat membentuk 4 ikatan ekuivalen yang equivalen. Untuk menjelaskan hal ini, maka dikatakan bahwa ketika atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan H membentuk CH4, orbital 2s dan ketiga orbital 2p mengalami hibridisasi membentuk 4 orbital yang setingkat. Orbital hibridanya ditandai dengan sp3 untuk menyatakan asalnya, yaitu satu orbital s dan 3 orbital p. 6C: 1s2 2s1 2p3 mengalami hibridisasi menjadi 6C : 1s2 (2sp3)4 Hibridisasi tidak hanya menyangkut tingkat energi, tetapi juga bentuk orbital gambar. Sekarang, C dengan 4 orbital hibrida sp3, dapat membentuk 4 ikatan kovalen yang equivalen. Jadi, hibridisasi adalah peleburan orbital-orbital dari tingkat energi yang berbeda menjadi orbital-orbital yang setingkat.

Bentuk molekul CH4

Jumlah orbital hibrida (hasil hibridisasi) sama dengan jumlah orbital yang terlihat pada hibridasi itu.

Sumber: http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-2/teori-hibridisasi/

Posted in: KELAS XI