Dalam beberapa kasus, teori ikatan valensi tidak dapat menjelaskan secara memuaskan sifat-sifat molekul yang diamati. Sifat magnetik dan lainnya dari molekul kadang-kadang lebih baik dijelaskan oleh pendekatan mekanika kuantum lainnya yang disebut teori orbital molekul (MO). Teori orbital molekul menggambarkan ikatan kovalen dalam hal orbital molekul, yang dihasilkan dari interaksi orbital atom dari atom ikatan dan terkait dengan seluruh molekul. Perbedaan antara orbital molekul dan orbital atom adalah bahwa orbital atom dikaitkan dengan hanya satu atom.
Orbital Molekul Ikatan dan Anti ikatan
Orbital molekul ikatan memiliki energi yang lebih rendah dan stabilitas yang lebih besar daripada orbital atom tempat terbentuknya. Orbital molekul anti ikatan memiliki energi lebih tinggi dan stabilitas lebih rendah daripada orbital atom tempat terbentuknya. Seperti yang ditunjukkan oleh namanya "ikatan" dan "anti ikatan", menempatkan elektron dalam orbital molekul ikatan menghasilkan ikatan kovalen yang stabil, sedangkan menempatkan elektron dalam orbital molekul anti ikatan menghasilkan ikatan yang tidak stabil.
Dalam orbital molekul ikatan, densitas elektron paling besar di antara inti atom ikatan. Di orbital molekul anti ikatan, di sisi lain, kerapatan elektron menurun menjadi nol di antara inti. Kita dapat memahami perbedaan ini jika kita ingat bahwa elektron dalam orbital memiliki sifat gelombang. Sifat unik untuk gelombang memungkinkan gelombang dari jenis yang sama untuk berinteraksi sehingga gelombang yang dihasilkan memiliki amplitudo yang ditingkatkan berkurang. Dalam kasus sebelumnya, kita menyebutnya interaksi interferensi konstruktif; dalam kasus ini disebut dengan interferensi destruktif (Gambar 10.22).
Gambar 10.22 Interferensi konstruktif (a) dan interferensi destruktif (b) dari dua gelombang dengan panjang gelombang dan amplitudo yang sama.
Pembentukan orbital molekul ikatan berhubungan dengan interferensi konstruktif. Pembentukan orbital molekul anti ikatan berhubungan dengan interferensi destruktif. Interaksi yang konstruktif dan destruktif antara dua orbital 1s dalam molekul H₂ kemudian, mengarah pada pembentukan molekul orbital ikatan sigma 𝛔1s dan molekul orbital anti ikatan sigma 𝛔*1s.
Gambar 10.23 menunjukkan diagram tingkat energi orbital molekul — yaitu, tingkat energi relatif orbital yang dihasilkan dalam pembentukan molekul H₂ — dan interferensi konstruktif dan destruktif antara kedua orbital 1s. Perhatikan bahwa dalam orbital molekul anti ikatan ada bidang nodal antara inti yang menandakan nol densitas elektron. Inti ditangkal oleh muatan positif satu sama lain, daripada disatukan. Elektron dalam orbital molekul anti ikatan memiliki energi yang lebih tinggi (dan stabilitasnya lebih rendah) daripada pada atom yang terisolasi. Di sisi lain, elektron dalam orbital molekul ikatan memiliki energi lebih rendah (dan karenanya stabilitas lebih besar) daripada yang mereka miliki dalam atom yang terisolasi.
Gambar 10.23 (a) Tingkat energi orbital molekul ikatan dan anti ikatan dalam molekul H₂. Perhatikan bahwa dua elektron dalam orbital 𝞂1s harus memiliki putaran berlawanan sesuai dengan prinsip eksklusi Pauli. Perlu diingat bahwa semakin tinggi energi orbital molekul, semakin tidak stabil elektron dalam orbital molekul itu. (b) Interferensi konstruktif dan destruktif antara dua orbital hidrogen 1s mengarah pada pembentukan ikatan dan orbital molekul anti ikatan. Dalam orbital molekul ikatan, ada penumpukan antara inti kerapatan elektron, yang bertindak sebagai "lem" bermuatan negatif untuk menyatukan inti bermuatan positif bersama-sama. Dalam orbital molekul anti ikatan, ada bidang nodal antara inti, di mana kerapatan elektron adalah nol.
Untuk orbital p, prosesnya lebih kompleks karena mereka dapat berinteraksi satu sama lain dalam dua cara berbeda. Sebagai contoh, dua orbital 2p dapat saling mendekati ujung ke ujung untuk menghasilkan ikatan sigma dan orbital molekul anti ikatan sigma, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.24 (a). Atau, dua orbital p dapat tumpang tindih ke samping untuk menghasilkan orbital molekul ikatan dan orbital pi ikatan [Gambar 10.24 (b)].
Gambar 10.24 Dua kemungkinan interaksi antara dua orbital p ekivalen dan orbital molekul yang sesuai. (a) Ketika orbital p tumpang tindih ujung ke ujung, ikatan sigma dan bentuk orbital molekul anti ikatan sigma. (b) Ketika orbital p tumpang tindih sisi, ikatan pi dan bentuk orbital molekul anti ikatan pi. Biasanya, orbital molekul ikatan sigma lebih stabil daripada orbital molekul ikatan pi, karena interaksi dari sisi ke sisi menyebabkan tumpang tindih orbital p yang lebih kecil daripada interaksi ujung ke ujung. Kita berasumsi bahwa orbital 2px mengambil bagian dalam pembentukan orbital molekul sigma. Orbital 2py dan 2pz dapat berinteraksi membentuk hanya orbital molekul p. Perilaku yang ditunjukkan pada (b) mewakili interaksi antara orbital 2py atau orbital 2pz. Dalam kedua kasus, garis putus-putus mewakili bidang nodal antara inti, di mana kerapatan elektron adalah nol.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar