Sejauh ini kita telah membahas ikatan kimia hanya dalam hal pasangan elektron. Namun, sifat-sifat molekul tidak selalu dapat dijelaskan secara akurat oleh struktur tunggal. Contoh kasusnya adalah molekul O₃. Pada bagian ini kita akan mengatasi masalah menggunakan pendekatan orbital molekul dengan molekul benzena dan ion karbonat sebagai contoh.
- Molekul Benzena
Benzena (C₆H₆) adalah molekul heksagonal planar dengan atom karbon yang terletak di enam sudut. Semua ikatan karbon-karbon memiliki panjang dan kekuatan yang sama, seperti halnya ikatan karbonhidrogen, dan sudut CCC dan HCC semuanya 120°. Oleh karena itu, setiap atom karbon adalah hibridisasi sp²; hibridisasi membentuk tiga ikatan sigma dengan dua atom karbon yang berdekatan dan atom hidrogen (Gambar 10.28). Susunan ini meninggalkan orbital 2pz yang tidak terhibridisasi pada setiap atom karbon, tegak lurus terhadap bidang molekul benzena, atau cincin benzena.
Gambar 10.28 Kerangka ikatan sigma dalam molekul benzena. Setiap atom karbon adalah hibridisasi sp² dan membentuk ikatan sigma dengan dua atom karbon yang berdekatan dan ikatan sigma lainnya dengan atom hidrogen.
Molekul benzena dalam keadaan dasar memiliki enam elektron dalam tiga orbital molekul ikatan pi, dua elektron pasangan berpasangan di setiap orbital (Gambar 10.29).
Gambar 10.29 (a) Enam orbital 2pz pada atom karbon dalam benzena. (b) Orbital molekul terdelokalisasi dibentuk oleh tumpang tindih orbital 2pz. Orbital molekul yang terdelokalisasi memiliki simetri pi dan terletak di atas dan di bawah bidang cincin benzena. Sebenarnya, orbital 2pz ini dapat bergabung dalam enam cara berbeda untuk menghasilkan tiga orbital molekul ikatan dan tiga orbital molekul anti ikatan. Yang ditunjukkan di sini adalah yang paling stabil.
Orbital-orbital dalam benzena membentuk orbital molekul terdelokalisasi, yang tidak dibatasi antara dua atom ikatan yang berdekatan, tetapi sebenarnya memperpanjang tiga atau lebih atom. Karena itu, elektron yang berada di salah satu orbital ini bebas bergerak di sekitar cincin benzena. Karena alasan ini, struktur benzena kadang-kadang direpresentasikan sebagai berikut
di mana lingkaran menunjukkan bahwa ikatan pi antara atom karbon tidak terbatas pada pasangan atom individu; melainkan, densitas pi elektron terdistribusi secara merata ke seluruh molekul benzena. Atom karbon dan hidrogen tidak diperlihatkan dalam diagram yang disederhanakan.
- Ion Karbonat
Struktur planar ion karbonat dapat dijelaskan dengan mengasumsikan bahwa atom karbon adalah hibridisasi sp². Atom C membentuk ikatan sigma dengan tiga atom O. Dengan demikian, orbital 2pz atom C yang tidak terkendali dapat secara bersamaan tumpang tindih orbital 2pz dari ketiga atom O (Gambar 10.30). Hasilnya adalah orbital molekul yang terdelokalisasi yang memanjang di atas keempat inti sedemikian rupa sehingga kerapatan elektron dalam ikatan karbon-ke-oksigen semuanya sama. Teori orbital molekul memberikan penjelasan alternatif yang dapat diterima tentang sifat-sifat ion karbonat dibandingkan dengan struktur resonansi ion.
Molekul dengan orbital molekul yang terdelokalisasi umumnya lebih stabil daripada yang mengandung orbital molekul yang hanya memanjang di atas dua atom. Misalnya, molekul benzena, yang mengandung orbital molekul terdelokalisasi, secara kimia kurang reaktif (dan karenanya lebih stabil) daripada molekul yang mengandung ikatan C=C "lokal", seperti etilena.
Gambar 10.30 Ikatan pada ion karbonat. Atom karbon membentuk tiga ikatan sigma dengan tiga atom oksigen. Selain itu, orbital 2pz atom karbon dan oksigen tumpang tindih membentuk orbital molekul terdelokalisasi, sehingga ada juga ikatan pi parsial antara atom karbon dan masing-masing dari tiga atom oksigen.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar