Hubungan Hibridisasi dengan Panjang sudut ikatan
1. AtomC
a. Hibridisasi sp3
Atom larbon memiliki dua orbital (2s dan 2p) untuk membentuk ikatan,
artinya jika bereaksi dengan hidrogen maka akan terbentuk dua ikatan
C-H. Faktanya, atom karbon membentuk empat ikatan C-H dan menghasilkan
molekul metana dengan bentuk bangun ruang tetrahedron. Linus Pauling
(1931) menjelaskan secara matematis bagaimana orbital s dan tiga orbital
p berkombinasi atau terhibridisasi membentuk empat orbital atom yang
ekuivalen dengan bentuk tetrahedral. Orbital yang berbentuk tetrahedral
disebut dengan
hibridisasi sp3.
Pada posisi tereksitasi, karbon memiliki empat elektron tak berpasangan
dan dapat membentuk empat ikatan dengan hidrogen. Meskipun membutuhkan
energi sebesar 96 kkal/mol untuk mengeksitasi satu elektronnya terlebih
dahulu, ikatan yang terbentuk dengan H (pada CH4) jauh lebih stabil
dibandingkan ikatan C-H pada
molekul CH2. Ikatan C-H pd metana memiliki kekuatan ikatan 104
kkal/mol dengan panjang ikatan 1.10 A. sudut ikatan H-C-H sebesar 109.5
derajat.
b. Hibridisasi sp2; Orbital dan Struktur Etilen
Ketika kita membentuk orbital hibridisasi sp3 untuk menjelaskan ikatan
dalam metana, pertama kali yang dilakukan adalah mempromosikan satu
elektron dari orbital 2s ke excited state menghasilkan empat elektron
tak berpasangan. Hibridisasi sp2 terjadijika satu elektron tereksitasi
ke orbital p. Akibatnya, atom karbon yang terhibridisasi sp2 hanya dapat
membentuk tiga ikatan sigma dan satu ikatan pi. Ikatan pi terjadi
sebagai akibat dari tumpang tindih elektron pada orbital 2p-2p. Dua atom
karbon sp2 dapat saling membentuk ikatan yang kuat, mereka membentuk
ikatan sigma melalui overlap orbital sp2-sp2. Kombinasi ikatan sigma
sp2-sp2 dan ikatan pi 2p-2p menghasilkan bentuk ikatan rangkap
karbon-karbon. Bentuk bangun ruang dari
ikatan atom karbon yang terhibridisasi sp2 adalah trigonal planar.
c. Hibridisasi sp
Atom karbon memiliki kemampuan membentuk tiga macam ikatan, yaitu ikatan
tunggal, rangkap dua dan rangkap tiga. Asetilena, C2H2, contoh paling
sederhana dari ikatan karbon-karbon rangkap tiga. Di samping dapat
berkombinasi dengan dua atau tiga orbital p, hibrida orbital 2s juga
dapat berkombinasi dengan satu orbital p. Orbital sp memiliki bangun
ruang linear dengan sudut ikatan HC-C sebesar 180 derajat yang telah
terverifikasi dari hasil eksperimental. Panjang ikatan hidrogen-karbon
sebesar 1.06A dan panjang ikatan
karbon-karbon adalah 1.20 A.
2. AtomN
Ikatan kovalen tidak hanya terbentuk dalam senyawa karbon, tetapi juga
dapat dibentuk oleh atom-atrom lain. Semua ikatan kovalen yang dibentuk
oleh unsur-unsur dalam tabel periodik dapat dijelaskan dengan orbital
hibrida. Secara prinsip, pembentukan hibrida sama dengan pada atom
karbon. Sudut ikatan yang terbentuk adalah 107.3 derajat, mendekati
sudut tetrahedral (109.5 derajat). Nitrogen memiliki lima elektron pada
kulit terluarnya.
3. AtomO
Elektron pada ground-state atom oksigen memiliki konfigurasi:
1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1, dan oksigen merupakan atom divalen. Dengan
melihat konfigurasi elektronnya, dapat diprediksi bahwa oksigen mampu
membentuk dua ikatan sigma karena pada kulit terluarnya terdapat dua
elektron tak berpasangan (2py dan 2pz). Air adalah contoh senyawa yang
mengandung oksigen sp3.
sudut ikatan yang terbentuk sebesar 104.5 derajat diperkirakan bahwa
orbital dengan pasangan elektron bebas menekan sudut ikatan
H-O-H, sehingga sudut yang terbentuk lebih kecil dari sudut ideal
(109.5derajat ), seperti halnya pasangan elektron bebas dalam ammonia
menekan sudut ikatan H-N-H.
4. Ikatan Alkena
dengan bahasa ikatan valensi, atom karbon terhibridisasi sp2 dan
memiliki tiga orbital hibrid yang ekuivalen. Sudut ikatan yang terbentuk
adalah 120 derajat satu terhadap yang lainnya. Kedua, dengan bahasa
orbital molekul, interaksi antara orbital p memicu pembentukan
satu orbital ikatan dan satu orbital anti ikatan pi.
5. Ikatan Alkuna
Ikatan rangkap tiga dihasilkan dari interaksi karbon-karbon yang
terhibridisasi sp. Ketika dua atom karbon yang terhibridisasi sp saling
berinteraksi maka akan terbentuk satu ikatan σ dan dua ikatan π. Telah
diketahui bahwa sudut ikatan pada karbon yang terhibridisasi sp adalah
180 derajat, dengan demikian, asetilena C2H2, adalah molekul linear
dengan sudut ikatan H-C-C sebesar 180 derajat.
