Bab 4 Ikatan Kimia II - Teori Ikatan Valensi

Bab 4
Ikatan Kimia II:
Teori Ikatan Valensi
dan Orbital Molekul
Sumber: Chang Bab 10.3 s.d 10.6
Created by: BAF

Teori Lewis memiliki beberapa kelemahan, antara lain tidak dapat
menjelaskan perbedaan energi dan panjang ikatan H 2 dan F 2.
H 2
F 2
Energi Ikatan Panjang Ikatan
436,4 kJ/mol
150,6 kJ/mol
74 pm
142 pm
Teori mekanika kuantum dapat menjelaskan dengan lebih baik
pembentukan ikatan kovalen dan struktur elektron dari molekul:
(1) Teori ikatan valensi : Elektron-elektron dalam molekul menempati
orbital-orbital atom (OA) dari setiap atom.
(2) Teori orbital molekul : Orbital molekul (OM) terbentuk dari tumpang-
tindih (overlap) orbital-orbital atom.

1. TEORI IKATAN VALENSI
Setiap orbital (OA maupun OM) maksimum berisi 2 elektron berlawanan-spin.
Tumpang-tindih n orbital atom menghasilkan n orbital molekul.
2 OA OM ikatan dan antiikatan (dijelaskan di subbab …)
Dalam OM ikatan, kedua elektron ini menempati ruangan di antara kedua inti.
Misalnya, dalam teori mekanika kuantum, ikatan kovalen H–H adalah OM yang
dibentuk melalui tumpang-tindih 2 OA 1s.

1. TEORI IKATAN VALENSI
V r
min
opt
(panjang ikatan)
r
V
Tarikan elektron-inti >
tolakan antarinti &
antarelektron
Proses pembentukan
ikatan endoterm
0

Konsep tumpang-tindih OA serupa berlaku pada molekul diatomik lain:
● s dengan s → H 2
1s 1s
● s dengan p → HF
● tumpang-tindih s-s → peluang
menemukan elektron ↑
● ikatannya → ikatan sigma (σ)
s p s-p
● p dengan p → F 2
p
p-p
p
Perbedaan energi dan panjang
ikatan disebabkan perbedaan
OA pembentuk OM.

1. TEORI IKATAN VALENSI
Orbital s multiarah (multidirectional), sedangkan orbital p ekaarah (unidirectional):
Tumpang-tindih yang melibatkan orbital s selalu muka-ke-muka, menghasilkan
orbital sigma () ikatan
Orbital p juga dapat bertumpang tindih muka-ke-muka menghasilkan orbital .

Tumpang-tindih yang melibatkan
orbital p bisa terlarang (forbidden)
secara simetri, jika terjadi pada titik
simpul.
1. TEORI IKATAN VALENSI
Namun, dapat pula terjadi tumpang-tindih orbital p secara sisi-ke-sisi membentuk
orbital pi () ikatan
+
+

2. HIBRIDISASI ORBITAL ATOM
Tumpang-tindih OA pada molekul poliatomik seperti CH 4 lebih kompleks:
Konfigurasi elektron 6C: 1s 2 2s 2 2p x 1 2py 1
Atom C membentuk 2 atau 3 ikatan (CH 2 atau CH 3).
Fakta: Atom C lazim membentuk 4 ikatan tunggal (CH 4 atau CCl 4).
Promosi 1 elektron 1s 2 2s 1 2p x 1 2py 1 2pz 1
Fakta: - Keempat ikatan tunggal yang dibentuk atom C sama panjang.
- Sudut ikatan HCH seluruhnya 109,5 o .
Hibridisasi 1 orbital s dan 3 orbital p 4 orbital hibrida sp 3 , masing-masing
mengandung 1 elektron valensi.
Energinya identik: 2s < sp 3 < 2p.

Energi
2p
2s
Keadaan dasar
(ground state)
Promosi
elektron
Keadaan tereksitasi
Hibridisasi
Hibridisasi
(1 orbital s +
3 orbital p)
4 orbital hibrida sp 3
4 orbital hibrida sp 3

2. HIBRIDISASI ORBITAL ATOM
Penggambaran CH 4 menurut teori mekanika kuantum:
109,5
109 pm

2. HIBRIDISASI ORBITAL ATOM
Hibridisasi sp 3 seperti pada CH 4 juga terjadi pada atom N dalam NH 3 dan
atom O dalam H 2O, tetapi prosesnya tidak didahului oleh promosi e – :
energi
2p
2s
7N: [He]2s 2 2p 3
(Keadaan dasar)
4 orbital hibrida sp 3
(1 orbital sudah terisi oleh
sepasang elektron bebas N)

energi
2p
2s
8 O: [He]2s2 2p 4
(Keadaan dasar)
sp 3
4 orbital hibrida sp 3
(2 orbital sudah terisi oleh
masing-masing sepasang
elektron bebas O)
1s

2. HIBRIDISASI ORBITAL ATOM
Selain hibridisasi sp 3 , dikenal pula hibridisasi sp 2 seperti pada BF 3 dan
hibridisasi sp seperti pada BeCl 2.
BF 3 5B: 1s 2 2s 2 2p 1
E
2p
2s
E
Keadaan dasar
BeCl 2 4Be: 1s 2 2s 2 2p 0
E
2p
2s
Keadaan eksitasi
E
Hibridisasi
Hibridisasi
sp 2
(trigonal planar)
sp
(linear)
Orbital 2p
kosong
Orbital 2p
kosong

Pembentukan Orbital Hibrida sp 2
Pembentukan Orbital Hibrida sp

F
Cl
B
F
sp 2
Be Cl
sp
F

2. HIBRIDISASI ORBITAL ATOM
Untuk atom unsur periode ketiga, hibridisasi dapat melibatkan orbital 3d.
● PF 5 15P: [Ne] 3s 2 3p 3 3d 0
E
3d
3p
3s
E
Keadaan dasar
● SF 6 16S: [Ne] 3s 2 3p 4 3d 0
E
3d
Keadaan eksitasi
3p
E
3s
E
Hibridisasi
Hibridisasi
Orbital 3d
kosong
sp 3 d
(segitiga bipiramida)
sp 3 d 2
(oktahedral)
Orbital 3d
kosong

Hibridisasi – pencampuran orbital-orbital atom dalam satu atom.
1. Tidak diterapkan pada atom yang terisolasi.
2. Merupakan pencampuran dari sedikitnya 2 OA yang tidak
setara.
3. Jumlah orbital hibrida yang dihasilkan = jumlah OA yang
terlibat dalam proses hibridisasi
4. Hibridisasi membutuhkan energi, tetapi sistem memperoleh
kembali energi ini, bahkan lebih selama pembentukan ikatan.
5. Ikatan kovalen terbentuk akibat tumpang-tindih orbital hibrida
dengan orbital yang tidak terhibridisasi.

Tentukan keadaan hibridisasi atom pusat dalam molekul
(a) HgCl 2 (b) AlI 3 (c) PF 3 (d) SeF 6
Langkah kerja:
• Gambarkan struktur Lewisnya.
• Tentukan susunan pasangan elektronnya (bukan geometri
molekul) berdasarkan model VSEPR.
• Cocokkan susunan pasangan elektron dengan hibridisasi
pada Tabel 10.4.
(a) HgCl 2 80Hg: [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10
Struktur Lewis:
Susunan pasangan elektron: Linear Hibridisasi: sp
2 elektron valensi seluruhnya terpakai oleh Cl

(b) AlI 3 13Al: [Ne] 3s 2 3p 1
Struktur Lewis:
3 elektron valensi seluruhnya terpakai oleh I
Susunan pasangan elektron: Segitiga datar Hibridisasi: sp 2
(c) PF 3 15P: [Ne] 3s 2 3p 3
Struktur Lewis:
5 elektron valensi 3 terpakai oleh F, 1 psg PEB
Susunan pasangan elektron: Tetrahedral Hibridisasi: sp 3

(d) SeF 6 34Se: [Ar] 4s 2 3d 10 4p 4
Struktur Lewis:
6 elektron valensi seluruhnya terpakai oleh F
Susunan pasangan elektron: Oktahedral Hibridisasi: sp 3 d 2

3. HIBRIDISASI PADA IKATAN
RANGKAP DUA DAN TIGA

Ikatan σ terbentuk dari
tumpang-tindih ujung-ke-ujung
2 elektron dalam orbital sp 2
Ikatan π terbentuk dari
tumpang-tindih menyamping
2 elektron dalam orbital p
C C
(1σ, 1)
Kerapatan elektron terpusat di
antara inti-inti atom yang berikatan
Kerapatan elektron terpusat di
atas dan di bawah bidang inti-inti
atom yang berikatan

PEMBENTUKAN IKATAN PADA ETILENA, C 2H 4

3. HIBRIDISASI PADA IKATAN
RANGKAP DUA DAN TIGA
PEMBENTUKAN IKATAN PADA
ASETILENA, C 2H 2

C C
(1, 2)

Ikatan Sigma () dan Pi ()
Ikatan tunggal 1 ikatan sigma
Ikatan rangkap dua 1 ikatan sigma dan 1 ikatan pi
Ikatan rangkap tiga 1 ikatan sigma dan 2 ikatan pi
Berapa jumlah ikatan dan pada molekul asam asetat (cuka)
CH 3COOH?
H
H
C
H
O
C
O H
Ikatan = 6 + 1 = 7
Ikatan = 1

Tuliskan skema pembentukan ikatan untuk molekul hidrogen sianat (HOCN).
- Struktur Lewis
- Notasi VSEPR
O C N
- Susunan pas. e – tetrahedral linear linear
- Hibridisasi sp 3 sp sp
2sp3 -1s
H
AX 2E 2 AX 2 AXE
H
O C N
2sp3 -2sp
2p-2p
2sp-2sp

4. TEORI ORBITAL MOLEKUL