Rumus Molekul dan Hibridisasi

KO I Pertemuan 2
Indah Solihah
• Representations of Structural Formulas
• Menggambar struktur molekul menggunakan Dot
formula (struktur lewis) lebih tidak praktis daripada
dash formula (struktur garis) maupun condensed
formula (struktur dimampatkan)
• Pasangan elektron bebas biasanya digambarkan
(tapi tidak selalu), khususnya ketika keberadaan
elektron bebas tsb sangat krusial untuk didiskusikan
– Dash formulas
• Setiap garis mewakili sepasang elektron
• Garis tersebut hanya mempertegas representasi ikatan antar
atom, tidak merepresentasikan bentuk molekul alamiahnya
secara 3 dimensi
– Dash formula dari propil alkohol memperlihatkan sudut 90o pada
ikatan antar atom karbon padahal alamiahnya karbon-karbon
tetrahedral memiliki sudut ikatan 109.5o
• Terdapat rotasi relatif disekitar ikatan tunggal shg dash
structures dibawah ini ekivalen
• Gambar di atas berbeda dg Isomer kosntitusional
– Konstitusional isomer memiliki rumus molekul yang sama tapi
rumus strukturnya berbeda
– Propil alkohol (atas) merupakan isomer konstitusional dari isopropil
alkohol (bawah), rumus molekul keduanya C₃H₈O
Chapter 1
3
– Condensed Structural Formulas
• Pada penggambaran ini, beberapa bahkan semua garis
dihilangkan
• Pada struktur mampat penuh, beberapa atau semua garis
ikatan dihilangkan dan atom-atom yg berikatan dg karbon
ditulis setelahnya
• Garis ikatan digambarkan hanya utk menekankan kekhasan
pada struktur, misal adanya ikatan ganda
• Gugus yang berulang sering ditunjukkan dengan kurung
• Untuk menegaskan, percabangan biasanya ditulis secara
vertikal thd rantai utamanya
– Bond-Line Formulas
• Penyederhanaan penggambaran molekul organik dengan cara
menghilangkan semua karbon dan hidrogen, serta hanya
menampilkan heteroatom (misal: O, Cl, N)
• Setiap ujung garis atau titik percabangan menggambarkan
atom karbon dengan sejumlah hidrogen yg melekat pada
karbon tsb
• Bond-line formula ini mrp cara yg biasa dipakai utk
menggambarkan struktur siklis
• Cyclic compounds are condensed using a drawing of
the corresponding polygon
• Multiple bonds are indicated by using the
appropriate number of lines connecting the atoms
– Three-Dimensional Formulas
• Karena secara visual semua molekul organik memiliki btk 3 dimensi,
maka penting untuk bisa menggambarkannya
• Kaidah rumus 3 dimensi :
– Ikatan yang menempel pada bidang digambarkan oleh garis sederhana (garis
biasa)
– Ikatan menuju ke depan bidang digambarkan oleh baji padat
– Ikatan menuju ke belakang bidang digambarkan oleh baji putus-putus
• Umumnya, untuk menggambarkan atom tetrahedral:
– Dua ikatan digambarkan pada bidang dengan sudut 109o
– Dua ikatan lainnya digambarkan dengan arah saling berlawanan thd bidang tapi
posisinya saling berdekatan
Chapter 1
• Trigonal planar arrangements of atoms can be
drawn in 3-dimensions in the plane of the paper
– Bond angles should be approximately 120o
– These can also be drawn side-on with the central bond in
the plane of the paper, one bond forward and one bond
back
• Linear arrangements of atoms are always best
drawn in the plane of the paper
Pembentukan Ikatan
• Jika atom akan membentuk ikatan dengan atom
lain maka atom tersebut harus merubah bentuk
orbitalnya sehingga memiliki bentuk dan tingkat
energi yang sama, yg disebut hibridisasi
• Pembentukan Ikatan pada Atom Boron pada
Molekul BH₃
• Nomor atom Boron = 5 : 1s²2s²2p²
• Elektron yg terlibat utk ikatan adalah elektron
terluar
Tahapan pembentukan Ikatan atom Boron
1. Energi yg diberikan sebagian digunakan untuk
promosi elektron spin negatif di kulit 2s naik ke tk
energi 2py dan berubah menjadi spin positif, shg
diperoleh konfigurasi elektron aktif di kulit ke 2 (kulit
L)
2. Tiga elektron single di kulit 2s, 2px, dan 2py
mengadakan hibridisasi membentuk 3 orbital hibrida
yg bentuknya seragam, yg disebut hibrida sp2
3. Ketiga orbital hibrida tsb mengadakan tolak menolak
satu sama lain membentuk 3 dimensi yg paling stabil
yaitu trigonal planar. Orbital kosong 2pz berposisi
tegak lurus thd trigonal planar tsb
4. Overlap antara orbital hibrida single tsb dg masingmasing 1 atom Hidrogen membentuk 3 ikatan kovalen
(sigma/σ). Terbentuklah molekul BH₃ yg dikenal sbg
asam lewis
• Bentuk orbital sub kulit s dan p
Orbital s
Px
Py
Pz
Ikatan sigma adalah ikatan tunggal yg terjadi dari overlap secara axial antara
orbital hidrogen dg hibrida single atau antara sesama orbital elektron hibrida
single
Pembentukan Ikatan pada atom Karbon
• Pembentukan ikatan pada atom karbon dengan nomor
atom 6 dapat membentuk hibrida sp3, sp2, atau sp
• Tahapan pembentukan ikatan :
1. Promosi elektron kulit 2s ke 2pz
2. Hibridasi antara elektron 2s dan 2p dapat menjadi
hibrida elektron sp3, sp2, atau sp
3. Pembentukan 3 dimensi tetrahedral, planar, atau
linier
4. Overlap antara elektron hibrida single dg hidrogen
atau sesama elektron hibrida single membentuk
ikatan sigma
5. Overlap antara sesama elektron sisa scr lateral
menghasilkan ikatan pi (π) utk hibridisasi sp2 atau sp
Hibridisasi sp3 : Metana, CH4
• 6C 1 s2 2s2 2p2



Ground state
Atom C harus menyediakan 4 orbital dengan
elektron tunggal, karena akan mengikat 4 atom H
6C
1 s2 2s1 2p3




Hibridisasinya sp3
Excited state
Bentuk orbital 2s dan 2p
Bentuk terpisah
S
Pz
Px
Py
Proses Hibridisasi
S
Setelah mengalami
hibridisasi
Hibrida
Px
Py
Pz
Hibrida siap menerima atom lain.
H
H
H
H
Karena yang mengalami hibridisasi terdiri 1 orbital S dan 3 orbital
P, maka jenis Hibridisasinya sp3
Bentuk hibridanya Tetrahedral
H
C
H
H
H
Antar Orbital dalam molekul saling
tolak menolak sehingga bentuk ruang
geometrinya sangat ditentukan oleh
jumlah Orbitalnya
Pengaruh hibridisasi pada panjang ikatan
• Orbital 2s memiliki energi yang lebih rendah
daripada orbital 2p
• Elektron pada orbital 2s lebih dekat ke inti
daripada elektron 2p
• Orbital hibrida dengan proporsi karakter s
yang lebih besar memiliki energi yang lebih
rendah dan berada lebih dekat ke inti
daripada orbital hibrida yang kurang karakter
s-nya
Hibridisasi karbon
% karakter s
CH≡CH
sp
50
CH2=CH2
sp2
33,5
CH3-CH3
sp3
25
Orbital sp membentuk ikatan yang lebih pendek
dan lebih kuat dari pada orbital sp3