Tabla de Contenidos
Orbital antiikatan (juga disebut orbital antiikatan) adalah jenis orbital molekul yang dicirikan dengan tingkat energi yang lebih tinggi dan oleh karena itu kurang stabil daripada orbital atom yang bergabung untuk menghasilkannya. Untuk alasan ini, itu adalah orbital yang, dengan menampung elektron, membuat molekul menjadi kurang stabil dan ikatannya menjadi kurang kuat.
Faktanya, keberadaan elektron dalam orbital antiikatan mengurangi urutan ikatan kovalen antara dua atom, dan dari situlah “anti” antiikatan berasal.
Untuk lebih memahami konsep orbital antiikatan, kita perlu meninjau secara singkat teori orbital molekul, di mana jenis orbital ini dibingkai.
teori orbital molekul
Ada beberapa teori yang berusaha menjelaskan karakteristik yang diamati dari ikatan kimia . Dua teori yang paling luas adalah teori ikatan valensi dan teori orbital molekul. Yang terakhir menyatakan bahwa ketika dua atom terikat secara kimiawi satu sama lain, orbital atom mereka bergabung untuk membentuk satu set orbital baru yang tidak lagi milik masing-masing atom secara terpisah, melainkan milik seluruh molekul. Dengan kata lain, satu set atau set orbital molekul terbentuk.
Singkatnya, seperti halnya atom memiliki orbital atom, molekul, ketika terbentuk, juga membentuk orbital molekul di mana semua elektron atom penyusun molekul didistribusikan. Cara elektron mengisi orbital molekul ini merepresentasikan ekuivalen molekul dari konfigurasi elektron atom, dan sangat menentukan sifat molekul.
Pembentukan Orbital Molekul
Orbital molekul dibentuk oleh kombinasi linear dari orbital atom. Dari sudut pandang matematis, ini berarti bahwa orbital molekul diwakili oleh fungsi gelombang yang diperoleh dengan kombinasi linear dari fungsi gelombang orbital atom dua atom yang dihubungkan melalui ikatan kovalen.
Secara umum, semakin mirip energi dua orbital atom yang bergabung, semakin baik keduanya bergabung, jadi dalam molekul diatomik homonuklir (dibentuk oleh dua atom dari unsur yang sama) orbital 1s atom akan bergabung sempurna dengan orbital 1s yang lain, maka 2s akan bergabung dengan 2s, kemudian 2p dengan 2p dan seterusnya.
Orbital Molekuler Bonding dan Antibonding
Mekanika kuantum menetapkan serangkaian aturan yang menentukan cara penggabungan orbital atom untuk menghasilkan orbital molekul baru. Pertama-tama, aturan ini menyatakan bahwa jumlah orbital molekul yang terbentuk harus selalu sama dengan jumlah orbital atom yang digabungkan.
Di sisi lain, ketika dua orbital atom digabungkan, salah satu orbital molekul yang terbentuk selalu memiliki energi lebih rendah dan energi lainnya lebih tinggi daripada orbital atom awal. Dalam kasus di mana beberapa orbital atom dari sublevel yang sama digabungkan (misalnya, tiga orbital p, lima orbital d), jumlah orbital molekul yang setara juga akan terbentuk, setengahnya dengan energi lebih rendah dan setengah lainnya dengan energi yang lebih tinggi. energi energi Akan tetapi, distribusi energi orbital-orbital ini bisa rumit, bergantung pada atom-atom tertentu yang digabungkan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dalam kedua kasus, menempatkan elektron pada energi orbital molekul tertinggi mendestabilisasi molekul dan melemahkan ikatan kovalen antara dua atom. Artinya, himpunan orbital molekul dengan energi tertinggi yang dibentuk dengan menggabungkan orbital atom sesuai dengan orbital molekul antiikatan. Orbital-orbital ini diidentifikasi dengan menempatkan tanda bintang superskrip pada simbol orbital.
Antibonding Orbital dan Interferensi Merusak
Seperti disebutkan sebelumnya, kombinasi orbital atom adalah kombinasi dari fungsi gelombang. Ini berarti bahwa orbital molekul pada dasarnya adalah hasil dari interferensi dua gelombang dan, seperti biasa dalam kasus ini, interferensi ini dapat bersifat konstruktif atau destruktif, bergantung pada apakah kedua gelombang tersebut sefase atau tidak.
Dalam pengertian ini, dua kasus ekstrem dapat terjadi saat pembentukan orbital molekul:
- Bahwa, di antara dua inti atom, kedua orbital berada dalam fase yang sama dan oleh karena itu terdapat interferensi konstruktif. Dalam hal ini, diperoleh orbital molekul di mana elektron memiliki probabilitas tinggi berada di antara dua atom, sehingga mewakili orbital molekul ikatan.
- Bahwa dua orbital atom berada dalam fase yang berlawanan, sehingga interferensi destruktif terjadi dengan pembentukan simpul di antara dua inti (yaitu, fungsi gelombang menjadi nol di titik tengah antara dua inti). Dalam hal ini, kemungkinan mendapatkan elektron di antara dua atom adalah nol, jadi orbital ini mewakili orbital molekul antiikatan .
Orbital anti ikatan σ (sigma) dan π (pi).
Teori orbital molekul meminjam beberapa konsep dari teori ikatan valensi. Menurut teori ini, orbital-orbital dapat tumpang tindih secara langsung ketika orbital-orbital atom disejajarkan sepanjang sumbu ikatan, atau secara lateral, ketika orbital-orbital atom diorientasikan sejajar. Menurut teori ikatan valensi, ini menimbulkan dua kelas ikatan kimia, yaitu ikatan σ (sigma) dan ikatan π (pi).
Dari sudut pandang teori orbital molekul, tumpang tindih ini diinterpretasikan sebagai pembentukan orbital molekul σ dan π. Ini berarti bahwa, ketika sebuah molekul terbentuk, baik orbital molekul σ dan π ikatan maupun orbital molekul antiikatan σ dan π dapat terbentuk. Orbital π antiikatan hanya dapat terbentuk di antara p,dof orbital atom, tetapi tidak di antara orbital s.
Antibonding Orbitals dan Bond Order
Salah satu alasan mengapa orbital antiikatan mendapatkan namanya adalah karena menempatkan elektron dalam orbital ini melemahkan ikatan kovalen antara dua atom. Ini terjadi karena keberadaan elektron-elektron ini mengurangi orde ikatan, yang menunjukkan jumlah pasangan elektron yang dibagi secara efektif di antara dua atom yang berikatan. Orde ikatan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
dimana dan di menyatakan jumlah elektron dalam orbital molekul ikatan (elektron ikatan) dan e * antienl menyatakan jumlah elektron dalam orbital antiikatan (elektron antiikatan). Semakin besar jumlah elektron antiikatan, semakin rendah orde ikatannya.
Dalam kasus di mana kedua jumlah elektron sama, orde ikatannya nol, sehingga atom tidak dapat berikatan satu sama lain. Inilah yang terjadi dalam kasus gas mulia, yang cangkang elektroniknya terisi penuh, sehingga menjelaskan mengapa tidak ada molekul helium, neon, argon, dll.
Ilustrasi pembentukan orbital antibonding
Gambar di bawah menunjukkan pembentukan orbital molekul ketika dua atom identik dari periode kedua tabel periodik bergabung membentuk molekul diatomik homonuklir.
Seperti dapat dilihat, kombinasi dua orbital atom selalu menghasilkan dua orbital molekul, jadi jika dua atom dengan elektron dalam 5 orbital atom digabungkan, seperti pada gambar sebelumnya, akan dihasilkan total sepuluh orbital molekul. Seperti dapat dilihat, dari sepuluh orbital molekul, tiga adalah orbital σ antiikatan sedangkan 2 adalah orbital π antiikatan. Setengah lainnya adalah orbital ikatan.
Untuk mengilustrasikan hal di atas, pembentukan molekul nitrogen (N 2 ), unsur 7 tabel periodik dan unsur periode kedua ditunjukkan di bawah ini .
Dalam contoh ini, konfigurasi elektron molekul adalah
Berdasarkan konfigurasi elektron ini, kita dapat menentukan bahwa orde ikatannya adalah:
Ini menunjukkan bahwa molekul nitrogen terdiri dari dua atom unsur ini yang dihubungkan bersama oleh tiga pasang elektron atau, yang sama, oleh ikatan rangkap tiga.
Referensi
Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Kimia Fisik (edisi ke-8). Editorial Medis Panamerican.
Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kimia (edisi ke-11). McGraw-Hill Interamericana de España SL
Moreno, C. (2019, 9 April). Teori Orbital Molekuler . Bioprof. https://bioprofe.com/molecular-orbital-theory/
Urutan tautan . (n.d.). Kimia.ES. https://www.quimica.es/enciclopedia/Orden_de_enlace.html
Universitas Otonomi Meksiko. (n.d.). Orbital molekul dalam ikatan kimia . UNAM. https://amyd.quimica.unam.mx/pluginfile.php/6316/mod_resource/content/1/Whitten%20orbitales%20moleculares.pdf
