Besar Sudut Antar Molekul

Dibawah ini adalah sudut-sudut antar molekul :

 Sudut H₂0  =  104,53^o

Sudut I_{3  =}    90 ^o

Sudut NH3   =   107,643^o

Sudut Etanol (C₂H₅OH)  =  108,59 ^o

 

Sudut BF3  =   120^o

Hibridisasi Ikatan Kimia

 

Hibridisasi adalah penyetaraan tingkat energi melalui penggabungan antarorbita lsenyawa kovalen atau kovalen koordinasi. Teori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan Linus Pauling dalam menjelaskan struktur molekul seperti metana (CH4). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem-sistem kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang efektif untuk merasionalkan struktur senyawa organik. Teori hibridisasi tidaklah sepraktis teori orbital molekul dalam hal perhitungan kuantitatif. Masalah-masalah pada hibridisasi terlihat jelas pada ikatan yang melibatkan orbital d, seperti yang terdapat pada kimia koordinasi dan kimia organologam. Walaupun skema hibridisasi pada logam transisi dapat digunakan, ia umumnya tidak akurat. Sangatlah penting untuk dicatat bahwa orbital adalah sebuah model representasi dari tingkah laku elektron-elektron dalam molekul. Dalam kasus hibridisasi yang sederhana, pendekatan ini didasarkan pada orbital-orbital atom hidrogen. Orbital-orbital yang terhibridisasikan diasumsikan sebagai gabungan dari orbital-orbital atom yang bertumpang tindih satu sama lainnya dengan proporsi yang bervariasi. Orbital-orbital hidrogen digunakan sebagai dasar skema hibridisasi karena ia adalah salah satu dari sedikit orbital yang persamaan Schrödingernya memiliki penyelesaian analitis yang diketahui. Orbital-orbital ini kemudian diasumsikan terdistorsi sedikit untuk atom-atom yang lebih berat seperti karbon, nitrogen, dan oksigen. Dengan asumsi-asumsi ini, teori hibridisasi barulah dapat diaplikasikan. Perlu dicatat bahwa kita tidak memerlukan hibridisasi untuk menjelaskan molekul,namun untuk molekul-molekul yang terdiri dari karbon, nitrogen, dan oksigen, teorihibridisasi menjadikan penjelasan strukturnya lebih mudah. Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana

a. Hibridisasi sp3

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang  sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedral  (seperti metana,CH4), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi keadaan   dasar karbon adalah 1s2 2s2 2px1 2py1 atau lebih mudah dilihat:

(Perhatikan bahwa orbital 1s memiliki energi lebih rendah dari orbital 2s, dan orbital2s berenergi sedikit lebih rendah dari orbital-orbital 2p) Teori ikatan valensi memprediksikan, berdasarkan pada keberadaan dua orbital yang terisi setengah, bahwa C akan membentuk dua ikatan kovalen, yaitu CH2. Namun, metilena adalah molekul yang sangat reaktif (lihat pula: karbena), sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan keberadaan CH4. Lebih lanjut lagi, orbital-orbital keadaan dasar tidak bisa digunakan untuk berikatan dalam CH4. Walaupun eksitasi elektron 2s ke orbital 2p secara teori mengijinkan empat ikatan dan sesuai dengan teori ikatan valensi (adalah benar untuk O2), hal ini berarti akan ada beberapa ikatan CH4 yang memiliki energi ikat yang berbeda oleh karena perbedaan aras tumpang tindih orbital. Gagasan ini telah dibuktikan salah secara eksperimen, setiap hidrogen pada CH4 dapat dilepaskan dari karbon dengan energi yang sama. Untuk menjelaskan keberadaan molekul CH4 ini, maka teori hibridisasi digunakan. Langkah awal hibridisasi adalah eksitasi dari satu (atau lebih) elektron :

 

Proton yang membentuk inti atom hidrogen akan menarik salah satu elektron valensi karbon. Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital2p. Hal ini meningkatkan pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi dengan meningkatkan potensial inti efektif. Kombinasi gaya-gaya ini membentuk fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal sebagai orbital hibrid. Dalam kasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen, orbital 2s (orbital inti hampir tidak pernah terlibat dalam ikatan) "bergabung" dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp3 (dibaca s-p-tiga) menjadi

Pada CH4, empat orbital hibrid sp3 bertumpang tindih dengan orbital 1s hidrogen, menghasilkan empat ikatan sigma. Empat ikatan ini memiliki panjang dan kuat ikat yang sama, sehingga sesuai dengan pengamatan.

 

Sebuah pandangan alternatifnya adalah dengan memandang karbon sebagai anion C4⁻. Dalam kasus ini, semua orbital karbon terisi: 

 

Jika kita merekombinasi orbital-orbital ini dengan orbital-s 4 hidrogen (4 proton, H+) dan mengijinkan pemisahan maksimum antara 4 hidrogen (yakni tetrahedal), maka kita bisa melihat bahwa pada setiap orientasi orbital-orbital p, sebuah hidrogen tunggal akan bertumpang tindih sebesar 25% dengan orbital-s C dan 75% dengan tiga orbital-p C. HaL ini sama dengan persentase relatif antara s dan p dari orbital hibrid sp3 (25% s dan 75% p). Menurut teori hibridisasi orbital, elektron-elektron valensi metana seharusnya memiliki tingkat energi yang sama, namun spektrum fotoelekronnya [3] menunjukkan bahwa terdapat dua pita, satu pada 12,7 eV (satu pasangan elektron) dan satu pada 23 eV (tiga pasangan elektron). Ketidakkonsistenan ini dapat dijelaskan apabila kita menganggap adanya penggabungan orbital tambahan yang terjadi ketika orbital-orbital sp3 bergabung dengan 4 orbital hidrogen.

b. Hibridisasi sp2

 

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang  dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C2H4) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya. Struktur Kekule metilena akan  tampak seperti:

 

 

Karbon akan melakukan hibridisasi sp2 karena orbtial-orbital hibrid hanya akan membentuk ikatan sigma dan satu ikatan pi seperti yang disyaratkan untuk ikatan rangkap dua di antara karbon-karbon. Ikatan hidrogen-karbon memiliki panjang dan kuat ikat yang sama. Hal ini sesuai dengan data percobaan. Dalam hibridisasi sp2, orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p :

membentuk 3 orbital sp2 dengan satu orbital p tersisa. Dalam etilena, dua atom karbon membentuk sebuah ikatan sigma dengan bertumpang tindih dengan dua orbital sp2 karbon lainnya dan setiap karbon membentuk dua ikatan kovalen dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp2 yang bersudut 120°. Ikatan pi antara atom karbon tegak lurus dengan bidang molekul dan dibentuk oleh tumpang tindih2p-2p (namun, ikatan pi boleh terjadi maupun tidak). Jumlah huruf p tidaklah seperlunya terbatas pada bilangan bulat, yakni hibridisasi seperti sp2.5 juga dapat terjadi. Dalam kasus ini, geometri orbital terdistorsi dari yang seharusnya. Sebagai contoh, seperti yang dinyatakan dalam kaidah Bent, sebuah ikatan cenderung untuk memiliki huruf-p yang lebih banyak ketika ditujukan ke substituen yang lebih elektronegatif.

c. Hibridisasi sp

 

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp

 

 

Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkandua orbital sp dan menyisakan dua orbital p. Ikatan kimia dalam asetilena (etuna)terdiri dari tumpang tindih sp-sp antara dua atom karbon membentuk ikatan sigma,dan dua ikatan pi tambahan yang dibentuk oleh tumpang tindih p-p. Setiap karbon juga berikatan dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp bersudut 180°.

 

Bentuk-bentuk Molekul

hibridisasi sp

hibridisasi sp2

hibridisasi sp3

Panjang Ikatan

Ikatan Kimia

TEORI IKATAN KIMIA

Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil. Penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah rumit dan dijelaskan oleh elektrodinamika kuantum. Dalam prakteknya, para kimiawan biasanya bergantung pada teori kuantum atau penjelasan kualitatif yang kurang kaku (namun lebih mudah untuk dijelaskan) dalam menjelaskan ikatan kimia. Secara umum, ikatan kimia yang kuat diasosiasikan dengan transfer elektron antara dua atom yang berpartisipasi. Ikatan

kimia menjaga molekul-molekul, kristal, dan gas-gas diatomik untuk tetap bersama. Selain itu ikatan kimia juga menentukan struktur suatu zat. Kekuatan ikatan-ikatan kimia sangatlah bervariasi. Pada umumnya, ikatan kovalen dan ikatan ion dianggap sebagai ikatan "kuat", sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan van der Waals dianggap sebagai ikatan "lemah". Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa ikatan "lemah" yang paling kuat dapat lebih kuat

daripada ikatan "kuat" yang paling lemah. Elektron yang mengelilingi inti atom bermuatan negatif dan proton yang terdapat dalam inti atom bermuatan positif, mengingat muatan yang berlawanan  akan saling tarik menarik, maka dua atom yang berdekatan satu sama lainnya akan membentuk ikatan.

Dalam gambaran yang paling sederhana dari ikatan non-polar atau ikatan kovalen, satu atau lebih elektron, biasanya berpasangan, ditarik menuju sebuah wilayah diantara dua inti atom. Gaya ini dapat mengatasi gaya tolak menolak antara dua inti atom yang positif, sehingga atraksi ini menjaga kedua atom untuk tetap bersama, walaupun keduanya masih akan tetap bergetar dalam keadaan kesetimbangan. Ringkasnya, ikatan kovalen melibatkan elektron-elektron yang dikongsi dan dua atau lebih inti atom yang bermuatan positif secara bersamaan menarik elektron-elektron bermuatan negatif yang dikongsi. Dalam gambaran ikatan ion yang disederhanakan, inti atom yang bermuatan positif secara dominan melebihi muatan positif inti atom lainnya, sehingga secara efektif menyebabkan satu atom mentransfer elektronnya ke atom yang lain. Hal ini menyebabkan satu atom bermuatan positif dan yang lainnya bermuatan negatif secara keseluruhan. Ikatan ini dihasilkan dari atraksi elektrostatik di antara atom -atom dan atom-atom tersebut menjadi ion-ion yang bermuatan. Semua bentuk ikatan dapat dijelaskan dengan teori kuantum, namun dalam prakteknya, kaidah-kaidah yang disederhanakan mengijinkan para kimiawan untuk memprediksikan kekuatan, arah, dan polaritas sebuah ikatan. Kaidah oktet (Bahasa Inggris: octet rule) dan teori VSEPR adalah dua contoh kaidah yang disederhanakan tersebut. Ada pula teori-teori yang lebih canggih, yaitu teori ikatan valensi yang meliputi hibridisasi orbital dan resonansi, dan metode orbital molekul kombinasi linear orbital atom (Bahasa Inggris: Linear combination of atomic orbitals molecular orbital method) yang meliputi teori medan ligan. Elektrostatika digunakan untuk menjelaskan polaritas ikatan dan efek-efeknya terhadap zat-zat kimia.

Ikatan Kimia

Model-model Ikatan Kimia

Model-model Ikatan Kimia

video

http://www.youtube.com/watch?v=ywx4HZTJevA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=I5mHBRT3luM
http://www.youtube.com/watch?v=HIIbWqVLWl8

Atom

ATOM

1. Pengertian Atom dan  sejarahnya

Pada 1808, menyatakan bahwa atom adalah partikel kecil yang tidak  dapat dibagi lagi. Teori atom Dalton bertahan hingga ditemukannnya partikel dasar penyusun atom pada 1896. Penelitian tentang partikel dasar penyusun atom dilakukan oleh J.J Thomson, Ernest Rutherford, Robert Milikan, dan James Chadwick. Suatu atom tersusun atas tiga partikel yaitu, proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di inti atom, sedangkan elektron bergerak mengelilingi inti atom. Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral ( kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron ). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut. Pada tahun1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap, serta mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan pendapat bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik, dan atom-atom tersebut selanjutnya dapat bergabung untuk membentuk senyawa-senyawa kimia. Teori partikel ini kemudian dikonfirmasikan lebih jauh lagi pada tahun 1827, yaitu ketika botaniwan Robert Brown menggunakan mikroskop untuk mengamati debu-debu yang mengambang di atas air dan menemukan bahwa debu-debu tersebut bergerak secara acak. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai "GerakBrown". Pada tahun 1877, J.Desaul mengajukan pendapat bahwa fenomena ini disebabkan oleh gerak termal molekul air, dan pada tahun 1905 Albert Einstein membuat analisis matematika terhadap gerak ini. Fisikawan Perancis Jean Perrin kemudian menggunakan hasil kerja Einstein untuk menentukan massa dan dimensi atom secara eksperimen, yang kemudian dengan pasti menjadi verifikasi atas teori atom Dalton. Berdasarkan hasil penelitiannya terhadap sinar katoda, pada tahun 1897 J.J.Thomson menemukan elektron dan sifat-sifat subatomik nya. Hal ini meruntuhkan konsep atom sebagai satuan yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Thomson percaya bahwa elektron-elektron terdistribusi secara merata di seluruh atom, dan muatan-muatannya diseimbangkan oleh keberadaan lautan muatan positif (model puding prem). Namun pada tahun 1909, para peneliti di bawah arahan Ernest Rutherford menembakkan ion helium ke lembaran tipis emas, dan menemukan bahwa sebagian kecil ion tersebut dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam dari yang apa yang diprediksikan oleh teori Thomson. Rutherford kemudian mengajukan pendapat bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massa nya terkonsentrasi pada inti atom, dengan elektron yang mengitari inti atom seperti planet mengitari matahari. Muatan positif ion helium yang melewati inti padat ini haruslah dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam. Pada tahun 1913, ketika bereksperimen dengan hasil proses peluruhan radio aktif, Frederick Soddy. Istilah isotop kemudian diciptakan oleh Margaret Todd sebagai nama yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namun merupakan satu unsur yang sama. J.J.Thomson selanjutnya menemukan teknik untuk memisahkan jenis-jenis atom tersebut melalui hasil kerjanya pada gas yang terionisasi menemukan bahwa terdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap posisi tabel periodik.

Atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Atom merupakan bola pejal yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Atom suatu unsur sama dalam segala hal tetapi berbeda dengan atom unsur lain. Atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Dalam reaksi kimia terjadi penggabungan atau pemisahan atom-atom.

2. Teori dan Model Atom Thomson (1897)

Pada tahun 1897 Joseph John Thomson seorang ahli fisika Inggris melakukan eksperimen terhadap sinar katoda, sinar terusan dan tetesan minyak. Ia menemukan partikel subatom bermuatan negatif yang disebut elektron. Penemuan ini menggugurkan model atom Dalton tentang partikel terkecil, karena di dalam atom ternyata masih ada partikel-partikel. Sehingga dari eksperimen nya diperoleh kesimpulan bahwa :

Atom adalah bola yang bermuatan positif, pada tempat-tempat tertentu tersebar elektron. Atom bersifat netral yaitu muatan positif sama dengan muatan negatif ( model Atom Thomson diibaratkan seperti sebuah butiran kismis dalam sebuah roti. Dimana butiran kismis sebagai analogi elektron dan roti sebagai analogi atom ( bermuatan positif ).

3. Teori dan Model Atom Rutherford ( 1913 )

Ernest Rutherford merupakan salah seorang murid Thomson. Ia menemukan inti atom yang memiliki jari-jari jauh lebih kecil dibandingkan jari-jari atomnya.

Penemuan inti ini menggugurkan modelatom Thomson. Dari hasil penghamburan sinar alfa pada lempeng logam tipis emas, Rutherford mengemukakan teori atomnya sebagai berikut :

·         Massa atom dan muatan positif nya terpusat pada inti atom ( berada jauh di dalam atom ) dan elektron beredar mengelilingi inti pada kulitnya.

·         Sebagian besar dari atom merupakan ruang kosong.

·         Jumlah muatan positif dalam inti atom sama dengan jumlah muatan negatif ( karena atom sifat netral ).

Permasalahan lintasan elektron yang digambarkan oleh Rutherford adalah bagaimana pengaruh gaya tarik elektrostatis elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif.

Nucleus           : inti atom

Electrons         : partikel bermuatan negatif

Menurut Maxwell, jika elektron bergerak mengelilingi inti atom, elektron akan kehilangan energi akibat pancaran gelombang elektromagnetik dari suatu muatan yang berputar. Hal tersebut menyebabkan elektron bergerak dengan lintasan yang semakin dekat ke inti, menyerupai bentuk spiral, dan akhirnya jatuh ke inti.

4. Teori dan Model Atom Bohr (1913)

Penyempurnaan model atom Rutherford yang berkaitan dengan lintasan elektron dilakukan oleh murid Rutherford sendiri. Ia bernama Niels Bohr. Berdasarkan eksperimen spektrum atom hidrogen, Bohr mengemukakan teori atomnya sebagai berikut :

·         Dalam atom terdapat lintasan (orbit) elektron dengan tingkat energi tertentu.

·         Dalam lintasan ( tempat elektron beredar mengelilingi inti ), elektron tidak menyerap maupun melepas energi(stabil).Lintasan itu disebut juga kulit atom. Kulit atom adalah orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. Tiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum.

·         Bilangan kuantum utama ( n ) atau lintasan kesatu harganya n = 1 disebut kulit K.

·         Bilangan kuantum kedua atau lintasan kedua harga nya n = 2 disebut kulit L, dan seterusnya.

·         Perpindahan elektron dapat terjadi dengan cara :

o   Menyerap energi sehingga elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi atau lintasan yang lebih luar.

o   Membebaskan energi sehingga elektron tersebut berpindah ketingkat energi yang lebih rendah satu lintasan yang lebih dalam.

Energi yang dibebaskan saat elektron berpindah ketigkat energi yang lebih rendah dapat diamati sebagai pancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Ternyata model atom Bohr masih kurang sempurna. Akantetapi, kontstribusi teorinya cukup besar dan sangat berguna dalam menentukan konfigurasi elektron dalam tingkat energi suatu atom. Spektrum cahaya atau gelombang elektromagnetik pada atom hidrogen dijadikan bukti oleh Bohr untuk mendukung model atomnya.

5.Teori dan Model Atom Kuantum

Model atom mekanika kuantum atau model atom mutakhir (1927) yang dikembangkan oleh Erwin Schrodinger menggambarkan pergerakan dan kedudukan elektron dalam suatu atom. Model atom mekanika kuantum inilah yang kini diterima oleh para ahli. Model atom ini didasarkan pada :

·         Azas ketidakpastian dari Warner Heisenberg : “ Kedudukan elektron dalam suatu atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanyalah kebolehjadian ditemukannya elektron pada suatu posisi tertentu, dan lintasan elektron bukan merupakan sebuah garis yang pasti, melainkan sebuah ruang. ”

·       Sifat  dualisme ( Azas Louis de Broglie ) :“ Bahwa elektron bukan hanya sebagai partikel, melainkan dapat juga dipandang sebagai gelombang dan lintasannya berupa gelombang pula.”

Selanjutnya, Erwin Schrodinger berhasil merumuskan persamaan gelombang gerkan elektron dalam suatu atom . Persamaan gelombang tersebut merupakan persamaan matematika yang bukan lagi berupa fungsi garis (seperti lingkaran), melainkan fungsi suatu ruang tiga dimensi ( misalnya, bola) .

Elektron boleh jadi berpeluang berada atau ditemukan didalam ruang tersebut . Ruang ini dinamakan orbital , bentuknya bervariasi sesuai persamaan matematikanya.

Sehingga berdasarkan eksperimen diatas, maka model atom modern dapat diuraikan sebagai berikut :

·         Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton, neutron, dan elektron-elektron yang bergerak mengelilingi inti atom pada orbital- orbital tertentu yang membentuk kulit atom.

·         Orbital adalah suatu ruang tempat peluang elektron dapat ditemukan.

·         Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.

blog.uad.ac.id/emons/files/2011/12/Teori-Atom.ppt
struktur atom


video

Basic Atomic Structure

http://www.youtube.com/watch?v=5NmYlBOpdIU

http://www.youtube.com/watch?v=pV822HfqT44

http://www.youtube.com/watch?v=yQP4UJhNn0I

http://www.youtube.com/watch?v=kYkD-dcupAU