TEORI ORBITAL MOLEKUL

Seperti yang telah dijelaskan pada pendahuluan bahwa  memberikan deskripsi yang lebih tepat pada spektrokopi, ionisasi, dan sifat-sifat magnetik molekul  (Wikipedia, 2010). Teori orbital molekul (OM) menggambarkan ikatan kovalen melalui istilah orbital molekul yang dihasilkan dari interaksi orbital-orbital atom dari atom-atom yang berikatan dan yang terkait dengan molekul secara keseluruhan (lischer, 2009). Konstruksi orbital molekul dari orbital atom, ibagian dalam pembentukan molekul. Separuh dari orbital molekul mempunyai energi yang lebih besar daripada energi orbital atom. Orbital yang dibentuk yaitu orbital molekul pengikatan (bonding) dan orbital molekul antiikatan (anti bonding). Elektron yang tidak mengambil bagian dalam pengikatan disebut elektron tidak berikatan (nonbonding) dan mempunyai energy yang sama dengan energy yang dimiliki atom-atom yang terpisah. Energi –energi relatif dari setiap jenis orbital secara umum terlihat pada gambar 2 berikut ini (Dogra, 1990):

Gambar 2. Kombinasi orbital atom yang membentuk orbital atom

Orbital atom yang mengambil bagian dalam pembentukan orbital molekul harus memenuhi persyaratan sebgai berikut:

1. Orbital atom yang membentuk orbital molekulm harus mempunyai energi yang dapat dibandingkan.

2.  Fungsi gelombang dari masing-masing orbital atom harus bertumpang tindih dalam ruangan sebanyak mungkin..

3.  Fungsi gelombang orbital atom harus mempunyai simetri yang relatif sama dengan sumbu molekul.

Yang paling umum membentuk orbital molekul adalah σ (sigma) dan orbital π (pi). Orbital sigma simetris disekitar sumbu antarnuklir. Penampang tegak lurus terhadap sumbu nuklir (biasanya sumbu x) memberikan suatu bentuk elips. Ini terbentuk dari orbital s maupun dari p dan orbital d yang mempunyai telinga sepanjang sumbu antar nuklir. Orbital π terbentuk ketika orbital p pada setiap atom mengarah tegak lurus terhadap sumbu antarnuklir. Daerah tumpang tindih ada di atas dan di bawah sumbu ikatan (lihat gambar 3).

Gambar 3. Bentuk orbital molekul yang terbentuk dari orbital atom

  

Pembahasan Mengenai Diagram Korelasi Orbital Molekul HCl

            Molekul HCl merupakan molekul heteronuklir, dimana kedua atom berasal dari unsur yang berbeda. Atom Cl memiliki nomor atom 17 dengan konfigurasi elektron: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, sedangkan atom H memiliki nomor atom 1 dengan konfigurasi elektron: 1s¹. Atom Cl lebih elektronegatif daripada atom H. Diagram korelasi orbital molekul menunjukkan bahwa tingkat-tingkat energi dari atom Cl yang  lebih elektronegatif bergeser ke arah bawah, karena atom Cl menarik elektron-elektron valensi lebih kuat dari pada atom H. Seperti gambar 4 diagram korelasi orbital molekul HCl. 

Gambar 4. Diagram korelasi orbital molekul HCl

            Orbital-orbital atom bercampur secara signifikan membentuk orbital molekul hanya jika energi orbital-orbital ini cukup berdekatan dan mempunyai simetri yang benar. Pada molekul HCl, orbital 1s dari atom Cl energinya terlalu rendah untuk bisa bercampur dengan orbital 1s dari atom H. Hal yang sama juga terjadi untuk orbital 2s atom Cl. Berdasarkan teori hibridisasi sebelum atom Cl berikatan dengan atom H membentuk molekul maka akan terjadi hibridisasi orbital atau pencampuran orbital atom Cl. Pada atom Cl dapat dilihat bahwa orbital 3s bercampur dengan orbital 3p (karena berada dalam satu kulit) sebelum membentuk orbital molekul. Hal ini dikarenakan  semua elektron pada kulit terluar memiliki kesempatan yang sama untuk berikatan dengan elektron pada atom H, sehingga terjadi pencampuran orbital 3s dan 3p pada atom Cl.

            Interaksi antara 3s pada atom Cl membentuk ikatan sigma, biasanya apabila terjadi interaksi membentuk ikatan maka akan terbentuk 2 orbital yaitu orbital σ dan σ^*. Namun, karena orbital ikatan 4s^b lebih rendah energinya dari nonbonding maka tidak terbentuk ikatan anti sigma (σ^*). Tumpang tindih total dari orbital 1s hidrogen dengan orbital 3P_x atau 3P_y (terletak di atas 5s^b pada gambar 4) atom Cl adalah nol, sebab fasa positif dan negatif dari fungsi gelombang gabungan bila dijumlahkan menjadi nol.  Atom Cl hanya meninggalkan orbital 3P_z (4s^b), yang bergabung dengan orbital 1s hidrogen menghasilkan orbital σ dan σ^*.

            Dari gambar 4 dapat dilihat bahwa orbital 3P_x (2π^nb)_, dan 3P_y(2π^nb) dari klor tidak bercampur dengan orbital 1s dari hidrogen dan dengan demikian tetap berada dalam keadaan atomic (nonpengikatan). Elektron-elektron dalam orbital ini tidak berkontribusi secara signifkan dalam pengikatan kimia. Karena klor lebih elektronegatif daripada hidrogen, energi orbital 3p nya terletak dibawah energi orbital 1s dari hidrogen. Bila kedelapan elektron valensi digunakan untuk HCl, maka konfigurasi orbital molekul yang dihasilkan adalah:

(3s_Cl)² (σ)² (3p_Cl)⁴

            Orde ikatan totalnya adalah 1 sebab elektron-elektron dalam orbital atom nonpengikatan tidak mempengaruhi orde ikatan. elektron-elektron dalam orbital σ akan lebih cenderung ditemukan dekat dengan atom klorin daripada didekat atom hidrogen, dan dengan demikian HCl memiliki momen dipol H^δ+Cl ^δ-.