Orbital dan Peranannya dalam Ikatan Kovalen (2)

Orbital Hibrida dari  Nitrogen dan Oksigen

Dalam senyawa organic, banyak terdapat gugus fungsi yang mengandung oksigen dan nitrogen. Ikatan kovalen juga dapat terbentuk dalam nitrogen. Molekul ammonia mengandung atom nitrogen sp³yng terikat pada atom hydrogen. Secara elektronika, nitrogen sama dengan karbon, dan orbital atom dari nitrogen berhibridisasi menurut cara yang sangat bersamaan dengan karbon.

Molekul amina mmpunyai struktur yang sama, suatu atom nitrogen sp³ terikat pada satu atau lebih atom karbon. Baik ammonia atau amina, nitrogen mempunyai satu orbital yang terisi dengan sepasang electron menyendiri.

Analog dengan karbon, maka dapat diharapkan bahwa sudut ikatan H-N-H dalam nitrogen 109,5. Percobaan menunjukkan bahwa hal ini tidak demikian, sudut ikatan NH₃ adalah 107,3^o. suatu keterangan untuk ini  adalah bahwa sudut ikatan ditekankan pada orbital yang terisi dengan electron menyendiri yang besar ukurannya.

Memiliki   konfigurasi   ground-state:1s2   2s2   2px 2py 2pz ,   dan memungkinkanatom nitrogen berikatan dengan tiga atomhidrogen.

Pada Oksigen, elektron pada atom ground-state oksigen memiliki konfigurasi elektron 1s2,2s2,2px,2py, dan 2pz dan oksigen merupakan atom divalen.

Oksigen juga dapat terhibridisasi sp2, yaitu dengan mempromosikan satu elektronnya ke orbital p.Dalam kondisi ini, oksigen hanya memiliki satu ikatan sigma,tetapi juga memilki satu ikatan pi. Contoh molekul yang memiliki atom oksigen terhibridisasi sp2 adalah pada senyawa-senyawa karbonil. Air adalah contohsenyawa yang mengandung oksigen sp3. sudut ikatan yang terbentuk sebesar 104.50.diperkirakan bahwa orbital dengan pasangan elektron bebas menekan sudut ikatan H-O-H, sehingga sudut yang terbentuk lebih kecil dari sudut ideal (109.50), seperti halnyapasangan elektron bebas dalam ammoniamenekan sudut ikatan H-N-H.

Seperti halnya karbon, nitrogen ditemukan juga dalam senyawa organic dalam keadaan  hibrida sp² dan sp. Sekali lagi, perbedaan penting antara nitrogen dan karbon adalah bahwa satu orbital dari nitrogen terisi dengan sepasang electron menyendiri.

2.      Ikatan Rangkap Terkonjugasi

           Sistem konjugasi terjadi dalamsenyawa organik yang atom-atomnya secara kovalen berikatan tunggal dan ganda secara bergantian (C=C-C=C-C) dan mempengaruhi satu sama lainnya membentuk daerahdelokalisasi elektron. Elektron-elektron pada daerah delokalisasi ini bukanlah milik salah satu atom, melainkan milik keseluruhan sistem konjugasi ini. Contohnya, fenol (C₆H₅OH memiliki sistem 6 elektron di atas dan di bawah cincin planarnya sekaligus di sekitar gugus hidroksil.

ada dua cara pokok untuk menempatkan ikatan rangkap dalam senyawa organic. Dua ikatan rangkap yang bersumber pada atom berdampingan disebut ikatan rangkap terkonjugasi.
a. ikatan rangkap terkonjugasi
ikatan rangkap yang menggabungkan atom yang tak berdampingan disebut ikatan rangkap terisolasi (terpencil), atau tak terkonjugasi.
b. ikatan rangkap terpencil.

Benzena

Benzena adalah senyawa siklik dengan enam atom karbon yang tergabung dalalm cincin. Setiap atom karbon terhibridasi sp² dan cincinnya adalah planar. Setiap atom karbon mempunyai atom hydrogen yang terikat padanya, dan setiap atom karbon juga mempunyai orbital p tak terhibridasi tegak lurus terhadap bidang ikatan sigma dari cincin. Masing-masing dari keenam orbital p ini dapat menyumbangkan satu electron untuk ikatan. Dengan enam electron p , benzene dapat mengandung tiga ikatan pi. Ketiga ikatan dalam cincin dapat digambarkan menuru satu cara(rumus A), atau dapat digambarkan menurut cara lain (rumus B). namun demikian. Telah diketahui bahwa semua panjang ikatan karbon dalam benzebe adalah  1,40 . Keenam ikatan adalah lebih panjang daripada ikatan rangkap C-C, lebih pendek dari ikatan tunggal, ikatannya akan berbeda panjangnya. benzena adalah salah satu golongan senyawa dari aromatic, senyawa yang mengandung pi aromatic.

Resonasi

Kebanyakan struktur kimia dapat digambarkan dengan mudah menggunakan struktur Lewis maupun Kekule, akan tetapi masalah menarik akan muncul berhubungan dengan penggambaran struktur resonansi. Mari kita lihat struktur nitrometana. Dengan menggambarkan struktur Lewis dari nitrometana, kita membutuhkan ikatan rangkap pada satu oksigen dan ikatan tunggal pada oksigen yang lainnya. Tetapi pada atom oksigen yang manakah akan kita tempatkan ikatan rangkap atau tunggal tersebut? Oksigen yang bawahkah, atau yang atas?

Nitrometana memiliki dua atom oksigen yang berbeda apabila kita menggambarkannya dengan struktur Lewis, padahal hasil eksperimen membuktikan bahwa kedua oksigen tersebut adalahekuivalen. Kedua ikatan nitrogen-oksigen memiliki panjang ikatan yang sama, yaitu 122 pm, padahal panjang ikatan tunggal antara nitrogen-oksigen adalah 130 pm dan nitrogen-oksigen rangkap dua adalah 116 pm. Dengan kata lain, kedua struktur Lewis di atas adalah benar secara individual, tetapi struktur yang lebih tepat adalah intermediet dari keduanya. Bentuk intermediet tersebut dinamakan hibrida resonan. Masalah yang kemudian muncul adalah bahwa struktur Lewis dan struktur garis-ikatan tidak dapat menggambarkan dengan tepat bentuk dari hibrida resonan. Kedua bentuk struktur Lewis secara individual disebut bentuk resonan, dan lambang dari resonansi adalah tanda panah dengan mata panah di kedua ujungnya. Perbedaan bentuk resonan hayaterdapat pada letak ikatan π dan pasangan elektron bebasnya. Atomatomitu sendiri tidak mengalami perubahan posisi. Contoh lain yang menggambarkan dengan jelas mengenairesonansi adalah struktur benzen. Benzen memiliki enam atom karbonekivalen dan membentuk sutau cincin aromatis.

Masing-masing struktur benzen di atas adalah benar, tetapi akan lebih tepat digambarkan bentuk hibridanya, yaitu:

Aturan penggambaran bentuk resonansi

a. Masing-masing bentuk resonan adalah imajiner, tidak nyata. Bentuk yang nyata adalah bentuk hibrid.

b. Bentuk resonan hanya berbeda pada posisi ikatan π dan pasangan elektron bebas.

c. Bentuk resonan yang berbeda dari satu senyawa tidak memiliki ekivalensi

d. Bentuk resonansi harus valid berdasarkan struktur Lewis, dan mematuhi aturan valensi normal

e. Bentuk hibrida resonan lebih stabil dibandingkan bentuk resonan secara individual.