Orbital dan Peranannya dalam ikatan kovalen [2]

 Orbital Hibridisasi

      hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentukorbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Selain itu dapat dikatakan juga  hibridisasi adalah peleburan orbital-orbital dari tingkat energi yang berbeda menjadi orbital-orbital yang setingkat.

A. Hibridisasi  Nitrogen dan Oksigen

       Pembentukan orbital sp3 digambarkan dengan diagram orbital, setiap kotak menyatakan orbital, elektron dinyatakan oleh panas, arah panah merupakan spin elektron. Dalam metana(CH4) masing-masing orbital sp3 dari karbon bertumpang tindih dengan orbital 1s dari hidrogen membentuk orbital molekul sp3-s yang simetris sekeliling sumbu yang lewat inti karbon dan hidrogen. Ikatan antara C dan H ini merupakan ikatan sigma.

Orbital Hibrida Nitrogen Secara elektronika nitrogen sama dengan karbon, dan orbital atom dari nitrogen berhibridisasi menurut cara yang sangat bersamaan dengan karbon. Amonia (NH3) mengandung atom nitrogen sp3 yang terikat pada 3 atom hidrogen. Seperti halnya karbon, nitrogen juga dapat berhibridisasi sp2 dan sp. Perbedaan penting antara nitrogen dan karbon adalah satu orbital dari nitrogen terisi penuh sepasang elektron bebas Contohnya nitrogen dalam N₂ memiliki 2 domain elektron (satu pasang elektron bebas dan ikatan rangkap 3), maka hibridisasi tiap N adalah sp.

Alkohol, amina, alkil halida, dan eter semuanya mengandung ikatan sigma yang melibatkan nitrogen, atau oksigen. Ikatan antara atom-atom karbon dibentuk oleh tumpang tindih setengah penuh orbital hibridisasi sp³ dari setiap atom. Ikatan yang melibatkan atom hidrogen (misalnya O-H dan N-H) dibentuk oleh tumpang tindih dari setengan penuh orbital 1s dari hidrogen dan setengah penuh orbital sp³ dari oksigen atau nitrogen.

B.ikatan rangkap terkonjugasi

      Pada molekul organic mengandung lebih dari satu gugus fungsi. Pada polifungsionalkebanyakan setiap gugus fungsi tidak bergantung

pada gugus fungsi lainnya. Namun pada kenyataannya, tidak selalu begitu. 

     Ada 2 cara untuk menempatkan ikatan rangkap dalam senyawa organic. Dua ikatan rangkap yang berasal dari atom yang berdampingan disebut ikatan rangkap terkonjugasi.

Ikatan rangkap yang menghubungkan atom yang tidak berdampingan disebut ikatan rangkap terisolasi (terpencil) atau tidakterkonjugasi.

C.  Benzene dan resonansi

      Suatu benzena yang sudah tersubstitusi dapat mengalami substitusi kedua dan menghasilkan disubstitusi benzena. Struktur dari substitusi pertama menentukan tempat dari substitusi kedua dalam cincin benzena. Misalnya, suatu gugus metil dalam cincin mengarahkan substitusi yang kan datang terutama ke tempat orto dan para. Sedangkan suatu gugus nitro dalam cincin benzena mengarahkan substitusi kedua yang akan datang terutama ke tempat meta. Dalam substitusi orto dan para, oksigen dari gugus OH membantu membagikan muatan posistif, sehingga menstabilkan intermediet dengan jalan delokalisasi muatan.

    Apabilan substitusi masuk pada tempat meta, oksigen tidak dapat membantu membagi muatan. Intermediat meta dan bentuk transisinya mengandung energi lebih besar daripada transisi substitusi orto-para. Oleh karena itu energi aktivasinya lebih tinggi, maka kemungkinan lebih sedikit untuk terjadi reaksi pada tempat meta. Dalam reaksi substitusi nitrobenzena, gugus nitronya tidak menambah kestabilan pada intermediatnya. Malahan intermediat substitusi orto, atau para dan keadaan transisinya kurang stabil (karena energi yang tinggi), karena sebuah struktur resonansi mengandung muatan positif pada atom berdekatan. Oleh karena itu, substitusi terjadi lebih baik pada tempat meta, sebab keadaan transisi dan intermediatnya pada tempat yang berdekatan tidak mengandung muatan positif.