Pengertian Orbital Molekul

Read Also

Fungsi gelombang elektron dalam suatu atom disebut orbital  atom.  Karena kebolehjadian menemukan elektron dalam orbital molekul sebanding dengan kuadrat fungsi gelombang, peta elektron nampak seperti fungsi gelombang. Suatu fungsi gelombang mempunyai daerah beramplitudo positif dan negatif yang disebut cuping (lobes).  Tumpang tindih cuping positif dengan positif atau negatif dengan negatif dalam molekul akan memperkuat satu sama lain membentuk ikatan, tetapi cuping positif dengan  negatif akan meniadakan satu sama lain tidak membentuk ikatan. Besarnya efek interferensi ini mempengaruhi besarnya integral tumpang tindih dalam kimia kuantum.

Dalam pembentukan molekul, orbital atom bertumpang tindih menghasilkan  orbital molekul yakni fungsi gelombang elektron dalam molekul.  Jumlah orbital molekul adalah jumlah atom dan orbital molekul ini diklasifikasikan menjadi orbital molekul ikatan, non-ikatan, atau antiikatan sesuai dengan besarnya partisipasi orbital itu  dalam ikatan antar atom.  Kondisi pembentukan orbital molekul ikatan adalah sebagai berikut.

Syarat pembentukan orbital molekul ikatan

(1)    Cuping orbital atom penyusunnya cocok untuk tumpang tindih. 

(2)     Tanda positif atau negatif cuping yang bertumpang tindih sama.

(3)    Tingkat energi orbital-orbital atomnya dekat.

Kasus paling sederhana adalah orbital molekul yang dibentuk dari orbital atom A dan B dan akan dijelaskan di sini.  Orbital molekul ikatan dibentuk antara A dan B bila syarat-syarat di atas dipenuhi, tetapi bila tanda salah satu orbital atom dibalik, syarat ke-2 tidak dipenuhi dan orbital molekul anti ikatan yang memiliki cuping yang bertumpang tindih dengan tanda berlawanan yang akan dihasilkan ( Gambar 1).  Tingkat energi orbital molekul  ikatan lebih rendah, sementara tingkat energi orbital molekul anti ikatan lebih tinggi dari tingkat energi orbital atom penyusunnya.  Semakin besar selisih energi orbital ikatan dan anti ikatan, semakin kuat  ikatan.  Bila tidak ada interaksi ikatan dan anti ikatan antara A dan B, orbital molekul yang dihasilkan adalah orbital non ikatan.  Elektron menempati orbital molekul dari energi terendah ke energi yang tertinggi.  Orbital molekul terisi dan berenergi tertinggi disebut HOMO (highest occupied molecular orbital) dan orbital molekul kosong berenergi terendah disebut  LUMO (lowest unoccupied  molecular orbital). Ken'ichi Fukui (pemenang Nobel 1981) menamakan orbital-orbital ini orbital-orbital terdepan (frontier). 

Dua atau lebih orbital molekul yang berenergi sama disebut orbital terdegenerasi (degenerate). Simbol orbital yang tidak terdegenerasi adalah a atau b, yang  terdegenerasi ganda e, dan yang terdegenerasi rangkap tiga t.  Simbol g (gerade) ditambahkan sebagai akhiran pada orbital yang sentrosimetrik dan u (ungerade) pada orbital yang berubah tanda dengan inversi di titik pusat inversi.  Bilangan sebelum simbol simetri digunakan dalam urutan energi untuk membedakan orbital yang sama degenarasinya.  Selain itu, orbital-orbital itu dinamakan  sigma (σ) atau pi(π) sesuai dengan karakter orbitalnya.  Suatu orbital sigma mempunyai simetri rotasi sekeliling sumbu ikatan, dan orbital pi memiliki bidang simpul.   Oleh karena itu, ikatan sigma dibentuk oleh tumpang tindih orbital s-s, p-p, s-d, p-d, dan d-d ( Gambar 2) dan ikatan pi dibentuk oleh tumpang tindih orbital p-p, p-d, dan d-d 

Bila dua fungsi gelombang dari dua atom dinyatakan dengan φA dan φB, orbital molekul adalah kombinasi linear orbital atom (linear combination of the atomic orbitals (LCAO)) diungkapkan sebagai 

ψ = CAφA + CBφB 

hanya orbital-orbital atom kulit elektron valensi yang digunakan dalam metoda orbital molekul sederhana.  Pembentukan orbital molekul diilustrasikan di bawah ini untuk kasus sederhana molekul dua atom.  Semua tingkat di bawah HOMO terisi dan semua tingkat di atas LUMO kosong.