IKATAN KIMIA III dan IV

Teori Orbital Molekul

• Teori orbital molekul melandaskan untuk memahami bagaimana atom-atom bergabung untuk membentuk ikatan kimia dalam molekul. Proses ini memungkinkan kita untuk memahami sifat-sifat orbital molekuler, termasuk orbital ikat, orbital antiikat, dan orbital nonikat, serta bagaimana distribusi rapatan elektron dalam orbital ini berperan dalam pembentukan ikatan kovalen.
• Pendekatan kombinasi linear, orbital-orbital atomik individu dari atom-atom yang brikatan digabungkan untuk membentuk orbital molekuler. Orbitals molekuler ikat (bonding) terbentuk ketika orbital atomik bersatu secara konstruktif, sehingga rapatan elektron ikat terpusat di antara inti-inti atom yang berikatan, menyebabkan molekul menjadi lebih stabil. Sisi lain, orbitals molekuler antiikat (antibonding) terbentuk ketika orbital atomik bersatu secara destruktif, sehingga rapatan elektron mendekati nol di antara inti-inti atom, yang cenderung membuat molekul kurang stabil. Adapun contoh H2, dua orbital 1s dari dua atom hidrogen berinteraksi secara konstruktif, membentuk orbital ikat sigma (1s) dengan rapatan elektron yang lebih besar di antara kedua inti hidrogen. Sebaliknya, interaksi destruktif antara dua orbital 1s membentuk orbital antiikat sigma (*1s), di mana rapatan elektron mendekati nol di antara inti-inti atom, menunjukkan sifat kurang stabil (Chang, R, 2004) .\Pembentukan Orbital Molekul
• Adapun beberapa pembentukan orbital molekul adalah sebagai berikut.
• Tumpang Tindih Orbital Atom: Pembentukan orbital molekular dimulai dengan tumpang tindih (overlap) dari orbital atom yang terlibat dalam ikatan. Orbital-orbital atom ini harus memiliki orientasi spasial yang memungkinkan untuk tumpang tindih. Misalnya, orbital s atau p dari atom yang berbeda.
• Konsistensi Tanda Cuping: Untuk membentuk orbital molekular ikatan, cuping (overlap) orbital atom harus memiliki tanda yang konsisten. Ini berarti jika orbital atom A memiliki tanda positif pada wilayah tertentu, orbital atom B yang bertumpang tindih dengannya juga harus memiliki tanda positif pada wilayah yang sama. Tanda yang konsisten memungkinkan interferensi konstruktif antara gelombang elektron dalam tumpang tindih, yang mendukung pembentukan orbital molekular ikatan.
• Kedekatan Energi Orbital: Selain itu, orbital atom yang terlibat dalam tumpang tindih harus memiliki tingkat energi yang dekat. Jika tingkat energi orbital atom terlalu jauh, tumpang tindih dan pembentukan orbital molekular yang stabil menjadi lebih sulit.

• Konfigurasi Elektron Molekul Diatomik 
• Molekul diatomik adalah molekul yang terdiri dari dua atom yang membentuk ikatan kimia. Mereka dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan jenis atom yang membentuk molekul tersebut:
• Molekul Diatomik Homointi: Molekul diatomik homointi terdiri dari dua atom yang sama jenis. Artinya, kedua atom yang membentuk molekul ini adalah identik secara kimia. Contoh molekul diatomik homointi termasuk:
• Hidrogen (H2): Molekul hidrogen terdiri dari dua atom hidrogen (H), yang membentuk ikatan kovalen.
• Oksigen (O2): Molekul oksigen terdiri dari dua atom oksigen (O), yang juga membentuk ikatan kovalen.
• Klorin (Cl2): Molekul klorin terdiri dari dua atom klorin (Cl), yang membentuk ikatan kovalen di antara mereka.
• Molekul Diatomik Heterointi: Molekul diatomik heterointi terdiri dari dua atom yang berbeda jenis. Dalam hal ini, dua atom yang membentuk molekul tersebut berasal dari unsur yang berbeda dalam tabel periodik. Contoh molekul diatomik heterointi meliputi:
• Asam Hidroklorida (HCl): Molekul HCl terdiri dari atom hidrogen (H) dan atom klorin (Cl), membentuk ikatan kovalen polar.
• Asam Fluorida (HF): Molekul HF terdiri dari atom hidrogen (H) dan atom fluor (F), juga membentuk ikatan kovalen polar.
• Karbon Monoksida (CO): Molekul CO terdiri dari atom karbon (C) dan atom oksigen (O), membentuk ikatan kovalen yang penting dalam kimia organik.
• Kedua tipe molekul diatomik ini memiliki sifat-sifat kimia yang unik berdasarkan jenis atom yang terlibat dalam ikatan. Molekul diatomik homointi cenderung memiliki ikatan yang lebih kuat karena kedua atom identik, sedangkan molekul diatomik heterointi dapat menunjukkan sifat polaritas yang lebih jelas karena perbedaan elektronegativitas antara atom-atom yang berbeda jenis.

• Orde Ikatan
• Orde ikatan dapat digunakan untuk menentukan tingkat kestabilan molekul. Semakin tinggi orde ikatan maka semakin tinggi kestabilan molekulnya.

• Gaya Van Der Waals
• Gaya antar molekul, atau yang lebih spesifik disebut gaya Van der Waals, memainkan peran penting dalam menentukan sifat fisik suatu zat, seperti titik leleh dan titik didih. Gaya Van der Waals adalah gaya tarik antara molekul yang timbul akibat interaksi antara momen dipol sementara atau momen multipol yang terbentuk pada molekul-molekul nonpolar.
• Gaya Van der Waals dapat dibagi menjadi tiga tipe utama:
• Gaya Dispersion (London): Gaya ini terjadi pada semua molekul, baik polar maupun nonpolar. Gaya dispersion disebabkan oleh fluktuasi sementara dalam distribusi elektron di sekitar inti atom, yang menyebabkan munculnya mom
• en dipol sementara. Gaya ini berperan dalam interaksi antara molekul-molekul nonpolar. Semakin besar massa molekul atau semakin banyak elektron yang terlibat, semakin kuat gaya dispersion tersebut.
• Gaya Dipol-Dipol: Gaya ini terjadi antara molekul-molekul polar yang memiliki momen dipol permanen. Interaksi ini terjadi antara ujung positif dari satu molekul dengan ujung negatif dari molekul lainnya. Gaya dipol-dipol ini lebih kuat daripada gaya dispersion dan dapat berkontribusi pada sifat-sifat seperti titik didih dan titik leleh suatu senyawa.
• Gaya Tarik Ion-Dipol: Gaya ini terjadi antara ion-ion dan molekul-molekul polar. Ion yang terlarut dalam pelarut polar akan berinteraksi dengan molekul-molekul pelarut melalui gaya tarik ion-dipol. Ini adalah gaya yang sangat kuat dan memainkan peran penting dalam larutan ionik.
• Ketiga tipe gaya Van der Waals ini merupakan gaya tarik antar molekul yang relatif lemah dibandingkan gaya ikatan kimia yang lebih kuat seperti ikatan kovalen atau ikatan ionik. Namun, gaya Van der Waals memiliki kontribusi yang signifikan terhadap sifat fisik dan perilaku zat pada kondisi tertentu. Semakin kuat gaya Van der Waals suatu zat, semakin tinggi kecenderungan zat tersebut untuk membentuk padatan pada suhu dan tekanan tertentu, karena molekulnya lebih tertarik satu sama lain.

• Ikatan Hidrogen 
• Ikatan hidrogen adalah jenis ikatan antarmolekul yang cukup kuat, yang terbentuk ketika atom hidrogen yang terikat pada atom elektropositif seperti H dalam NH, OH, atau FH berinteraksi dengan atom elektronegatif seperti O, N, atau F dari molekul lain. Interaksi ini menghasilkan gaya tarik yang cukup kuat untuk mempengaruhi sifat fisik senyawa, seperti titik didihnya
• Dalam contoh NH3, HF, dan H2O, ikatan hidrogen antarmolekul ini berperan dalam meningkatkan titik didihnya melebihi yang diharapkan berdasarkan massa molekulnya. Ikatan hidrogen di NH3, HF, dan H2O memberikan kekuatan tambahan di antara molekul-molekul, sehingga memerlukan lebih banyak energi untuk memisahkan molekul-molekul ini pada suhu tertentu, yaitu titik didihnya.

• Ikatan Logam
• Ikatan logam merupakan ikatan yang terjadi karena elektron valensi pada atom logam menjadi terdelokalisasi atau terdisosiasi dari inti atomnya. Hal ini menyebabkan elektron-elektron tersebut membentuk sebuah "lautan elektron" yang bergerak bebas di antara inti atom logam.

• Sifat Hantaran Zat Padat
• Proses pelelehan atau peleburan pada padatan kristal terjadi ketika padatan dipanaskan sehingga atom, ion, atau molekul di dalamnya mulai bergetar lebih cepat dan energi termal mereka meningkat. Ketika suhu padatan terus naik, getaran ini menjadi cukup kuat untuk melebihi gaya tarik antar partikel, yang pada akhirnya menyebabkan kehilangan keteraturan struktur kristal. Pada titik ini, padatan mulai kehilangan bentuk tetapnya dan berubah menjadi cairan.
• Sifat hantaran listrik zat padat terkait dengan kemampuannya untuk mengizinkan arus listrik melalui material tersebut. Konduktivitas listrik, yang diukur dalam material, membedakan sifat bahan menjadi tiga kategori utama: konduktor, semikonduktor, dan isolator.
• Konduktor: Konduktor adalah jenis bahan yang memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, artinya mereka mampu menghantarkan arus listrik dengan baik. Elektron bebas dalam konduktor bergerak relatif bebas di sepanjang struktur kristal atau jaringan atom. Contoh bahan konduktor yang umum termasuk logam seperti tembaga (Cu), aluminium (Al), dan emas (Au). Elektron bebas ini memungkinkan arus listrik mengalir dengan mudah melalui bahan konduktor.
• Semikonduktor: Semikonduktor memiliki konduktivitas listrik yang lebih rendah daripada konduktor tetapi lebih tinggi daripada isolator. Semikonduktor memiliki jumlah pembawa muatan (seperti elektron atau lubang) yang antara konduktor dan isolator. Kemampuan hantaran listrik semikonduktor dapat diatur dengan mengubah konsentrasi atau menambahkan dopan (zat pencemar). Contoh semikonduktor populer termasuk silikon (Si) dan germanium (Ge). Semikonduktor sangat penting dalam teknologi semikonduktor dan elektronika modern.
• Isolator: Isolator adalah bahan yang memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah atau bahkan mendekati nol. Elektron dalam isolator cenderung terikat erat pada atom atau ion, sehingga arus listrik tidak dapat mengalir dengan mudah melalui bahan ini. Contoh isolator meliputi bahan keramik, kaca, dan plastik. Isolator digunakan secara luas sebagai bahan isolasi dalam konstruksi peralatan listrik untuk mencegah aliran arus listrik yang tidak diinginkan.

Daftar Pustaka :

Kurniawati, N. (1999). 168272-ID-penentuan-konduktivitas-termal-k-beberap. Jurnal Penelitian Sains , 5, 38--48.
Mandal, S. (2022). Story of metal, semiconductor and insulator.
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2017). Pasangan Atom dan Sifatnya. Petrucci, Harwood, Herring, & Madura. (2008). Kimia Dasar Prinsip-Prinsip dan Aplikasi Modern. Jakarta: Erlangga.