Teori Orbital Molekul (TOM) untuk Molekul Sederhana

Teori Orbital Molekul merupakan salah satu teori yang membahas mengenai pembentukan molekul. Dalam teori ini digambarkan proses terbentuknya molekul melalui suatu diagram energi. didalam pembahasan teori orbital molekul akan terkait dengan beberapa materi yaitu orde ikatan,kestabilan suatu molekul, dan sifat magnet dari suatu molekul.

Pada kali ini yang akan dibahas seputar pembentukan suatu molekul yang terdiri dari hanya dua atom sejenis atau disebut homodiatomic molecule. Molekul yang terdiri dari dua atom sejenis contohnya yaitu H2, N2, O2, B2 dan lain lain.

Dalam teori orbital molekul untuk Homodiatomic molecule, molekul terbentuk melalui penggabungan seluruh elektron antara atom yang satu dengan atom yang lainnya. Dimana elektron elektron dari kedua atom tersebut akan mengisi suatu orbital yang disebut orbital ikatan dan orbital anti ikatan. Pola sederhana dari diagram yang menggambarkan penggabungan elektron dari kedua atom sebagai berikut

Dalam diagram energi diatas terdapat beberapa komponen berdasarkan tingkat energinya yaitu 

1. Orbital Ikatan
2. Orbital Atom bebas
3. Orbital Anti Ikatan

Dalam diagram energi terdapat panah kearah atas yang menunjukkan semakin atas letak suatu orbital maka semakin tinggi tingkat energinya. dimana orbital ikatan mempunyai tingkat energi yang paling rendah, sedangkan orbital ikatan mempunyai tingkat energi yang paling tinggi. Elektron akan mengisi orbital ikatan terlebih dahulu sampai penuh baru mengisi orbital anti ikatan. Hal ini disebabkan orbital ikatan memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan orbital awal dari kedua atom sehingga lebih stabil, baru mengisi tingkat energi yang lebih tinggi yaitu orbital anti ikatan yang kurang stabil.

Orbital Ikatan adalah orbital yang menyebabkan terbentuknya ikatan antar atom, dan sebaliknya orbital anti ikatan adalah orbital yang menyebabkan putusnya suatu ikatan. Jika elektron lebih banyak jumlah nya yang mengisi orbital ikatan maka molekul tersebut dapat terbentuk. sebaliknya jika lebih banyak elektron yang mengisi orbital anti ikatan maka molekul tersebut tidak mungkin terbentuk. Hal ini akan dibahas lebih detail pada penentuan orde ikatan.

Contoh yang paling sederhana yaitu pembentukan molekul H2 dari dua atom Hidrogen sebagai berikut.

Karena atom H memiliki nomor atom=1. maka jumlah proton=1. karena atom H bermuatan netral jumlah elelktron=jumlah proton=1

 orbital ikatan ditandai dengan tidak ada tanda bintang * sedangkan orbital anti ikatan ada tanda *. sedangkan orbital ikatan terdiri dari dua jenis yaitu orbital sigma dan orbital phi. Kalau orbital s maka hanya memiliki 1 orbital (1 kotak) sigma, sedangkan orbital p memiliki 1 orbital (1 kotak) sigma dan 2 orbital (2 kotak) phi. gambar akhir diagram energi dari pembentukan H2 seperti di bawah ini

Berikut Contoh diagram energi pembentukan molekul O2

sumber: urip.info

Pada pembahasan Teori Orbital Molekul untuk Homodiatomic Molecule, jenis orbital ikatan dan anti ikatan tersusun atas orbital sigma dan orbital phi. orbital ikatan ditandai dengan tidak ada tanda bintang * sedangkan orbital anti ikatan ada tanda *

Urutan Pengisian Orbital berdasarkan tingkat energinya

Prinsipnya adalah elektron akan mengisi orbital dengan tingkat energi yang lebih rendah baru mengisi orbital berikutnya yang memiliki tingkat energi lebih tinggi. oleh sebab itu elektron akan mengisi orbital ikatan terlebih dahulu sampai penuh, kemudian mengisi orbital anti ikatan.

Namun pada orbital ikatan dan orbital anti ikatan dibagi lagi menjadi beberapa tingkat orbital, dengan tingkat energi yang berbeda. Elektron akan mengisi orbital ikatan tingkat energi terendah, kemudian orbital ikatan tingkat energi tertinggi, kemudian orbital anti ikatan tingkat energi terendah, dan terakhir orbital anti ikatan tingkat energi tertinggi.

Pengisian elektron dimulai dari orbital yang paling bawah terlebih dahulu (tingkat energi terendah) dimana satu per satu elektron akan mengisi satu orbital (1 kotak) terlebih dahulu sampai masing masing orbital terisi satu elektron. jika sudah, baru elektron akan mengisi masing masing  orbital (gambar kotak) sampai terdiri dari 2 elektron dalam satu orbital (satu kotak). Jika semua orbital pada tingkat energi tersebut sudah penuh terisi maka elektron akan mengisi orbital pada tingkat energi yang lebih tinggi seperti sebelumnya.

Jenis Jenis orbital ikatan dan orbital anti ikatan

pada gambar diagram energi dapat dilihat selain ada orbital ikatan dan anti ikatan, ada orbital yang diberi simbol sigma dan simbol phi. Jika orbital s yang terlibat dalam pembentukan molekul maka hanya ada orbital sigma. Namun jika orbital p yang terlibat ada dua jenis orbital yaitu orbital sigma dan orbital phi.

Orbital sigma atau Orbital phi yang lebih tinggi tingkatan energinya?

Orbital yang memiliki energi terendah adalah orbital phi, kemudian orbital sigma, orbital phi bintang  dan orbital sigma bintang dengan energi tertinggi. notasi bintang menandakan bahwa itu adalah orbital anti ikatan. Kecuali jika elektron sampai mengisi orbital anti ikatan maka urutan nya adalah orbital sigma dengan energi terendah, kemudian orbital phi, orbital phi bintang  dan orbital sigma bintang dengan energi tertinggi.

Apa pengaruhnya jika urutan pengisian elektron nya salah?

Pengaruhnya adalah dalam menentukan sifat kemagnetannya dan konfigurasi orbital sigma phi nya. Karena konfigurasi orbital ditulis secara berurut dari tingkat energi terendah ke tingkat energi tertinggi. Namun pada penentuan orde ikatan tidak berpengaruh karena walaupun urutannya salah jumlah elektron di orbital ikatan dan anti ikatan akan tetap sama.

 Refrensi
Materi tentang "Teori Orbital Molekul untuk Homodiatomic Molecule" yang kali ini saya tulis bersumber dari salah satu Textbook Kimia yang biasa saya baca yaitu Chemistry-Seventh Edition-Zumdahl . Buku buku Textbook menyajikan penjelasan yang lebih lengkap tentang suatu materi, walaupun kekurangannya kita harus memahami nya dalam bahasa inggris. Oleh karena itu diharapkan sebelum membaca Textbook ada baiknya sudah menguasai ilmu dasarnya sehingga tidak asing dengan istilah kimia yang ada dalam bahasa inggris.