The hibridisasi karbon melibatkan kombinasi dari dua orbital atom murni untuk membentuk molekul orbital "hybrid" baru dengan karakteristik sendiri. Gagasan tentang orbital atom memberikan penjelasan yang lebih baik daripada konsep orbit sebelumnya, untuk menetapkan perkiraan di mana terdapat kemungkinan yang lebih besar untuk menemukan elektron dalam atom.

Dengan kata lain, orbital atom adalah representasi dari mekanika kuantum untuk memberikan gambaran tentang posisi sebuah elektron atau pasangan elektron pada area tertentu di dalam atom, di mana setiap orbital didefinisikan sesuai dengan nilai angkanya. kuantum.

Bilangan kuantum menggambarkan keadaan suatu sistem (seperti elektron di dalam atom) pada saat tertentu, melalui energi milik elektron (n), momentum sudut yang dijelaskannya dalam gerakannya (l), momen magnet terkait (m) dan spin elektron saat bergerak di dalam atom.

Parameter ini unik untuk setiap elektron dalam orbital, jadi dua elektron tidak dapat memiliki nilai yang persis sama dari empat bilangan kuantum dan setiap orbital dapat diisi oleh paling banyak dua elektron.

Apa itu hibridisasi karbon?

Untuk mendeskripsikan hibridisasi karbon, harus diperhatikan bahwa karakteristik masing-masing orbital (bentuk, energi, ukuran, dll.) Bergantung pada konfigurasi elektronik yang dimiliki setiap atom.

Artinya, karakteristik masing-masing orbital bergantung pada susunan elektron di setiap "kulit" atau level: dari yang terdekat dengan inti ke terluar, juga dikenal sebagai kulit valensi.

Elektron di tingkat terluar adalah satu-satunya yang tersedia untuk membentuk ikatan. Oleh karena itu, ketika ikatan kimia terbentuk antara dua atom, tumpang tindih atau superposisi dua orbital (satu dari setiap atom) dihasilkan dan ini terkait erat dengan geometri molekul.

Seperti disebutkan sebelumnya, setiap orbital dapat diisi dengan maksimal dua elektron tetapi Prinsip Aufbau harus diikuti, yaitu pengisian orbital sesuai dengan tingkat energinya (dari yang terkecil hingga terbesar), seperti yang ditunjukkan pada gambar. acara di bawah ini:

Dengan cara ini, pertama-tama tingkat 1 s terisi, lalu 2 s, diikuti oleh 2 p dan seterusnya, bergantung pada berapa banyak elektron yang dimiliki atom atau ion.

Jadi, hibridisasi adalah fenomena yang sesuai dengan molekul, karena setiap atom hanya dapat menyumbang orbital atom murni (s, p, d, f) dan, karena kombinasi dua atau lebih orbital atom, jumlah yang sama dari orbital hibrid yang memungkinkan hubungan antar elemen.

Jenis utama

Orbital atom memiliki bentuk dan orientasi spasial yang berbeda, yang semakin kompleks, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Teramati bahwa hanya terdapat satu jenis orbital s (bentuk sferis), tiga jenis orbital p (bentuk lobular, di mana setiap lobus diorientasikan pada sumbu spasial), lima jenis orbital d dan tujuh jenis orbital f, di mana setiap jenis orbital orbital memiliki energi yang sama persis dengan jenisnya.

Atom karbon dalam keadaan dasarnya memiliki enam elektron, yang konfigurasinya 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Artinya, mereka harus menempati level 1 s (dua elektron), 2 s (dua elektron) dan sebagian 2p (dua elektron yang tersisa) menurut Prinsip Aufbau.

Ini berarti bahwa atom karbon hanya memiliki dua elektron yang tidak berpasangan pada orbital 2 p, tetapi dengan demikian tidak mungkin untuk menjelaskan pembentukan atau geometri molekul metana (CH ₄ ) atau molekul lain yang lebih kompleks.

Jadi untuk membentuk ikatan ini hibridisasi orbital s dan p diperlukan (dalam kasus karbon), untuk menghasilkan orbital hibrid baru yang menjelaskan bahkan ikatan rangkap dan rangkap tiga, di mana elektron memperoleh konfigurasi paling stabil untuk pembentukan molekul. .

Hibridisasi sp

Hibridisasi Sp ³ terdiri dari pembentukan empat orbital "hibrid" dari orbital 2s, 2p _x , 2p _y dan 2p _z murni.

Jadi, terjadi penataan ulang elektron pada level 2, di mana terdapat empat elektron yang tersedia untuk pembentukan empat ikatan dan disusun secara paralel sehingga memiliki energi yang lebih sedikit (stabilitas lebih besar).

Contohnya adalah molekul etilen (C ₂ H ₄ ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberinya geometri trigonal planar.

Dalam kasus ini, ikatan tunggal CH dan CC (karena orbital sp ² ) dan ikatan rangkap CC (karena orbital p) dihasilkan untuk membentuk molekul yang paling stabil.

Hibridisasi sp

Melalui hibridisasi sp ² , tiga orbital "hibrid" dihasilkan dari orbital 2s murni dan tiga orbital 2p murni. Lebih lanjut, orbital p murni diperoleh yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan rangkap (disebut pi: "π").

Contohnya adalah molekul etilen (C ₂ H ₄ ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberinya geometri trigonal planar. Dalam hal ini, ikatan tunggal CH dan CC (karena orbital sp ² ) dan ikatan rangkap CC (karena orbital p) dihasilkan untuk membentuk molekul yang paling stabil.