Ikatan Kimia dan Orbital Molekuler

Ikatan kimia menjelaskan bagaimana elektron bersama menyatukan atom dalam molekul, dan teori orbital molekuler menjelaskannya dengan menggabungkan orbital atom menjadi orbital molekuler yang terdelokalisasi.

Definition

Ikatan kimia adalah interaksi tarik-menarik bersih yang menyatukan atom dalam suatu molekul, yang muncul secara mekanika kuantum dari penurunan energi elektronik ketika elektron dibagi; orbital molekuler adalah fungsi gelombang satu elektron yang meluas ke seluruh molekul, yang biasanya dibangun sebagai kombinasi linear orbital atom.

Scope

Topik ini mencakup deskripsi mekanika kuantum dari ikatan kimia: ion molekul hidrogen dan molekul hidrogen sebagai prototipe, konstruksi kombinasi linear orbital atom dari orbital molekuler ikatan dan antiikatan, orde ikatan dan hubungannya dengan stabilitas, serta gambaran ikatan valensi komplementer dengan hibridisasi. Ini menjelaskan ikatan kovalen, pembagian elektron, dan tren kekuatan ikatan serta magnetisme pada molekul diatomik.

Core questions

• Mengapa pembagian elektron menurunkan energi dua atom dan membentuk ikatan?
• Bagaimana orbital molekuler dibangun dari orbital atom?
• Apa yang membedakan orbital ikatan dari orbital antiikatan, dan apa itu orde ikatan?
• Bagaimana deskripsi orbital molekuler dan ikatan valensi saling berhubungan?

Key concepts

• Ikatan kovalen dan pembagian elektron
• Orbital ikatan dan antiikatan
• Kombinasi linear orbital atom
• Orde ikatan
• Interaksi pertukaran
• Hibridisasi dan resonansi

Key theories

Teori orbital molekuler (LCAO)

Menggabungkan orbital atom secara sefase menghasilkan orbital molekuler ikatan dengan kepadatan elektron yang meningkat di antara inti, dan secara berlawanan fase menghasilkan orbital antiikatan berenergi lebih tinggi dengan sebuah simpul; pengisian ini menentukan orde ikatan dan stabilitas molekul.

Teori ikatan valensi dan ikatan kovalen

Heitler dan London menunjukkan secara mekanika kuantum bahwa dua atom hidrogen berikatan melalui interaksi pertukaran elektronnya, dasar dari gambaran ikatan valensi yang kemudian diperluas oleh Pauling dengan hibridisasi dan resonansi.

Clinical relevance

Teori orbital molekuler dan ikatan valensi menjelaskan dan memprediksi geometri, stabilitas, reaktivitas, serta sifat magnetik dan optik molekul, menyediakan bahasa konseptual kimia dan dasar untuk metode komputasi yang digunakan dalam penemuan obat dan desain material.

History

Perlakuan Heitler dan London pada molekul hidrogen tahun 1927 adalah penjelasan mekanika kuantum pertama tentang ikatan kovalen. Mulliken dan Hund mengembangkan pendekatan orbital molekuler secara paralel, dan The Nature of the Chemical Bond karya Pauling tahun 1939 mensintesis ide-ide ikatan valensi dengan hibridisasi dan elektronegativitas menjadi kerangka kerja yang mengubah kimia.

Key figures

• Walter Heitler
• Fritz London
• Robert Mulliken
• Linus Pauling

Seminal works

• heitler1927
• pauling1939
• atkins2011

Frequently asked questions

Apa itu orde ikatan?

Orde ikatan adalah setengah dari selisih antara jumlah elektron dalam orbital molekuler ikatan dan antiikatan. Orde ikatan yang lebih tinggi berhubungan dengan ikatan yang lebih kuat dan lebih pendek; orde ikatan nol berarti tidak ada ikatan stabil yang terbentuk, seperti pada dua atom helium.

Mengapa oksigen molekuler bersifat paramagnetik?

Teori orbital molekuler menempatkan dua elektron tertinggi O₂ dalam orbital antiikatan degenerat terpisah dengan spin paralel, menyisakan dua elektron tidak berpasangan. Ini membuat O₂ bersifat paramagnetik, sebuah hasil yang tidak secara alami diprediksi oleh gambaran ikatan valensi sederhana.