Teori Hibridasi dan contoh soal pembahasannya

Selamat pagi sobat chemistricks, dalam posting kali ini akan diulas tetangn teori hibridasi disertai contoh soal pembahasannya. Sebagaimana diketahui bahwa hibridasi adalah penyetaraan tingkat energi melalui penggabungan antarorbital. Senyawa kovalen atau kovalen koordinasi. Teori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan Linus Pauling dalam menjelaskan struktur molekul seperti metana (CH₄). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem-sistem kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang efektif untuk merasionalkan struktur senyawa organik.
Hibridisasi  tidak hanya menyangkut tingkat energi, tetapi juga bentuk orbital gambar. Berdasarkan teori Hibridisasi, sebagai contoh C dengan 4 orbital hibrida sp3 (peletakan angka tiga merupakan pangkat dari sp), dapat membentuk 4 ikatan kovalen yang equivalen. Jadi, hibridisasi adalah peleburan orbital-orbital dari tingkat energi yang berbeda menjadi orbital-orbital yang setingkat.

Contoh Berbagai Macam Hibridisasi

Jumlah orbital hibrida (hasil hibridisasi) sama dengan jumlah orbital yang terlihat pada hibridasi itu. Berbagai tipe hibridisasi disajikan dalam tabel berikut:

Namun Teori Hibridisasi berbeda dengan Teori domain elektron yang dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul, tetapi  teori ini tidak dapat digunakan untuk mengetahui penyebab suatu molekul dapat berbentuk seperti itu.

Sebagai contoh, teori domain elektron meramalkan molekul metana (CH4) berbentuk tetrahedron dengan 4 ikatan C-H yang ekuivalen dan fakta eksperimen juga sesuai dengan ramalan tersebut, akan tetapi mengapa molekul CH4 dapat berbentuk tetrahedron?

Pada tingkat dasar, atom C (nomor atom  = 6) mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut.

Dengan konfigurasi elektron seperti itu, atom C hanya dapat membentuk 2 ikatan kovalen (ingat, hanya elektron tunggal yang dapat dipasangkan untuk membentuk ikatan kovalen). Oleh karena ternyata C membentuk 4 ikatan kovalen, dapat dianggap bahwa 1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p, sehingga C mempunyai 4 elektron tunggal sebagai berikut.

Namun demikian, keempat elektron tersebut tidaklah ekuivalen dengan satu pada satu orbital 2s dan tiga pada orbital 2p, sehingga tidak dapat menjelaskan penyebab C pada CH4 dapat membentuk 4 ikatan ekuivalen yang equivalen. Untuk menjelaskan hal ini, maka dikatakan bahwa ketika atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan H membentuk CH4, orbital 2s dan ketiga orbital 2p mengalami hibridisasi membentuk 4 orbital yang setingkat. Orbital hibridanya ditandai dengan sp3 (peletakan angka tiga merupakan pangkat dari sp) untuk menyatakan asalnya, yaitu satu orbital s dan 3 orbital p.

Soal 1               
Molekul mempunyai bentuk oktahedral. Jika diketahui nomor atom S = 16, bentuk orbital hibrida adalah . . . .
A.
B.
C.
D.
E.


Pembahasan :     
Molekul mempunyai bentuk oktahedral. Dalam molekul yang menjadi :
Atom pusat = S (nomor atom 16)
Konfigurasi S =

Atom S akan berikatan tunggal dengan F(nomor atom 9), karena jumlah elektron valensi F adalah 7 sehingga hanya membutuhkan satu buah elektron lagi agar stabil secara oktet.

Konfigurasi F =

Diagram Orbital :

Atom S berkewajiban untuk menyediakan enam buah orbital yang berisi elektron tidak berpasanan agar bisa berikatan dengan enam bua atom F. Pada bentuk dasar seperti gambar diatas, atom S hanya mempunyai dua orbital yang terisi elektron yang tidak berpasangan. Untuk menyediakan 4 orabital lagi, maka masing masing satu buah elektron pada sub kulit 3s dan 3p diseksitasi / promosi / dipindahkan ke orbital 3d sehingga tercipta orbital baru (orbital hibrida) yang memiliki enam buah elektron tidak berpasangan pada orbitalnya.

Agar lebih paham perhatikanlah gambar dibawah ini :

Orbital yang sudah berisi enam buah elektron menyendiri akan ditempai oleh enam buah elektron dari atom F

Jawaban : E

Soal 2              
Orbital hibrida dimiliki oleh senyawa . . . . .(nomor atom : B = 5, Cl =17, S = 16, F = 9, P =15 dan H = 1)
A.
B.
C.
D.
E.

Pembahasan :
Untuk menentukan senyawa yang memiliki orbital hibrida, berarti kita cek satu persatu option jawabannnya (sekalian berlatih agar lebih paham ya....semangat)

Pada Senyawa Yang menjadi :
Atom pusat = B (nomor atom 5)

Karean molekul adalah ion poliatomik yang bermuatan - 1, artinya satu buah elektron telah diterima oleh atom B, sehingga konfigurasi dan diagram orbitalnya dalam keadaan ion adalah sebagai berikut :

Wah ternyata molekul memiliki orbital hibrida (beruntunggnya.....coba jawabannya E, kan lebih pajang lagi caranya....saran saya cek secara acak saja optionnya....siapa tau ketemu lebih cepat...haha)

Kita coba satu buah lagi ya, agar kita menjadi lebih paham . . .saya pilih HCl (ada alasan khusus)

Ternyata pada molekul HCl, atom Cl sudah mempunyai satu orbital berisi elektron yang tidak berpasangan, sehingga atom H dapat langsung berikatan dengan atom Cl tanpa melaui proses hibridisasi.

Jawaban : A

Soal 3      
Atom pusat dalam molekul mengalami hibridisasi . . . . .(nomor atom S = 16 dan Cl = 17)
A.
B.
C.
D.
E.

Pembahasan :    
Pada molekul :
Konfigurasi elektron :
S (atom pusat) =
Cl =

Keadaan Dasar (atom pusat S)

Atom S harus menyediakan 4 orbital berisi elektron yang tidak berpasangan , sehingga sebuah elektron dari subkulit 3p (terluar) akan dieksitasikan ke orbital 3d.

Jawaban : D

Soal 4           
Unsur X(nomor atom 15) dan Y (nomor atom 9) saling berikatan satu sama lain membentuk senyawa kovalen . Hibridisasi yang terjadi dan bentuk molekul adalah . . . .
A.
B.
C.
D.
E.

Pembahasan :            
Molekul dengan atom pusat X
Konfigurasi elektron :
X (nomor atom 15) = =
Y (nomor atom 9 ) = =

Keadaan dasar (atom X)

Atom X mengalami hibridisasi tanpa meaui proses eksitasi elektron.

Hibridisasi ;

Orbital hibrida seharusnya memiliki bentuk tetrahedral, tetapi karena dalam molekul terdapat satu pasang elektron bebas, maka bentuk molekulnya menjadi segitiga piramida / piramida trigonal.

Jawaban : C

Soal 5        
Orbital hibrida dimiliki oleh unsur dengan struktur elektron terluar . . . . .
A.
B.
C.
D.
E.

Pembahasan :
Orbital hibrida adalah penggabungan orbital s, 3 buah orbital p dan 2 buah orbital d yang tingkat energinya setara (nilai bilangan kuantumnya sama )

Untuk memiliki orbital hibrida maka minimal sebuah atom, mengisi elektronyaa sampai tingkat energi ketiga, karena pada tingkat ini sudah ada subkulit d. Untuk lebih jelasnya ingat kembali prinsip Aufbau dalam pengisian elektron.

1s tingkat energi 1
2s  2p tingkat energi 2
3s  3p  3d tingkat energi 3

Jika option A dan B tidak mungkin memiliki orbital hibrida .

Kita tinggal mengecek option yang lain

Tidak mungkin membentuk orbital hibrida karena eksitasi hanya mungkin terjadi dari orbital 3s ke 3p membentuk orbital hibrida .

Atom dengan konfigurasi diatas juga tidak membentuk orbital hibrida karena eksitasi yang dilakukan orbital 3s ke 3d akan menghasilkan orbital hibrida saja.

Jawaban : E

Soal 6           
Pernyatan berikut yang mendukung bahwa pada molekul terdapat orbital hibrida adalah . . . .
A. Bentuk molekulnya linier
B. Sifat kepolaran molekul \
C. Adanya sepasang elektron bebas
D. Adanya 2 elektron tunggal pada oksigen
E. adanya 3 pasang elektron ikatan yang energinya sama

Pembahasan :
Molekul memiliki orbital
Konfigurasi elektron
H (nomor atom 1) =
O (nomor atom 8) =

Atom pusat = O
Kedaan dasar

Karena sudah tersedia 2 orbital yang berisi elektron tidak berpasangan, maka atom O dalam molekul tidak mengalami eksitasi elektron, tetapi langsng pada proses hibridisasi.

Orbital hibrida =
Bentuk molekul = sudut (karena punya dua pasangan elektron bebas)
Terdapat dua pasang elektron ikatan yang digunakan bersama dengan atom H.
Kepolaran = Polar (karena bentuk molekul yang asimetri)

Jawaban : B