Bagaimana Ikatan Kovalen pada Metana Terbentuk dan Teori Hibridisasi

Setelah mempelajari orbital atom dan orbital molekul, kali ini mari belajar mengenai bagaimana ikatan-ikatan terbentuk dalam senyawa organik. Berhubung dalam senyawa organik kebanyakan berdasar atom karbon, ada baiknya kita mulai dengan studi ikatan pada molekul sederhana CH4 atau metana. 

Pada CH4, masing-masing atom H berikatan dengan atom C, karena saling identik, keempatnya saling tolak menolak, sehingga memiliki sudut yang sama yaitu 109,5 derajat membentuk tetrahedron. Jika digambarkan dalam garis, garis yang tebal artinya menonjol ke arah pembaca, sementara garis putus-putus artinya mengarah menjauhi  pembaca, sementara garis sisanya yang tidak tebal dan tidak putus-putus, sebidang dengan kertas atau layar. 

Gambaran bentuk molekul CH4 yang berupa tetrahedron

Peta potensial elektrostatik yang paling kanan yaa

Pada peta potensialnya, tidak tampak area yang oranye atau memerah. Artinya, tidak ada daerah yang bermuatan lebih negatif, atau pun darah yang lebih biru yang artinya cenderung lebih positif. Hal ini akibat elektron terbagi sama rata pada tiap ikatan C dengan H, sehingga elektronegativitas dari atom karbon dan hidrogennya sama, yang sebagai akibatnya mereka berbagi elektron ikatan yang secara relatif setara. Oleh karena itu, molekul CH4 ini disebut molekul nonpolar.

Sampai di sini, mungkin ada pertanyaan, bagaimana atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen, padahal kalau dari konfigurasi elektronnya dimana nomor atom karbon = 6 adalah 1s2, 2s2, 2p2, artinya hanya ada 2 elektron valensi. Bukankah artinya hanya ada 2 elektron yang tidak berpasangan?

Hal ini terjadi karena satu elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital p sehingga terdapatlah 4 elektron valensi yang siap membentuk ikatan kovalen. Sebagai akibatnya konfigurasi menjadi 2s1, 2p3. 

Lalu, bukankah ikatan yang terbentuk akan sama rata, kalau 1 elektron di orbital s, dan 3 elektron di orbital p dari bentuk orbitalnya saja sudah beda, bagaimana bisa membentuk ikatan kovalen dengan energi yang setara?

Nah, beginilah kemudian teori hibridisasi ada untuk memberi penjelasan. Teori hibridisasi diusulkan oleh Linus Pauling pada tahun 1931 dimana orbital atom yang akan membentuk ikatan saling bercampur membentuk orbital hibrid. 

1 orbital s dan 3 orbital p saling bercampur membentuk orbital hibrid yang disebut sp3. Bentuknya berubah sehingga tiap orbital memiliki 25% sifat orbital s dan 75% sifat orbital p. Tingkat energi orbital sp3 ini ada di antara orbital s dan p, yaitu lebih tinggi dari orbital s tetapi lebih rendah dari p. 

Bagian yang digunakan untuk ikatan adalah bagian lobus sp3 yang paling besar. Karena posisi energinya yang lebih rendah dari orbital p, maka orbital sp3 ini lebih stabil daripada orbital p tetapi masih lebih stabil orbital s daripada sp3. Menurutku ya, ini kaitannya dengan posisinya terhadap nukleus, semakin dekat nukleus maka semakin stabil bukan? Ketika elektron berada di orbital paling luar maka makin mudah untuk lepas saking jauhnya dari jangkauan nukleus, artinya area paling luar menjadi yang paling tidak stabil. Ini menurutku yaa.

Berhubung ikatan kovalen sudah terbentuk dari orbital sp3 dengan energi yang sama, maka elektron dapat saling tolak menolak dengan energi yang sama pula, sebagai akibatnya sudut yang terbentuk sama rata 109,5 derajat. Jadi, sampai di sini seharusnya sudah paham ya mengapa keempat ikatan kovalennya memiliki energi yang ekuivalen.

Teori hibridisasi ini kesannya seperti diada-adakan, tapi memang benar, dibuat-buat. Meskipun demikian, teori ini adalah yang paling tepat menggambarkan bagaimana ikatan terbentuk dalam senyawa organik. Ngomong-ngomong, sudut yang terbentuk itu tidak mengada-ngada ya, tapi dari hasil observasi dalam eksperimen, sehingga kembali lagi, teori hibridisasi ini, telah disepakati adalah yang paling baik dalam menjelaskan fenomena alam bentuk molekul yang teramati.