Ikatan pada Kation Metil, Radikal Metil, dan Anion Metil

Tidak selalu atom karbon memiliki 4 ikatan, ada situasi dimana karbon hanya memiliki 3 ikatan, yaitu atom karbon pada kation metil, radikal metil, dan anion metil.

Pada kation metil, terdapat 3 ikatan C-H dan 1 muatan positif. Muatan positif tersebut berada pada orbital p yang tidak terhibridisasi, sehingga bisa diduga ikatan yang terbentuk pada C-H adalah antara orbital sp2 dan orbital s. Oleh karena itu, bentuk molekul kation metil adalah trigonal planar, seperti pada gambar di bawah.

Orbital p yang tidak terhibridisasi karena bermuatan positif, atau kosong, tidak ada elektron sama sekali, mengakibatkan warna pada peta potensial elektrrik menjadi makin ungu, menunjukkan terkonsentrasinya muatan positif pada area tersebut. 

Sementara pada radikal metil, terdapat 3 ikatan C-H dan 1 elektron tidak berpasangan, yang juga menempati orbital p yang tidak terhibridisasi. Sama seperti pada kation metil, ikatan yang terbentuk antara C-H adalah tumpang tindih antara orbital sp2 dan orbital s. Karenanya, bentuk molekul pada radikal metil juga sama seperti kation metil, yaitu trigonal planar seperti gambar di bawah.

Namun, bedanya, pada radikal metil, orbital p yang tidak terhibridisasi ini ditempati oleh satu elektron. Berhubung tidak berpasangan, maka terdapat lobus pada orbital yang bermuatan lebih negatif. Sebagai akibatnya, pada peta potensial elektrik terdapat area yang menguning di tengah. Meskipun terdapat sedikit perbedaan muatan, gaya tarik menarik pada tiap ikatannya membatalkan polaritasnya, sehingga radikal metil bersifat nonpolar.

Sedangkan pada anion metil, terdapat 3 ikatan C-H dan 1 pasang elektron. Keberadaan pasangan elektron sama seperti adanya suatu ikatan, namun tidak terlihat dalam struktur. Oleh karena, itu bentuk molekul metil dengan adanya ikatan bayangan dari pasangan elektron seperti tetrahedron, tetapi nyatanya, hanyalah trigonal piramida, karena posisi pasangan elektron tidak terlihat, tapi muatan negatifnya ada. Oleh karena itu pula, ikatan antara C-H terbentuk dari tumpang tindih orbital sp3 dan s. Sementara pasangan elektron bebas menempati orbital sp3 seperti tampak di bawah.

Sebagaimana disebutkan sebelumnya, dalam struktur pasangan elektron tidak terlihat, tetapi muatan negatifnya nyata, seperti terdeteksi pada peta potensial elektron. Dimana terdapat daerah yang memerah tetapi tidak terpusat melainkan merah sebelah di atas. Hal ini juga menunjukkan, bagaimana anion metil bersifat polar, akibat adanya perbedaan elektronegativitas yang signifikan. Oleh karena itu pula anion metil dapat membentuk ikatan ion, misalnya dengan kation litium. 

Sampai di sini mungkin ada pertanyaan, mengapa pada kation metil dan radikal metil ada orbital p yang tidak terhibridisasi sementara pada anion metil semuanya terhibridisasi, sehingga kation metil dan radikal metil orbitalnya sp2, sementara anion metil orbitalnya sp3.

Di sini, aku punya kesimpulan sendiri. Bahwa apabila ada pasangan elektron bebasnya, maka orbital yang ditempati pasangan elektron bebas harus berupa orbital hibrid, tetapi jika tidak ada, maka orbitalnya tidak terhibridisasi sebagaimana pada kation metil, muatan positif berada di orbital p tidak terhibridisasi, begitu pula satu elektron tidak berpasangan pada radikal metil menempati orbital p tidak terhibridisasi. 

Pemahaman ini nantinya berguna dalam memahami ikatan pada molekul amonia dan air.