Trik Menentukan Orbital Hibrida (Hibridisasi)

Materi: kimia
Secara teori untuk menentukan orbital hibrida bukan perkara mudah bagi kebanyakan pembelajar kimia. Meskipun demikian pemahaman teoritis tentu sangat penting. Namun keputusasaan sering menghentikan mereka untuk belajar lebih jauh. Untuk itu diperlukan cara relatif sederhana dalam menentukan hibrida sebagai acuan mempermudah memahami konsep orbital hibrida itu sendiri. Trik menentukan orbital hibrida suatu senyawa atau ion dapat ditentukan hanya dengan menghitung jumlah elektron valensi tiap atom dalam senyawa atau ion itu dan dilakukan proses hitung sederhana hingga diperoleh kesimpulan yang cukup manjur.
Ketentuan pembagi jumlah elektron valensi:

1. Jumlah elektron 2 sampai 8 maka pembaginya adalah 2. Hasil bagi tersebut merupakan jumlah pasangan elektron berikatan (PEI). Jika ada sisa, maka sisa dibagi 2, dan hasilnya merupakan jumlah pasangan elektron bebas (PEB).
2. Jumlah elektron lebih dari 8 hingga 56 pembaginya adalah 8.
   Hasil bagi tersebut merupakan jumlah pasangan elektron berikatan (PEI). Jika ada sisa, maka sisa dibagi 2, dan hasilnya merupakan jumlah pasangan elektron bebas (PEB).
3. Jumlah elektron lebih dari 56 pembaginya adalah 18.
   Hasil bagi tersebut merupakan jumlah pasangan elektron berikatan (PEI). Jika ada sisa, maka sisa dibagi 2, dan hasilnya merupakan jumlah pasangan elektron bebas (PEB). 
4. Bila dijumpai jumlah elektron valensi berjumlah ganjil atau sisa hasil bagi 8 adalah 1, lihat ketentuan sebagaimana 2 contoh akhir dengan kasus berbeda.

Silakan simak langsung pada contoh dengan harapan langsung dapat dipahami pembaca.

H₂O (O sebagai atom pusat) ➡ 2 atom H elektron valensi @ 1, 1 atom O elektron valensi 6
Jumlah elektron valensi = 2 × 1 + 6 = 8
8 ÷ 2 = 4
➡ orbitalnya ada 4, terdiri 1 orbital s dan 3 orbital p jadi orbital hibridanya sp³
➡ jumlah pasangan elektron bebas (PEB) = jumlah orbital – jumlah atom disekitar atom pusat.
Jadi pada atom pusat O terdapat PEB sebanyak 2. Angka ini didapat dari 4 – 2 (angka 2 ini menunjukkan atom H).

CN^–➡C elektron valensi 4, N elektron valensi 5, menerima 1 elektron
Jumlah elektron valensi = 4 + 5 + 1 = 10
10 ÷ 8 = 1 sisa 2, 2 ÷ 2 = 1. Jadi jumlah orbitalnya adalah 1 + 1 = 2
➡ orbitalnya ada 2, terdiri 1 orbital s dan 1 orbital p jadi orbital hibridanya sp
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (2) – jumlah atom disekitar atom pusat (1) = 1

NH₄⁺ ➡N elektron valensi 5, H elektron valensi 1, melepas 1 elektron
Jumlah elektron valensi = 5 + (4 × 1) – 1 = 8
8 ÷ 2 = 4. Jadi jumlah orbitalnya adalah 4
➡ orbitalnya ada 4, terdiri 1 orbital s dan 3 orbital p jadi orbital hibridanya sp³
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (4) – jumlah atom disekitar atom pusat (4) = 0

PCl₅ ➡P elektron valensi 5, Cl elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 5 + (5 × 7) = 40
40 ÷ 8 = 5. Jadi jumlah orbitalnya adalah 5
➡ orbitalnya ada 5, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p dan 1 orbital d jadi orbital hibridanya sp³d
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (5) – jumlah atom disekitar atom pusat (5) = 0

XeF₂ ➡Xe elektron valensi 8, F elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 8 + (2 × 7) = 22
22 ÷ 8 = 2 sisa 6, 6 ÷ 2 = 3. Jadi jumlah orbitalnya adalah 2 + 3 = 5
➡ orbitalnya ada 5, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p dan 1 orbital d jadi orbital hibridanya sp³d
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (5) – jumlah atom disekitar atom pusat (2) = 3

XeOF₂ ➡Xe elektron valensi 8, O elektron valensi 6, F elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 8 + 6 + (2 × 7) = 28
28 ÷ 8 = 3 sisa 4, 4 ÷ 2 = 2. Jadi jumlah orbitalnya adalah 3 + 2 = 5
➡ orbitalnya ada 5, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p dan 1 orbital d jadi orbital hibridanya sp³d
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (5) – jumlah atom disekitar atom pusat (3) = 2

XeOF₄ ➡ Xe elektron valensi 8, O elektron valensi 6, F elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 8 + 6 + (4 × 7) = 42
42 ÷ 8 = 5 sisa 2, 2 ÷ 2 = 1. Jadi jumlah orbitalnya adalah 5 + 1 = 6
➡ orbitalnya ada 6, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p dan 2 orbital d jadi orbital hibridanya sp³d²
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (6) – jumlah atom disekitar atom pusat (5) = 1

XeO₂F₂ ➡Xe elektron valensi 8, O elektron valensi 6, F elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 8 + (2 × 6) + (2 × 7) = 34
34 ÷ 8 = 4 sisa 2, 2 ÷ 2 = 1. Jadi jumlah orbitalnya adalah 4 + 1 = 5
➡ orbitalnya ada 5, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p dan 1 orbital d jadi orbital hibridanya sp³d
➡ jumlah PEB = jumlah orbital (5) – jumlah atom disekitar atom pusat (4) = 1

Bagimana bila jumlah elektron valensinya ganjil?
Atom yang terikat pada atom pusat keelektronegatifan tinggi atau beda keelektronegatifannya dengan atom pusat cukup besar. Sebagai patokan unsur yang keelektronegarifannya besar bila niainya ≥ 2,80. Seperti F (3,98), O (3,44), Cl (3,16), N (3,04), Br (2,96).
NO₂ ➡ N elektron valensi 5, O elektron valensi 6
Jumlah elektron valensi = 5 + (2 × 6) = 17
17 ÷ 8 = 2 sisa 1.
Karena atom sekitar termasuk stom yang memiliki elektronegativitas tinggi, maka sisa 1 elektron ini turut serta dalam pembentukan hibridisasi pada orbital p.
Jadi jumlah orbitalnya adalah 2 + 1.
➡ orbitalnya ada 3, terdiri 1 orbital s, 2 orbital p jadi orbital hibridanya sp².
➡ PEB pada NO₂ tidak ada, yang ada berupa 1 elektron tanpa pasangan (radikal bebas). Pada kasus NO₂ orbital elektron tunggal atau radikal bebas ini turut dalam proses hibridisasi.

Orbital elektron tunggal bisa dikatakan mengalami hibridisasi, ketika atom pusat berikatan dengan atom yang sangat elektronegatif. Hal ini karena penurunan densitas elektron pada atom pusat yang kemudian menarik kerapatan orbital elektron ganjil hingga harus terhibridisasi, misalnya pada CF₃ adalah hibridisasi sp³, bukan sp².

CF₃ ➡ C elektron valensi 4, F elektron valensi 7
Jumlah elektron valensi = 4 + (3 × 7) = 25,
25 ÷ 8 = 3 sisa 1.
Karena F termasuk atom yang elektronegativitasnya besar/tertinggi sehingga beda keelektronegatifannya besar pula, maka sisa 1 elektron ini akan menyebabkan hibridisasi 1 orbital p.
Jadi jumlah orbitalnya adalah 3 + 1 = 4.
➡ orbitalnya ada 4, terdiri 1 orbital s, 3 orbital p jadi orbital hibridanya sp³.
➡ 1 radikal bebas ini seolah bertindak sebagai PEB yang dapat mengalami hiperkonjugasi.

Atom yang terikat pada atom pusat keelektronegatifan tidak tinggi atau beda keelektronegatifannya dengan atom pusat tidak besar.

CH₃ ➡ C elektron valensi 4, H elektron valensi 1
Jumlah elektron valensi = 4 + (3 × 1) = 7,
7 ÷ 2 = 3 sisa 1.
Karena atom sekitar memiliki elektronegativias tidak besar (H mempunyai elektronegativitas 2,2) maka radikal bebas (sisa 1 elektron) itu tidak terlibat dalam pembentukan orbital hibrida.
Jumlah orbitalnya CH₃ hanya ada 3, terdiri dari 1 orbital s dan 2 orbital p, jadi orbital hibridanya sp².
➡ PEB pada CH₃ tidak ada, yang ada berupa 1 elektron tanpa pasangan (radikal bebas).

Setelah diketahui orbital hibridanya biasanya akan ditanya bentuk molekul atau geometri molekul. Pastikan diri paham beda antara geometri molekul dengan geometeri elektron. Pada geometri elektron semua elektron dipandang dalam penentuan bentuk geometrinya, sedangkan pada geometri molekul pasangan elektron bebas tidak dipandang meskipun ia mempengaruhi bentuk geometri molekul.