orbital 2px oksigen mempunyai simetri b1 dan tidak ada simetri yang cocok dengan orbital grup ligand. jadi, orbital 2px oksigen tidak berikatan di H2O.

delapan elektron valensi di H2O menempati MO menurut asas aufbau, dan ini menaikkan ke dua untuk menempati H-O-H berikatan MO dan dua menempati MO dengan sebagian besar oksigen.( mengetahui secara lebih jelas, lihat akhir masalah bab 4.12. ) . meskipun model ikatan ini untuk H2O mendekati, secara kualitaif sesuai untuk maksud paling deskriptif.

4.5 teori orbital molekul diterapkan pada molekul polyatomic BH3, NH3 dan CH4

kita mulai seksi ini dengan mempertimbangkan ikatan di BH3 dan NH3. ikatan di kedua molekul meliputi interaction, sedangkan BH3 punya simetri D3h, NH3 termasuk kedalam grup poin C3v.

BH3

adanya BH3 di fase gas telah membuat molekul siap untukdimerize; ikatan di B2H6 dijelaskan di seksi 4.7. molekul BH3 termasuk kedalam grup poin D3h. dengan mempertimbangkan interaksi orbitaldiantara orbital atomik atom B dan LGO dari suatu fragmen H3, kita dapat membuat skema ikatan molekuler. kita mulai dengan memilih seperangkat poros; poros z bersamaan dengan poros C3 dari BH3 dan semua atom terletak pada bidang xy. bagian dari tabel karakter D3h ditunjukkan di tabel 4.1. dengan menggunakan pendekatan yang sama seperti yang kita lakukan pada orbital atom O di H2O, kita dapat menandai label simetri pada orbital atom B di BH3:

- orbital 2s punya simetri a1’; - orbital 2pz punya simetri a2’’; - orbital 2px dan 2py terdegenerasi dan seperangkat orbital punya simetri e’.

kita sekarang menganggap ketiga sifat alami orbital grup ligan itu dilengkungkan dari kombinasi linier

tabel 4.1 bagian dari tabel karakter D3h; table yang lengkap diberikan pada lampiran 3.

gbr. 4.16 molekul BH3 punya simetri D3h.

tiga orbital 1s H. dengan mengacu pada fragment H3 di BH3, kita menyusun berapa banyak orbital 1s H dibiarkan tak berubah dengan setiap cara menjalankan simetri di grup poin D3h (figur 4.16). hasinyal direpresentasikan oleh baris karakter-karakter berikut:

baris karakter-karakter yang sama dapat diperoleh dari menjumlahkan baris karakter-karakter untuk A1’ dan E’ digambarkan di tabel karakter D3h. jadi, ketiga LGO punya simetri a1’ dan e’; ingat bahwa label e menunjukkan terdegenerasi dua kali lipat tiap satuan orbital. kita sekarang harus menentukan fungsi gelombang

untuk setiap LGO. biarkan ketiga orbital 1s H di fragmen H3 di BH3 menjadi dan . langkah berikut lihat bagaimana mempengaruhi setiap operasi simetri poin grup D3h (figur 4.16). sebagai contoh, operasi C3 mengubah ke , operasi mengubah ke , dan tiga operasi C2, masing-masing, membiarkan tak berubah, transformasikan ke , dan transformasikan ke . baris karakter-karakter berikut memberikan hasil lengkap :

ungsi gelombang tak normal(persamaan 4.14) untuk orbitalgrup ligan a1’ ditemukan dengan mengalikan setiap karakter di di atas baris dengan karakter yang bersesuaianuntuk A1’ perwakilan di tabel karakter D3h. setelah penyederhanaan (dibagi dengan 4 ) dan dinormalkan, fungsi gelombang dapat ditulis sebagai persamaan 4.15, dan dapat menjelaskan secara skematik sebagai kombinasi in-phase dari orbital 1s ditunjukkan sebagai LGO(1) di figur 4.17.

gbr. 4.17 diagram kualitatif MO untuk pembentukan BH3 menggunakan orbital grup ligan terdekat. tiga atom H di fragmen H3 ke luar dari area ikatan antara satu dengan lainnya , posisinya dapat dibandingkan dengan molekul BH3. orbital LGO(2) dan LGO(3) bentuk terdegenerasi pasangan (e’ simetri), meskipun lebih jelasnya, baris tanda warna energi orbitalnya tergambar terpisah; dengan cara yang sama untuk tigaorbital atomik 2p borium. [latihan: dimana bidang nodal terletak pada LGO(2) dan LGO(3)? ]

Prosedur yang hamper sama dapat digunakan untuk menyimpulkan bahwa persamaan 4.16 menjelaskan menormalkan fungsi gelombang untuk salah satu orbital e’terdegenerasi. secara skematik, ini mewakili sebagai LGO(2) di figur 4.17; orbital berisi satu bidang nodal.

setiap orbital e’ harus berisi satu bidang nodal, dan bidang di dua orbital bersifat orthogonal antara satu sama lain. jadi, kita dapat tulis persamaan 4.17 untuk menggambarkan orbital e’ kedua; bidang nodal melewati atom H(1) dan orbital 1s di atom ini tidak mempunyai sumbangan kepada LGO. inimewakili sebagai LGO(3) di figur 4.17.

Diagram MO untuk BH3 dapat dibangun denganmengizinkan orbital dengan simetri yang sama untuk saling berinteraksi. orbital 2pz di atom B punya simetri a2’’ dan tidak ada simetri yang cocok dapat ditemukan pada LGO di fragmen H3. jadi, orbital 2pz tidak berikatan di BH3. MO menjelaskan ikatan di BH3 dalam kaitan dengan tiga MO dari simetri a1’ dan e’. orbital a1’ memiliki ikatan karakter yang delocalized melalui semua empat atom. orbital e’ juga memperlihatkan delocalized karakter, dan ikatan di BH3 dijelaskan dengan mempertimbangkan kombinasi dari semua tiga ikatan MO.

NH3

molekul NH3 punya simetri C3v (figur 4.18) dan sebuahskema ikatan dapat diturunkan dengan mempertimbangkan interaksi diantara orbital atomik atom N dan orbital grup ligand dari suatu fragmen H3. seperangkat poros punya poros z bersamaan waktu dengan poros C3 NH3

(lihat contoh 3.2) ; x dan y axis ditunjukkan di figur 4.19. tabel 4.2 menunjukkan bagian dari tabel karakter C3v . dengan melihat bagaimana setiap operasi simetri mempengaruhi setiap orbital atom N di NH3

, simetri orbital ditunjukkan sebagai berikut:- setiap orbital 2s dan 2pz punya simetri a1;

- orbital 2px dan 2py terdegenerasi dan seperangkat orbital punya simetri e.

gbr. 4.18 molekul NH3

punya simetri C3v.

menentukan sifat alami orbital grup ligan, kita anggap berapa banyak orbital 1s H dibiarkan tak berubah dengan setiap operasi simetri di grup poin C3v (figur 4.18). hasil direpresentasikan oleh baris karakter-karakter:

ini mengikuti bahwa tiga orbital grup ligan punya simetri a1’ dan e’. meskipun label simetri LGO dari fragmen H3 di NH3

dan BH3berbeda karena molekul punya kelompok poin yang berbeda, menormalkan fungsi gelombang untuk LGO sama (persamaan 4.15– 4.17). skematis LGO ditunjukkan pada figur 4.19.

tabel 4.2 bagian dari tabel karakter C3v; table lengkap diberikan pada lampiran 3.

Latihan belajar sendiri1. beri penjelasan penuh bagaimana turunan pertama simetri dari LGO fragmen H3 di NH3.2. dengan prosedur yang sama yang kita lakukan pada BH3, dapatkan persamaan untuk menormakanl fungsi gelombang yang menerangkan LGO menunjukkan secara skematik di figur 4.19.

diagram kualitatif mo ditunjukkan di figur 4.19 dikonstruksi dengan mengizinkan interaksi diantara orbital dari simetri yang sama. karena orbital 2s dan orbital 2pz nitrogen punya simetri a1,keduanya dapat saling berhubungan dengan a1 LGO. ini memimpin ke arah tiga a1 MO. Di bidang simetri, a1 MO terendah dapat juga berisi karakter 2pz N, tetapi pemisahan energi orbital atomik 2s dan 2p itu didominasi karakter 2s. ini dapat dibandingkan pada H2O untuk dijelaskan terlebih dahulu. setelah membangun diagram MO, delapan elektron valensi ditempatkan di MO menurut asas aufbau. karakter-karakter dari ketiganya menempati orbital ditunjukkan pada sisi kanan figur 4.19. energi orbital terbawah (a1) telah delocalized karakter ikatan N-H. menempati MO tertinggi (HOMO) punya karakter ikatan N-H, tetapi menahan orbitalterluar; a1MO ini pada dasarnya adalah nitrogen yang berpasangan sendiri.

gbr. 4.19 diagram kualitatif MO untuk pembentukan NH3 menggunakan orbital grup ligan terdekat. untuk lebih jelasnya, baris tanda warna orbital energie terdegenerasi tergambar terpisah. diagram di sisi kanan menunjukkan ketiganya menempati MO; orientasi molekul NH3 pada setiap diagram sama halnya dengan struktur pada bagian bawah gambar.

latihan untuk belajar sendiridaftar perbedaan diantara diagram MO untuk BH3

dan NH3 ditunjukkan di gambar 4.17 dan 4.19. Jelaskan mengapa perbedaan ini terjadi. khususnya, jelaskan mengapa orbital 2pz di pusat atom tidak berikatan di BH3, tetapi dapat saling berhubungan dengan LGO dari fragmen H3 di NH3.

CH4

molekul CH4 punya simetri Td. hubungan diantara tetrahedron dan kubus kita ilustrasi di figur 4.6 dilihat secara formal dengan fakta bahwa grup poin Td.termasuk kedalam kelompok grup titik kubus. kelompok ini termasuk kelompok poin Td dan

. tabel 4.3 menunjukkan bagian dari tabel karakter Td. bidang C3 di CH4 bersamaan bentuknya dengan

ikatan C-H, dan bidang C2 dan S4 bersamaan dengan bidangx, y dan z digambarkan di figur 4.6. Menurut simetri Td., orbital atom C di CH4 (figur 4.20a) digolongkan sebagai berikut:- orbital 2s punya simetri a1;- orbital 2px, 2py dan 2pz terdegenerasi dan seperangkatorbital punya t2 simetri.

tabel 4.3 bagian dari tabel karakter Td.; Tabel yang lengkap diberikan pada lampiran 3.

untuk membangun LGO fragmen H4 di CH4, kita mulai dengan memecahkan banyaknya orbital 1s H dibiarkan tak berubah dengan setiap operasi simetri poin grup Td.. hasil dari baris karakter-karakter diringkaskan sebagai berikut:

baris karakteryang sama dari hasil menjumlahkan baris karakter-karakter untuk A1 dan T2 digambarkan di Td. (tabel karakter 4.3.). keempat orbital grup ligan tersebut punya simetri a1 dan t2 ; label t menunjukkan terdegenerasi tiga kali lipat tiap satuan orbital. menormalkan fungsi gelombang untuk LGO diberikan pada persamaan 4.18–4.21.

keempat LGO ini ditunjukkan secara skematik di figur 4.20b. dengan pembandingan sosok 4.20a dan 4.20b, simetri empat orbital grup ligan dapat siap bertemu dengan orbital atomik 2s, 2px, 2py dan 2pz atom C. Hal ini mengizinkan kita untuk membangun diagram kualitatif MO (figur 4.21) di mana interaksi diantara orbital atomik karbon dan orbital grup ligan fragmen H4 mendorong kearah empat MO dengan delocalized ikatan karakter dan empat antibonding MO.

gbr. 4.20 orbital grup ligan mendekati pada ikatan di CH4. (a) orbital atomik 2s, 2px, 2py dan 2pz karbon. (b) empat orbital atomik hidrogen 1s berkombinasi menghasilkan empat orbital grup ligan (LGO).

Perbandingan MO dan model ikatan VB

bila kita menganggap bagaimana teori ikatan valensi dapat digunakan untuk menggambarkan ikatan di BH3, NH3 dan CH4, kita gunakan skema hybridization yang tepat untuk mengetahui ikatan tersebut. satu

orbital hibrid menyumbang ke setiap lokasi ikatan X-H (X = B, C atau N) . sebaliknya, hasil teori MO menunjukkan bahwa karakter ikatan telah delocalized. Selain itu, pada setiap BH3, NH3 dan CH4, ada dua ikatan jenis MO yang berbeda : sebuah MO unik dengan menyertakan 2 orbital atom pusat, dan terdegenerasi diantara dua (di BH3 dan NH3) atau tiga (di CH4) Mo menyertakan orbital atomik 2p atom pusat. bukti untuk ini memesan dari MO datang dari photoelectron spektroskopi (lihat kotak 4.1.). bagaimana mungkin hasil teori MO mempertanggung jawabkan secara eksprimen untuk mengamati kesamaan ikatan X-H pada molekul?

figur. 4.21 diagram kualitatif Mo untuk pembentukan CH4 dari seperangkat dasar orbital ditunjukkan di figur 4.20.

sebagaimana kita telah katakan, ini adalah pokok untuk memahaminya, pada teori MO, ikatan di molekul dijelaskan dengan mengkombinasikan karakter-karakter dari semua yang menempati MO dengan karakter ikatan. ambil CH4 sebagai suatu contoh. orbital a1 (figur 4.21) simetri bola dan menyediakan tandingi karakter ikatan dalam semua empat interaksi C-H. orbital t2 harus memperlakukan sebagai seperangkat dan bukan sebagai orbital tunggal. mengambil bersama, ini satuan orbital

menyediakan gambar empat sama interaksi ikatan C-H dan, oleh karena itu, gambar keseluruhan salah satu dari kesamaan ikatan C-H.

kimia dan latar belakang teoritiskotak 4.1 photoelectron spektroskopi (pe)energie dari menempati atomik orbital dan molekuler orbital dapat mempelajari oleh photoelectron spektroskopi (pe. di pe eksprimen, atom atau molekul disinarkan dengan electromagnetis radiasi energi e, menyebabkan elektron untuk;menjadi mengeluarkan dari sistem. setiap elektron memiliki sifat energi ikat dan harus serap sejumlah energi sepadan dengan, atau lebih dari, energi ikat ini jika ini untuk;menjadi mengeluarkan. energi dari suatu mengeluarkan elektron itu di kelebihan energi ikat mengira bahwa e lebih besar dari energi ikat. tenaga turah elektron ¼ e _ energi ikat elektron) sejak tenaga turah dapat dipertimbangkan dengan baik dan e dikenal, energi ikat dapat bertekad. koopmans’ dalil menceritakan energi ikat elektron kepada energi atomik atau edar molekul di mana ini terletak. ini hubungan mengizinkan photoelectron spektroskopi untuk digunakan memperkirakan energie dari menempati orbital, dan, jadi, peroleh informasi tentang memesan dari orbital di tertentu atomik atau spesies molekuler.

lebih jauh membaca r. l. dekock dan h. b. kelabu (1980 struktur kimia dan ikatan, benjamin/cumming, menlo taman – ini termasuk lebih terperinci bahasan aplikasi pe. 116 bab 4. ikatan di polyatomic molekul