Visualisasi Orbital S.P.D.F

Sebelum membahas prinsip-prinsip ikatan dalam kimia organik lebih dalam, mari pertama meninjau beberapa hubungan mendasar antara atom dan elektron. Setiap unsur ditandai dengan nomer atom unik berlambang Z, yang sama dengan jumlah proton dalam intinya. Suatu atom netral memiliki proton, yang bermuatan positif, dan elektron yang bermuatan negatif, yang berjumlah sama.

Elektron diyakini sebagai partikel dari awal waktu ditemukannya pada tahun 1897 sampai tahun 1924, dimana ketika itu fisikawan perancis, Louis de Broglie mengemukakan bahwa elektron-elektron ternyata juga memiliki sifat sebagai gelombang. Dua tahun kemudian Erwin Schrödinger mengambil langkah berikutnya dan menghitung energi elektron dalam atom hidrogen dengan menggunakan persamaan yang memberlakukan  seolah-olah elektron itu adalah gelombang. Alih-alih menghasilkan energi tunggal, Schrödinger memperoleh serangkaian tingkat energi, yang masing-masing berkaitan dengan deskripsi matematika gelombang elektron yang berbeda. Deskripsi matematika ini disebut dengan fungsi gelombang, yang disimbolkan dengan huruf yunani Ψ (psi).

Menurut prinsip ketidakpastian Heisenberg, kita tidak bisa tahu persis di mana posisi elektron dalam atom, tapi kita bisa mengatakan dimana posisi yang paling mungkin tempat keberadaan elektron. Probabilitas untuk menemukan sebuah elektron di tempat tertentu relatif terhadap inti atom dirumuskan dengan kuadrat dari fungsi gelombang (Ψ2) di tempat tersebut. Gambar 1 berikut ini menunjukkan probabilitas ditemukannya sebuah elektron di berbagai titik pada energi terendah (paling stabil) atom hidrogen.

Gambar 1. Distribusi probabilitas (Ψ2) untuk satu elektron dalam orbital 1s.

Semakin pekat warna di suatu wilayah, semakin tinggi probabilitasnya. Probabilitas terbesar ditemukannya sebuah elektron pada titik tertentu adalah berada di dekat inti, dan menurun dengan bertambahnya jarak dari inti tetapi tidak kemudian probabilitasnya menjadi nol. Gambar 1 diatas seringkali disebut dengan “awan elektron” untuk menggambarkan sifat dasar probabilitas elektron yang menyebar. Perlu diperhatikan bahwa “awan elektron” dari atom hidrogen, meskipun digambarkan sebagai kumpulan banyak titik, namun sejatinya hanyalah mewakili satu elektron.

Fungsi gelombang disebut juga denganorbital. Untuk kenyamanan, ahli kimia menggunakan istilah “orbital” dalam beberapa cara berbeda. Gambar seperti gambar 1 diatas sering dikatakan mewakili satu orbital. Selanjutnya, kita juga akan melihat jenis lain dari gambar 1 ini dalam artikel selanjutnya, yang menggunakan kata “orbital” untuk menggambarkan probabilitas elektron.

Orbital dijelaskan melalui ukuran, bentuk, dan sifatnya. Bentuk bulat simetris yang ditunjukkan pada Gambar 1 adalah orbital s. Penulisan huruf s biasanya didahului dengan penulisan jumlah kuantum utama n (n = 1, 2, 3, dll) yang menunjukkan kulit dan berhubungan dengan energi dari orbital. Elektron dalam orbital 1s mungkin akan ditemukan lebih dekat dengan inti, dimana level energinya lebih rendah, dan terikat lebih kuat ke inti daripada elektron dalam orbital 2s.

Daerah dalam suatu orbital tunggal bisa saja dipisahkan dengan suatu titik simpul (node) di mana probabilitas untuk menemukan sebuah elektron adalah nol. Orbital 1s tidak memiliki nodesedangkan orbital 2s memiliki satu node. Orbital 1s dan 2s secara bersama dapat disimak pada gambar 2 berikut ini.

Gambar 2. (a) gambar orbital 1s dan (b) gambar orbital 2s.

Perubahan fungsi gelombang dalam orbital 2s ditandai dengan dua permukaan antara node seperti yang ditunjukkan gambar 2 dengan lambang plus (+) Dan minus (-). Tidak perlu bingung perbedaan simbol plus minus ini dengan simbol muatan listrik. Simbol tersebut tidak ada hubungannya dengan elektron atau muatan inti, juga harus perhatikan bahwa gambar orbital tersebut sesungguhnya representasi dari probabilitas atau Ψ2 (yang harus angka positif), sedangkan + dan – mengacu sebagai tanda untuk fungsi gelombangnya sendiri Ψ. Hal ini tampak sebagai awal yang membingungkan, namun dalam prakteknya tidak akan rumit. Memang, Kita tidak selalu harus menuliskan lambang + dan – dalam gambar orbital, tapi itu kadangkala diperlukan untuk memahami konsep tertentu.

Kimia Organik. Alih-alih menggunakan distribusi probabilitas, orbital lebih umum direpresentasikan dengan permukaannya saja, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut untuk orbital 1s dan 2s:

Gambar 3. Visualisasi orbital dari bentuk permukaannya saja.

Permukaan orbital melingkupi daerah dimana didalamnya probabilitas ditemukan sebuah elektron, tinggi, sekitar 90-95%.

Atom hidrogen (Z = 1) memiliki satu elektron, sedangkan atom helium (Z = 2) memiliki dua elektron. Satu elektron atom hidrogen mengisi satu orbital 1s, juga demikian pada dua elektron atomhelium. Konfigurasi elektronnya dijelaskan sebagai berikut:

 Hydrogen: 1s1    Helium: 1s2

Selain bermuatan negatif, elektron memiliki ciri spin (putaran). Bilangan kuantum spin suatu elektron memiliki nilai +  atau – . Menurut prinsip eksklusi Pauli, dua elektron dapat menempati orbital yang sama hanya ketika mereka memiliki spin berlawanan, atau “berpasangan”. Oleh karena itu, tidak ada orbital yang berisi lebih dari dua elektron. Ketika dua elektron telah mengisi orbital 1s, maka elektron ketiga lithium (Z = 3) harus menempati orbital dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah 1s, orbital selanjutnya dengan tingkat energi lebih tinggi adalah orbital 2s. Elektron lithium ketiga mengisi orbital 2s, dan konfigurasi elektronnya adalah:

Lithium: 1s2 2s1

Periode (baris) dalam tabel periodik unsur menunjukkan bilangan kuantum utama dariorbital level energi tertinggi yang terisi elektron (n = 1 merupakan hidrogen dan helium). Hidrogen dan Helium berada pada baris pertama; lithium (n = 2) berada di baris kedua. kimia organik

Berilium (Z = 4), orbital 2s terisi, dan unsur lainnya di baris kedua berada pada orbital 2px, 2py, dan 2pz. Orbital-orbital ini diilustrasikan pada gambar 4 dibawah, memiliki bentuk seperti barbel (alat angkat berat). Setiap orbital tersusun atas dualobus, yakni gelembung yang agak pipih saling terhubung satu sama lain sepanjang sumbu yang melewati inti. Orbital 2px, 2py, dan 2pz berada pada tingkat energi yang sama dan saling tegak lurus. kimia organik

Gambar 4. Bentuk orbital 2p

Konfigurasi elektron 12 unsur pertama, hidrogen hingga magnesium, ditunjukkan pada tabel satu dibawah. Dalam pengisian orbital-orbital 2p, perlu diperhatikan bahwa masing-masing terisi satu-satu terlebih dahulu baru selanjutnya terisi berpasangan. Ini merupakan aturan umum untuk orbital dengan level energi yang sama, disebut dengan aturan hund. Senyawa organik yang tak terhitung jumlahnya, bisa mengandung nitrogen, oksigen ataupun keduanya, selain juga mengandung karbon, unsur utama pada kimia organik. Kebanyakan dari mereka selain itu juga mengandung hidrogen. kimia organik

Tabel 1. Konfigurasi elektron 12 unsur pertama dalam tabel periodik

Unsur	Nomor Atom (Z)	Jumlah elektron dalam orbital
		1s	2s	2px	2py	2pz	3s
Hidrogen	1	1
Helium	2	2
Litium	3	2	1
Berilium	4	2	2
Boron	5	2	2	1
Karbon	6	2	2	1	1
Nitrogen	7	2	2	1	1	1
Oksigen	8	2	2	2	1	1
Florin	9	2	2	2	2	1
Neon	10	2	2	2	2	2
Natrium	11	2	2	2	2	2	1
Magnesium	12	2	2	2	2	2	2

Seringkali kita membahas tentang elektron valensi suatu atom. Elektron valensi adalah elektron terluar suatu atom, elektron yang mengalami ikatan kimia dan reaksi. Unsur baris kedua memiliki elektron valensi di orbital 2s dan 2p, karena ke empat orbital (2s, 2px, 2py, 2pz) ikut masuk dalam elektron valensi, makan jumlah maksimum elektron valensi pada baris kedua adalah 8 elektron. Neon memiliki orbital 2s dan 2p yang terisi penuh, yakni 8 elektron dan menjadi penghujung unsur baris kedua dalam tabel periodik. kimia organik

Neon berada di periode kedua, dan argon, di periode ketiga, sama memiliki 8 elektron di kulit terluarnya. Hal ini menunjukkan oktet elektron terpenuhi. Helium, neon, dan argon termasuk dalam golongan yang disebut gas mulia. Gas mulia memiliki sifat konfigurasi elektron sangat stabil dan sulit bereaksi. kimia organik

Permasalahan :
Mengapa visualisasi orbital SPDF  diperlukan dalam pembelejaran kimia ? Apakah ada kemudahan atau kekurangan nya ?

Cek Video :

https://m.youtube.com/watch?v=F-xLQ1WBIlQ

Orbital dan Peranannya dalam Ikatan Kovalen

A. Orbital Hibrida dari Nitrogen dan Oksigen

 1. Atom Nitrogen

Ikatan kovalen tidak hanya terbentuk dalam senyawa karbon, tetapi juga dapat dibentuk oleh atom-atrom lain. Semua ikatan kovalen yang dibentuk oleh unsur-unsur dalam tabel periodik dapat dijelaskan dengan orbital hibrida. Secara prinsip, pembentukan hibrida sama dengan pada atom karbon. Amonia, NH3, salah satu contoh molekul yang mengandung ikatan kovalen yang melibatkan atom nitrogen. Atom nitrogen memiliki konfigurasi ground-state: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1, dan memungkinkan atom nitrogen berikatan dengan tiga atom hidrogen.

Ketika terdapat tiga elektron tak berpasangan mengisi orbital 2p, ini memungkinkan orbital 1s dari hidrogen untuk overlap dengan orbital 2p tersebut membentuk ikatan sigma. Sudut ikatan yang terbentuk adalah 107.30, mendekati sudut tetrahedral (109.50). Nitrogen memiliki lima elektron pada kulit terluarnya. Pada hibridisasi sp3, satuorbital sp3 diisi oleh dua elektron dan tiga orbital sp3 diisi masing masing satu elektron.

Ikatan sigma terbentuk dari overlap orbital hibrida sp3 yang tidak berpasangan tersebut dengan orbital 1s dari hydrogen menghasilkan molekul ammonia. Dengan demikian, ammonia memiliki bentuk geometri tetrahedral yang mirip dengan metana. Ikatan N-H memiliki panjang 1.01 A dan kekuatan ikatan 103 kkal/mol.

Nitrogen memiliki tiga elektron tak berpasangan pada orbital hibrid sp3, ketika satu elektron dalam orbital hibrida tersebut tereksitasi ke orbital p maka terbentuk hibrida baru, yaitu sp2. Elektron pada orbital p digunakan untuk membentuk ikatan pi. Jadi, atom nitrogen yang terhibridisasi sp2 memiliki satu ikatan pi yang digunakan untuk membentuk ikatan rangkap dua, mirip dengan molekul etena. Apabila elektron yang tereksitasi ke orbital p ada dua maka nitrogen memiliki kemampuan membentuk dua ikatan pi atau satu ikatan rangkap tiga (hibridisasi sp).

3. Atom Oksigen

Elektron pada ground-state atom oksigen memiliki konfigurasi: 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1, dan oksigen merupakan atom divalen.

Dengan melihat konfigurasi elektronnya, dapat diprediksi bahwa oksigen mampu membentuk dua ikatan sigma karena pada kulit terluarnya terdapat dua elektron tak berpasangan (2py dan 2pz).

Air adalah contoh senyawa yang mengandung oksigen sp3. sudut ikatan yang terbentuk sebesar 104.50. diperkirakan bahwa orbital dengan pasangan elektron bebas menekan sudut ikatan H-O-H, sehingga sudut yang terbentuk Dalam kondisi ini, oksigen hanya memiliki satu ikatan sigma, tetapi juga memilki satu ikatan pi. Contoh molekul yang memiliki atom oksigen terhibridisasi sp2 adalah pada senyawa-senyawa karbonil.

 

Satu contoh terakhir dari hibridisasi orbital yang sering ditemukan adalah boron trifluorida, BF3. Boron hanya memiliki tiga elektron di kulit terluarnya (1s2 2s2 2px1), hal ini berarti bahwa boron hanya dapat membentuk paling banyak tiga ikatan. Kita dapat mempromosikan elektron pada orbital 2s ke orbital 2py, akan tetapi tidak mungkin melengkapi boron dengan elektron oktet.

terdapat satu orbital p (2pz) yang kosong. Molekul BF3 yang terbentuk memiliki geometri planar, sehingga dapat dikatakan bahwa boron terhibridisasi sp2.

lebih kecil dari sudut ideal (109.50), seperti halnya pasangan elektron bebas dalam ammonia menekan sudut ikatan H-N-H. Oksigen juga dapat terhibridisasi sp2, yaitu dengan mempromosikan satu elektronnya ke orbital p.

        B. Ikatan Rangkap Terkonjugasi

Ada dua cara pokok untuk menempatkan ikatan rangkap dalam senyawa organik. Dua ikatan rangkap yang bersumber pada atom berdampingan disebut ikatan rangkap terkonjugasi. Ikatan rangkap yang menggabungkan atom yang tidak berdampingan disebut ikatan rangkap terisolasi (terpencil) atau tak terkonjugasi.

CH₂ = CH = CH₂ – CH = CH₂

 (Atom karbon yang tidak berdampingan CH = CH)

Ikatan rangkap terisolasi berkelakuan mandiri. Masing-masing ikatan rangkap mengalami reaksi seakan-akan yang lain tidak ada. Ikatan rangkap terkonjugasi sebaliknya, tak saling mandiri yang satu terhadap yang lain, ada antaraksi elektronik yang terdapat antara-nya.

C. Benzena dan Resonansi

Benzena (C₆H₆₎  adalah senyawa siklik dengan enam atom karbon yang tergabung dalam cincin. Setiap atom karbon terhibridisasi sp² dan cincinnya adalah planar. Telah diketahui bahwa semua panjang ikatan karbon dalam benzena adalah 1,40Å. Keenam ikatan lebih panjang daripada ikatan rangkap C-C tetapi lebih pendek dari ikatan tunggal C-C. Benzena mengalanmi reaksi substitusi elektrofilik menyebabkan benzene memiliki banyak senyaw turunan. Semua senyawa karbon yang mengandung cincin benzene digolongkan sebagai turunan benzena. Reaksi benzene umumnya melalui reaksi substitusi. Walaupun ada sebagian reaksi yang melalui reaksi adisi. 

Resonansi adalah suatu senyawa kimi yang strukturnya sama tetapi konfigurasi elektronnya berbeda. Struktur resonansi menggambarkan molekul, ion, radikal dan ion yang tidak cukup digambarkan hanya dengan sebuah struktur lewis. Dalam menulis struktur resonansi, kita hanya boleh memindahkan elektron, sedangkan posisi inti atom tetap seperti dalam molekulnya. Semua struktur resonansi harus mempunyai jumlah elektron yang tidak berpasangan yang sama. Hal yang paling perlu diperhatikan adalah, bahwa lambing resonansi bukan struktur nyata. Struktur nyata adalah gabungn dari semua lambing resonansi.



Permasalahan :
Mengapa Ikatan kovalen tidak hanya terbentuk dalam senyawa karbon, tetapi juga dapat dibentuk oleh atom-atrom lain ?

Orbital dan Peranannya dalam Ikatan Kovalen

A.Sifat Gelombang


1. Gelombang dapat mengalami pemantulan

Semua gelombang dapat dipantulkan jika mengenai penghalang. Contohnya seperti gelombang stationer pada tali. Gelombang datang dapat dipantulkan oleh penghalang. Contoh lain kalian mungkin sering mendengar gema yaitu pantulan gelombang bunyi. Gema dapat terjadi di gedung-gedung atau saat berekreasi ke dekat tebing.

2. Gelombang dapat mengalami pembiasan

Pembiasan dapat diartikan sebagai pembelokan gelombang yang melalui batas dua medium yang berbeda. Pada pembiasan ini akan terjadi perubahan cepat rambat, panjang gelombang dan arah. Sedangkan frekuensinya tetap.

3. Gelombang dapat mengalami pemantulan

Interferensi adalah perpaduan dua gelombang atau lebih. Jika dua gelombang dipadukan maka akan terjadi dua kemungkinan yang khusus, yaitu saling menguatkan dan saling melemahkan. Interferensi saling menguatkan disebut interferensi kontruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang sefase. Interferensi saling melemahkan disebut interferensi distruktif dan terpenuhi jika kedua gelombang berlawanan fase.

4. Gelombang dapat mengalami difraksi

Difraksi disebut juga pelenturan yaitu gejala gelombang yang melentur saat melalui lubang kecil sehingga mirip sumber baru.

Gelombang air dapat melalui celah sempit membentuk gelombang baru.

Berikut ini adalah Penjelasan Lengkapnya mengenai Sifat Gelombang :

1. Pemantulan (refleksi) Gelombang

Pemantulan (refleksi) adalah peristiwa pengembalian seluruh atau sebagian dari suatu berkas partikel atau gelombang bila berkas tersebut bertemu dengan bidang batas antara dua medium. Suatu garis atau permukaan dalam medium dua atau tiga dimensi yang dilewati gelombang disebut muka gelombang. Muka gelombang ini merupakan tempat kedudukan titik-titik yang mengalami gangguan dengan fase yang sama, biasanya tegak lurus arah gelombang dan dapat mempunyai bentuk, misalnya muka gelombang melingkar dan muka gelombang lurus.



Pada jarak yang sangat jauh dari suatu sumber dalam medium yang seragam, muka gelombang merupakan bagian-bagian kecil dari bola dengan jari-jari yang sangat besar, sehingga dapat dianggap sebagai bidang datar. Misalnya, muka gelombang sinar matahari, yang tiba di Bumi merupakan bidang datar.


berlaku suatu hukum yang berbunyi:

a. sinar datang, sinar pantul, dan garis normal terhadap bidang batas pemantul pada titik jatuh, semuanya berada dalam satu bidang,

b. sudut datang (θi) sama dengan sudut pantul (θr).

Hukum tersebut dinamakan “Hukum Pemantulan”.

2. Pembiasan (Refraksi Gelombang)

Perubahan arah gelombang saat gelombang masuk ke medium baru yang mengakibatkan gelombang bergerak dengan kelajuan yang berbeda disebut pembiasan. Pada pembiasan terjadi perubahan laju perambatan. Panjang gelombangnya bertambah atau berkurang sesuai dengan perubahan kelajuannya, tetapi tidak ada perubahan frekuensi.

Pada gambar tersebut kecepatan gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Dalam hal ini, arah gelombang membelok sehingga perambatannya lebih hampir tegak lurus terhadap batas. Jadi, sudut pembiasan (θ2), lebih kecil daripada sudut datang (θ1).

Gelombang yang datang dari medium 1 ke medium 2 mengalami perlambatan. Muka gelombang A, pada waktu yang sama t di mana A1 merambat sejauh l1 = v1t, terlihat bahwa A2 merambat sejauh l2 = v2t. Kedua segitiga yang digambarkan memiliki sisi sama yaitu a. Sehingga:

sin θ1 = l1/a = v1t/a dan sin θ2 = l2/a = v2t/a

Dari kedua persamaan tersebut diperoleh:

(sin θ1/sin θ2) = v1/v2………………………………………………….. (1)

Perbandingan v1/v2 menyatakan indeks bias relatif medium 2 terhadap medium 1, n, sehingga:

n = n2/n1 ………………………………………………………. (2)

Dari persamaan (1) dan (2) akan diperoleh:

sin θ1/sin θ2 = n

(sin θ1/sin θ2) = (n2/n1) ………………………………………………. (3)

atau

n1.sin θ1 = n2.θ2 …………………………………. (4)

Persamaan (4) merupakan pernyataan Hukum Snellius.

3. Difraksi Gelombang
Difraksi merupakan peristiwa penyebaran atau pembelokan gelombang pada saat gelombang tersebut melintas melalui bukaan atau mengelilingi ujung penghalang. Besarnya difraksi bergantung pada ukuran penghalang dan panjang gelombang,

Makin kecil panghalang dibandingkan panjang gelombang dari gelombang itu, makin besar pembelokannya.

4. Interferensi Gelombang

Interaksi antara dua gerakan gelombang atau lebih yang mempengaruhi suatu bagian medium yang sama sehingga gangguan sesaat pada gelombang paduan merupakan jumlah vektor gangguan-gangguan sesaat pada masing-masing gelombang merupakan penjelasan fenomena interferensi. Interferensi terjadi pada dua gelombang koheren, yaitu gelombang yang memiliki frekuensi dan beda fase sama.

Pada gelombang tali, jika dua buah gelombang tali merambat berlawanan arah, saat bertemu keduanya melakukan interferensi. Setelah itu, masing-masing melanjutkan perjalanannya seperti semula tanpa terpengaruh sedikit pun dengan peristiwa interferensi yang baru dialaminya. Sifat khas ini hanya dimiliki oleh gelombang.


Jika dua buah gelombang bergabung sedemikian rupa sehingga puncaknya tiba pada satu titik secara bersamaan, amplitudo gelombang hasil gabungannya lebih besar dari gelombang semula. Gabungan gelombang ini disebut saling menguatkan (konstruktif). Titik yang mengalami interferensi seperti ini disebut perut gelombang. Akan tetapi, jika puncak gelombang yang satu tiba pada suatu titik bersamaan dengan dasar gelombang lain, amplitudo gabungannya minimum (sama dengan nol). Interferensi seperti ini disebut interferensi saling melemahkan (destruktif). Interferensi pada gelombang air dapat diamati dengan menggunakan tangki riak dengan dua pembangkit gelombang lingkaran.

Berdasarkan gambar, S1 dan S2 merupakan sumber gelombang lingkaran yang berinterferensi. Garis tebal (tidak putus-putus) menunjukkan muka gelombang yang terdiri atas puncak-puncak gelombang, sedangkan garis putus-putus menunjukkan dasar-dasar gelombang.

Perpotongan garis tebal dan garis putus-putus diberi tanda lingkaran kosong (O). Pada tangki riak, garis sepanjang titik perpotongan itu berwarna agak gelap, yang menunjukkan terjadinya interferensi yang saling melemahkan (destruktif). Di antara garis-garis agak gelap, terdapat pitapita yang sangat terang dan gelap secara bergantian. Pita sangat terang terjadi jika puncak dua gelombang bertemu (perpotongan garis tebal), dan pita sangat gelap terjadi jika dasar dua gelombang bertemu (perpotongan garis putus-putus). Titik-titik yang paling terang pada pita terang dan titik-titik yang paling gelap pada pita gelap merupakan titik-titik hasil interferensi saling menguatkan.

5. Dispersi Gelombang

Dispersi adalah peristiwa penguraian sinar cahaya yang merupakan campuran beberapa panjang gelombang menjadi komponen-komponennya karena pembiasan. Dispersi terjadi akibat perbedaan deviasi untuk setiap panjang gelombang, yang disebabkan oleh perbedaan kelajuan masing-masing gelombang pada saat melewati medium pembias.

Apabila sinar cahaya putih jatuh pada salah satu sisi prisma, cahaya putih tersebut akan terurai menjadi komponen-komponennya dan spektrum lengkap cahaya tampak akan terlihat.

6. Polarisasi Gelombang

Polarisasi merupakan proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal. Suatu gelombang transversal mempunyai arah rambat yang tegak lurus dengan bidang rambatnya. Apabila suatu gelombang memiliki sifat bahwa gerak medium dalam bidang tegak lurus arah rambat pada suatu garis lurus, dikatakan bahwa gelombang ini terpolarisasi linear.

Sebuah gelombang tali mengalami polarisasi setelah dilewatkan pada celah yang sempit. Arah bidang getar gelombang tali terpolarisasi adalah searah dengan celah.

B. Orbital Ikatan dan Anti Ikatan

Orbital ikatan dan anti-ikatan dalam molekul hidrogen sederhana
Pada pembahasan ini diasumsikan bahwa anda telah memahami bagaimana terbentuknya ikatan kovalen sederhana diantara dua atom. Orbital atom setengah isi pada tiap atom mengalami tumpang-tindih (overlap) untuk membentuk orbital baru (orbital molekul) yang berisi dua elektron dari kedua atom.
Pada kasus dua atom hidrogen, masing-masing atom mempunyai satu elektron dalam orbital 1s. Atom-atom hidrogen ini akan membentuk orbital baru di sekitar kedua inti hidrogen.

Adalah penting mengetahui secara pasti apakah arti dari orbital molekul ini. Kedua elektron sangat mungkin ditemukan di orbital molekul DHLini – dan tempat yang paling mungkin untuk menemukan elektron adalah di daerah yang berada diantara garis dua inti.
Molekul dapat terbentuk karena kedua inti atom tarik-menarik dengan kuat dengan pasangan elektron. Ikatan yang paling sederhana ini disebut ikatan sigma – suatu ikatan sigma adalah ikatan dimana pasangan elektron paling mungkin ditemukan pada garis diantara dua inti.
Akan tetapi . . .
Semua ini adalah hasil penyederhanaan! Pada teori orbital molekul jika anda memulai dengan dua orbital atom, maka anda harus mendapatkan dua orbital molekul – dan rupanya kita baru memperoleh satu orbital molekul.
Orbital molekul kedua terbentuk, tetapi dalam banyak kasus (termasuk molekul hidrogen) orbital ini kosong, tidak terisi elektron. Orbital ini disebut sebagai orbital anti-ikatan. Orbital anti-ikatan mempunyai bentuk dan energi yang sedikit berbeda dari orbital ikatan.
Diagram berikut menunjukkan bentuk-bentuk dan tingkat energi relatif dari berbagai orbital atom dan orbital molekul ketika dua atom hidrogen dikombinasikan.

Orbital anti-ikatan selalu ditunjukan dengan tanda bintang pada simbolnya.
Perhatikan, ketika orbital ikatan terbentuk, energinya menjadi lebih rendah daripada energi orbital atom asalnya (sebelum berikatan). Energi dilepaskan ketika orbital ikatan terbentuk, dan molekul hidrogen lebih stabil secara energetika daripada atom-atom asalnya.
Sedangkan, suatu orbital anti-ikatan adalah kurang stabil secara energetika dibanding atom asalnya.
Stabilnya orbital ikatan adalah karena adanya daya tarik-menarik antara inti dan elektron. Dalam orbital anti-ikatan daya tarik-menarik yang ada tidak ekuivalen – sebaliknya, anda akan mendapatkan tolakan. Sehingga peluang menemukan elektron diantara dua inti sangat kecil – bahkan ada bagian yang tidak mungkin ditemukan elektron diantara dua inti tersebut. Sehingga tak ada yang menghalangi dua inti untuk saling menolak satu sama lain.

Jadi dalam kasus hidrogen, kedua elektron membentuk orbital ikatan, karena menghasilkan stabilitas yang paling besar – lebih stabil daripada yang dimiliki oleh atom yang terpisah/tak berikatan, dan lebih stabil dari elektron dalam orbital anti-ikatan.

C. Orbital Hibrida Karbon

a. Hibridisasi sp3
Atom larbon memiliki dua orbital (2s dan 2p) untuk membentuk ikatan, artinya jika bereaksi dengan hidrogen maka akan terbentuk dua ikatan C-H. Faktanya, atom karbon membentuk empat ikatan C-H dan menghasilkan molekul metana dengan bentuk bangun ruang tetrahedron.  Linus Pauling (1931) menjelaskan secara matematis bagaimana orbital s dan tiga orbital p berkombinasi atau terhibridisasi  membentuk empat orbital atom yang ekuivalen dengan bentuk tetrahedral. Orbital yang berbentuk tetrahedral disebut dengan hibridisasi sp3. Angka tiga menyatakan berapa banyak tipe orbital atom yang berkombinasi, bukan menyatakan jumlah elektron yang mengisi orbital.
Atom karbon memiliki konfigurasi ground-state 1s2 2s2 2px1 2py1. pada kulit terluar terdapat dua elektron dalam orbital 2s, dan dua elektron tak perpasangan dalam orbital 2p:

Pada posisi tereksitasi, karbon memiliki empat elektron tak berpasangan dan dapat membentuk empat ikatan dengan hidrogen.

b. Hibridisasi sp2
Hibridisasi sp2 terjadi jika satu elektron tereksitasi ke orbital p. Akibatnya, atom karbon yang terhibridisasi  sp2 hanya dapat membentuk tiga ikatan sigma dan satu ikatan pi. Ikatan pi terjadi sebagai akibat dari tumpang tindih elektron pada orbital 2p-2p.

Dua atom karbon sp2 dapat saling membentuk ikatan yang kuat, mereka membentuk ikatan sigma melalui overlap orbital sp2-sp2. Kombinasi ikatan sigma sp2-sp2 dan ikatan pi 2p-2p menghasilkan bentuk ikatan rangkap karbon-karbon. Bentuk bangun ruang dari ikatan atom karbon yang terhibridisasi sp2 adalah trigonal planar.
c. Hibridisasi sp
Atom karbon memiliki kemampuan membentuk tiga macam ikatan, yaitu ikatan tunggal, rangkap dua dan rangkap tiga. Di samping dapat berkombinasi dengan dua atau tiga orbital p, hibrida orbital 2s juga dapat berkombinasi dengan satu orbital p.


Orbital sp memiliki bangun ruang linear dengan sudut ikatan HC- C sebesar 1800 yang telah terverifikasi dari hasil eksperimental. Panjang ikatan hidrogen-karbon sebesar 1.06A dan panjang ikatan karbon-karbon adalah 1.20 A.

Permasalahan :
mengapa atom karbon lebih membentuk senyawa dengan orbital hibrida dari pada dengan orbital atom yang tak berhibridisasi?