Kalkulator Urutan Ikatan - Tentukan Kekuatan Ikatan Molekuler

Apa yang dimaksud dengan orde ikatan?

Orde ikatan adalah angka yang menunjukkan jumlah ikatan kimia yang menghubungkan dua atom dalam suatu molekul. Konsep ini berasal dari teori orbital molekul, yaitu model ikatan kimia yang menyatakan bahwa elektron mengisi orbital bersama yang mengelilingi seluruh molekul, bukan tetap berada pada satu atom. Orde ikatan sebesar 1 berarti ikatan tunggal, 2 berarti ikatan rangkap dua, dan 3 berarti ikatan rangkap tiga. Orde ikatan juga memprediksi kekuatan dan panjang ikatan: orde ikatan yang lebih tinggi berarti ikatan yang lebih pendek dan lebih kuat.

Rumus orde ikatan

Orbital molekul terdiri atas dua jenis. Orbital ikatan menampung elektron yang menarik kedua atom agar saling mendekat. Orbital antiikatan menampung elektron yang mendorong atom-atom saling menjauh. Orde ikatan dihitung dari elektron dalam tiap jenis orbital:

$\text{Orde ikatan} = \frac{\text{elektron ikatan} - \text{elektron antiikatan}}{2}$

Pembagian dengan 2 memperhitungkan bahwa satu ikatan berhubungan dengan satu pasangan elektron bersama.

Cara menghitung orde ikatan

1. Temukan diagram orbital molekul untuk molekul tersebut, atau tentukan jumlah elektron valensinya.
2. Hitung elektron yang menempati orbital ikatan (dilambangkan dengan σ dan π).
3. Hitung elektron yang menempati orbital antiikatan (dilambangkan dengan σ* dan π*).
4. Kurangkan jumlah elektron antiikatan dari jumlah elektron ikatan.
5. Bagi hasilnya dengan 2.

Contoh perhitungan: oksigen (O₂)

Oksigen memiliki 12 elektron valensi. Pengisian diagram orbital molekulnya menempatkan 8 elektron pada orbital ikatan dan 4 pada orbital antiikatan.

Orde ikatan = (8 − 4) / 2 = 2

Hasil ini sesuai dengan ikatan rangkap O=O yang diamati oleh ahli kimia secara eksperimen. Gambaran orbital molekul juga menjelaskan mengapa O₂ bersifat paramagnetik (tertarik ke medan magnet): dua elektron antiikatannya tidak berpasangan, sesuatu yang tidak dapat ditunjukkan oleh struktur Lewis sederhana.

Molekul umum dan orde ikatannya

Orde ikatan pecahan, seperti 2,5 pada nitrogen monoksida (NO), terjadi ketika suatu molekul memiliki jumlah elektron ganjil atau ketika strukturnya merupakan gabungan lebih dari satu susunan. Benzena adalah contoh terkenal yang tidak tercantum dalam tabel ini: setiap ikatan karbon-karbon memiliki orde ikatan 1,5, di antara ikatan tunggal dan rangkap dua, karena elektron dalam cincinnya tersebar merata di sekitar keenam atom karbon, bukan terpaku pada tempat tertentu.

Ikatan rangkap tiga nitrogen sangat kuat, sehingga gas N₂ sulit terurai meskipun nitrogen menyusun sebagian besar atmosfer Bumi. Fluorin, walaupun merupakan unsur yang sangat reaktif, hanya memiliki ikatan tunggal dalam F₂; ikatan yang relatif lemah ini merupakan salah satu alasan F₂ mudah bereaksi dengan zat lain.

Menggunakan kalkulator

Ketik rumus kimia ke dalam kotak masukan, seperti O2, N2, CO, atau H2O, dengan menggunakan angka biasa, bukan subskrip. Orde ikatan langsung muncul setelah rumus yang dikenali dimasukkan; tidak ada tombol terpisah yang perlu ditekan. Pilih Reset untuk mengosongkan kolom.

Rumus peka terhadap huruf besar-kecil: CO (karbon monoksida) tidak sama dengan masukan co atau Co. Alat ini mengenali daftar tetap yang terdiri atas 37 molekul umum: 13 molekul diatomik homonuklir seperti H₂ dan O₂, serta 24 senyawa sederhana seperti CO₂, NH₃, dan NaCl. Untuk molekul yang memiliki lebih dari dua atom, alat ini memberikan orde ikatan utama, bukan satu nilai untuk setiap ikatan. Pada CO₂, ikatan itu adalah ikatan C=O, sehingga jawabannya 2; pada etena (C₂H₄), ikatan itu adalah ikatan C=C, sehingga jawabannya juga 2, bukan nilai rata-rata yang mencakup keempat ikatan tunggal C–H. Rumus di luar daftar akan menghasilkan pesan bahwa orde ikatannya tidak tersedia.

Diagram di samping hasil menggambar satu garis untuk setiap ikatan utuh, seperti pada rumus struktur: satu garis untuk ikatan tunggal, dua garis untuk ikatan rangkap dua, dan tiga garis untuk ikatan rangkap tiga. Orde ikatan pecahan menambahkan garis putus-putus untuk bagian ikatan yang tersisa, sehingga NO (2,5) digambar sebagai dua garis utuh dan satu garis putus-putus.

Hubungan orde ikatan dengan kekuatan dan panjang ikatan

Orde ikatan dan panjang ikatan bergerak berlawanan arah: ketika orde ikatan meningkat, panjang ikatan menurun. Orde ikatan dan kekuatan ikatan berubah searah: ketika orde ikatan meningkat, energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan juga meningkat. Ikatan karbon-karbon menunjukkan pola ini dengan jelas.

Pola yang sama terlihat dalam spektroskopi inframerah, yaitu teknik yang mengidentifikasi ikatan berdasarkan frekuensi cahaya yang diserapnya. Ikatan rangkap tiga bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi daripada ikatan rangkap dua, sedangkan ikatan rangkap dua bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi daripada ikatan tunggal. Karena itu, ahli kimia sering dapat menentukan jenis ikatan yang ada hanya dari lokasi suatu sampel menyerap cahaya inframerah.

Keterbatasan orde ikatan

Rumus di atas bekerja dengan baik untuk molekul kovalen sederhana, yang atom-atomnya berbagi elektron secara langsung. Penerapannya kurang tepat dalam kasus lain.

Molekul dengan resonansi, seperti benzena atau ozon, hanya memperoleh orde ikatan rata-rata, bukan nilai untuk satu struktur tertentu. Senyawa logam transisi melibatkan orbital d dan efek lain yang tidak tercakup dalam rumus dasar elektron ikatan dikurangi elektron antiikatan; untuk kasus tersebut, ahli kimia menggunakan metode yang lebih khusus, seperti orde ikatan Mayer.

Senyawa ionik merupakan kasus yang sepenuhnya berbeda. Natrium klorida (NaCl) dipertahankan oleh tarik-menarik listrik antara ion Na⁺ dan Cl⁻, bukan oleh pasangan elektron bersama dalam orbital molekul. Orde ikatan berdasarkan orbital molekul tidak secara tepat menggambarkan jenis ikatan tersebut. Beberapa tabel referensi, termasuk kalkulator ini, tetap mencantumkan nilai nominal yang dihitung dari rumus Lewis (1 untuk NaCl, 2 untuk MgO), tetapi angka itu tidak memiliki makna fisik yang sama seperti pada molekul kovalen, misalnya O₂ atau N₂.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa yang dimaksud dengan orde ikatan secara sederhana? Orde ikatan adalah angka yang menunjukkan jumlah ikatan yang menyatukan dua atom: 1 untuk ikatan tunggal, 2 untuk ikatan rangkap dua, 3 untuk ikatan rangkap tiga, dan pecahan seperti 1,5 untuk molekul dengan resonansi.

Bagaimana orde ikatan dihitung? Kurangkan jumlah elektron antiikatan dari jumlah elektron ikatan, kemudian bagi dengan 2.

Mengapa nitrogen (N₂) memiliki orde ikatan lebih tinggi daripada oksigen (O₂)? N₂ hanya memiliki 2 elektron antiikatan, sedangkan O₂ memiliki 4. Jumlah elektron antiikatan yang lebih sedikit berarti ikatan bersih yang lebih kuat, sehingga orde ikatan N₂ sebesar 3 lebih tinggi daripada orde ikatan O₂ sebesar 2.

Apakah orde ikatan dapat berupa pecahan? Ya. Molekul dengan jumlah elektron valensi ganjil, atau dengan resonansi antara beberapa struktur, memiliki orde ikatan pecahan, seperti 2,5 untuk NO atau 1,5 untuk ikatan karbon-karbon dalam benzena.

Apakah orde ikatan yang lebih tinggi selalu berarti molekul yang lebih stabil? Biasanya orde ikatan yang lebih tinggi berarti ikatan individual yang lebih kuat, tetapi kestabilan molekul secara keseluruhan juga bergantung pada geometri, resonansi, dan kestabilan produk yang akan terbentuk dalam suatu reaksi.

Apakah orde ikatan berlaku untuk senyawa ionik seperti garam dapur? Tidak dalam pengertian orbital molekul yang ketat. Senyawa ionik dipertahankan oleh tarik-menarik antarion bermuatan, bukan oleh pasangan elektron bersama, sehingga rumus elektron ikatan dikurangi elektron antiikatan tidak benar-benar menggambarkannya, meskipun nilai nominal dicantumkan untuk kemudahan.

Referensi

1. Mulliken, R. S. (1955). "Analisis Populasi Elektronik pada Fungsi Gelombang Molekul LCAO-MO." The Journal of Chemical Physics, 23(10), 1833–1840.
2. Pauling, L. (1931). "Sifat Ikatan Kimia." Journal of the American Chemical Society, 53(4), 1367–1400.
3. Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (edisi ke-10). Oxford University Press.
4. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). Inorganic Chemistry (edisi ke-5). Pearson.