Teori ikatan valensi mencoba menjelaskan bagaimana dua atom terikat satu sama lain, sehingga berusaha menyajikan interpretasi yang memuaskan untuk ikatan kovalen.
Dalam teori ini yang termasuk adalah kombinasi dua orbital atom dari dua atom yang berbeda.
Karena itu, tujuannya adalah untuk mempelajari dan menjelaskan bagaimana ikatan kovalen terjadi. Saat ini terdapat berbagai caral dan teori yang menjelaskan tentang ikatan kovalen, namun secara historis ini adalah teori pertama yang melakukan hal tersebut.
Penting untuk diingat bahwa teori ini sesuai dengan konsep dan teori sebelumnya, yang diterima sampai saat itu. Salah satu teori ini menyatakan bahwa elektron yang berpartisipasi dalam ikatan berada di kulit terluar atom. Oleh karena itu tentang elektron valensi.
Pertanyaannya sekarang adalah, bagaimana elektron mengatur dua atom bersama-sama?
Jawaban atas pertanyaan itu berasal dari interpretasi matematis orbital atom, yang menunjukkan kemungkinan penggabungan, pembentukan, pada akhirnya, orbital lain yang berbeda dari yang sebelumnya dan oleh karena itu tidak dapat disebut orbital atom lagi. Jadi, ketika dua orbital atom digabungkan, hasil akhirnya juga akan menjadi orbital, tetapi tidak lagi menjadi orbital atom.
Contoh: Bagaimana ikatan yang dibentuk oleh molekul paling sederhana (H2)?
Untuk menjelaskan ikatan ini, kita harus membayangkan bahwa dua atom hidrogen mendekat sedemikian rupa sehingga mereka tumpang tindih dengan orbital terluarnya (dalam hal ini orbital 1s ). Hasil superposisi ini akan sesuai dengan orbital baru yang mencakup dua inti. Gambar di bawah menggambarkan situasi ini dengan baik:
Superposisi orbit
Perhatikan bahwa orbital atom tipe-s memiliki bentuk bola dan hasil kombinasi dua orbital s menghasilkan orbital oval lain (elipsoid), yang bentuknya tidak ditentukan untuk orbital atom mana pun yang diketahui.
Beberapa data dapat diperoleh dari gambar ini. Jika elektron memiliki muatan yang sama, bagaimana mereka bisa tetap dekat satu sama lain tanpa gaya tolak yang kuat.
Untuk menjawab pertanyaan ini kita harus menganalisis dua situasi yang berbeda: 1 a ) bagaimana gaya tarik elektrostatik atom sebelum ikatan; 2 a ) bagaimana gaya tarik elektrostatik setelah tautan.
1 ke – awalnya memiliki masing-masing inti hidrogen, satu elektron, sehingga gaya tarik menarik antara dua sel ini, sebagai pendekatan adalah: 1 atau Proton ( p 1 + ) menarik elektron ( e 1 – ); 2 atau Proton ( p 2 + ) menarik elektron ( e 2 – )., di luar tolakan partikel dengan beban yang sama. Sehingga interaksinya menjadi:
p 1 + ↔ e 1 – ( tarik )
p 2 + ↔ e 2 – ( tarik )
p 1 + ↔ p 2 + ( tolakan )
e 2 – ↔ e 2 – ( tolakan )
2 a – Setelah ikatan, ada orbital baru, yang meliputi dua inti dan menampung dua elektron. Ini dapat berada dalam posisi apa pun dalam ruang yang dibatasi oleh orbital itu. Di sini dapat dikatakan bahwa tidak ada lagi perbedaan antara elektron, karena baik yang satu maupun yang lain akan dapat berperedaran dengan bebas di dalam orbital yang dihasilkan.
Dalam hal ini, elektron yang awalnya berasal dari atom 1 dapat beredar tidak terbatas di sekitar atom 2 dan sebaliknya. Dalam pengertian ini kita mengatakan bahwa inti berbagi pasangan elektron. Mari kita analisa lalu bagaimana interaksi tarik-menarik dan tolak-menolak antara sel-sel yang bermuatan listrik.
p 1 + ↔ e 1 – ( tarik )
p 2 + ↔ e 2 – ( tarik )
p 1 + ↔ e 2 – ( tarik )
p 2 + ↔ e 1 – ( tarik )
p 1 + ↔ p 2 + ( tolakan )
e 1 – ↔ e 2 – ( tolakan )
Kita melihat bahwa setelah ikatan, inti atom pertama menarik, selain miliknya sendiri, elektron dari atom lain, sehingga meningkatkan gaya tarik elektrostatik, yang akan menjamin stabilitas molekul, membuat inti tetap bersatu.
Faktor lain yang menjamin bahwa inti tinggal bersama adalah bahwa pasangan elektron tetap istimewa antara dua inti, menciptakan efek yang dikenal sebagai efek perisai, karena ketika elektron antara inti, mereka mempromosikan penurunan tolakan p 1 + ↔ p 2 + (antara inti), setelah mereka membuat “penghalang”, mencegah satu inti dari memahami yang lain.
Penting untuk diingat bahwa dalam molekul ini pasangan elektron tidak akan tetap berada di antara ikatan, karena orbital yang memuatnya tidak menetapkan batasan itu. Dengan demikian, elektron dalam beberapa saat singkat mungkin tidak berada di antara inti.
Ketika sebuah ikatan tertidur di sekitar sumbu simetri longitudinal, itu diklasifikasikan sebagai tipe sigma ( s ):
Mengikuti teori ikatan valensi, ikatan kovalen terbentuk ketika ada tumpang tindih (dan kombinasi konsekuen) antara dua orbital atom, yang berasal dari atom yang berbeda. Dalam contoh sebelumnya, dua orbital yang sama (s + s) digabungkan. Mungkinkah kita dapat menggabungkan orbital atom lain untuk membentuk ikatan kovalen? Mari kita lihat beberapa contohnya
Contoh: Bagaimana molekul H – F akan terlihat?
Dalam molekul HF kita memiliki sesuatu yang berbeda. Fluor memiliki konfigurasi berikut di lapisan valensinya:
di mana kita menemukan salah satu orbital 2p yang ditempati oleh satu elektron. Dengan orbital yang terisi sebagian inilah orbital hidrogen 1s tumpang tindih.
Dalam hal ini, elektron hidrogen dan elektron fluor berpasangan dan digunakan bersama oleh dua inti. Kita harus mencatat bahwa orbital 1s atom hidrogen tidak tumpang tindih dengan orbital atom fluor yang sudah lengkap, karena akan ada tiga elektron dalam ikatan (dua dari fluor dan satu dari orbital 1s hidrogen). Situasi itu tidak diperbolehkan. Hanya dua elektron dengan pasangan spinnya yang dapat digunakan bersama oleh satu set orbital yang tumpang tindih.
Dalam kasus lain, superposisi orbital atom dari atom yang berbeda keduanya dapat bertipe p, seperti misalnya pada molekul Cl2
Banyak Tautan
Dua orbital p juga dapat saling tumpang tindih, berdampingan. Ketika ini terjadi, tautan yang dihasilkan tidak memiliki simetri longitudinal (atau simetri aksial). Gambar di bawah menunjukkan superposisi dua orbital p paralel dan vertikal ( p z )
Dapat dilihat bahwa overlap terjadi pada dua daerah yang berada pada sisi yang berlawanan dari sumbu ikatan. Hasilnya dikenal sebagai ikatan p (pi).
Ikatan Ganda : Ikatan rangkap terdiri dari ikatan s ditambah ikatan p , seperti yang terjadi pada molekul O2. Kombinasi yang dihasilkan dari kombinasi orbital 2 p x – 2 p x , ditunjukkan oleh jejak pada gambar sebelumnya, mewakili ikatan s , karena dalam superposisi orbital vertikal (2 p z – 2 p z ) itu sesuai dengan ikatan p . Oleh karena itu ikatan rangkap dibentuk oleh ikatan s + p .
Obligasi tiga: ikatan rangkap tiga adalah salah satu s obligasi ditambah dua p obligasi . Molekul N2 adalah contoh yang baik dari ikatan semacam itu. Gambar di bawah menggambarkan situasi ini:
Dalam hal ini kita memiliki representasi dari tiga orbital atom p dari dua atom nitrogen yang dihubungkan melalui ikatan s + p + p .