Hibridisasi — sp, sp2, sp3, sp3d & sp3d2

Hibridisasi adalah model yang digunakan dalam kimia dasar untuk menghubungkan struktur Lewis dengan geometri lokal di sekitar satu atom. Pada sebagian besar soal tahun pertama, Anda menghitung domain elektron di sekitar atom tersebut lalu mencocokkannya dengan label seperti $sp$, $sp^2$, atau $sp^3$.

Jalan pintas yang umum adalah 2 domain $\rightarrow$ $sp$, 3 $\rightarrow$ $sp^2$, 4 $\rightarrow$ $sp^3$, 5 $\rightarrow$ $sp^3d$, dan 6 $\rightarrow$ $sp^3d^2$. Jalan pintas ini sangat berguna dalam kimia umum, tetapi paling tepat digunakan sebagai model lokal sederhana, bukan sebagai deskripsi akhir untuk setiap situasi ikatan.

Tabel hibridisasi: $sp$, $sp^2$, $sp^3$, $sp^3d$, dan $sp^3d^2$

Domain elektron di sekitar satu atom	Label hibridisasi yang umum	Geometri domain elektron yang umum
2	$sp$	linear
3	$sp^2$	trigonal planar
4	$sp^3$	tetrahedral
5	$sp^3d$	bipiramida trigonal
6	$sp^3d^2$	oktahedral

Untuk perhitungan ini, ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, ikatan rangkap tiga, atau pasangan elektron bebas masing-masing dihitung sebagai satu domain. Hal ini penting karena ikatan rangkap sering dihitung terlalu banyak.

Apa arti label-label ini

Label tersebut menunjukkan berapa banyak orbital yang dicampurkan dalam model pengantar untuk satu atom:

• $sp$: satu $s$ dan satu $p$
• $sp^2$: satu $s$ dan dua $p$
• $sp^3$: satu $s$ dan tiga $p$
• $sp^3d$: satu $s$, tiga $p$, dan satu $d$ dalam gambaran kimia umum yang biasa digunakan
• $sp^3d^2$: satu $s$, tiga $p$, dan dua $d$ dalam gambaran kimia umum yang biasa digunakan

Dalam praktiknya, siswa biasanya memakai label-label ini sebagai penghubung cepat dari struktur Lewis ke geometri.

Cara menentukan hibridisasi dari struktur Lewis

Mulailah dari atom yang ingin Anda analisis.

1. Gambar struktur Lewis yang masuk akal.
2. Hitung domain elektron di sekitar atom tersebut.
3. Anggap setiap daerah ikatan sebagai satu domain, meskipun itu ikatan rangkap dua atau rangkap tiga.
4. Hitung setiap pasangan elektron bebas sebagai satu domain.
5. Cocokkan jumlah totalnya dengan tabel hibridisasi.

Inilah sebabnya hibridisasi dan VSEPR sering sejalan dalam soal-soal pengantar: keduanya bergantung pada jumlah domain yang sama.

Contoh soal: mengapa karbon dalam $C_2H_4$ adalah $sp^2$

Dalam etena, $C_2H_4$, setiap atom karbon berikatan dengan dua atom hidrogen dan dengan atom karbon lainnya melalui ikatan rangkap dua.

Sekarang hitung domain elektron di sekitar satu atom karbon:

• dua ikatan tunggal $C-H$ $\rightarrow$ 2 domain
• satu ikatan rangkap dua $C=C$ $\rightarrow$ 1 domain

Hasilnya ada 3 domain elektron total, jadi karbon tersebut diberi label $sp^2$ dalam model pengantar.

Perhitungan yang sama juga memprediksi susunan trigonal planar di sekitar setiap atom karbon. Contoh ini berguna karena menunjukkan aturan yang paling sering terlewat oleh siswa: ikatan rangkap dua dihitung sebagai satu domain, bukan dua.

Kesalahan umum saat menentukan hibridisasi

Menghitung ikatan rangkap sebagai lebih dari satu domain

Untuk menghitung hibridisasi, satu ikatan rangkap dua adalah satu domain dan satu ikatan rangkap tiga adalah satu domain.

Lupa menghitung pasangan elektron bebas

Pasangan elektron bebas juga dihitung. Atom dengan tiga ikatan dan satu pasangan elektron bebas memiliki 4 domain, yang dalam model ini sering diberi label $sp^3$.

Mencampuradukkan geometri lokal dan bentuk seluruh molekul

Hibridisasi ditentukan untuk satu atom pada satu waktu. Hibridisasi menjelaskan susunan lokal di sekitar atom tersebut, bukan bentuk keseluruhan dari seluruh molekul.

Menganggap setiap label hibridisasi sama andalnya dalam kasus ikatan tingkat lanjut

Dalam kimia umum, label seperti $sp^3d$ dan $sp^3d^2$ adalah jalan pintas standar untuk 5 dan 6 domain elektron. Dalam mata kuliah yang lebih lanjut, beberapa molekul hipervalen dijelaskan dengan model ikatan lain, jadi jalan pintas ini sebaiknya dipahami sebagai model sesuai tingkat mata kuliah, bukan aturan universal.

Kapan hibridisasi paling berguna

Hibridisasi paling membantu ketika Anda ingin menghubungkan struktur Lewis dengan geometri lokal, sudut ikatan yang diperkirakan, atau gagasan bahwa ikatan rangkap dua biasanya mengandung satu ikatan $\sigma$ dan satu ikatan $\pi$.

Hibridisasi kurang membantu ketika ikatan sangat terdelokalisasi atau ketika struktur Lewis lokal sederhana memang sudah menjadi deskripsi yang lemah.

Coba molekul serupa

Coba versi Anda sendiri dengan $CO_2$, $CH_4$, atau $SF_6$. Hitung domain elektron di sekitar atom pusat, tentukan label hibridisasinya, lalu periksa apakah geometri dari VSEPR memberikan cerita yang sama.