MolDraw › Alat kimia › Generator Diagram Orbital Molekul
Generator Diagram Orbital Molekul
Singkatnya: Generator diagram orbital molekul untuk molekul dan ion diatomik dari H₂ hingga Ne₂, ditambah CO, NO, CN⁻, dan HF. Alat ini memakai urutan orbital yang benar (dengan atau tanpa pencampuran s–p), mengisi elektron menurut aturan Hund, dan memberikan orde ikatan, sifat magnet, HOMO, LUMO, serta konfigurasi OM. Gratis, berjalan di peramban web Anda, dan tidak perlu diunduh.
Pilih molekul atau ion diatomik untuk melihat diagram energi OM-nya dengan orbital atom di kedua sisi, orbital molekul di tengah, dan setiap elektron digambar sebagai panah. Kotak hasil menjelaskan orde ikatan dan sifat magnet langkah demi langkah.
Ketik O2, N2+, O2 2-, NO, CO, CN- atau HF, atau pilih atom di bawah.
Contoh
Orbital ikatan berwarna hijau toska, orbital antiikatan merah, dan orbital nonikatan abu-abu. Garis putus-putus menunjukkan orbital atom mana yang bergabung. Skala energinya skematis.
Cara menggunakan generator diagram OM
- Ketik molekul atau ion diatomik di Molekul atau ion, misalnya
O2,N2+,O2 2-, atauCN-. Anda juga dapat memilih Atom 1, Atom 2, dan Muatan, atau menekan tombol contoh. - Biarkan Urutan orbital pada Otomatis untuk memakai aturan buku teks, atau paksa urutan dengan atau tanpa pencampuran s–p untuk membandingkan.
- Baca orde ikatan, sifat magnet, HOMO, LUMO, dan konfigurasi OM di kotak hasil. Diagram menampilkan elektron sebagai panah.
- Tekan Unduh SVG atau Unduh PNG untuk menyimpan diagram untuk catatan, slide, atau lembar kerja.
Cara kerja diagram orbital molekul
Saat dua atom berikatan, orbital atomnya bergabung menjadi orbital molekul (OM). Dua orbital atom menghasilkan satu OM ikatan (energi lebih rendah, kerapatan elektron di antara inti) dan satu OM antiikatan (energi lebih tinggi, ditandai *). Tumpang tindih ujung ke ujung menghasilkan orbital σ; tumpang tindih sisi ke sisi orbital p menghasilkan sepasang orbital π.
Orde ikatan = (elektron di OM ikatan − elektron di OM antiikatan) / 2
Urutan orbital untuk diatomik periode kedua
| Spesi | Urutan OM valensi (rendah ke tinggi) |
|---|---|
| Li₂ hingga N₂, dan spesi apa pun dengan 14 elektron atau kurang (CO, CN⁻, NO⁺, N₂⁺) | σ2s < σ*2s < π2p < σ2p < π*2p < σ*2p |
| O₂, F₂, Ne₂, dan spesi dengan lebih dari 14 elektron (O₂⁺, O₂⁻, NO) | σ2s < σ*2s < σ2p < π2p < π*2p < σ*2p |
Pergantian ini berasal dari pencampuran s–p. Pada B, C, dan N, tingkat 2s dan 2p berdekatan, sehingga σ2s dan σ2p berinteraksi dan σ2p terdorong di atas π2p. Pada O dan F, selisih 2s–2p besar, pencampurannya lemah, dan σ2p tetap di bawah π2p. Untuk spesi dengan 15 elektron atau lebih, kedua urutan menghasilkan jumlah elektron yang sama di setiap orbital, sehingga orde ikatan dan sifat magnet tidak berubah.
Aturan pengisian
- Aufbau: isi OM terendah terlebih dahulu. Setiap orbital memuat dua elektron dengan spin berlawanan (prinsip Pauli).
- Aturan Hund: pada pasangan terdegenerasi seperti π*2p, masukkan satu elektron ke setiap orbital sebelum berpasangan. Inilah sebabnya O₂ memiliki dua elektron tidak berpasangan.
- Sifat magnet: elektron tidak berpasangan apa pun membuat spesi bersifat paramagnetik (ditarik magnet). Semua elektron berpasangan berarti diamagnetik.
- HOMO dan LUMO: OM terisi tertinggi dan OM kosong terendah. HOMO yang terisi setengah disebut juga SOMO (OM terisi tunggal).
Diatomik heteronuklir
Pada CO, NO, dan CN⁻, atom yang lebih elektronegatif memiliki orbital atom berenergi lebih rendah, sehingga digambar lebih rendah di sebelah kanan. OM ikatan lebih dekat ke atom tersebut; OM antiikatan lebih dekat ke atom yang kurang elektronegatif. Pada HF, orbital 1s H hanya bertumpang tindih dengan orbital 2p F sepanjang ikatan. Orbital 2s F dan dua orbital 2p F lainnya tetap menjadi pasangan elektron bebas nonikatan, sehingga HF berorde ikatan 1.
Perbandingan orde ikatan, panjang ikatan, dan energi ikatan
Orde ikatan lebih tinggi berarti ikatan lebih pendek dan lebih kuat. Perkiraan panjang ikatan dalam pm dan energi disosiasi ikatan dalam kJ/mol:
| Spesi | Elektron | Orde ikatan | Sifat magnet (tidak berpasangan) | Panjang ikatan (pm) | Energi ikatan (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂⁺ | 1 | ½ | paramagnetik (1) | 106 | 256 |
| H₂ | 2 | 1 | diamagnetik | 74 | 436 |
| He₂⁺ | 3 | ½ | paramagnetik (1) | 108 | 230 |
| He₂ | 4 | 0 | diamagnetik | tidak terikat | tidak terikat |
| Li₂ | 6 | 1 | diamagnetik | 267 | 105 |
| Be₂ | 8 | 0 | diamagnetik | 245 | sekitar 10 |
| B₂ | 10 | 1 | paramagnetik (2) | 159 | 290 |
| C₂ | 12 | 2 | diamagnetik | 124 | 599 |
| N₂ | 14 | 3 | diamagnetik | 110 | 945 |
| N₂⁺ | 13 | 2½ | paramagnetik (1) | 112 | 841 |
| O₂⁺ | 15 | 2½ | paramagnetik (1) | 112 | 643 |
| O₂ | 16 | 2 | paramagnetik (2) | 121 | 498 |
| O₂⁻ (superoksida) | 17 | 1½ | paramagnetik (1) | 133 | t/a |
| O₂²⁻ (peroksida) | 18 | 1 | diamagnetik | 149 | t/a |
| F₂ | 18 | 1 | diamagnetik | 142 | 159 |
| Ne₂ | 20 | 0 | diamagnetik | tidak terikat | tidak terikat |
| CO | 14 | 3 | diamagnetik | 113 | 1076 |
| NO⁺ | 14 | 3 | diamagnetik | 106 | 1050 |
| CN⁻ | 14 | 3 | diamagnetik | 116 | t/a |
| NO | 15 | 2½ | paramagnetik (1) | 115 | 631 |
| HF | 10 | 1 | diamagnetik | 92 | 570 |
Tren pada deret oksigen: O₂⁺ (2½, 112 pm) > O₂ (2, 121 pm) > O₂⁻ (1½, 133 pm) > O₂²⁻ (1, 149 pm). Spesi isoelektronik (N₂, CO, CN⁻, NO⁺ dengan 14 elektron) semuanya berorde ikatan 3.
Contoh soal
O₂: mengapa oksigen cair menempel pada magnet
16 elektron: KK σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p².
Ikatan 10 (dengan σ1s), antiikatan 6. Dua elektron π* tidak berpasangan menurut aturan Hund.
Orde ikatan 2, paramagnetik, 2 tidak berpasangan
N₂: ikatan rangkap tiga
14 elektron, urutan dengan pencampuran s–p: KK σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p².
Orde ikatan = (10 − 4)/2.
Orde ikatan 3, diamagnetik, HOMO σ2p
B₂ dan C₂ (favorit soal JEE dan NEET)
B₂ (10 e): π2p¹ π2p¹ menghasilkan 2 elektron tidak berpasangan. C₂ (12 e): π2p⁴, semua berpasangan.
Tanpa pencampuran s–p, B₂ akan diamagnetik, yang bertentangan dengan hasil eksperimen.
B₂ paramagnetik (OI 1); C₂ diamagnetik (OI 2)
NO, NO⁺, dan NO⁻
NO memiliki 15 elektron: satu elektron di π*2p. NO⁺ (14) kehilangan elektron itu; NO⁻ (16) mirip O₂.
OI = (10 − 5)/2 untuk NO.
NO 2½ (1 tidak berpasangan), NO⁺ 3, NO⁻ 2 (2 tidak berpasangan)
CO: HOMO dan LUMO
14 elektron seperti N₂. HOMO-nya σ2p (3σ), sebagian besar pasangan elektron bebas karbon; LUMO-nya π*2p.
Inilah sebabnya CO mengikat logam melalui karbon dan menerima ikatan balik (back-bonding) ke π*.
Orde ikatan 3, diamagnetik
He₂ dan He₂⁺
He₂: σ1s² σ*1s², ikatan = antiikatan. He₂⁺: σ1s² σ*1s¹.
OI = (2 − 1)/2 untuk He₂⁺.
He₂ orde ikatan 0 (tidak stabil); He₂⁺ orde ikatan ½
Kesalahan umum
- Urutan yang salah untuk N₂ atau B₂. Memakai urutan O₂ untuk B₂ memprediksi molekul diamagnetik. Hingga 14 elektron, π2p datang sebelum σ2p.
- Berpasangan terlalu dini. Pada pasangan π atau π* terdegenerasi, dua elektron pertama masuk ke orbital terpisah dengan spin sejajar.
- Melupakan muatan. Muatan positif mengurangi elektron (O₂⁺ memiliki 15), muatan negatif menambahnya (O₂²⁻ memiliki 18).
- Tertukar hitungan inti dan valensi. Menghitung semua elektron atau hanya elektron valensi menghasilkan orde ikatan yang sama, karena pasangan inti σ1s dan σ*1s saling meniadakan. Yang penting konsisten.
- Menyebut orde ikatan 0 sebagai ikatan lemah. Orde ikatan 0 (He₂, Be₂, Ne₂) berarti tidak ada ikatan kovalen bersih; spesi ini tidak diharapkan ada sebagai molekul stabil.
- Mengira paramagnetisme memerlukan jumlah elektron ganjil. O₂ memiliki jumlah elektron genap tetapi tetap paramagnetik.
Menggambar molekul untuk catatan atau ujian? Gambar struktur Lewis, resonansi, dan mekanisme reaksi di MolDraw, editor struktur kimia online gratis.
Buka editor MolDrawPertanyaan yang sering diajukan
Berapa orde ikatan O₂?
O₂ memiliki 16 elektron: KK σ2s² σ*2s² σ2p² π2p⁴ π*2p². Elektron ikatan = 10 dan antiikatan = 6 (termasuk inti 1s), sehingga orde ikatan = (10 − 6)/2 = 2.
Mengapa O₂ bersifat paramagnetik?
Dua elektron terakhir masuk ke dua orbital π*2p yang terdegenerasi. Menurut aturan Hund, keduanya menempati orbital terpisah dengan spin sejajar, sehingga O₂ memiliki 2 elektron tidak berpasangan dan tertarik ke dalam medan magnet.
Mengapa urutan OM berbeda untuk N₂ dan O₂?
Pada B, C, dan N, tingkat energi 2s dan 2p berdekatan, sehingga pencampuran s–p mendorong σ2p di atas π2p. Pada O dan F, selisihnya besar dan σ2p tetap di bawah π2p. Sebagai patokan, spesi dengan 14 elektron atau kurang memakai urutan tercampur.
Mengapa B₂ paramagnetik tetapi C₂ diamagnetik?
Dengan pencampuran s–p, π2p terletak di bawah σ2p. B₂ (10 elektron) menempatkan satu elektron di setiap orbital π2p, sehingga ada 2 elektron tidak berpasangan. C₂ (12 elektron) mengisi penuh kedua orbital π2p, sehingga semua elektron berpasangan.
Berapa orde ikatan NO, NO⁺, dan NO⁻?
NO memiliki 15 elektron dengan satu elektron tidak berpasangan di π*2p, sehingga orde ikatannya 2,5. NO⁺ (14 elektron) berorde ikatan 3 dan diamagnetik. NO⁻ (16 elektron) berorde ikatan 2 dan memiliki dua elektron tidak berpasangan, seperti O₂.
Orbital mana yang menjadi HOMO pada CO?
HOMO CO adalah orbital σ2p (disebut juga 3σ), yang sebagian besar merupakan pasangan elektron bebas pada karbon. LUMO-nya π*2p. Inilah sebabnya CO berikatan dengan logam melalui karbon.
Bagaimana hubungan orde ikatan dengan panjang dan energi ikatan?
Orde ikatan yang lebih tinggi menghasilkan ikatan yang lebih pendek dan lebih kuat. Untuk deret oksigen: O₂⁺ (2,5) 112 pm, O₂ (2) 121 pm, O₂⁻ (1,5) 133 pm, dan O₂²⁻ (1) 149 pm.
Alat kimia terkait
Terakhir diperbarui: