Panjang ikatan
Dalam geometri molekul, panjang ikatan atau jarak ikatan adalah jarak rata-rata antara inti dua atom yang terikat dalam molekul. Hal ini adalah salah satu sifat yang dapat dipindahkan dari ikatan antara atom dari jenis tetap, yang relatif independen dari molekul tersebut.
Panjang ikatan berhubungan dengan orde ikatan: bila lebih banyak elektron berpartisipasi dalam pembentukan ikatan, ikatannya menjadi lebih pendek. Panjang ikatan juga berbanding terbalik dengan kekuatan ikatan dan energi disosiasi ikatan: semua faktor lainnya sama, ikatan yang lebih kuat akan lebih pendek.[3] Dalam ikatan antara dua atom yang identik, separuh jarak ikatan sama dengan jari-jari kovalen.[4]
Panjang ikatan diukur dalam fasa padat dengan cara difraksi sinar-X, atau didekati dalam fasa gas dengan spektroskopi gelombang mikro. Ikatan antara sepasang atom tertentu dapat bervariasi antara molekul yang berbeda. Misalnya, ikatan karbon dengan hidrogen dalam metana berbeda dari senyawa metil klorida.[5] Akan tetapi, mungkin untuk membuat generalisasi ketika struktur umumnya sama.
Faktor yang mempengaruhi panjang ikatan
Faktor-faktor yang menentukan panjang ikatan adalah jari-jari kovalen, keelektronegatifan, energi ikatan dan orde ikatan.
Jari-jari kovalen
Jari-jari kovalen adalah setengah dari jarak antara dua inti atom homonuklir yang berikatan kovalen atau setengah dari jarak ikatan antara dua atom yang sama. Perbedaan panjang ikatan dalam ikatan antar molekul karena perbedaan pada nomor atom dalam molekul-molekul tersebut. Jika nomor atom dalam suatu molekul semakin besar maka semakin besar jari-jari atomnya.
Keelektronegatifan
Panjang ikatan dipengaruhi oleh keelektronegatifan, untuk ikatan yang dibentuk dari atom-atom yang memiliki perbedaan keelektronegatifan, rumus Pauling dan Huggins tidak dapat diterapkan. Kenyataan memberi petunjuk bahwa panjang ikatan seperti ini selalu lebih pendek daripada jumlah jari-jari atom pembentuknya. Hal ini terjadi karena adanya kontraksi akibat perbedaan keelektronegatifan termasuk panjang ikatan H-X (X = halida) karena perbedaan keelektronegatifan.[6]
Orde ikatan
Panjang ikatan berkurang dengan bertambahnya orde ikatan. Makin tinggi orde ikatan, maka ikatannya semakin pendek, bergitu pula sebaliknya. Namun makin tinggi orde ikatan suatu ikatan molekul, maka ikatan yang terjadi di antara molekul semakin kuat. pada umumnya ikatan rangkap lebih kecil ikatannya dari ikatan tunggal.[7]
Panjang ikatan karbon dengan unsur lainnya
Sebuah tabel dengan ikatan tunggal untuk karbon dengan unsur lainnya[1] diberikan di bawah ini. Panjang ikatan diberikan dalam pikometer. Dengan perkiraan jarak ikatan antara dua atom yang berbeda adalah jumlah jari-jari kovalen individu (diberikan dalam artikel unsur kimia untuk setiap unsur). Sebagai kecenderungan umum, jarak ikatan menurun sepanjang periode di tabel periodik dan meningkat sepanjang golongan. Tren ini identik dengan jari-jari atom.
| Unsur yang terikat | Panjang ikatan (pm) | Golongan |
|---|---|---|
| H | 106–112 | golongan 1 |
| Be | 193 | golongan 2 |
| Mg | 207 | golongan 2 |
| B | 156 | golongan 13 |
| Al | 224 | golongan 13 |
| In | 216 | golongan 13 |
| C | 120–154 | golongan 14 |
| Si | 186 | golongan 14 |
| Sn | 214 | golongan 14 |
| Pb | 229 | golongan 14 |
| N | 147–210 | golongan 15 |
| P | 187 | golongan 15 |
| As | 198 | golongan 15 |
| Sb | 220 | golongan 15 |
| Bi | 230 | golongan 15 |
| O | 143–215 | golongan 16 |
| S | 181–255 | golongan 16 |
| Cr | 192 | golongan 6 |
| Se | 198–271 | golongan 16 |
| Te | 205 | golongan 16 |
| Mo | 208 | golongan 6 |
| W | 206 | golongan 6 |
| F | 134 | golongan 17 |
| Cl | 176 | golongan 17 |
| Br | 193 | golongan 17 |
| I | 213 | golongan 17 |
Panjang ikatan dalam senyawa organik
Panjang ikatan antara dua atom dalam suatu molekul tidak hanya tergantung pada atom tetapi juga pada faktor-faktor seperti hibridisasi orbital dan sifat elektronik dan sterik dari substituennya. Panjang ikatan karbon-karbon (C-C) pada intan adalah 154 pm, yang juga merupakan panjang ikatan terbesar yang ada untuk ikatan kovalen karbon biasa. Karena satu satuan panjang atom (yaitu jari-jari Bohr) adalah 52.9177 pm, panjang ikatan C-C adalah 2.91 satuan atomik, atau sekitar tiga jari-jari Bohr panjang.
Panjang ikatan dengan panjang yang tidak biasa memang ada. Dalam satu senyawa, trisiklobutabenzena, panjang ikatan sebesar 160 pm dilaporkan. Pemegang rekor saat ini adalah siklobutabenzena lainnya dengan panjang 174 pm berdasarkan kristalografi sinar-X.[9] Pada jenis senyawa ini cincin siklobutana akan memaksa sudut 90° pada atom karbon yang terhubung pada cincin benzena di mana biasanya memiliki sudut 120°.
Keberadaan panjang ikatan C-C yang sangat panjang hingga 290 pm diklaim dalam dimer dari dua tetrasianoetilena, meskipun ini menyangkut ikatan 2-elektron-4-pusat.[10][11] Jenis pengikatan ini juga telah diamati pada dimer fenalena netral. Panjang ikatannya disebut "ikatan panekuk"[12] adalah mencapai 305 pm.
Ikatan yang lebih pendek dari rata-rata jarak ikatan C–C juga dimungkinkan: Alkena dan alkuna memiliki panjang ikatan masing-masing 133 dan 120 pm karena peningkatan karakter-s dari ikatan sigma. Pada benzena semua ikatan memiliki panjang yang sama: 139 pm. Ikatan karbon-karbon tunggal yang meningkatkan karakter-s juga penting dalam ikatan pusat diasetilena (137 pm) dan dari dimer tetrahedran (144 pm).
Dalam propionitril gugus siano menarik elektron, juga menghasilkan panjang ikatan yang berkurang (144 pm). Pemampatan ikatan C-C juga dimungkinkan dengan penerapan regangan. Senyawa organik yang tidak biasa ada yang disebut In-metilsiklopana dengan jarak ikatan yang sangat pendek 147 pm untuk gugus metil yang terjepit di antara triptisena dan gugus fenil. Dalam percobaan in silico jarak ikatan 136 pm diperkirakan untuk neopentana yang terkunci dalam fullerene.[13] Ikatan tunggal C-C teoretis terkecil yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 131 pm untuk turunan tetrahedran hipotetis[14]
Studi yang sama juga memperkirakan bahwa meregangkan atau meremas ikatan C-C dalam molekul etana pada 5 pm masing-masing mensyaratkan 2.8 atau 3.5 kJ/mol. Peregangan atau pemampatan ikatan yang sama pada 15 pm membutuhkan sekitar 21.9 atau 37.7 kJ/mol.
| C–H | Panjang (pm) | C–C | Panjang (pm) | Ikatan rangkap | Panjang (pm) |
|---|---|---|---|---|---|
| sp3–H | 110 | sp3–sp3 | 154 | Benzena | 140 |
| sp2–H | 109 | sp3–sp2 | 150 | Alkena | 134 |
| sp–H | 108 | sp2–sp2 | 147 | Alkuna | 120 |
| sp3–sp | 146 | Alena | 130 | ||
| sp2–sp | 143 | ||||
| sp–sp | 137 |
Lihat pula
Referensi
- ^ Mata, F.; Carballo, N. (1983). "Microwave spectrum and molecular structure of thionyl chloride". J. Mol. Struct. 101 (3-4): 233–238. doi:10.1016/0022-2860(83)85016-9.
- ^ Mootz, D.; Merschenz-Quack, A. (1988). "Structures of thionyl halides: SOCl2 and SOBr2". Acta Cryst. 44: 926–927. doi:10.1107/S010827018800085X.
- ^ Walsh, A. D. (1947). "Remarks on the strengths of bonds". Trans. Faraday Soc. 43: 60–77. doi:10.1039/TF9474300060.
- ^ Somayajulu, G. R. (1958). "On Covalent Bond Length and Bond Order. VIII". J. Chem. Phys. 28: 822. doi:10.1063/1.1744277.
- ^ Miller, S. L.; Aamodt, L. C.; Dousmanis, G.; Townes, C. H.; Kraitchman, J. (1952). "Structure of the Methyl Halides". J. Chem. Phys. 20: 1112. doi:10.1063/1.1700676.
- ^ Bent, H. A. (1960). "Group Electronegativities from Bond Lengths". J. Chem. Phys. 32: 1582. doi:10.1063/1.1730975.
- ^ Gordy, W. (1947). "Dependence of Bond Order and of Bond Energy Upon Bond Length". J. Chem. Phys. 15: 305. doi:10.1063/1.1746501.
- ^ Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-65th). CRC Press. ISBN 0-8493-0465-2.
- ^ Fumio Toda (April 2000). "Naphthocyclobutenes and Benzodicyclobutadienes: Synthesis in the Solid State and Anomalies in the Bond Lengths". European Journal of Organic Chemistry. 2000 (8): 1377–1386. doi:10.1002/(SICI)1099-0690(200004)2000:8<1377::AID-EJOC1377>3.0.CO;2-I.
- ^ Novoa J. J.; Lafuente P.; Del Sesto R. E.; Miller J. S. (2001-07-02). "Exceptionally Long (2.9 Å) C–C Bonds between [TCNE]− Ions: Two-Electron, Four-Center π*–π* C–C Bonding in π-[TCNE]22−". Angewandte Chemie International Edition. 40 (13): 2540–2545. doi:10.1002/1521-3773(20010702)40:13<2540::AID-ANIE2540>3.0.CO;2-O.
- ^ Lü J.-M.; Rosokha S. V.; Kochi J. K. (2003). "Stable (Long-Bonded) Dimers via the Quantitative Self-Association of Different Cationic, Anionic, and Uncharged -Radicals: Structures, Energetics, and Optical Transitions". J. Am. Chem. Soc. 125 (40): 12161–12171. doi:10.1021/ja0364928.
- ^ Suzuki S.; Morita Y.; Fukui K.; Sato K.; Shiomi D.; Takui T.; Nakasuji K. (2006). "Aromaticity on the Pancake-Bonded Dimer of Neutral Phenalenyl Radical as Studied by MS and NMR Spectroscopies and NICS Analysis". J. Am. Chem. Soc. 128 (8): 2530–2531. doi:10.1021/ja058387z.
- ^ Huntley D. R.; Markopoulos G.; Donovan P. M.; Scott L. T.; Hoffmann R. (2005). "Squeezing C–C Bonds". Angewandte Chemie International Edition. 44 (46): 7549–7553. doi:10.1002/anie.200502721. PMID 16259033.
- ^ Martinez-Guajardo G.; Donald K. J.; Wittmaack B. K.; Vazquez M. A.; Merino G. (2010). "Shorter Still: Compresing C–C Single Bonds". Organic Letters, ASAP. 12 (18): 4058. doi:10.1021/ol101671m.
- ^ Fox, Marye Anne; Whitesell, James K. (1995). Organische Chemie: Grundlagen, Mechanismen, Bioorganische Anwendungen. Springer. ISBN 978-3-86025-249-9.