Ikatan tiga-pusat empat-elektron

Ikatan tiga-pusat empat-elektron (3c-2e) adalah suatu model ikatan yang digunakan untuk menjelaskan ikatan pada molekul hipervalen seperti fosforus pentafluorida, sulfur heksafluorida, xenon fluorida, dan ion bifluorida.^[1]^[2] Model ini juga dikenal dengan nama Model tiga pusat Pimentel-Rundle atas karya George C. Pimentel pada tahun 1951,^[3] yang didasarkan pada konsep Robert E. Rundle yang dikembangkang sebelumnya untuk ikatan yang kekurangan elektron.^[4]

Model ini mempertimbangkan ikatan tiga atom yang kolinear. Sebagai contoh, pada XeF₂, subunit F-Xe-F linear dideskripsikan sebagai himpunan tiga orbital molekul (MO) yang diturunkan dari orbital-orbital p kolinear tiap-tiap atom. Ikatan Xe-F diakibatkan oleh kombinasi orbital p yang terisi pada atom pusat (Xe) dengan dua orbital p yang terisi setengah pada dua atom F, menghasilkan satu orbital ikat yang terisi, satu orbital non ikat yang terisi, dan satu orbital antiikat yang kosong. Dua orbital molekul dengan energi yang lebih isi terisi secara doblet. HOMO sistem ini terlokalisasi pada dua atom terminal. Lokalisasi ini didukung oleh fakta bahwa ligan terminal bersifat sangat elektronegatif pada molekul-molekul yang hipervalen.

Ikatan pada molekul hipervalen XeF₂ menurut model ikatan 3-pusat-4-elektron.

Ikatan pada XeF₂ juga dapat digambarkan secara kualitatif menggunakan resonansi:

{\bigg [}\ F{\frac {\quad }{\quad }}Xe^{+}\ {}^{-}\!F\quad \longleftrightarrow \quad F^{-}\ {}^{+}\!Xe{\frac {\quad }{\quad }}F\ {\bigg ]}

Pada penggambaran ini, kaidah oktet tidak dilanggar, dan derjat ikatnya adalah 1/2, dengan rapatan elektron meningkat pada atom fluorin. Penggambaran ini konsisten dengan gambaran orbital molekul yang dijelaskan di atas.

Model-model lama yang digunakan untuk menjelaskan hipervalensi kebanyakan melibatkan orbital d. Sampai dengan tahun 2008, penjelasan model ini masih dipelajari pada tingkat dasar universitas. Namun, perhitungan kimia kuantum menunjukkan bahwa partisipasi orbital d sangatlah kecil oleh karena perbedaan energi yang sangat besar antara orbital p yang terisi dengan orbital d yang kosong.^[5] Model ikatan 3-pusat-4-elektron tidak melibatkan partisipasi orbital d dan merupakan model yang paling luas diterima.^[6]

Referensi

^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 p. 897.
^ Weinhold, F.; Landis, C. Valency and bonding, Cambridge, 2005; pp. 275-306.
^ Pimentel, G. C. The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method. J. Chem. Phys. 1951, 19, 446-448. DOI:10.1063/1.1748245
^ Rundle, R. E. Electron Deficient Compounds. II. Relative Energies of "Half-Bonds". J. Chem. Phys 1949, 17, 671-675.DOI:10.1063/1.1747367
^ E. Magnusson. Hypercoordinate molecules of second-row elements: d functions or d orbitals? J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7940-7951. DOI:10.1021/ja00178a014
^ Chem. Soc. Rev. 1994, 111-118. DOI:10.1039/CS9942300111

[1] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 p. 897.

[2] Weinhold, F.; Landis, C. Valency and bonding, Cambridge, 2005; pp. 275-306.

[3] Pimentel, G. C. The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method. J. Chem. Phys. 1951, 19, 446-448. DOI:10.1063/1.1748245

[4] Rundle, R. E. Electron Deficient Compounds. II. Relative Energies of "Half-Bonds". J. Chem. Phys 1949, 17, 671-675.DOI:10.1063/1.1747367

[5] E. Magnusson. Hypercoordinate molecules of second-row elements: d functions or d orbitals? J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7940-7951. DOI:10.1021/ja00178a014

[6] Chem. Soc. Rev. 1994, 111-118. DOI:10.1039/CS9942300111

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]