Cara Cepat Menentukan Orbital Hibrida pada Struktur Molekul Organik (UTBK-SBMPTN 2022)

Jenis hibridisasi pada setiap atom-atom pada struktur molekul senyawa organik dapat ditentukan dengan cepat. Berikut ini contoh struktur molekul yang diangkat dari soal-soal UTBK-SBMPTN tahun 2022 yang dapat digunakan sebagai referensi untuk mempelajari soal sejenis pada pelajaran kimia di SMA/MA dan yang sederajat. Dalam soal UTBK-SBMPTN 2022 ini struktur molekul organik kebanyakan dibuat dengan model skeletal (kerangka), struktur molekul yang tidak mencantumkan semua atom C dan H. Oleh karena itu perlu dilengkapi lebih dahulu lambang unsur di setiap sudut dan terminal (ujung struktur rantai terbuka) dan juga pasangan elektron bebas (PEB) bila ada. 

  Petunjuk untuk menuliskan semua atom pada struktur molekul organik sebagai berikut.

• Setiap terminal dan sudut kerangka struktur bila tidak ditulis atomnya berarti itu terdapat atom C.
• Atom C, N, O, dan halogen (F, Cl, Br, I) dalam molekul organik umumnya mengikuti aturan oktet. Atom-atom tersebut akan mempunyai 4 pasang elektron. Bisa jadi membentuk ikatan tunggal (setara dengan 1 pasang elektron ikatan) , ikatan rangkap 2 (setara dengan 2 pasang elektron ikatan), rangkap 3 (setara dengan 3 pasang elektron ikatan), serta PEB.

Tahap penyelesaian soal:

1. Menambahkan atom C pada tiap sudut atau terminal struktur kerangka yang belum diberi lambang unsur
2. Menambahkan atom H pada C sehingga C punya 4 garis ikatan dan membentangkan H pada atom lain yang sudah ada
3. Menambahkan sejumlah PEB pada atom sehingga jumlah pasangan elektron berjumlah 4
   
4. Menghitung jumlah ikatan dan PEB pada setiap atom yang akan ditentukan hibridisasinya.
5. Konversi jumlah orbital menjadi jenis hibridisasi.  
   
   Catatan:
   Setiap PEB dan setiap jenis ikatan (baik ikatan tunggal, ikatan rangkap 2, ikatan rangkap 3) dianggap setara atau memerlukan 1 orbital.
   Dalam molekul organik umumnya menggunakan hanya orbital s dan p saja.

---

Contoh Terapan dari Soal SBMPTN 2022

Soal #1

Diberikan struktur urasil berikut:

Karbon pada urasil memiliki hibridisasi .....

A. sp
B. sp²
C. sp³
D. sp dan sp³
E. sp² dan sp³

Penyelesaian Soal:

Tahap-1

Tahap-2

Tahap-3

Tahap-4

Atom karbon ada 3, tetapi semuanya mempunyai formasi ikatan yang sama yaitu terdiri dari 3 ikatan, tanpa PEB.  Ingat di tahap ini apapun jenis ikatannya dianggap sama dan setiap ikatan dihitung sebagai 1 ikatan.

Tahap-5

Atom karbon mempunyai 3 ikatan, 3 ikatan setara dengan 3 orbital, 3 orbital ini terdiri 1 orbital s dan 2 orbital p. Jadi hibridisasi setiap atom C pada struktur urasil adalah sp².

Untuk hibridisasi atom lain pada struktur urasil dapat disimak pada gambar berikut. Khusus H tidak mengalami hibridisasi.

Jawaban Soal#1 yang tepat C.

---

Soal #2

Diberikan struktur molekul alanin berikut:

Hibridisasi atom oksigen pada molekul di atas adalah.....

A. sp dan sp²
B. sp dan sp³
C. sp² dan sp³
D. sp² dan sp²d
E. sp³ dan sp³d

Penyelesaian Soal #2:

Karena yang ditanyakan adalah hibridisasi oksigen seharusnya dapat fokus untuk oksigen saja, namun untuk pembelajaran akan ditentukan jenis hibridisasi setiap atom bukan hanya oksigen.

PEB perlu ditambahkan pada setiap atom bila jumlah elektron belum sama dengan 8. Ingat setiap 1 garis ikatan terdiri 2 elektron!

Tampak bahwa atom oksigen memiliki hibridisasi sp² dan sp³.

Jawaban Soal#2 yang tepat C.

Soal #3:

Diberikan struktur adenin berikut:

Dalam adenin, jumlah nitrogen dengan hibridisasi sp³ adalah.....
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5

Penyelesaian Soal #3:

Tahap pelengkapan atom dan ikatan serta PEB pada adenin:

Penentuan jenis hibridisasi atom N pada adenin:

Jadi N dengan hibridisasi sp³ berjumlah 2.

Jawaban Soal#3 yang tepat B.

Soal#4

Diberikan struktur aspartilklorida berikut:

Atom C kiral pada kation aspartilklorida memiliki hibridisasi.....
A. sp²
B. sp³
C. sp²d
D. sp²d²
E. dsp³

Penyelesaian Soal #4:

Tahap akhir dari pelengkapan atom dan PEB pada kation aspartilklorida.

Setiap atom C kiral (atom C yang mengikat 4 gugus berbeda-beda) selalu memiliki hibridisasi sp³, karena atom C tersebut mempunyai 4 ikatan. 4 ikatan berarti perlu 4 orbital hibrida yang terdiri 1 orbital s dan 3 orbital p.

Jawaban Soal#4 yang tepat B.

Soal#5

Diberikan struktur lomonen berikut:

Pada molekul limonen, jumlah atom karbon dengan hibridisasi  sp² adalah…
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6

Penyelesaian Soal #5:

Bila sudah terbiasa boleh langsung melengkapkan C dan H serta PEB bila perlu agar atom utama mengikuti aturan oktet. Bila sudah mulai memahami prinsip maka tidak perlu lagi semua atom H dibentangkan. 

Jadi atom C yang mempunyai sp², sebanyak 4. Atom C dengan hibridisasi sp³ sebanyak 6.

Jawaban Soal#5 yang tepat C.

Ingat, sesungguhnya cara cepat dalam belajar tidak ada, hanya ketika prinsip dalam pemahaman konsep didapat maka sudah pasti penyelesaian soal seperti di atas menjadi sangat cepat. Diperlukan pembiasaan dalam menghadapi tipe-tipe soal sejenis.

KSJSS. Terima kasih.