Atom karbon merupakan salah satu atom yang paling penting dalam kimia organik. Hal ini dikarenakan atom karbon mampu membentuk molekul yang sangat kompleks dan beraneka ragam. Namun, meskipun atom karbon memiliki elektron valensi yang cukup banyak, yaitu empat, tetapi atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen. Mengapa hal ini terjadi?
Struktur Atom Karbon
Untuk memahami mengapa atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen, kita perlu memahami struktur atom karbon terlebih dahulu. Atom karbon memiliki nomor atom 6, yang berarti terdapat 6 elektron dan 6 proton pada inti atomnya. Elektron-elektron ini terdistribusi pada tiga kulit elektron, yaitu kulit pertama, kedua, dan ketiga. Pada kulit pertama terdapat 2 elektron, pada kulit kedua terdapat 4 elektron, dan pada kulit ketiga terdapat 0 elektron.
Elektron valensi pada atom karbon terdapat pada kulit kedua. Elektron ini berjumlah 4 dan akan digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Namun, sebelum membentuk ikatan kovalen, elektron valensi pada atom karbon akan membentuk ikatan dengan elektron valensi atom lain. Ikatan ini disebut ikatan kovalen tunggal atau ikatan sigma.
Prinsip Oktet
Selain itu, untuk memahami mengapa atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen, kita juga perlu memahami prinsip oktet. Prinsip oktet menyatakan bahwa atom yang berikatan akan cenderung menyeimbangkan jumlah elektron valensinya sehingga mencapai oktet (terdiri dari 8 elektron pada kulit terluar).
Pada atom karbon, jika atom ini membentuk lebih dari empat ikatan kovalen, maka atom karbon akan memiliki lebih dari delapan elektron pada kulit terluarnya. Hal ini akan menyebabkan atom karbon menjadi tidak stabil dan cenderung bereaksi dengan cepat dengan atom lain untuk mencapai kestabilan elektronik.
Konfigurasi Elektron
Untuk memahami mengapa atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen, kita juga perlu memahami konfigurasi elektron. Konfigurasi elektron pada atom karbon adalah 1s2 2s2 2p2. Artinya, pada kulit pertama terdapat 2 elektron, pada kulit kedua terdapat 2 elektron pada subkulit s dan 2 elektron pada subkulit p.
Elektron pada subkulit s akan membentuk ikatan kovalen dengan atom lain, sedangkan elektron pada subkulit p akan membentuk ikatan kovalen atau ikatan rangkap dengan atom lain. Namun, subkulit p hanya terdapat 3 orbital, sehingga hanya mampu menampung 6 elektron. Oleh karena itu, atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen.
Contoh Molekul yang Dibentuk oleh Atom Karbon
Atom karbon mampu membentuk berbagai macam molekul organik yang kompleks dan beraneka ragam. Beberapa contoh molekul yang dibentuk oleh atom karbon adalah sebagai berikut:
Metana (CH4)
Metana adalah molekul yang terdiri dari satu atom karbon dan empat atom hidrogen. Keempat ikatan kovalen pada atom karbon membentuk sudut tetrahedral, sehingga molekul metana memiliki bentuk piramida segitiga.
Etena (C2H4)
Etena adalah molekul yang terdiri dari dua atom karbon dan empat atom hidrogen. Atom karbon pada molekul etena membentuk dua ikatan rangkap, sehingga molekul etena memiliki bentuk linier.
Asam Asetat (CH3COOH)
Asam asetat adalah molekul yang terdiri dari dua atom karbon, dua atom oksigen, dan empat atom hidrogen. Atom karbon pada molekul asam asetat membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom lain dan satu ikatan kovalen dengan atom oksigen. Molekul asam asetat memiliki bentuk planar trigonal.
Kesimpulan
Atom karbon hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen karena konfigurasi elektron pada atom karbon hanya mampu menampung empat elektron pada subkulit p. Selain itu, jika atom karbon membentuk lebih dari empat ikatan kovalen, maka atom karbon akan memiliki lebih dari delapan elektron pada kulit terluarnya yang membuat atom menjadi tidak stabil. Meskipun hanya mampu membentuk empat ikatan kovalen, atom karbon mampu membentuk molekul organik yang sangat kompleks dan beraneka ragam.
