Interaksi HOMO – LUMO

Pendahuluan

Interaksi dengan cahaya inframerah menyebabkan molekul untuk menjalani transisi getaran. Pada panjang gelombang yang lebih pendek, ada sinar UV (200-400 nm) dan cahaya tampak (400-700 nm) yang mempunyai energi radiasi lebih tinggi. Keduanya merupakan kisaran dari spektrum elektromagnetik yang menyebabkan banyak molekul organik menjalani transisi elektronik. Ketika energi dari UV atau cahaya tampak diserap oleh molekul, satu elektronnya melompat dari energi orbital molekul yang lebih rendah ke yang lebih tinggi.

uv visible infrared

Pengertian HOMO – LUMO

Contoh sederhana adalah molekul hidrogen, H2. Gambar orbital molekul untuk molekul hidrogen terdiri dari sebuah ikatan sigma (σ), dan sebuah anti-ikatan (antibonding) sigma (σ*). Ketika molekul dalam keadaan ground state, kedua elektron dipasangkan pada orbital ikatan yang energinya lebih rendah yang disebut dengan HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital). HOMO adalah energi tertinggi orbital molekul yang mempunyai elektron. Sebaliknya, anti-ikatan (antibonding) σ* adalah LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). LUMO adalah energi terendah untuk menaruh atau mengeksitasi elektron.

Jika molekul terpapar dengan oleh cahaya yang panjang gelombang dan energinya setara dengan ΔE (perbedaan energi HOMO-LUMO), panjang gelombang ini akan menyerap energi dan energi tersebut akan digunakan untuk menghempaskan salah satu elektron dari HOMO ke LUMO (dari orbital σ ke σ*). Hal ini dikenal dengan transisi σ – σ*. ΔE transisi elektronik ini adalah 258 kkal/mol, sesuai dengan cahaya dengan panjang gelombang 111 nm. Hal tersebut menjelaskan bahwa mengukur panjang gelombang yang diserap senyawa dapat digunakan untuk mengukur perbedaan HOMO-LUMO.

Ketika sebuah molekul dengan ikatan rangkap seperti etena (H2C=CH2) menyerap cahaya, molekul tersebut akan menjalani transisi π – π*. Karena celah energi π – π* lebih sempit daripada celah energi σ – σ*, etena menyerap cahaya pada 165 nm, lebih panjang daripada yang diserap molekul hidrogen. Celah energi pada transisi π – π* lebih kecil daripada ikatan rangkap terisolasi, dengan demikian panjang gelombang yang diserap menjadi lebih panjang. Molekul atau bagian molekul yang menyerap cahaya secara kuat pada daerah UV-Vis disebut sebagai kromofor.