RESUME V KIMIA ORGANIK I

ISOMER STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTIM NOMENKLATUR

A.    SISTIM NOMENKLATUR

Seperti senyawa organik lainnya, pemberian nama senyawa organik dapat mengikuti tata nama IUPAC atau berdasarkan nama biasa (common name).

 Tata nama menurut IUPAC, menggunakan nama gugus substituen sebagai awalan dari benzena dan ditulis sebagai satu kata.

Beberapa jenis senyawa benzena tersubstitusi, oleh IUPAC telah disetujui untuk menggunakan “common name” sebagai nama resmi. Walaupun demikian “chemical abstract” masih memberikan nama tersendiri.nama tersendiri.

Apabila gugus tersubstitusi lebihdari satu, terjadi 3 kemungkinan isomer yang dinyatakan sebagai awalan dalam bentuk kata Yunani, o (orto), p (para), dan m (meta).

 Urutan pemberian awalan disini sama dengan aturan umum, yaitu menurut abjad. Contoh:

Apabila terdapat benzena subtitusi satu dengan nama khusus, substitusi tambahan digunakan sebagai awalan pada pemberian nama ini.

Apabila gugus subtitusi ini merupakan gugus-gugus yang tergolong mempunyai nama khusus, gugus yang tidak biasa digunakan sebagai awalan digunakan sebagai nama dan gugus subtitusi yang biasa digunakan sebagai awalan.

Untuk polisubstitusi, harus digunakan  sistem penomoran.

B.    ISOMER STRUKTURAL

Variasi dalam struktur senyawa orgnanik dapat di sebabakan oleh jumlah atom atau jenis atom dalam molekul. Tetapi variasi dalam stuktur ini dapat juga terjadi karen aurutan atom yang terlibat satu sama lain dalam satu molekul. Misalnya C₂H₆O dapat di tulis dua rumus bangun yang berlainan, CH₃OCH₃ dan CH₃CH₂OH.

Dua senyawa atau lebih yang memiliki rumus molekul yang sama disebut isomer. Jika senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama itu memiliki urutan atom yang berlainan, maka mereka mempunyai struktural satu terhadap yang lain. Dimetil eter dan etanol merupakan contoh sepasang isomer struktural.

Terikatnya suatu gugus fungsional pada posisi yang berbeda-beda dalam sebuah molekul juga akanmenghasilkan isomer struktural.

Jenis jenis Isomer Struktur

Isomer rantai

Isomer-isomer ini muncul karena adanya kemungkinan dari percabangan rantai karbon. Sebagai contoh, ada dua buah isomer dari butan, C₄H₁₀. Pada salah satunya rantai karbon berada dalam dalam bentuk rantai panjang, dimana yang satunya berbentuk rantai karbon bercabang.

Isomer posisi

Pada isomer posisi, kerangka utama karbon tetap tidak berubah. Namun atom-atom yang penting bertukar posisi pada kerangka tersebut.

Sebagai contoh, ada dua isomer struktur dengan formula molekul C₃H₇Br. Pada salah satunya bromin berada diujung dari rantai. Dan yang satunya lagi pada bagian tengah dari rantai.

Isomer grup fungsional

Pada variasi dari struktur isomer ini, isomer mengandung grup fungsional yang berbeda- yaitu isomer dari dua jenis kelompok molekul yang berbeda.

Sebagai contoh, sebuah formula molekul C₃H₆O dapat berarti propanal (aldehid) or propanon (keton).

 C.    ISOMER PADA ALKANA

Tergolong keisomeran struktur yaitu perbedaan kerangka atom karbonnya. Makin panjang rantai karbonnya, makin banyak pula kemungkinan isomernya. Pertambahan jumlah isomer ini tidak ada aturannya. Perlu diketahui juga bahwa tidak berarti semua kemungkinan isomer itu ada pada kenyataannya. Misalnya : dapat dibuat 18 kemungkinan isomer dari C₈H₁₈, tetapi tidak berarti ada 18 senyawa dengan rumus molekul C₈H₁₈.

Isobutana (alkana yang bercabang) memiliki titik didih dan titik leleh lebih rendah dibandingkan n-butana(yang tidak bercabang). Hal ini disebabkan oleh struktur yang lebih rumit pada isobutana mengakibatkan gaya tarik antarmolekul lebih kecil dibandingkan struktur rantai lurus sehingga lebih mudah menguap.

Pada senyawa pentana, titik didih dan titik leleh berkurang menurut urutan: n-pentana > isopentana > neopentana. Hal ini akibat dari bentuk struktur, yaitu neopentana lebih rumit dibandingkan isopentana. Demikian juga isopentana lebih rumit dari n-pentana.

STRUKTUR ETILEN

Pada struktur etilen ikatan tunggal lebih panjang dari pada ikatan rangkap, karena interaksi ikatan pi menjadikan ikatan tersebut memendek.

Ikatan ganda lebih pendek dari ikatan tunggal karena p-orbital tumpang tindih dimaksimalkan. Sudut ikatan HCH pada etena adalah 117 derajat dan sudut HCC adalah 121,5 derajat. Karena CC ikatan sigma akan berisi kerapatan lebih elektron dari ikatan CH, sehingga menyebabkan tolakan elektron antara obligasi sigma CC dan obligasi sigma CH akan lebih besar dari tolakan elektron antara dua ikatan CH. Maka sudut ikatan HCC akan terbuka sedikit dari ideal 120 derajat dan sudut HCH akan menutup sedikit untuk meminimalkan tolakan elektrostatik ikatan-ikatan

RESUME IV KIMIA ORGANIK

KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK

Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.

Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang.

A.    SENYAWA RANTAI TERBUKA

 Senyawa hidrokarbon alifatik,yaitu senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai lurus (terbuka) dan atau bercabang. Alifatik berasal dari bahasa Yunani aleiphar yang berarti lemak, sebagaimana senyawa ini sebelumnya diperoleh dari lemak hewani atau nabati, atau memiliki sifat seperti lemak.

 Berdasarkan ikatan yang terdapat dalam rantai karbonnya,senyawa hidrokarbon alifatik dapat dibagi atas dua jenis ,yaitu :

·         Hidrokarbon jenuh ,yaitu pada rantai karbonnya semua berikatan tunggal Hidrokarbon jenis ini disebut alkana. 

·         Hidrokarbon tak jenuh ,yaitu pada rantai karbonnya terdapat ikatan rangkap dua atau tiga. Hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap dua disebut alkena,sedangkan hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap tiga disebut alkuna.

Contoh senyawa rantai terbuka:

·         CH 3-CH 2-CH 2-CH3     CH 3-CH 2-CH 2-CH2-OH       H2C=CH2.

rantai bercabang

B.     SENYAWA RANTAI TERTUTUP

Senyawa ini mengandung satu atau lebih rantai tertutup (cincin) dan dikenal sebagai senyawa siklik atau cincin. Terdiri dari dua jenis:

Senyawa Homosiklik

Senyawa-senyawa di mana cincin hanya terdiri dari atom karbon disebut senyawa homosiklik. Senyawa homosiklik atau senyawa karbosiklik dibagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan senyawa aromatik.

• Senyawa alisiklik

Sebuah cincin beranggota tiga atau lebih atom karbon menyerupai senyawa alifatik seperti dalam senyawa homosiklik disebut senyawa alisiklik. Hidrokarbon alisiklik jenuh memiliki rumus umum Cn H2n. Contoh senyawa alisiklik adalah siklopropana, siklobutana, sikloheksana.

• Senyawa aromatik

Senyawa ini mengandung cincin benzena yaitu sebuah cincin dari enam atom karbon dengan ikatan ganda dan tunggal yang berselang-seling. Disebut senyawa aromatik karena banyak dari mereka yang memiliki bau yang harum
contoh senyawa aromatik:
.

Senyawa heterosiklik

Ketika lebih dari satu jenis atom berada dalam satu senyawa cincin, mereka dikenal sebagai senyawa heterosiklik. Dalam senyawa ini umumnya satu atau lebih atom unsur seperti nitrogen ‘N’, oksigen ‘O’, atau sulfur ‘S’ ada di dalam cincin. Atom selain karbon yaitu N, O atau S yang ada dalam cincin disebut heteroatom. Senyawa heterosiklik dengan lima dan enam atom disebut sebagai heterosiklik beranggota lima dan enam. Contohnya adalah piridin, furan, tiofen, pirol.

Senyawa heterosiklik selanjutnya dapat diklasifikasikan sebagai monosiklik, bisiklik dan trisiklik tergantung pada jumlah atom penyusun cincin satu, dua atau tiga.

Hidrokarbon dapat lebih diklasifikasikan menjadi empat jenis berdasarkan struktur, yaitu:

• ·         Alkana

Hidrokarbon yang mengandung ikatan C-C tunggal dalam molekul mereka disebut alkana. Termasuk rantai terbuka serta tertutup (siklik). Sebagai contoh, etana, propana siklopentana.

contoh:

• ·         Alkena

Alkena adalah hidrokarbon yang mengandung setidaknya satu karbon-karbon ikatan rangkap. Misalnya,

• ·         Alkuna

Hidrokarbon golongan alkuna mengandung setidaknya satu karbon-karbon ikatan rangkap tiga. Misalnya etuna CH≡CH

• ·        Arena

Arena adalah hidrokarbon yang mengandung setidaknya mempunyai satu cincin aromatik atau benzena. Misalnya, benzena, toluena, o-xilena. Mereka juga mengandung lebih dari satu cincin benzena. Misalnya, naftalena (2 cincin) dan antrasena (3 cincin).
contoh :

naftalen

antrasena

TUGAS KIMIA ORGANIK

TUGAS HIBRIDA

1.      ATOM OKSIGEN

₈O = 

2P⁴        

2S²        

1S²        

SP³        

Air adalah contoh senyawa yang mengandung oksigen sp3

                       

SP²        

Contoh molekul yang memiliki atom oksigen terhibridisasi sp2 adalah pada senyawa-senyawa karbonil 

2.      ATOM NITROGEN

₇N=

2P³        

2S²        

1S²        

SP³

Dengan melihat konfigurasi elektronnya, dapat diprediksi bahwa oksigen mampu membentuk dua ikatan sigma karena pada kulit terluarnya terdapat dua elektron tak berpasangan (2py dan 2pz).

SP²

Oksigen juga dapat terhibridisasi sp2, yaitu dengan mempromosikan satu elektronnya ke orbital p.

      

SP

Nitrogen memiliki tiga elektron tak berpasangan pada orbital hibrid sp3, ketika satu elektron dalam orbital hibrida tersebut tereksitasi ke orbital p maka terbentuk hibrida baru, yaitu sp2. Elektron pada orbital p digunakan untuk membentuk ikatan pi. Jadi, atom nitrogen yang terhibridisasi sp2 memiliki satu ikatan pi yang digunakan untuk membentuk ikatan rangkap dua, mirip dengan molekul etena. Apabila elektron yang tereksitasi ke orbital p ada dua maka nitrogen memiliki kemampuan membentuk dua ikatan pi atau satu ikatan rangkap tiga (hibridisasi sp).

TUGAS TERSTRUKTUR I

TUGAS TERSTRUKTUR

1.  Menurut Louis de Broglie bahwa elektron mempunyai sifat gelomabang sekaligus juga partikel. Jelaskan keterkaitan dengan teori mekanika kuantum dan teori orbital molekul?

JAWAB:

Salah satu kelemahan dari teori atom Niels Bohr, yaitu tidak dapat menjelaskan mengapa elektron hanya boleh berada pada tingkat energi tertentu. Pertanyaan itu baru dapat dijelaskan setelah Louis de Broglie, seorang ahli fisika dari Perancis, mengemukakan gagasanya tentang gelombang materi.

Pada tahun 1924, Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu waktu sehingga untuk menghitung panjang gelombang satu partikel diperoleh:

Hipotesis de Broglie terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi seperti halnya sinar–X. Sebagai akibat dari dualisme sifat elektron sebagai materi dan sebagai gelombang, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dapat dibenarkan. Gelombang  tidak bergerak menurut suatu garis, melainkan menyebar pada suatu daerah tertentu.

Menurut model atom mekanika kuantum, gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom memiliki sifat dualisme. Oleh karena gerakan elektron dalam mengelilingi inti memiliki sifat seperti gelombang maka persamaan gerak elektron dalam mengelilingi inti harus terkait dengan fungsi gelombang. Dengan kata lain, energi gerak (kinetik) elektron harus diungkapkan dalam bentuk persamaan fungsi gelombang.

Partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Pernahkan Anda mendengar bunyi petir dan melihat kilat ketika hujan turun? Manakah yang lebih dulu terjadi, kilat atau petir?

Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara. Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an LH Giermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris).

Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinge

 2.  Bila absorpsi sinar UV oleh ikatan rangkap menghasilkan promosi elektron ke orbital yang berenergi lebih tinggi. Transisi elektron manakah memerlukan energi terkecil bila sikloheksena berpindah ke tingkat tereksitasi?

JAWAB:

Pada daerah sinar uv-sinar tampak hanya melibatkan transisi elektron dari p ke p* dan n ke p*, sehingga senyawa yang dapat menunjukkan sifat absortivitasnya pada daerah ini hanya senyawa-senyawa yang memiliki transisi elektron dari p ke p* dan n ke p* saja. Dimana senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa-senyawa yang memiliki ikatan rangkap dengan panjang gelombang (l) >200 nm atau dengan kata lain senyawa tersebut memiliki gugus kromofor.

Spektrum elektron suatu molekul adalah hasil transisi antara dua tingkat energi elektron pada molekul tersebut.

Menurut Teori Orbital Molekul ketika molekul tereksitasi oleh energi yang terserap (sinar UV-Tampak). Elektron akan mengalami promosi dari orbital bonding ke antibonding.

Jenis transisi elektronik:

Transisi σ—>σ*

Ikatan sigma merupakan ikatan yang sangat kuat sehingga dibutuhkan energi yang tinggi untuk dapat melakukan transisi ini.

Senyawa organik yang terbentuk dari ikatan sigma (ikatan tunggal) tidak menunjukkan absorpsi di daerah normal ultraviolet (200 – 400 nm).

Senyawa hidrokarbon seperti CH4 (metana), CH3-CH2-CH3 (propana) mengalami transisi ini.

Transisi n—>σ*

Transisi jenis ini terjadi pada senyawa heteroatom berikatan tunggal yang terikat dengan atom yang memiliki pasangan elektron bebas seperti atom oksigen (O), atom-atom halogen (F, Cl, Br, I), atom nitrogen (N) dan sebagainya.

Senyawa-senyawa organik yang mengalami transisi ini diantaranya adalah eter, alkohol, alkil halida, amina dan sebagainya.

Transisi π—>π*

Transisi jenis ini terjadi pada molekul hidrokarbon tak jenuh atau molekul yang memiliki ikatan rangkap.

Energi yang dibutuhkan untuk melakukan eksitasi lebih kecil dibandingkan transisi sebelumnya, sehingga transisi ini terjadi pada panjang gelombang yang lebih besar

Senyawa-senyawa organik yang mengalami transisi ini diantaranya adalah senyawa alkena dan alkuna.

Transisi n—>π*

Transisi ini terjadi pada senyawa tak jenuh yang berikatan dengan atom yang memiliki pasangan elektron bebas.

Senyawa organik yang mengalami transisi ini diantaranya adalah senyawaan karbonil (C=O), nitril (C=N).

Pada umumnya senyawa yang mempunyai transisi σ—>σ* mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang sekitar 150 nm

Senyawa yang mempunyai transisi σ—>σ*  dan n—>σ*  (kromofor tak terkonjugasi) mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang sekitar 200 nm

Senyawa yang mempunyai transisi π—>π* dan n—>π*   mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang daerah ultraviolet kuarsa (200 – 400 nm)

Panjang gelombang sinar ultraviolet-visible berkisar antara 200 – 400 nm. Maka senyawa yang dapat dideteksi oleh spektrofotometer UV-Vis adalah senyawa yang mempunyai transisi π—>π* dan             n–>π*

Intensitas absorpsi yang disebabkan oleh transisi n—>π*   lebih kuat 10 – 100 kali intensitas yang disebabkan oleh transisi π—>π*