ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMENKLATUR

ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMEKLATUR

A.  SISTEM NOMEKLATUR

Pada dasarnya penamaan suatu senyawa terbagi atas 3 bagian,  yaitu :

1. Prefix merupakan awalan

2. Parent merupakan induk yang biasanya menunjukkan rantai karbon paling panjang

3. Affix merupakan akhiran yang menunjukkan gugus fungsi suatu senyawa di akhir

- Tata Nama Alkana

Alkana merupakan senyawa hidrokarbon yang ikatan rantai karbonnya tunggal.

Tata nama alkana menurut IUPAC

1) Alkana rantai lurus diberi nama dengan awalan n

(n = normal).

Contoh:

CH3-CH2-CH2-CH3 n-butana

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 n-pentana

- Tata Nama Alkena

Alkena merupakan senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. 

Tata Nama Alkena dengan C1 – C3
Sama dengan nama yang terdapat pada deret homolog
Ex : C2H4 = etena
C3H8 = propena

Tata nama Alkena Rantai Lurus(C4 – ….)
IUPAC telah menetapkan aturan penamaan Alkena rantai lurus dengan menuliskan nomor C yang mempunyai ikatan rangkap diikuti dengan nama alena sesuai dengan jumlah atom C ( berdasarkan Deret homolog
Atom C yang mempunyai ikatan rangkap harus diberi nomor sekecil mungkin
Ex : C4H8
1 2 3 4
CH2 = CH – CH2 – CH3 = 1 – butena

C6H12
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – CH = CH – CH3 = 2 – heksena

-Tata Nama Alkuna

Alkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga pada rantai karbonnya.

Tata Nama Alkuna dengan C1 – C3
Sama dengan deret homolog
Ex : C2H4 = etuna
C3H8 = propuna

B. Tata nama Alkuna Rantai Lurus(C4 – ….)
IUPAC telah menetapkan aturan penamaan Alkuna rantai lurus dengan menuliskan nomor C yang mempunyai ikatan rangkap tiga diikuti dengan nama alkuna sesuai dengan jumlah atom C ( berdasarkan Deret homolog
Atom C yang mempunyai ikatan rangkap harus diberi nomor sekecil mungkin
Ex : C4H8
1 2 3 4
CH CH – CH2 – CH3 = 1 – butuna

C6H12
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – C C – CH3 = 2 – heksuna

B.  ISOMER STRUKTURAL
Isomer adalah molekul yang memiliki rumus molekul sama,  tapi memiliki struktur atau oengaturan yang berbeda dari atom dalam ruang.
1. Isomer Rantai
Isomer-isomer ini muncul karena adanya kemungkinan dari percabangan rantai karbon.  Sebagai contoh, ada dua buah isomer dari butan,  C5H12. Pada salah satunya rantai karbon berada dalam bentuk rantai panjang,  dimana yang satunya berbentuk rantai karbon bercabang.

2. 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 rantai.

3. Isomer Grup Fungsional
Pada variasi dari struktur isomer ini,  isomer mengandung grup funsional yang berbeda yaitu isomer dari dua jenis kelompok molekul yang berbeda.  Sebagai contoh,  sebuah formula molekul C3H6O yang berarti propanal (aldehid)  atau propanon (keton).

4. Isomer Geometris atau Cis-Trans

Isomer cia trans,  disebabkan oleh perbedaan letak atom-atom gugus dalam ruang.  Pada senyawa kompleks, isomeri semacam ini terjadi pada kompleks dengan struktur dua substituen atau dua macam ligan.  Substituen dapat berada pada posisi yang bersebelahan atau bersebrangan satu sama lain.  Jika gugus substituen letaknya bersebelahan,  maka isomer teraebut merupakan isomer cis.  Sebaliknya,  jika substituen bersebrangan satu sama lain,  isomer yang terjadi merupakan isomer trans.

C.  ISOMER ALKANA

Struktur alkana dapat berupa rantai lurus atau rantai bercabang. Alkana yang mengandung tiga atom karbon atau kurang tidak mempunyai isomer seperti CH₄, C₂H₆dan C₃H₈ karena hanya memiliki satu cara untuk menata atom-atom dalam struktur ikatannya sehingga memilki rumus molekul dan rumus struktur molekul sama. Perhatikan gambar di bawah ini:

Dalam senyawa alkana juga ada yang rumus molekulnya sama, tetapi rumus struktur molekulnya berbeda. Mulai dari alkana dengan rumus molekul C₄H₁₀ mempunyai dua kemungkina struktur ikatan untuk menata atom-atom karbonnya seperti di bawah ini:

Untuk senyawa-senyawa tersebut disebut isomer. Oleh karena perbedaan hanya pada kerangka struktur maka isomernya disebut isomer kerangka.Untuk pentana (C₅H₁₂) memiliki tiga kemungkinan struktur ikatan untuk menata atom-atom karbonnya yaitu:

Kita dapat menyimpulkan dari 2 contoh di atas bahwa semakin bertambah jumlah atom C pada rumus molekul suatu alkana maka semakin banyak isomernya.

STRUKTUR ETILENA
Etilena adalah senyawa alkena yang paling sederhana yang etrdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap, karena ikatan rangkap ini etilena disebut pula hidrokarbon tak jenuh atau olefin.  Etilena memiliki rumus kimia C2H4. 

Pada suhu kamar,  molekul etilena tidak dapat berputar pada ikatan rangkapnya sehingga semua atom pembentuknya berada pada bidang yang sama.  Sudut yang dibentuk oleh dua ikatan karbon-hidrogen pada molekul adalah 121,3°, sangat dekat dengan sudut 120° yang diperkirakan berdasarkan hibridisasi ideal sp2.

TUGAS
apa yang menyebabkan sudut H-C-C levih besar dibanding H-C-H? 
Jawab : 
Atom-atom dalam berikatan untuk membentuk molekul melibatkan elektron-elektron pada kulit terluar.  Ikatannya terbentuk karena pemakaian bersama pasangan elektron.  Oleh sebab itu,  bentuk molekul ditentukan oleh kedudukan pasangan-pasangan elektron tersebut. 
Didalam molekul senyawa, umumnya terdapatatom yang dianggap sebagai atom pusat. Pasangan elketron yang berada pada disekitar atom pusatnya dapat dibedakan menjadi dua,  yakni pasangan elektron ikatan (PEI)  dan pasangan elektron bebas (PEB).  Pasangan elektron bebas mempunyai gaya tolak yang lebih besar dari pada pasangab elektron ikatan.  Hal itu terkadi karena pasangan elektron bebas hanya terikat pada satuatom sehingga gerakannya lebih leluasa.  Pasangan-pasangan elektron dalam suatu molekul akan menempatkan diri,  sehingga gaya tolak menolak pasangan elektron itu serendah mungkin.  Agar kedudukan pasangan elektron tersebut menghasilkan gaya tolak-menolak yang paling rendah,  maka pasangab elektron tersebut akan berada pada jarak yang saling berjauhan satu sama lain.  Hal inilah yang menyebabkan sudut H-C-C lebih besar dari sudut H-C-H. 

KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK

KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK

Hidrokarbon adalah senyawa organik yang terbuat tidak lebih dari karbon dan hidrogen. Hal ini dimungkinkan untuk berikatan dua atau tiga yang dibentuk antara atom karbon, dan bahkan untuk struktur yang  terbentuk seperti cincin. Senyawa hidrokarbon ditemukan di banyak tempat, termasuk minyak mentah dan gas alam. Senyawa hidrokarbon dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu Senyawa Karbon Alifatik dan Senyawa Karbon Aromatik. 

A.  Senyawa Karbon Alifatik

Senyawa ini memgandung sistem rantai terbuka dari atom karbon.  Rantai dapat berupa rantai lurus (tidak bercabang) atau bercabang. Senyawa rantai terbuka juga disebut senyawa alifatik.  Alifatik berasal dari bahasa Yunani aleiphar yang berarti lemak,  sebagaimana senyawa ini sebelumnya diperoleh dari lemak hewani atau nabati atau memiliki sifat seperti lemak. Hidrokarbon alifatik adalah senyawa hidrogen dan karbon yang tidak mengandung cincin benzena. Hidrokarbon alifatik cenderung mudah terbakar. Ada beberapa jenis hidrokarbon alifatik: alkana, alkena, dan alkuna. 

1. Alkana

Seluruh atom H dari alkana membentuk ikatan tunggal. Ini adalah hidrokarbon jenuh, sehingga semua karbon dalam molekul terikat hidrogen pada setiap lokasi yang tersedia. Rumus umum alkana CnH2n+2. Setiap atom karbon mempunyai empat elektron valensi yang digunakan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom lainnya, yang digambarkan sebagai tangan ikatan. Jadi, atom karbon pada senyawa karbon selalu mempunyai empat tanga ikatan. Pada alkane, keempat tangan tersebut bila tidak digunakan untuk mengikat atom karbon yang lain akan digunakan untuk mengikat atom hidrogen. Senyawa alkana merupakan rantai karbon yang paling sederhana.. Senyawa paling sederhana dari alkana yaitu metana. Metana hanya memiliki satu atom karbon yang mengikat empat atom H.  

Tabel berikut menyajikan data sepuluh alkana rantai lurus pertama.

Deret Homolog Alkana

2. Alkena

Alkena adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yang memiliki satu ikatan rangkap (C = C). Senyawa yang mempunyai dua ikatan rangkap disebut alkadiena, yang mempunyai tiga ikatan rangkap disebut alkatriena, dan seterusnya. Alkena yang khusus adalah mereka hidrokarbon tidak jenuh yang memiliki setidaknya satu ikatan rangkap. Alkena paling sederhana yaitu etena, C2H4. Rumus umum alkena C2H2n. Berikut tabel homolog Alkena. 

3. Alkuna

Alkuna termasuk dalam keluarga hidrokarbon atau senyawa yang hanya terdiri dari atom hidrogen dan karbon.Alkuna secara khusus ditandai dengan adanya ikatan rangkap tiga antara dua atom karbon. Alkuna disebut sebagai hidrokarbon tak jenuh karena karbon dalam sebuah alkuna tidak terikat dengan tiga atom hidrogen. Alkana, jenis hidrokarbon di mana atom karbon terikat pada atom hidrogen dan atom karbon lain dengan ikatan tunggal disebut sebagai senyawa jenuh karena semua ikatan elektron digunakan untuk mengikat baik karbon atau hidrogen. Rumus umum alkuna yaitu : C_nH_2n-2.Deret homolog alkuna sebagai berikut.

B.  Senyawa Karbon Aromatik

Hidrokarbon aromatik adalah kelas bahan kimia yang ditandai dengan memiliki struktur molekul yang disebut cincin benzena. Yang paling sederhana adalah kimiawi benzena, dan struktur hidrokarbon ini meminjamkan nama menjadi cincin benzena. Banyak hidrokarbon ini beracun, dan mereka sayangnya di antara polutan organik yang paling tersebar luas.

Benzena adalah senyawa induk dari keluarga besar senyawa organik yang dikenal sebagai senyawa aromatik. Tidak seperti sikloheksana, benzena hanya berisi enam atom hidrogen, memberikan kesan bahwa cincin itu adalah tak jenuh dan setiap atom karbon berpartisipasi dalam satu ikatan rangkap. Dua struktur yang berbeda dengan ikatan tunggal dan ganda sekitar cincin dapat ditulis kembali untuk benzena. 

Sebuah cincin benzena adalah struktur molekul yang dibuat ketika enam atom karbon terhubung satu sama lain dalam sebuah cincin terkait. Setiap atom karbon memiliki empat elektron; dua elektron bergabung dengan atom karbon tetangga, sementara salah satu pergi ke atom hidrogen. Yang keempat adalah apa yang dikenal sebagai elektron terdelokalisasi, yang berarti bahwa itu tidak terlibat langsung dengan atom tertentu. Cincin Benzena sering diambil sebagai bentuk heksagonal dengan lingkaran di tengah untuk mewakili elektron terdelokalisasi. Benzena terjadi menjadi bentuk yang sangat beracun dari hidrokarbon aromatik.

Hibridisasi Sp3 sp2 sp pada atom Oksigen dan Nitrogen

Hibridisasi Sp³  sp² sp pada atom Oksigen dan Nitrogen

ORBITAL DAN PERNANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN

KIMIA ORGANIK 1

(ORBITAL DAN PERNANANNYA DALAM IKATAN KOVALEN)

1.  Hibridisasi

          Hibridisasi merupakan proses  pembentukan orbital-orbital hibrida dengan tingkat energi yang sama (orbital-orbital degenerat) dari orbital-orbital asli yang jenis dan tingkat energinya berbeda.Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi.

Proses hibridisasi berlangsung dalam tahap-tahap berikut :

(1)     Elektron mengalami promosi ke orbital yang tingkat energinya lebih tinggi. Misalnya pada Be : dari 2s ke 2p)

(2)     Orbital-orbital bercampur atau berhibridisasi membentuk orbital hibrida yang ekivalen.

      Hibridisasi  tidak hanya menyangkut tingkat energi, tetapi juga bentuk orbital gambar. Berdasarkan teori Hibridisasi, sebagai contoh C dengan 4 orbital hibrida sp3 (peletakan angka tiga merupakan pangkat dari sp), dapat membentuk 4 ikatan kovalen yang equivalen. Jadi, hibridisasi adalah peleburan orbital-orbital dari tingkat energi yang berbeda menjadi orbital-orbital yang setingkat.

          Namun Teori Hibridisasi berbeda dengan Teori domain elektron yang dapat digunakan untuk meramalkan bentuk molekul, tetapi  teori ini tidak dapat digunakan untuk mengetahui penyebab suatu molekul dapat berbentuk seperti itu.Sebagai contoh, teori domain elektron meramalkan molekul metana (CH4) berbentuk tetrahedron dengan 4 ikatan C-H yang ekuivalen dan fakta eksperimen juga sesuai dengan ramalan tersebut.Pada tingkat dasar, atom C (nomor atom  = 6) mempunyai konfigurasi elektron.Dengan konfigurasi elektron seperti itu, atom C hanya dapat membentuk 2 ikatan kovalen (ingat, hanya elektron tunggal yang dapat dipasangkan untuk membentuk ikatan kovalen). Oleh karena ternyata C membentuk 4 ikatan kovalen, dapat dianggap bahwa 1 elektron dari orbital 2s dipromosikan ke orbital 2p, sehingga C mempunyai 4 elektron tunggal.

           Namun demikian, keempat elektron tersebut tidaklah ekuivalen dengan satu pada satu orbital 2s dan tiga pada orbital 2p, sehingga tidak dapat menjelaskan penyebab C pada CH4 dapat membentuk 4 ikatan ekuivalen yang equivalen. Untuk menjelaskan hal ini, maka dikatakan bahwa ketika atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan H membentuk CH4, orbital 2s dan ketiga orbital 2p mengalami hibridisasi membentuk 4 orbital yang setingkat. Orbital hibridanya ditandai dengan sp3 (peletakan angka tiga merupakan pangkat dari sp) untuk menyatakan asalnya, yaitu satu orbital s dan 3 orbital p.

2.  Ikatan rangkap terkonjugasi

Pengaturan kembali electron melalui orbital π, terutama dalam system konjugasi atau senyawa organic yang atom-atomnya secara kovalen berikatan tunggal dan ganda secara bergantian (C=C-C=C-C) dan mempengaruhi satu sama lainnya membentuk daerah delokalisasi electron disebut dengan konjugasi. Elektron-elektron pada daerah delokalisasi ini bukanlah milik salah satu atom, melainkan milik keseluruhan system konjugasi ini.

Sistem konjugasi dapat  terbentuk oleh keberadaan atom yang memiliki orbital-p secara paralel. Sebagai contohnya, furan adalah cincin beranggota lima dengan dua ikatan ganda yang bergantian dan satu atom oksigen pada posisi 1. Oksigen memiliki satu pasangan menyendiri elektron yang terisi pada orbital p, sehingga berkonjugasi dengan orbital p karbon dan membentuk konjugasi cincin beranggota lima. Keberadaan nitrogen pada cincin ataupun gugus α pada cincin seperti gugus karbonil, gugus imina, gugus vinil, dan anion pula dapat menjadi sumber orbital p yang akan membentuk konjugasi.

Sistem konjugasi memiliki sifat-sifat khas yang menyebabkan molekul tersebut memiliki warna. Banyak pigmen memiliki sistem elektron berkonjugasi. Contohnya adalah beta karoten yang memiliki rantai hidrokarbon berkonjugasi, mengakibatkan warna molekul ini berwarna oranye cerah. Ketika satu elektron dalam sistem tersebut menyerap foton pada panjang gelombang yang tepat, ia dapat dipromosikan ke aras energi yang lebih tinggi. Kebanyakan transisi elektron ini terjadi pada elektron orbital p ke orbital anti-ikat p (π ke π^*), tetapi elektron non-ikat juga dapat dipromosikan (n ke π^*). Sistem konjugasi dengan ikatan ganda berkonjugasi yang kurang dari delapan hanya dapat menyerap gelombang di sekitar daaerah ultraviolt, sehingga ia akan tampak tak berwarna. Dengan penambahan ikatan ganda, sistem tersebut akan menyerap foton dari gelombang yang lebih panjang, sehingga warna senyawa akan tampak kuning sampai dengan merah. Senyawa yang berwarna biru ataupun hijau umumnya tidak hanya bergantung pada sistem konjugasi untuk menampilkan warna tersebut.

3. Benzena dan Resonansi

a. Benzena

Benzena ini termasuk dalam golongan senyawa hidrokarbon. Benzena memiliki derajat kejenuhan yang tinggi.Senyawa benzena dan sejumlah turunannya digolongkan dalam senyawa aromatik, yang mana penggolongan ini dilandasi oleh aroma yang dimiliki sebagian dari senyawa-senyawa tersebut. Akan tetapi para kimiawan sekarang tidak lagi mengklasifikasikan senyawa kimia berdasarkan sifat fisiknya lagi, melainkan berdasarkan struktur dan kereaktifannya.

            Benzena merupakan zat cair tidak berwarna, mudah menguap, dan sangat beracun.  Benzena dapat digunakan sebagai pelarut, pensintesis berbagai senyawa karbon, dan bahan dasar pembuatan senyawa karbon. Benzena tidak begitu reaktif, tapi sangat mudah terbakar, karena kadar karbon yang terkandung sangat tinggi.Struktur benzena dituliskan sebagai cincin beranggota enam (heksagonal) yang mengandung ikatan tunggal dan rangkap berselang-seling.

       Struktur kekue, menggambarkan penggantian sembarang atom brom pada hidrogen akan menghasilkan senyawa sama, karena keenam atom karbon dan hidrogen ekivalen. Kekule ini dapat menjelaskan fakta bahwa jika benzena bereaksi dengan brom menggunakan katalis FeCl3 hanya menghasilkan satu senyawa yang memiliki rumus molekul C6H5Br. Cincin benzena disajikan dalam bentuk segienam beraturan dengan sebuah lingkaran didalamnya, dengan ketentuan bahwa pada setiap sudut segienam tersebut terikat sebuah atom H.

 

 

    

Reaksi Pada Benzena

             Reaksi benzena umumnya melalui reaksi substitusi, walaupun ada sebagian reaksi yang melalui reaksi adisi. Macam-macam substitusi benzena di antaranya halogenasi benzena, nitrasi benzena, dan  reaksi riedel-crafts.

-Halogenasi

Dengan adanya katalis besi (III) klorida atau alumunium klorida, benzena dapat bereaksi dengan klorin ataupun bromin membentuk senyawa halobenzena pada suhu kamar.

-Nitrasi Benzena

Campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat dengan volume sama dikenal sebagai campuran nitrasi. Jika campuran ini ditambahkan ke dalam benzena, akan terjadi reaksi eksotermal. Jika suhu dikendalikan pada 55°C maka hasil reaksi utama adalah nitrobenzena, suatu cairan berwarna kuning pucat.

-Alkilasi Benzena

Penambahan katalis AlCl3  anhidrat dalam reaksi benzena dan haloalkana atau asam klorida akan terjadi reaksi sangat eksotermis. Jenis reaksi ini dinamakan reaksi Friedel-crafts.

-Sulfonasi

Sulfonasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus sulfonat. Reaksi ini terjadi apabila benzena dipanaskan dengan asam sulfat pekat sebagai pereaksi.

Kegunaan Senyawa Benzena dan Turunannya

             Kegunaan benzena yang terpenting adalah sebagai pelarut dan sebagai bahan baku pembuatan senyawa-senyawa aromatik lainnya yang merupakan senyawa turunan benzena. Masing-masing dari senyawa turunan benzena tersebut memiliki kegunaan yang beragam bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa senyawa turunan Benzena dan kegunaannya:

-Toluena

Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat TNT (trinitotoluena), senyawa yang digunakan sebagai bahan peledak (dinamit).

-Stirena

Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan polimer sintetik polistirena melalui proses polimerisasi. Polistirena banyak digunakan untuk membuat insolator listrik, boneka, sol sepatu serta piring dan cangkir.

-Anilina

Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo. Anilina dapat diubah menjadi garam diazonium dengan bantuan asam nitrit dan asam klorida.

-Benzaldehida

Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet serta bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang khas. Benzaldehida dapat berkondensasi dengan asetaldehida (etanal), untuk menghasilkan sinamaldehida (minyak kayu manis)

-Fenol

Dalam kehidupan sehari-hari fenol dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai zat disenfektan.

       

b. Resonansi

                  Berdasarkan hasil analisis sinar-X maka diusulkan bahwa ikatan rangkap pada molekul benzena tidak terlokalisasi pada karbon tertentu melainkan dapat berpindah-pindah (terdelokalisasi). Gejala ini dinamakan  resonansi.Resonansi terjadi karena adanya delokalisasi elektron dari ikatan rangkap ke ikatan tunggal. Hal yang harus diperhatikan adalah, bahwa lambang resonasi bukan struktur nyata dari suatu senyawa, tetapi merupakan struktur khayalan. Sedangkan struktur nyatanya merupakan gabungan dari semua struktur resonansinya. Hal ini pun berlaku dalam struktur resonansi benzena.Teori resonansi dapat menerangkan mengapa benzena sukar diadisi. Sebab, ikatan rangkap dua karbon-karbon dalam benzena terdelokalisasi dan membentuk semacam cincin yang kokoh terhadap serangan kimia, sehingga tidak mudah diganggu. Oleh karena itulah reaksi yang umum pada benzena adalah reaksi substitusi terhadap atom H tanpa mengganggu cincin karbonnya.

GUGUS PENGARAH ORTO, PARA, DAN GUGUS PENGARAH META

a. Gugus Pengarah Orto, Para (Aktivator)

             Gugus pada cincin akan mengarahkan substituen yang baru masuk pada posisi orto, para atau meta sesuai dengan gugus mulanya. Gugus mula tersebut yang disebut sebagai penentu orientasi. Gugus yang merupakan activator kuat adalah gugus pengarah orto, para (adisi elektrofilik mengambil tempat pada posisi orto dan para bergantung pada activator). Orientasi ini terutama disebabkan oleh kemampuan substituen pengaktif kuat untuk melepaskan elektron (gugus amino dan gugus hidoksil merupakan gugus activator yang baik).

Pada turunan senyawa aromatik yang lain seperti pada anilina juga termasuk sebagai activator, yaitu gugus pengarah orto, para.

            Akibat stabilisasi resonansi anilina ialah bahwa cincin menjadi negative sebagian dan sangat menarik bagi elektrofilik yang masuk. Semua posisi orto, meta, dan para pada cincin anilina teraktifkan terhadap substitusi elektrofilik, namun posisi orto, para lebih teraktifkan dari pada posisi meta. Struktur resonansi terpaparkan di atas menunjukkan bahwa posisi-posisi orto dan para mengemban muatan negative parsial, sedangkan posisi meta tidak.

            Gugus amino dalam anilina mengaktifkan cincin benzena terhadap substitusi sedemikian jauh sehingga tidak perlu katalis asam Lewis, dan sangat sukar untuk memperoleh monobromoanilina. Anilina beraksi dengan cepat membentuk 2,4,6-tribromoanilina (kedua posisi orto dan posisi para terbrominasikan).Jadi dapat disimpulkan bahwa semua gugus dengan elektron bebas pada atom yang melekat pada cincin ialah pengarah orto dan para.

b. Gugus Pengarah Meta

           Suatu pengarah meta mempunyai atom bermuatan positif atau sebagian positif yang terikat pada cincin benzena. Dalam reaksi nitrobenzena, gugus nitronya tidak menambah kesetabilan intermedietnya. Malahan intermediet substitusi orto, atau para dan keadaan transisinya kurang stabil (karena energy yang tinggi), karena sebuah struktur resonansi mengandung muatan positif pada atom berdekatan. Oleh karena itu, substitusi terjadi lebih banyak pada tempat meta, sebab keadaan transisi dan intermediatnya pada tempat yang berdekatan mengandung muatan positif.

Pada nitrobenzena, nitrogen memiliki muatan formal +1, sebagaimana ditunjukkan pada strukturnya. Persamaan untuk pembentukan ion benzenonium intermediet ialah salah satu penyumbang pada hybrid resonansi intermediet untuk substitusi orto atau para memiliki dua macam positif yang bersebelahan, yaitu susunan yang sangat tidak diinginkan, sebab muatan yang sama saling tolak-menolak. Tidak ada intermediet seperti ini pada meta, karena alasan inilah substitusi meta lebih disukai. Setiap gugus pengarah meta dihubungkan ke cincin aromatik oleh suatu atom yang merupakan bagian dari ikatan rangkap atau ikatan rangkap tiga, dengan ujung lainnya ialah atom yan lebih elektronegatif daripada karbon seperti atom oksigen dan nitrogen. Dalam hal ini, atom yang langsung melekat pada cincin benzena akan membawa muatan positif parsial seperti nitrogen pada gugus nitro. Ini karena penyumbang resonansi, seperti semua gugus yang serupa itu akan menjadi pengarah meta karena alasan yang sama seperti gugus nitro yang bersifat meta, untuk menghindari adanya dua muatan positif yang bersebelahan dalam ion benzenonium intermedietnya. Dapat disimpulkan semua gugus dengan atom yang langsung melekat pada cincin aromatik bermuatan positif atau merupakan bagian dari ikatan majemuk dengan unsure yang lebih elektronegatif ialah pengarah meta.

 

TUGAS TERSTRUKTUR

TUGAS TERSTRUKTUR

1. Menurut Louis de Broglie bahwa elektron mempunyai sifat gelombang sekaligus juga partikel. Jelaskan keterkaitannya dengan teori mekanika kuantum  dan Teori Orbital Molekul.

Jawab :

Louis de Broglie berpendapat bahwa elektron mempunyai sifat gelombang sekaligus juga partikel, atau yang biasa dikenal dengan prinsip dualitas. Pendapat Louis de Broglie ini merupakan timbal balik dari gagasan partikel cahaya yang dikemeukakan oleh Max Planck. Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron.

Sifat partikel dan gelombang suatu materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya. Partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Keadaan partikel-partikel penyusun atom (proton, netron, dan elektron) yang berada di dalam atom digambarkan dengan struktur atom. Kedudukan elektron di sekitar inti atom atau konfigurasi elektron di sekitar inti atom berpengaruh terhadap sifat fisis dan kimia atom yang bersangkutan.

Model atom Ernest Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif (tempat konsentrasi seluruh massa atom) dan dikelilingi oleh elektron pada permukaannya. Namun teori ini tidak dapat menerangkan kestabilan atom. Sewaktu mengelilingi proton, elektron mengalami percepatan sentripetal akibat pengaruh gaya sentripetal (Gaya Coulomb).Menurut teori mekanika klasik dari Maxwell, yang menyatakan bahwa partikel bermuatan bergerak maka akan memancarkan energi. Maka menurut Maxwell bila elektron bergerak mengelilingi inti juga akan memancarkan energi.Pemancaran energi ini menyebabkan elektron kehilangan energinya, sehingga lintasannya berbentuk spiral dengan jari-jari yang mengecil, laju elektron semakin lambat dan akhirnya dapat tertarik ke inti atom. Jika hal ini terjadi maka atom akan musnah, akan tetapi pada kenyataannya atom stabil.

Niels Bohr menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum unsur. Berdasarkan pengamatan, unsur-unsur dapat memancarkan spektrum garis dan tiap unsur mempunyai spektrum yang khas.  Menurut Bohr,”Spektrum garis menunjukkan elektron dalam atom hanya dapat beredar pada lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Pada lintasannya elektron dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Oleh karena itu, energi elektron tidak berubah sehingga lintasannya tetap.
Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah energi yang harganya sama dengan selisih kedua tingkat energi tersebut”.  Kemungkinan (kebolehjadian) menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya disebut sebagai Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. Artinya gerakan lintasan elektron beserta kedudukannya tidak dapat diketahui dengan tepat.

Hipotesis Louis de Broglie dan azas ketidakpastian dari Heisenberg merupakan dasar dari model Mekanika Kuantum (Gelombang) yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger pada tahun 1927, yang mengajukan konsep orbital untuk menyatakan kedudukan elektron dalam atom. Orbital menyatakan suatu daerah dimana elektron paling mungkin (peluang terbesar) untuk ditemukan.Schrodinger sependapat dengan Heisenberg bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada suatu titik pada jarak tertentu dari intinya. Ruangan yang memiliki kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut Orbital.Dalam mekanika kuantum, model orbital atom digambarkan menyerupai “awan”. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut Subkulit.

Persamaan gelombang ( Ψ= psi) dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan gelombang (bilangan kuantum) untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital, yaitu: bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l) dan bilangan kuantum magnetik (m)

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

Jawab :

Penyerapan sinar ultra violet oleh suatu molekul akan menghasilkan transisi diantara tingkat energi elektronik molekul tersebut. Transisi tersebut terjadi pada orbital ikatan atau pasangan elektron bebas dengan orbital anti ikatan. Sistem (gugus atom) yang menyebabkan terjadinya absorbsi cahaya disebut kromofor. Sistem (gugus atom) yang menyebabkan terjadinya absorbsi cahaya disebut kromofor,kromofor yang menyebabkan terjadinya transisi  σàσ* , ialah sistem yang mempunyai elektron pada orbital molekul σ , seperti ikatan C-C dan C-H. Kromofor yang menyebabkan terjadinya transisi nàσ*, ialah sistem yang mempunyai elektron pada orbital molekul tak mengikat (n) dan σ, seperti ikatan C-O, C-S, C-N dan C-Cl. Kromofor yang menyebabkan terjadinya transisi  πàπ*, ialah system yang mempunyai electron pada orbital molekul π, seperti ikatan C=C.Energi transisi spectrum UV berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Penyerapan dari spectrum UV akan bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang jika energy transisi yang diperlukan untuk transisi electron makin rendah. Bila suatu molekul mempunyai system konyugasi maka energy yang diperlukan untuk transisi electron makin rendah, akibatnya penyerapan akan bergeser kepanjang gelombang yang lebih panjang .

Daerah sinar tampak pada spektrum (sinar yang tampak oleh mata manusia) berada pada panjang gelombang 400-800 nm sedangkan daerah sinar UV berada pada panjang gelombang yang lebih pendek yaitu sekitar 200-400 nm. Prinsip dasar dari spektrofotometer UV adalah penyerapan sinar tampak atau ultra violet oleh suatu molekul yang dapat menyebabkan terjadinya eksitasi molekul tersebut dari tingkat energi dasar ke tingkat yang lebih tinggi. Absorbsi radiasi oleh sampel diukur detektor pada berbagai panjang gelombang dan diinformasikan ke perekam untuk menghasilkan spektrum. Spektrum ini akan memberikan informasi penting untuk identifikasi adanya gugus kromofor.