Orbital dan Peranannya dalam ikatan kovalen. (3)
Orbital dan peranannya dalam ikatan kovalen
A. ORBITAL HIBRIDISASI NITROGEN DAN OKSIGEN
Orbital Hibrida Nitrogen
Secara elektronika nitrogen sama dengan karbon, dan orbital atom dari nitrogen berhibridisasi menurut cara yang sangat bersamaan dengan karbon.
Seperti ditunjukkan dalam diagram orbital di atas, perbedaan antara nitrogen dan karbon adalah satu orbital sp3 dari nitrogen sudah terisi dengan sepasang elektron, sehingga nitrogen hanya dapat membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom lain. Amonia (NH3) mengandung atom nitrogen sp3 yang terkat pada 3 tom hidrogen
Seperti halnya karbon, nitrogen juga dapat berhibridisasi sp2 dan sp. Perbedaan penting antara nitrogen dan karbon adalah satu orbital dari nitrogen terisi penuh sepasang elektron bebas.
Orbital Hibrida Oksigen
Oksigen berhibridisasi menurut cara yang sama dengan karbon dan nitrogen. Dua dari empat orbital hibrida sp3 dari oksigen sudah terisi sepasang elektron. Hibridisasi atom aksigen ditampilkan pada Gambar berikut.
Alkohol dan eter yang analog dengan air, mengandung atom oksigen terhibridisasi sp3 dan mempunyai 2 pasang elektron valensi menyendiri, sperti ditunjukkan pada Gambar 1.15.
B. Ikatan rangkap terkonjugasiSentawa organik yang atom-atomnya secara kovalen yang berikatan tunggal dan ganda secara bergantian dan mempengaruhi satu sama lain membentuk daerah delokalisasi elektron maka disebut dengan sistem konjugasi. Elektron-elektron yang berada pada daerah delokalisasi ini bukanlah milik salah satu atom melainkan milik keseluruhan sistem konjugasi ini. Contohnya seperti fenol dimana fenol memliki 6 elektron diatas dan dibawah cincin planarnya sekaligus disekitar gugus hidroksil. Sistem konjugasi secara umumnya dapat menyebabkan delokalisasi elektron disepanjang orbital p yang parallel satu dengan sama lainnya. Hal ini dapat meningkatkan stabilitas dan menurunkan energi molekul secara keseluruhan.
Sistem konjugasi dapat terjadi dengan keberadaan gugus pendonor orbital p yang berbeda secara parallel. Sistem konjugasi juga memiliki sifat yang khas yang menyebabkan molekul tersebut memiliki warna. Banyak juga pigmen yang memiliki sistem elektron terkonjugasi. Contoh: seperti senyawa aromatik dimana senyawa aromatik yaitu senyawa yang memiliki sistem ikatan ganda dua terkonjugasi dengan elektron π= (4n + 2) Senyawa tersebut merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai karbon tertutup dan mengandung dua atau lebih ikatan rangkap yang dimana letaknya berselang seling antara satu senyawa aromatik. Salah satu senyawa aromatik yaitu minyak bumi adalah senyawa fenol dan turunannya. Kadar fenol dan turunannya dalam limbah industri minyak dan gas bumi mengakibatkan tercemarnya lingkungan oleh senyawa beracun serta dapat memberikan ancaman terhadap kelestarian lingkungan.
Menurut fredich august kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan membentu masing-masing 120 °. Ikatan antar atom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi). Ia menemukan strukturbenzena yang semua ikatan C-C dalam benzena panjangnya sama, baik ikatan tunggal maupun ikatan rangkap. Senyawa ini cukup distabilkan dengan delokalisasi elektron pi. Energi rosonansi suatu senyawa aromatik merupakan perolehannya kestabilan. Adanya delokalisasi elektron menstabilkan struktur maka cincin benzena akan lebih stabil. Energi stabilitas senyawa aromatik disebut dengan energi resonansi.C. Benzena dan resonansiBenzena (C6H6) adalah suatu alkena dengan rantai siklik
Ini merupakan struktur benzena yang diusulkan oleh kekule. Ikatan rangkap pada benzena dapat berpindah-pindah (berputar), dan gejala ini disebut resonansi sebab molekul benzena seolah-olah bergetar akibat ikatan rangkap.
Adanya resonansi pada molekul benzena maka dituliskan rumus senyawa.
Gejala resonansi inilah yang membuat benzena sukar sekali mengalami adisi. Keenam atom karbon yang yang melingkar itu membentuk suatu cincin yang kokoh terhadap serangan kimiawi dari luar. Reaksi-reaksi umum yang dialami benzena oleh benzena adalah subsitusi terhadap atom H tanpa mengganggu cincin karbonnya.Benzena kurang reaktif, dengan demikian struktur linus dapat mengenai benzena sesuai dengan fakta yang ditemukan pada benzena itu sendiri. Telah diketahui bahwa rumus benzena C6H6 dan struktur benzena merupakan rantai karbon yang tertutup atau siklik. Selanjutnya untuk penamaan benzena. Tata nama sedikit berbeda karena mesti memiliki nama IUPAC tetapi turunan benzena sering dikenal dengan nama TRIVIAL nya. Pertama, jika hanya ada satu atom H saja yang diganti dengan atom atau gugus lain, maka disebutkan nama atom atau gugus atom tersebut terlebih dahulu kemudian disusul dengan benzene. Contoh penamaan turunan benzena:
Flouro benzena
Dalam turunan benzena ini salah satu atom H yang digantikan oleh gugus flouro. Dengan demikian dalam tata nama flouro diletakkan diawal dan dilanjutkan dengan benzena. Kedua, jika ada dua ada dua atom H yang diganti dengan atom atau gugus lain penamaan nya di awali dengan o (orto) = 1,2 m (meta) =1,3 dan p ( para) = 1,4
Jaidi dituliskan terlebih dahulu posisi subtituennya ada di nomor berapa. Untuk menyatakan subtituennya yang lebih dari satu maka di gunakan tanda koma.
Kita lihat pada 4-flourotoulena. Dalam struktur ini subtituennya ada dua jenis. Metil dan flouro. Salah satu harus dijadikan sebagai induk. Maka induknya toluena dan flouro menjadi subtituennya. Flouro berada dikarbon nomor 4 maka 4-flouro- toluena berada pada posisi 1,4. Jika cincin benzena terikat pada suatu rantai alkana bergugus fungsi maka cincin benzena benzena itu bukan dianggap induk melainkan sebagai subtituennya. Contohnya:
Dalam senyawa ini benzena berperan sebagai subtituen yang disebut sebagai fenil. Fenil merupakan rantai samping pada molekul lain. Fenil juga dapat dianggap sebagai benzena yang telah diambil salah satu atom H nya. Induknya merupakan asam butanoat.
Jika sebuah cincin benzena terikat pada suatu rantai alkana yang terdiri dari 7 atom C atau lebih. Benzena dianggap sebagai subtituen
CH3-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3Fenil terikat pada atom karbon nomor 2di gugus induk sepuluh karbon yaitu nomana. Dengan demikian 2-fenil-nomana. Berikut beberapa benzana yang dapat digabungkan menjadi suatu senyawa yang memiliki nama khusus, seperti :
Setelah mengetahui tentang struktur dan tata nama benzena dan turunannya. Namun berbeda dengan sifatnya. Benzena bersifat aromatik. Penyebab benzena bersifat aromatik:
1. Suatu elektron bebas pada orbital p merupakan awan elektron sehingga posisi elektron tidak menentu antara dua atom C melainkan terdelokalisasi. Hal inilah yang merupakan ciri aromatik benzena dan turunannya.2. Struktur elektron-elektron benzena yang terdelokalisasi memberikan kestabilan yang tinggi. Hal inilah pula yang menyebabkan benzena kurang reaktif. Jika terjadi reaksi maka diperlukan kondisi seperti suhu dan tekanan yang tinggi serta adanya katalis.
Alkohol dan eter yang analog dengan air, mengandung atom oksigen terhibridisasi sp3 dan mempunyai 2 pasang elektron valensi menyendiri, sperti ditunjukkan pada Gambar 1.15.
B. Ikatan rangkap terkonjugasiSentawa organik yang atom-atomnya secara kovalen yang berikatan tunggal dan ganda secara bergantian dan mempengaruhi satu sama lain membentuk daerah delokalisasi elektron maka disebut dengan sistem konjugasi. Elektron-elektron yang berada pada daerah delokalisasi ini bukanlah milik salah satu atom melainkan milik keseluruhan sistem konjugasi ini. Contohnya seperti fenol dimana fenol memliki 6 elektron diatas dan dibawah cincin planarnya sekaligus disekitar gugus hidroksil. Sistem konjugasi secara umumnya dapat menyebabkan delokalisasi elektron disepanjang orbital p yang parallel satu dengan sama lainnya. Hal ini dapat meningkatkan stabilitas dan menurunkan energi molekul secara keseluruhan.
Sistem konjugasi dapat terjadi dengan keberadaan gugus pendonor orbital p yang berbeda secara parallel. Sistem konjugasi juga memiliki sifat yang khas yang menyebabkan molekul tersebut memiliki warna. Banyak juga pigmen yang memiliki sistem elektron terkonjugasi. Contoh: seperti senyawa aromatik dimana senyawa aromatik yaitu senyawa yang memiliki sistem ikatan ganda dua terkonjugasi dengan elektron π= (4n + 2) Senyawa tersebut merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai karbon tertutup dan mengandung dua atau lebih ikatan rangkap yang dimana letaknya berselang seling antara satu senyawa aromatik. Salah satu senyawa aromatik yaitu minyak bumi adalah senyawa fenol dan turunannya. Kadar fenol dan turunannya dalam limbah industri minyak dan gas bumi mengakibatkan tercemarnya lingkungan oleh senyawa beracun serta dapat memberikan ancaman terhadap kelestarian lingkungan.
Menurut fredich august kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan membentu masing-masing 120 °. Ikatan antar atom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi). Ia menemukan strukturbenzena yang semua ikatan C-C dalam benzena panjangnya sama, baik ikatan tunggal maupun ikatan rangkap. Senyawa ini cukup distabilkan dengan delokalisasi elektron pi. Energi rosonansi suatu senyawa aromatik merupakan perolehannya kestabilan. Adanya delokalisasi elektron menstabilkan struktur maka cincin benzena akan lebih stabil. Energi stabilitas senyawa aromatik disebut dengan energi resonansi.C. Benzena dan resonansiBenzena (C6H6) adalah suatu alkena dengan rantai siklik
Ini merupakan struktur benzena yang diusulkan oleh kekule. Ikatan rangkap pada benzena dapat berpindah-pindah (berputar), dan gejala ini disebut resonansi sebab molekul benzena seolah-olah bergetar akibat ikatan rangkap.
Adanya resonansi pada molekul benzena maka dituliskan rumus senyawa.
Gejala resonansi inilah yang membuat benzena sukar sekali mengalami adisi. Keenam atom karbon yang yang melingkar itu membentuk suatu cincin yang kokoh terhadap serangan kimiawi dari luar. Reaksi-reaksi umum yang dialami benzena oleh benzena adalah subsitusi terhadap atom H tanpa mengganggu cincin karbonnya.Benzena kurang reaktif, dengan demikian struktur linus dapat mengenai benzena sesuai dengan fakta yang ditemukan pada benzena itu sendiri. Telah diketahui bahwa rumus benzena C6H6 dan struktur benzena merupakan rantai karbon yang tertutup atau siklik. Selanjutnya untuk penamaan benzena. Tata nama sedikit berbeda karena mesti memiliki nama IUPAC tetapi turunan benzena sering dikenal dengan nama TRIVIAL nya. Pertama, jika hanya ada satu atom H saja yang diganti dengan atom atau gugus lain, maka disebutkan nama atom atau gugus atom tersebut terlebih dahulu kemudian disusul dengan benzene. Contoh penamaan turunan benzena:
Flouro benzena
Dalam turunan benzena ini salah satu atom H yang digantikan oleh gugus flouro. Dengan demikian dalam tata nama flouro diletakkan diawal dan dilanjutkan dengan benzena. Kedua, jika ada dua ada dua atom H yang diganti dengan atom atau gugus lain penamaan nya di awali dengan o (orto) = 1,2 m (meta) =1,3 dan p ( para) = 1,4
Jaidi dituliskan terlebih dahulu posisi subtituennya ada di nomor berapa. Untuk menyatakan subtituennya yang lebih dari satu maka di gunakan tanda koma.
Kita lihat pada 4-flourotoulena. Dalam struktur ini subtituennya ada dua jenis. Metil dan flouro. Salah satu harus dijadikan sebagai induk. Maka induknya toluena dan flouro menjadi subtituennya. Flouro berada dikarbon nomor 4 maka 4-flouro- toluena berada pada posisi 1,4. Jika cincin benzena terikat pada suatu rantai alkana bergugus fungsi maka cincin benzena benzena itu bukan dianggap induk melainkan sebagai subtituennya. Contohnya:
Dalam senyawa ini benzena berperan sebagai subtituen yang disebut sebagai fenil. Fenil merupakan rantai samping pada molekul lain. Fenil juga dapat dianggap sebagai benzena yang telah diambil salah satu atom H nya. Induknya merupakan asam butanoat.
Jika sebuah cincin benzena terikat pada suatu rantai alkana yang terdiri dari 7 atom C atau lebih. Benzena dianggap sebagai subtituen
CH3-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3Fenil terikat pada atom karbon nomor 2di gugus induk sepuluh karbon yaitu nomana. Dengan demikian 2-fenil-nomana. Berikut beberapa benzana yang dapat digabungkan menjadi suatu senyawa yang memiliki nama khusus, seperti :
Setelah mengetahui tentang struktur dan tata nama benzena dan turunannya. Namun berbeda dengan sifatnya. Benzena bersifat aromatik. Penyebab benzena bersifat aromatik:
1. Suatu elektron bebas pada orbital p merupakan awan elektron sehingga posisi elektron tidak menentu antara dua atom C melainkan terdelokalisasi. Hal inilah yang merupakan ciri aromatik benzena dan turunannya.2. Struktur elektron-elektron benzena yang terdelokalisasi memberikan kestabilan yang tinggi. Hal inilah pula yang menyebabkan benzena kurang reaktif. Jika terjadi reaksi maka diperlukan kondisi seperti suhu dan tekanan yang tinggi serta adanya katalis.
Resonansi
Pada hakekatnya gelombang menjalar adalah suatu penjalalaran gangguan, energi atas atau momentum. perambatan gelomban ada yang memerlukan medium seperti seperti gelombang tali, yaitu merambat melalui tali dan ada juga yang tidak memerlukan medium seperti gelombang listrik magnet dapat merambat dalam vakum. Peramabatan gelombang dalam medium tidak diikuti oleh perambatan media, tapi partikel-partikel mediumnya akan bergetar. Perumusan matematika suatu gelombang dapat dapat diturunkan dengan peninjauan penjalaran. Dilihat dari ketentuan pengulangan bentuk, gelombang dibagi atas gelombang periodic dan gelombang non periodic.
Jika dua buah gelombang merambat dalam satu medium hasilnya adalah jumlah dari simpangan kedua gelombang tersebut. Hasil dari super posisi ini menimbulkan berbagai fenomena yang menarik. Jika gelombang datang secara terus menerus maka akan terjadi resonansi. Resonansi terjadi biasanya jika gelombang memiliki frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alamiah, sehingga terjadi amplitudo yang maksimal. Peristiwa resonansi ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan, misalnya resonansi suara pada gelombang alat music. Gelombang suara merupakan gelombang mekanik yang dpat dipandang sebagai gelombang simpangan maupun sebagai gelombang tekanan.
Jika gelombang suara merambat dalam suatu tabung berisi udara maka antara gelombang yang datang dan gelombang yang dipantulkan oleh dasar tabung akan terjadi superposisi sehingga dapat timbul resonansi gelombang berdiri jika panjang tabung udara merupakan kelipatan dari ¼ panjang gelombang. Jika gelombang suara dipandang sebagai gelombang simpangan, pada ujung tabung yang tertutup akan terjadi simpul, tetapi jika ujung nya terbuka maka akan terjadi perut.
Jika ukuran garis tabung kecil bila dibandingkan dengan panjang gelombang, perut gelombang simpangan tidak tepat terjadi pada ujung terbuka didekatnya.
Komentar
Posting Komentar