KIMIA ORGANIK 1

ATOM DAN MOLEKUL DALAM KIMIA ORGANIK

  A.    STRUKTUR ELEKTRON DARI ATOM

Unsure-unsur yang paling penting bagi para ahli adalah keempat unsure yaitu karbon, hydrogen, oksigen, dan nitrogen.

Setiap kali electron berhubungan dengan jumlah energy tertentu.elektron yang dkat ke inti lebih tertarik oleh proton dalam inti daripada electron yang lebih jauh kedudukannya.. karena itu, semakin dekat electron terdapat ke inti, semakin rendah energinya, dan electron ini sukar berpindah dalam reaksi kimia. Kulit electron yang terdekat ke inti adalah kulit yang terendah energinya, dan electron dalam kulit ini dikatakan berada pada tingkat energy pertama. Electron dalam kulit kedua, yaitu pada tingkat pertama, electron dalam tingkat ketiga, yaitu pada tingkat energy ketiga, mempunyai energi yang lebih tinggi lagi

·        Orbital Atom

Orbital atom adalah bagian dri ruang dimana kebolehjadian ditemukannya sebuah electron dengan kadar energy yang khas adalah tinggi (90-95%). Rapat electron adalah istilah lain yang digunakan untuk menggambarkan kebolehjadian ditemukannya electron pada titik tertentu, rapat electron yang lebih tinggi, berarti kebolehjadiannya lebih tinggi, sedangkan rapat elekttron yang lebih rendah berarti kebolehjadiannya juga rendah.

Kulit electron pertama hanya mengandung orbital bulat 1s. kebolehjadian untuk menemukan electron 1s adalah tertinggi dalam bulatan ini. Kulit kedua, yang agak berjauhan dari inti daripada kulit pertama, mengandung satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. orbital 2s, seperti orbital 1s, adalah bulat

Gambar tersebut menunjukkan grafik rapat electron dalam orbital 1s dan 2s sebagai fungsi jarak dari inti. Dari grafik terlihat bahwa orbital 1s dan 2s tak mempunyai permukaan yang tajam, tetapi rapat elektronnya bertambah dan berkurang melalui daerah jarak dari inti. Hasilnya adalah bahwa orbital 1s dan 2s saling tumpang tindih.

Kurva rapat electron – jarak untuk orbital 2s mengungkapkan dua daerah dengan rapat electron tinggi yang terpisah oleh titik nol. Titik nol ini disebut simpul dan menyatakan daerah dalam ruang yang kebolehjadian menemukan sebuah electron (dalam hal ini elekron 2s) sangat kecil. Semua orbital kecuali orbital 1s mempunyai simpul, penyajian secara gambar dari orbital 1s dan 2s tertera pada gambar

·        Pengisian Orbital

Electron mempunyai spin, yang dapat berputar menurut arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam (+ atau -). Spin dari partikel bermuatan, menimbulkan medan magnet kecil, atau momen magnet, dan dua electron dengan spin berlawanan mempunyai momen magnet berlawanan. Tolakan antara muatan negative dari dua electron dengan spin berlawanan, yang memungkinkan dua electron demikian untuk saling berpasangan dalam orbital. Dengan alas an ini, setiap orbital dapat mempunyai maksimal dua electron, tetapi electron-elektron tersebut harus berlawanan spin.

Prinsip aufbau “mengatakan bahwa apabila kita maju dari atom hydrogen (nomor atom 1) ke atom-atom dengan nomor atom yang lebih tinggi, maka orbital terisi oleh electron sedemikian rupa sehingga orbitl yang berenergi terendah terisi lebih dulu.

Konfigurasi electron untuk unsure dari periode pertama dan periode kedua tertera pada table. Pada unsure karbon dan unsure-unsur berikutnya, masing-masing orbital 2p menerima satu electron sebelum setiap orbita 2p menerima electron kedua. Ini adalah contoh dari aturan hund, dalam pengisian orbital atom, pemasangan dua electron dalam orbital terdengar asi tak terjadi, sebelum masing-masing orbital terdenegasi mengandung satu electron.

B.     Jari-Jari Atom

Jari atom adalah jarak dari pusat inti ke electron paling luar. Jari-jari atom ditentukan untuk mengukur panjang ikatan (jarak antara inti) dalam senyawa kovalen sperti pada Cl-Cl atau H-H dan kemudian membanginya dengan dua. Karena itu, jari-jari atom sering disebut jari-jari kovalen. Nilai dari jari-jari atom biasanya diberikan dalam angstrom (Å), dengan 1Å=cm.

Jari-jari atom berubah-ubah tergantung  pada besarnya tarikan antara inti dan electronnya.

C.     Keelektronegatifan

Keelektronegtifan adalah ukuran kemampuan atom untuk menarik luarnya, atau electron valensi. Karena electron luar dari atom yang digunakan untuk ikatan, maka keelektronegatifan berguna untuk meramalkan dan menerangkan kereaktifan kimia. Seperti jari-jari atom keelektronegatifan dipengaruhi oleh jumlah proton dalam inti dan julmah unit yang mengandung electron. Makin besar jumlah proton berarti makin besar muatan inti positif dan dengan demikian tarikan untuk electron ikatan bertambah.

Skala pauling adalah skala numeric dari keelektronegatifan. Skala ini diturunkan dari perhitungan energy ikatan untuk berbagai unsure yang terikat oleh ikatan kovalen. Dalam skala pauling, flaure, yang paling elektronegatif, mempunyai nilai kelektronegatifan 4litium, keelektronegatifannya rendah, mempunyai nilai satu. Suatu unsure dengan keelektronegatifan yang sangat rendah atau seperti litium kadang-kadang disebut unsure elektro positif. Karbon mempunyai nilai keelektronegatifan menengah 2,5.

D.    Panjang ikatan dan sudut ikatan

Jarak yang memisahkan inti dari dua atom yang terikat kovalen disebut panjang ikatan.

Bila ada lebih dari dua atom dalam molekul, ikatan membentuk sudut yang disebut sudut ikatan. Sudut ikatan bervariasi dari kira-kira 60⁰ sampai 180⁰  .

E.     Energi Disosiasi Ikatan

Ada dua cara agar ikatan dapat terdisosiasi. Satu cara adalah karena pemaksapisahan heterolitik (heterolytic cleavage), dimana kedua electron ikatan dipertahankan pada satu atom. Hasil pembelahan heterolitik adalah sepasang ion.

Proses yang memungkinkan suatu ikatan terdisosiasi adalah pemaksapisahan homolitik. Dalam hal ini setiap setiap atom yang turut dalam ikatan kovalen menerima satu electron dari pasangan yang Saling dibagi yang asli. Yang dihasilkan adalah atom yang secara listrik neral atau gugus atom.

Pemaksapisahan homolitik menghasilkan atom atau gugus atom yang mempunyai electron tak berpasangan. Atom seperti H+ atau gugus atom seperti H3C yang mengandung electron tak berpasangan disebut radikal bebas. Radikal bebas biasanya netral secara listrik, karena itu, tak ada tarikan elektrostatik antara radikal bebas, seperti antara ion. Pemaksapisahan homolitik lebih berguna daripada pemaksapisahan heterolitik dalam penentuan energy yang diperlukan untuk disosiasi ikatan karena perhitungan tak disulitkan oleh tarikan ionic antara hasilnya.

Energy disosiasi ikatan memungkinkan ahli kimia untuk menghitung kestabilan relative dari senyawa dan meramalkan (sampai taraf tertentu) sebab-sebab reaksi kimia.   

F.     Asam dan basa

Menurut konsep bronstep lowri mengenai asam dan basa ,suatu asam adalah zat yang dapat memberikan ion hydrogen yang bermuatan positif ,atau proton (H⁺) . basa didefinisikan sebagai zat yang dapat menerima H⁺,contohnya adalah OH ^D dan NH_3.

a.     Asam dan basa kuat dan lemah

Asam kuat adalah asam yang pada dasarnya mengalami ionisasi sempurna dalam air. Asam kuat yang representative adalah HCL, HNO_3, dan H₂SO₄

Asam lemah, sebaliknya hanya terionisasi sebagian dalam air. Asam karbonat adalah asam organic lemah yang khas.

Amina adalah golongan senyawa organic yang secara structural sama dengan ammonia, suatu amina mengandung atom nitrogen yang terikat secara kovalen dengan satu atau lebih atom karbon dan mempunyai sepasang electron menyendiri. Amina, seperti amoniak, adalah basa lemah dan mengalami reaksi reversible dengan air atau asam lemah lainnya.

Senyawa organic yang mengandung gugus karboksilat (-CO₂H) adalah asam lemah. Senyawa-senyawa yang mengandung gugus karboksilat disebut asam karboksilat.

b.     Asam dan basa konjugat

Basa konjugat dari asam adalah ion atau molekul yang dihasilkan setelah kehilangan H+ dari asamnya. Asam konjugat dari NH₃ adalah NH₄+

c.      Asam dan basa lewis

Asam lewis adalah zat yang dapat enerima sepasang electron. Setiap spesisdengan atom yang kekurangan electron dapat berfungsi sebagai asam lewis, misalnya H+ adalah asam lewis.

Basa lewis adalah zat yang dapat memberikan sepasang electron. Contohnya dari basa lewis adalah NH₃ dan OH-, masing-masing memiliki sepasang electron valensi yang menyendiri yang dapat disumbangkan ke H+ atau sesuatu asam lewis lain.

d.     Tetapan keasaman

Suatu reaksi kimia mempunyai ketetapan kesetimbangan K yang menggambarkan seberapa jauh reaksi berlangsung sampai berkesudahan. Untuk ionisasi dari suatu asam dalam air, tetapan ini disebut tetapan keasaman Ka. Tetpan kesetimbangan ditentukan oleh persamaan dengan nilai konsentrasi yang diberikan dalam kemolaran (M).

Semakin terionisasi suatu asam, semakin besar nilai Ka karena nilai dalam pembilang semakin besar. Asam yang lebih kuat mempunyai nilai Ka yang lebih besar.

e.     Tetapan kebasaan

Reaksi reversible dari basa lemah dengan air, seperti reaksi dari asam lemah dengan air menghasilkan konsentrasi ion yang kecil, tetapi tetap pada kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan Kb adalah tetapan setimbang untuk reaksi ini. Seperti dalam hal Ka, nilai (H₂O) tercakup dalam Kb dalam ungkapan kesetimbangan

Dengan bertambahnya kekuatan basa, nilai Kb bertmbah dan nilai pKb berkurang. Semakin nilai untuk pKb, semakin besar basanya.