Tinjauan ulang tentang atom dan molekul dalam kimia organik

Tinjauan ulang  tentang atom dan molekul dalam kimia organik

Istilah senyawa organik muncul dari adanya pandangan yg dianut pada masa lalu, yaitu bahwa senyawa² kimia dapat dibedakan menjadi dua golongan besar. Yaitu senyawa berasal dari makhluk hidup (organisme) maka senyawa tersebut dikatagorikan sebagai senyawa organik. Sedangkan yang diperoleh dari mineral (benda mati) dikatagorikan sebagai senyawa anorganik. Dengan dasar pandangan semacam itu jelaslah bahwa yg diartikan dengan kimia organik pada masa itu adalah cabang ilmu kimia yg mengkaji senyawa² yg dihasilkan oleh makhluk hidup atau organisme.

Pengertian senyawa organik seperti di atas hanya berlaku sampai pertengahan abad ke 19, karena pandangan yg dilandasi oleh keyakinan adanya “daya hidup” (vital force atau vis vitalis) yg memungkinkan terbentuknya senyawa organik ternyata semakin di ragukan kebenarannya. Dalam sejarah perkembangan kimia organik tecatat suatu peristiwa penting pada tahun 1828 yg ditandai oleh keberhasilan Wohler dalam mensintesis urea (senyawa organik) dari amonium sianat (senyawa anorganik).

A.struktrur elektron dari atom 

Dalam Kimia Organik ada 4 unsur yang harus dimengerti atau dipahami diantaranaya adalah C (carbon), H (Hidrogen), O (Oksigen) dan N (Nitrogen). Keempat unsur ini ada di kedua periode pertama dari susunan dan elektronnya terdapat dalam dua kulit eyang paling dekat dengan inti. Konfigurasi elektron dalam atom menggambarkan lokasi semua elektron menurut orbital-orbital yang ditempati.

Atom mengandung sebuah nukleus (inti) kecil yang padat yang dikelilingi elektron-elektron. Inti ini bermuatan positif dan merupakan sebagian besar dari massa atom tersebut. Inti terdiri atas jumlah proton, yang bermuatan positif, dan neutron yang netral. (pengecualian satu-satunya ialah hidrogen, yang intinya hanya memiliki satu proton). Dalam atom netral, muatan positif tepat diimbangi oleh muatan negatif dari elektron yang mengelilinginya. Nomor atom (atomic number) suatu unsur senyawa organik sama dengan jumlah proton didalam inti (dan dengan jumlah elektron di sekitar inti dalam atom netral). Bobot atom (atomic weight) kira-kira sama dengan jumlah proton dan jumlah neutron di dalam inti, bobot elektron tidak diperhitungkan karena ringannya.

Tabel1.1 jumlah orbital dan elektron dalam tiga kulit pertama

Nomor kulit	Jumlah orbital disetiap jenis			Jumlah elektron jika kulit penuh
	s	p	d
1	1	0	0	2
2	1	3	0	8
3	1	3	5	18

Elektron terpusat di kawasan tertentu di ruang sekitar inti yang dinamakan orbital. Setiap orbital dapat menampung tidak lebih dari 2 elektron. Orbital, yang bentuknya berbeda–beda, di tandai dengan huruf s, p, dan d. Selain itu, orbital dikelompokkan dalam kulit (shell) yang diberi nomor 1,2,3 dst. Setiap kulit mengandung jenis dan jumlah orbital yg berbeda-beda, bergantung pada nomor kulitnya. Misalnya, kulit 1 hanya mengandung satu jenis orbital, disebut dengan orbital 1s.

B.Jari-jari atom dan keelektronegatifan

• Jari-jari atom merupakan jarak elaktron terluar ke inti atom dan menunjukan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antar dua atom yang berikatan sesamanya.  

JARI-JARI ATOM

 Dalam suatu golongan, jari-jari atom semakin ke atas cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke atas, kulit elektron semakin kecil. Dalam suatu periode, semakin ke kanan jari-jari atom cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke kanan jumlah proton dan jumlah elektron semakin banyak, sedangkan jumlah kulit terluar yang terisi elekteron tetap sama sehingga tarikan inti terhadap elektron terluar semakin kuat.

•  Keelektronegatifan adalah kecenderungan suatu atom untuk bermuatan negatif atau untuk menangkap elektron dari atom lain. Besarnya keelektronegatifan dapat diukur dengan menggunakan skala Pauling. Harga skala Pauling berkisar antara 0,7 – 4,0.Skala Pauling adalah skala yang dikenalkan pertama sekali tahun 1932, dan merupakan skala yang paling sering digunakan dalam pengukuran elektronegativitas suatu unsur.  Fluor (unsur yang paling elektronegatif) diberikan skala Pauling dengan harga 4.0, dan harganya menurun sampai cesium dan fransium yang setidaknya hanya memiliki elektronegatifitas pada skala 0.7

KEELEKTRONEGATIFAN 

C.Panjang ikatan dan sudut ikatan

• Panjang ikatan merupakan jarak antara inti atom yang satu dengan inti atom yang lain yang berikatan dengannya. Panjang ikatan dipengaruhi oleh keelektronegativan masing-masing atom, semakin kecil perbedaan keelektronegatifan maka panjang ikatan akan semakin besar. Jadi, panjang ikatan berbanding terbalik dengan keelektronegativan antara dua atom. Panjang ikatan juga dipengaruhi oleh jari-jari atom penyusun ikatan, semakin panjang jari-jari atom yang berikatan dalam suatu molekul maka panjang ikatan akan semakin besar. Jadi, panjang ikatan berbanding lurus dengan jari-jari suatu unsur.

 

• sudut Ikatan ,Bila ada lebih dari duaatom dalam molekul, ikatan membentuk sudut, yang disebut sudut ikatan. Sudut ikatan bervriasi antara 60° sampai 180°.

Kebanyakan struktur organik mengandung lebih dari tiga atom, dan lebih bersifat berdimensi-tiga, daripada berdimensi-dua. rumus struktur yang terdahulu untuk amoniak (NH₃) menggambarkan satu teknik untuk menyatakan suatu struktur dimensi-tiga. Ikatan garis (¾) menyatakan ikatan dalam bidang kertas. Baji padat (   ¾     ) menyatakan suatu ikatan yang keluar dari kertas menuju ke pengamat; H pada ujung yang lebar dari baji padat ada dimuka kertas. Baji yang patah-patah (      ¾     ) menyatakan ikatan yang menunjuk ke belakang kertas; H pada ujung yang sempit dari baji yang patah-patah ada di belakang kertas.

D. energi disosiasi

Energi disosiasi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan salah satu ikatan 1 mol suatu molekul gas menjadi gugus – gugus molekul gas.

Contoh

CH₄(g) → CH₃(g) + H(g)       ∆H = +425 kJ/mol

CH₃(g) → CH₂(g) + H(g)       ∆H = +480 kJ/mol

Reaksi tersebut menunjukan bahwa untuk memutuskan sebuah ikatan C – H dari molekul CH₄ menjadi gugus CH₃ dan atom gas H diperlukan energi sebesar 425 kJ/mol, tetapi pada pemutusan C – H pada gugus CH₃ menjadi gugus CH₂ dan sebuah atom gas H diperlukan energi yang lebih besar, yaitu 480 kJ/mol. Jadi meskipun jenis ikatannya sama tetapi dari gugus yang berbeda diperlukan energi yang berbeda pula.

Selain dapat digunakan sebagai informasi kestabilan suatu molekul, harga energi disosiasi ikatan dapat digunakan untuk memperkirakan harga perubahan entalpi suatu reaksi. Perubahan entalpi merupakan selisih dari energi yang digunakan untuk memutuskan ikatan dengan energi yang terjadi dari penggabungan ikatan.

ΣH = Σ Energi ikatan pereaksi – Σ Energi ikatan hasil reaksi

Berdasarkan banyaknya atom yang ada pada molekul, energi disosiasi ikatan dibagi menjadi energi disosiasi ikatan molekul diatom dan energi disosiasi ikatan molekul poliatom.

E.asam dan basa kimia organik  

• Asam Lewis adalah zat yang dapat menerima sepasang elektron. Setiap spesies dengan atom yang kekurangan elektron yang dapat berfungsi sebagai asam Lewis, misalnya H+ adalah asam lewis. Kebanyakan asam Lewis selain H⁺ yang dijumpai dalam buku ini  adalah garam logam anhidrat ( ZnCl₂, FeCl₃, dan AlBr₃).  Basa Lewis adalah zat yang dapat memberikan sepasang elektron. Contoh NH₃ dan OH^-, masing-masing mempunyai sepasang elektron valensi yang menyendiri yang dapat disumbangkan ke H⁺ atau asam Lewis lainnya.
• Asam dan Basa bronsted lowry
  Menurut konsep Bronsted Lowry mengenai asam dan basa adalah zat yang dapat memberikan ion hidrogen yang bermuatan positif (H⁺) contohnya HCl dan HNO₃. Basa adalah zat yang dapat menerima H⁺ contohnya adalah OH^- dan NH₃.
  ·         Asam dan Basa Kuat dan Lemah
  Asam kuat adalah asam yang pada dasarnya mengalami disosiasi sempurna dalam air. Asam kuat yang representatif adalah HCl, HNO_3, H2SO₄. Ionisasi dari asam-asam kuat ini adalah reaksi asam basa yang khas. Asam HCl misalnya memberikan proton kepada basa H₂O. Kesetimbangan terletak jauh ke kanan (ionisasi sempurna dari HCl) karena H₂O merupakan asam lebih kuat daripada H₃O⁺. Asam lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Asam karbonat adalah asam anorganik lemah yang khas. Kesetimbangan letaknya jauh ke kiri karena H₃O⁺ adalah asam yang lebih kuat dan HCO₃^- adalah basa yang lebih kuat.
  ·         Asam dan Basa Konjugat
  Konsep asam dan basa konjugat berguna untuk membandingkan keasaman dan kebasaan. Basa konjugat dari asam adalah ion atau molekul yang dihasilkan setelah kehilangan H⁺ dari asamnya. Misalnya ion klorida adalah basa konjugat dari HCl. Asam konjugat dari NH₃ adalah NH₄⁺. Jika suatu asam itu kuat, maka konjugatnya lemah. dan bila asam lemah atau sangat lemah, basa konjugatnya adalah sedang kuatnya atau kuat, bergantung pada afinitas basa konjugat untuk H^+. Jika kekuatan asam dari deret senyawa bertambah, kekuatan basa dari basa konjugatnya berkurang. 
  

  • Tetapan Keasaman Suatu reaksi kimia mempunyai tetapan kesetimbangan K yang menggambarkan seberapa jauh reaksi berlangsung sampai berkesudahan. Untuk ionisasi dari suatu asam dalam air, tetapan ini disebut tetapan keasaman K_a.  
  • Tetapan Kebasaan
    Reaksi reversibel dari basa lemag dengan air, seperti reaksi dari asam lemah dengan air, menghasilkan konsentrasi ion yang kecil, tetapi tetap pada kesetimbangan. Tetapan kebasaan K_b adalah tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini. Seperti dalam hal K_a, nilai
    [ H₂O ] tercakup dalam K_b dalam ungkapan kesetimbangan.