Kimia Organik dan Pengaruhnya
Senyawa kimia
Senyawa kimia organik telah dikenal dan digunakan di masa lalu. Penduduk cina (2500-3000 SM) dahulu banyak menggunakan bahan-bahan pengobatan dan membuat obat yang disebut ma huang dari ekstrak herbal. Obat ini adalah stimulan dan meningkatkan tekanan darah. Saat ini telah diketahui bahwa obat tersebut mengandung efedrin, sebuah senyawa organik yang serupa dalam struktur dan aktivitas fisiologisnya dengan adrenalin, hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar adrenal. Kebanyakan resep obat yang saat ini digunakan untuk penyembuhan penyakit, merupakan senyawa organik, beberapa diantaranya dibuat dari bahan alam, dan banyak obat-obatan lainnya merupakan hasil sintesis kimia organik.
Kimia Organik Ma Huang
Gambar tanaman Ma Huang yang mengandung Efedrin menunjukkan bahwa kimia organik bahan alam telah berkembang di Cina pada masa lampau
Orang-orang Fenisia dahulu menemukan bahwa warna ungu, bisa diambil dari siput laut Mediterania. Keindahan warna dan kelangkaannya membuat ungu menjadi warna kerajaan. Keberadaan zat warna mengalami perubahan mendadak pada tahun 1856, ketika William Henry Perkin, seorang siswa berumur 18 tahun, menemukan cara sederhana untuk membuat warna ungu tua, yang disebut mauveine, yakni dari ekstrak tar batubara. Hal ini mendorong penelitian lebih lanjut untuk pewarna sintetis lainnya dan membentuk ikatan antara dunia industri dan penelitian kimia.
Serat sintetis dan elastomer
Industri serat sintetis seperti yang kita ketahui, dimulai pada tahun 1928 ketika E. I. Du Pont de Nemours & Company meminta Profesor Wallace H. Carothers dari Universitas Harvard untuk mengarahkan departemen penelitian mereka. Beberapa tahun selanjutnya, Carothers dan rekan-rekannya telah menghasilkan nilon, serat sintetis pertama, dan neoprene, pengganti karet. Serat sintetis dan elastomer, keduanya menjadi produk industri kontemporer penting, dengan pengaruh ekonomi jauh melampaui apa yg ada di pertengahan tahun 1920-an.
Kimia Organik dan Komputer
Struktur molekul, reaksi, dan sintesis
Suatu rekayasa sains telah menempatkan ilmu kimia berada diantara ilmu fisika, yang sangat matematis, dan ilmu biologi, yang sangat deskriptif. Diantara cabang ilmu kimia, kimia organik bersifat kurang begitu matematis dibanding deskriptif, yang lebih menekankan aspek kualitatif struktur molekul, reaksi, dan sintesis. Aplikasi komputer paling awal untuk ilmu kimia, digunakan untuk menganalisis data dan melakukan perhitungan yang berkaitan dengan aspek kuantitatif teori ikatan kimia.
Ahli kimia organik
Ahli kimia organik telah menemukan kemampuan grafis dari mini komputer dan komputer pribadi yang sesuai untuk memvisualisasikan molekul sebagai objek tiga dimensi dan mengukur kemampuannya dalam berinteraksi dengan molekul lain. Pada struktur biomolekul yang telah dikenal, misalnya protein, dan obat yang bekerja padanya, software pemodelan molekul dapat mengevaluasi berbagai kemungkinan cara sehingga keduanya dapat saling bereaksi. Studi semacam ini dapat memberikan informasi tentang mekanisme kerja obat dan mengarahkan pengembangan obat baru dengan hasil yang lebih memuaskan.
Kimia organik komputer
Pengaruh komputer pada praktek kimia organik sangatlah signifikan terhadap perkembangan terbaru dan akan dikaji kembali berkali-kali dalam artikel-artikel kimia organik berikutnya.
Tantangan dan Peluangnya
Minyak Bumi dan Gas Alam
Kontribusi utama abad ini pada perkembangan kimia organik adalah ketersediaan bahan awal yang mudah. Minyak bumi dan gas alam menyediakan sumber daya untuk pembuatan molekul yang lebih besar. Dari Petrokimia, muncul sejumlah bahan yang menunjang kehidupan kita, obat-obatan, plastik, serat sintetis, film, dan elastomer yang dibuat dari bahan-bahan kimia organik yang diperoleh dari minyak bumi. Saat ini kita memasuki era dimana pasokan minyak bumi menyusut dan kurang memadai, kebijakan penggunaannya dalam jumlah besar akan sangat berpengaruh bagi masyarakat. Sumber energi alternatif, terutama pada alat transportasi, akan memungkinkan sebagian besar minyak bumi yang terbatas jumlahnya itu, dikonversi menjadi petrokimia daripada hanya sekedar terbakar habis oleh mesin kendaraan bermotor. Pada tingkat yang lebih fundamental, para ilmuwan di industri kimia mencoba merancang cara untuk menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon dalam pembuatan suatu molekul.
Katalis meningkatkan laju reaksi kimia
Banyak proses-proses paling penting dalam industri kimia dilakukan dengan suatu katalis. Katalis meningkatkan laju reaksi kimia, tetapi tidak ikut mempengaruhi hasil reaksi. Dalam pencarian katalis baru, kita dapat belajar banyak dari biokimia, suatu kajian tentang reaksi kimia yang terjadi dalam organisme hidup. Semua reaksi mendasar dalam biokimia dikatalisasi oleh enzim. Kelajuan reaksi bertambah beberapa juta kali lipat merupakan yang umum terjadi ketika seseorang membandingkan antara reaksi yang dikatalisasi enzim dengan reaksi yang sama tanpa katalis enzim.
Proses Biologis di Tingkat Molekuler
Kebanyakan penyakit merupakan hasil dari kekurangan enzim tertentu yang mengganggu metabolisme normal tubuh. Berdasarkan analisis, pengobatan penyakit yang efektif membutuhkan pemahaman tentang proses biologis di tingkat molekuler, apa substratnya, apa produknya, dan bagaimana mekanismenya sehingga substrat berubah menjadi produk. Kemajuan besar telah dibuat dalam memahami proses biologi. Karena kompleksnya sistem dalam makhluk hidup, maka yang dikaji dalam artikel selanjutnya hanyalah permukaan bidang kajian tersebut saja.
Langkah-langkah spektakuler telah dibuat dalam dunia genetika selama beberapa tahun terakhir. Meskipun umumnya dianggap sebagai cabang dari biologi, genetika semakin banyak dipelajari pada tingkat molekuler oleh para ilmuwan terlatih yang notabene merupakan ahli kimia. Teknik penyambungan gen dan metode untuk menentukan struktur molekul yang tepat dari DNA merupakan dua dari berbagai alat kemudi menuju revolusi ilmiah berikutnya.
Saat ini kita mempelajari kimia organik ketika pengaruhnya terhadap kehidupan kita sehari-hari berada pada puncaknya, disaat kimia organik dapat dianggap sebagai ilmu sains yang telah dewasa dan matang.
Darimana Karbon Berasal ?
Karbon
Kimia organik sangat identik dengan karbon. Menurut teori “big-bang”, alam semesta mulai berkembang sekitar 12 miliar tahun yang lalu, berawal ketika bola yang sangat padat (1096 g·cm-3) dan sangat panas (1032 K) yang berisi semua materi di alam semesta, meledak. Tidak ada partikel yang lebih besar dari proton atau neutron, sampai sekitar 100 detik setelah big bang terjadi. Pada saat itu, suhu telah turun menjadi sekitar 109 K, cukup rendah untuk memungkinkan proton dan neutron bergabung membentuk inti helium.
Proton dan Newtron
Kondisi yang menguntungkan untuk pembentukan inti helium hanya berlangsung selama beberapa jam, dan alam semesta terus berkembang, tanpa terlalu banyak proses kimia, yang terjadi selama kurang lebih satu juta tahun. Ketika alam semesta mengembang, terjadi proses pendinginan, dan proton yang bermuatan positif dan inti helium bergabung dengan elektron menghasilkan atom hidrogen dan helium. Bersama-sama, hidrogen dan helium membentuk 99% dari massa alam semesta. Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah; 88,6% dari atom di alam semesta adalah hidrogen, dan 11,3% adalah helium. Beberapa wilayah ruang angkasa memiliki konsentrasi materi yang lebih tinggi daripada yang lain, cukup tinggi sehingga pengembangan dan pendinginan alam semesta yang terjadi setelah big bang melambat. Gaya tarik gravitasi menyebabkan awan materi memadat dan suhunya meningkat. Setelah big bang, fusi nuklir dari hidrogen menjadi helium terjadi ketika suhu turun ke 109 K.
Fusi nuklir
Fusi nuklir yang sama dimulai ketika gaya tarik gravitasi memanaskan awan materi menjadi 107 K sehingga bola gas berubah menjadi sebuah bintang. Bintang terus mengembang, menjadi kurang stabil atau lebih stabil di mana hidrogen dikonsumsi/bereaksi dan panas terus meningkat. Ukuran bintang relatif tetap/konstan, tetapi intinya semakin diperkaya oleh helium. Setelah sekitar 10% hidrogen dikonsumsi, jumlah panas yang dihasilkan tidak cukup untuk mempertahankan ukuran bintang itu, dan bintang mulai berkontraksi. Ketika sebuah bintang berkontraksi suhu intinya yang kaya akan helium meningkat, dan inti helium mengalami fusi membentuk karbon.
Kimia Atom
Fusi dari inti atom 12C dengan satu atom helium menghasilkan atom 16O. Akhirnya helium, juga akan habis, dan tarikan gravitasi menyebabkan inti berkontraksi dan suhunya meningkat ke titik di mana berbagai reaksi fusi menghasilkan inti yang lebih berat.
Kimia organik
Kadang-kadang sebuah bintang mengalami ledakan supernova, melemparkan materi-materinya ke ruang antar bintang. Materi-materi ini mencakup semua unsur yang telah terbentuk ketika bintang tersebut masih hidup, dan unsur-unsur ini membentuk bintang baru ketika awan materinya tertarik ke pusatnya sendiri. Matahari di tata surya kita saat ini, diyakini merupakan bintang generasi kedua, yang terbentuk tidak hanya dari hidrogen dan helium, tetapi juga mengandung unsur-unsur yang terbentuk dari bintang sebelumnya.
Teori Atom
Menurut salah satu teori, bumi dan planet-planet lain terbentuk hampir 5 miliar tahun lalu dari gas yang mengekor di belakang matahari ketika matahari berputar. Ketika menjauh dari inti matahari, materi dalam gas nebula menjadi lebih dingin, unsur-unsur yang lebih berat terakumulasi dan menjadi serangkaian planet yang sekarang mengelilingi matahari.
Oksigen dan Air
Oksigen adalah unsur yang paling berlimpah di bumi. Kerak bumi kaya akan bebatuan karbonat dan silikat, lautan hampir seluruhnya air, dan oksigen mengisi hampir seperlima dari udara yang kita hirup. Karbon berada pada peringkat empat belas di antara kelimpahan unsur-unsur di alam, namun peringkat karbon berada di posisi kedua setelah oksigen, kelimpahannya dalam tubuh manusia. Hal ini merupakan sifat kimia dari karbon yang unik yang membuatnya sesuai sebagai unsur pemembentuk makhluk hidup.
Bagikan
Senyawa Kimia Organik dan Teori Atom
4/
5
Oleh
Metal
