Ikatan Kovalen dan Orbital Elektron

Kimia Organik

Ikatan Kovalen dan Orbital Elektron

Komentar

Atom Elektron dan Orbital

Sebelum membahas prinsip-prinsip ikatan dalam kimia organik lebih dalam, mari pertama meninjau beberapa hubungan mendasar antara atom dan elektron. Setiap unsur ditandai dengan nomer atom unik berlambang Z, yang sama dengan jumlah proton dalam intinya. Suatu atom netral memiliki proton, yang bermuatan positif, dan elektron yang bermuatan negatif, yang berjumlah sama.

Energi Elektron dalam Atom Hidrogen

Elektron diyakini sebagai partikel dari awal waktu ditemukannya pada tahun 1897 sampai tahun 1924, dimana ketika itu fisikawan perancis, Louis de Broglie mengemukakan bahwa elektron-elektron ternyata juga memiliki sifat sebagai gelombang. Dua tahun kemudian Erwin Schrödinger mengambil langkah berikutnya dan menghitung energi elektron dalam atom hidrogen dengan menggunakan persamaan yang memberlakukan  seolah-olah elektron itu adalah gelombang. Alih-alih menghasilkan energi tunggal, Schrödinger memperoleh serangkaian tingkat energi, yang masing-masing berkaitan dengan deskripsi matematika gelombang elektron yang berbeda. Deskripsi matematika ini disebut dengan fungsi gelombang, yang disimbolkan dengan huruf yunani Ψ (psi).

Erwin Schrödinger

Menurut prinsip ketidakpastian energi elektron dalam atom hidrogen, kita tidak bisa tahu persis di mana posisi elektron dalam atom, tapi kita bisa mengatakan dimana posisi yang paling mungkin tempat keberadaan elektron. Probabilitas untuk menemukan sebuah elektron di tempat tertentu relatif terhadap inti atom dirumuskan dengan kuadrat dari fungsi gelombang (Ψ2) di tempat tersebut. Gambar 1 berikut ini menunjukkan probabilitas ditemukannya sebuah elektron di berbagai titik pada energi terendah (paling stabil) atom hidrogen.

Kimia Organik Probabilitas Elektron Hidrogen

Gambar 1. Distribusi probabilitas (Ψ2) untuk satu elektron dalam orbital 1s.

Semakin pekat warna di suatu wilayah, semakin tinggi probabilitasnya. Probabilitas terbesar ditemukannya sebuah elektron pada titik tertentu adalah berada di dekat inti, dan menurun dengan bertambahnya jarak dari inti tetapi tidak kemudian probabilitasnya menjadi nol. Gambar 1 diatas seringkali disebut dengan “awan elektron” untuk menggambarkan sifat dasar probabilitas elektron yang menyebar. Perlu diperhatikan bahwa “awan elektron” dari atom hidrogen, meskipun digambarkan sebagai kumpulan banyak titik, namun sejatinya hanyalah mewakili satu elektron.

Fungsi gelombang disebut juga dengan orbital. Untuk kenyamanan, ahli kimia menggunakan istilah “orbital” dalam beberapa cara berbeda. Gambar seperti gambar 1 diatas sering dikatakan mewakili satu orbital. Selanjutnya, kita juga akan melihat jenis lain dari gambar 1 ini dalam artikel selanjutnya, yang menggunakan kata “orbital” untuk menggambarkan probabilitas elektron.

Orbital dijelaskan melalui ukuran, bentuk, dan sifatnya. Bentuk bulat simetris yang ditunjukkan pada Gambar 1 adalah orbital s. Penulisan huruf s biasanya didahului dengan penulisan jumlah kuantum utama n (n = 1, 2, 3, dll) yang menunjukkan kulit dan berhubungan dengan energi dari orbital. Elektron dalam orbital 1s mungkin akan ditemukan lebih dekat dengan inti, dimana level energinya lebih rendah, dan terikat lebih kuat ke inti daripada elektron dalam orbital 2s.

Daerah dalam suatu orbital tunggal bisa saja dipisahkan dengan suatu titik simpul (node) di mana probabilitas untuk menemukan sebuah elektron adalah nol. Orbital 1s tidak memiliki node sedangkan orbital 2s memiliki satu node. Orbital 1s dan 2s secara bersama dapat disimak pada gambar 2 berikut ini.

kimia organik orbital 1s dan 2s

Gambar 2. (a) gambar orbital 1s dan (b) gambar orbital 2s.

Fungsi Gelombang dalam Orbital

Perubahan fungsi gelombang dalam orbital 2s ditandai dengan dua permukaan antara node seperti yang ditunjukkan gambar 2 dengan lambang plus (+) Dan minus (-). Tidak perlu bingung perbedaan simbol plus minus ini dengan simbol muatan listrik. Simbol tersebut tidak ada hubungannya dengan elektron atau muatan inti, juga harus perhatikan bahwa gambar orbital tersebut sesungguhnya representasi dari probabilitas atau Ψ2 (yang harus angka positif), sedangkan + dan – mengacu sebagai tanda untuk fungsi gelombangnya sendiri Ψ. Hal ini tampak sebagai awal yang membingungkan, namun dalam prakteknya tidak akan rumit. Memang, Kita tidak selalu harus menuliskan lambang + dan – dalam gambar orbital, tapi itu kadangkala diperlukan untuk memahami konsep tertentu.

Distribusi Probabilitas

Kimia Organik. Alih-alih menggunakan distribusi probabilitas, orbital lebih umum direpresentasikan dengan permukaannya saja, sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut untuk orbital 1s dan 2s:

kimia organik orbital 1s dan 2s permukaannya saja

Gambar 3. Visualisasi orbital dari bentuk permukaannya saja.

Permukaan orbital melingkupi daerah dimana didalamnya probabilitas ditemukan sebuah elektron, tinggi, sekitar 90-95%.

Atom hidrogen (Z = 1) memiliki satu elektron, sedangkan atom helium (Z = 2) memiliki dua elektron. Satu elektron atom hidrogen mengisi satu orbital 1s, juga demikian pada dua elektron atom helium. Konfigurasi elektronnya dijelaskan sebagai berikut:

 Hydrogen: 1s1    Helium: 1s2

Selain bermuatan negatif, elektron memiliki ciri spin (putaran). Bilangan kuantum spin suatu elektron memiliki nilai + \frac{1}{2} atau – \frac{1}{2}. Menurut prinsip eksklusi Pauli, dua elektron dapat menempati orbital yang sama hanya ketika mereka memiliki spin berlawanan, atau “berpasangan”. Oleh karena itu, tidak ada orbital yang berisi lebih dari dua elektron. Ketika dua elektron telah mengisi orbital 1s, maka elektron ketiga lithium (Z = 3) harus menempati orbital dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Setelah 1s, orbital selanjutnya dengan tingkat energi lebih tinggi adalah orbital 2s. Elektron lithium ketiga mengisi orbital 2s, dan konfigurasi elektronnya adalah:

Lithium: 1s2 2s1

Periode (baris) dalam tabel periodik unsur menunjukkan bilangan kuantum utama dari orbital level energi tertinggi yang terisi elektron (n = 1 merupakan hidrogen dan helium). Hidrogen dan Helium berada pada baris pertama; lithium (n = 2) berada di baris kedua. kimia organik

Berilium (Z = 4), orbital 2s terisi, dan unsur lainnya di baris kedua berada pada orbital 2px, 2py, dan 2pz. Orbital-orbital ini diilustrasikan pada gambar 4 dibawah, memiliki bentuk seperti barbel (alat angkat berat). Setiap orbital tersusun atas dua lobus, yakni gelembung yang agak pipih saling terhubung satu sama lain sepanjang sumbu yang melewati inti. Orbital 2px, 2py, dan 2pz berada pada tingkat energi yang sama dan saling tegak lurus. kimia organik

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron 12 unsur pertama, hidrogen hingga magnesium, ditunjukkan pada tabel satu dibawah. Dalam pengisian orbital-orbital 2p, perlu diperhatikan bahwa masing-masing terisi satu-satu terlebih dahulu baru selanjutnya terisi berpasangan. Ini merupakan aturan umum untuk orbital dengan level energi yang sama, disebut dengan aturan hund. Senyawa organik yang tak terhitung jumlahnya, bisa mengandung nitrogen, oksigen ataupun keduanya, selain juga mengandung karbon, unsur utama pada kimia organik. Kebanyakan dari mereka selain itu juga mengandung hidrogen. kimia organik

Tabel 1. Konfigurasi elektron 12 unsur pertama dalam tabel periodik

Seringkali kita membahas tentang elektron valensi suatu atom. Elektron valensi adalah elektron terluar suatu atom, elektron yang mengalami ikatan kimia dan reaksi. Unsur baris kedua memiliki elektron valensi di orbital 2s dan 2p, karena ke empat orbital (2s, 2px, 2py, 2pz) ikut masuk dalam elektron valensi, makan jumlah maksimum elektron valensi pada baris kedua adalah 8 elektron. Neon memiliki orbital 2s dan 2p yang terisi penuh, yakni 8 elektron dan menjadi penghujung unsur baris kedua dalam tabel periodik. kimia organik

Neon berada di periode kedua, dan argon, di periode ketiga, sama memiliki 8 elektron di kulit terluarnya. Hal ini menunjukkan oktet elektron terpenuhi. Helium, neon, dan argon termasuk dalam golongan yang disebut gas mulia. Gas mulia memiliki sifat konfigurasi elektron sangat stabil dan sulit bereaksi. kimia organik

IKATAN ION

Sebelum masuk lebih dalam materi kimia organik, terlebih dahulu akan dibahas ikatan ion. Atom saling berikatan satu sama lain untuk membentuk senyawa yang memiliki sifat yang berbeda dari sifat atom penyusunnya. Gaya tarik antar atom dalam senyawa disebut dengan ikatan kimia. Ikatan ion merupakan salah satu jenis ikatan kimia, yakni gaya tarik antar spesies yang berbeda muatannya (disebut ion), sebagaimana diilustrasikan gambar 1 berikut. Ion yang bermuatan positif disebut kation, sedangkan yang bermuatan negatif disebut anion.

Anion

Apakah suatu unsur dalam ikatan ion merupakan sumber kation ataupun anion, tergantung pada beberapa faktor, dimana tabel periodik dapat digunakan sebagai panduannya. Dalam membentuk senyawa ionik, unsur di sebelah kiri tabel periodik biasanya kehilangan elektron, membentuk kation yang memiliki konfigurasi elektron sama dengan gas mulia terdekat. Sebagai contoh, Natrium yang kehilangan satu elektron, menghasilkan Na+, yang memiliki konfigurasi elektron sama dengan neon. kimia organik.

Na(g) → Na+(g) + e–

Atom natrium: 1s2 2s2 2p6 3s1

Ion natrium: 1s2 2s2 2p6

(g) menunjukkan fase gas

Sejumlah besar energi, disebut dengan energi ionisasi, harus diserap oleh atom agar satu elektronnya bisa terlepas. Sebagai contoh, natrium memiliki energi ionisasi sebesar 496 kJ/mol (119 kcal/mol). Proses menyerap energi disebut dengan endotermik. Bila dibandingkan dengan unsur lainnya, natrium dan unsur lainnya dalam golongan IA memiliki energi ionisasi yang rendah. Secara umum dapat dikatakan bahwa dalam tabel periodik, energi ionisasi meningkat dari kiri kekanan. kimia organik

Unsur-unsur yang berada disebelah kanan tabel periodik cenderung menambah elektron untuk mencapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Sebagai contoh, penambahan elektron pada klorin, menghasilkan anion Cl–, yang memiliki konfigurasi hampir sama dengan gas mulia, yakni argon. kimia organik.

Cl(g) + e– → Cl–(g)

Atom klorin: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Ion klorida: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Energi dilepaskan ketika atom klorin menangkap elektron. Reaksi yang melepas energi disebut dengan eksotermik, dan perubahan energi selama proses eksotermik memiliki tanda negatif. Perubahan energi setelah penambahan elektron ke suatu atom disebut afinitas elektron dan pada klorin nilainya adalah -349 kJ/mol (-83,4 kcal/mol). kimia organik.

Energi Ionisasi

Transfer elektron dari atom natrium ke atom klorin menghasilkan kation natrium dan anion klorin, keduanya telah memiliki konfigurasi elektron seperti gas mulia. kimia organik.

Na(g) + Cl(g) → Na+Cl–(g)

Energi ionisasi natrium (496 kJ/mol) dan afinitas elektron klorin (-349 kJ/mol), sehingga proses keseluruhannya merupakan proses endotermik dengan ΔHo = +147 kJ/mol. Energi yang dibebaskan dengan menambahkan elektron ke klorin tidak cukup untuk mengganti energi yang dibutuhkan untuk melepaskan sebuah elektron pada natrium. 

Namun analisis tersebut, belum memasukkan gaya tarik antar ion dengan muatan yang berlawanan, yang melebihi 500 kJ/mol dan lebih dari cukup untuk terjadinya keseluruhan proses eksotermik. Gaya tarik antar ion dengan muatan berbeda ini disebut dengan gaya elektrostatik atau coulomb yang merupakan ikatan ionik antar atom. kimia organik.

Ikatan ionik sangat umum keberadaannya dalam senyawa anorganik, namun jarang ditemui pada senyawa organik. energi ionisasi karbon sangatlah besar dan afinitas elektronnya terlalu kecil, sehingga tidak mungkin membentuk ion C4+ atau C4-. Lalu ikatan apa yang menghubungkan karbon dengan unsur lainnya dalam miliaran senyawa organik yang ada ? Diluar aspek penambahan dan pelepasan elektron, yang terjadi adalah karbon berbagi elektron dengan atom-atom lainnya (termasuk juga antar atom karbon) yang disebut dengan ikatan kovalen. kimia organik.

Ikatan Kovalen

Kimia organik banyak berkaitan dengan ikatan kovalen. Ikatan Kovalen, atau saling berbagi pasangan elektron, merupakan model ikatan kimia yang pertama di kemukakan oleh G.N. Lewis dari Universitas California pada tahun 1916. Lewis mengusulkan bahwa saling berbagi pasangan elektron dalam dua atom hidrogen memungkinkan masing-masing atom memiliki konfigurasi elektron yang stabil sebagaimana konfigurasi atom helium :

Kimia Organik Ikatan Kovalen Molekul Hidrogen

Rumus struktur seperti diatas dimana elektron dilambangkan bentuk titik disebut struktur Lewis.

Jumlah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan molekul hidrogen (H2) menjadi dua atom hidrogen terpisah disebut energi disosiasi ikatan (atau energi ikatan). Nilai energi ikatan untuk H2 cukup besar, yakni 435 kJ/mol (104 kcal/mol). Penyebab utama kuatnya ikatan kovalen H2 adalah meningkatnya kekuatan ikatan yang diberikan oleh kedua elektronnya. Setiap elektron dalam H2 mendapat tarikan dari dua inti hidrogen. Kimia organik

Ikatan kovalen dalam F2 memberikan 8 elektron pada masing-masing kulit valensi atom florin dan konfigurasi elektron yang sama dengan gas mulia, neon :

Model Lewis untuk unsur periode kedua (Li, Be, B, C, N, O, F, Ne) maksimal terisi 8 elektron (pasangan elektron bebas ditambah elektron ikatan) pada kulit valensinya, sedangkan hidrogen maksimal terisi dua elektron pada kulit valensinya. Sebagian besar unsur dalam tabel periodik mematuhi aturan oktet :

Dalam pembentukan senyawa unsur-unsur menambah, melepas, atau saling berbagi elektron agar menghasilkan konfigurasi elektron yang stabil, ditandai dengan adanya delapan elektron dalam kulit terluarnya.

Aturan Oktet  

Ketika aturan oktet diterapkan pada karbon, nitrogen, oksigen, dan fluorin, maka akan terbentuk konfigurasi elektron seperti unsur gas mulia, yakni neon. Kimia organik

Selanjutnya mari menerapkan model Lewis pada senyawa metana dan karbon tetrafluorida :

Gabungkan satu dan empat  untuk membuat struktur Lewis metana 

Gabungkan satu dan empat untuk membuat struktur Lewis karbon tetrafluorida 

Karbon memiliki 8 elektron dalam kulit terluarnya, baik pada molekul metana ataupun karbon tetrafluorida. Dengan membentuk ikatan kovalen dengan empat atom lainnya, karbon mencapai konfigurasi elektron stabil sama seperti neon, unsur gas mulia. Setiap ikatan kovalen dalam molekul metana dan karbon tetrafluorida lebih kuat bila dibandinkan dengan ikatan antar atom hidrogen dalam molekul H₂. Kimia organik

Dengan menggambarkan pasangan elektron ikatan kovalen dengan garis (—), maka struktur Lewis untuk hidrogen florida, fluorin, metana dan karbon tetraflorida menjadi :

 

Baca selengkapnya

Senyawa Kimia Organik dan Teori Atom

Kimia Organik

Senyawa Kimia Organik dan Teori Atom

Komentar

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.

Baca selengkapnya

Teori Elektron Terkait Struktur dan Reaktivitas

Kimia Organik

Teori Elektron Terkait Struktur dan Reaktivitas

Komentar

KIMIA ORGANIK | Teori Elektron

Terkait Struktur dan Reaktivitas

Pada akhir abad kesembilan belas dan awal abad kedua puluh, penemuan besar tentang atom menempatkan teori struktur molekul dan ikatan di atas pondasi yang lebih kokoh, memperkuat kimia organik. Ide tentang struktur berkembang dari identifikasi sederhana hubungan antar atom ke arah pemahaman mengenai kekuatan ikatan. Pada tahun 1916, Gilbert N. Lewis dari Universitas California di Berkeley menggambarkan ikatan kovalen sebagai penggunaan pasangan elektron bersama. Linus Pauling dari Institus Teknologi California kemudian menjabarkan skema ikatan yang lebih terperinci berdasarkan ide Lewis dan konsep resonansi, sebutan yang diambilnya dari mekanika kuantum, fisika teoritis.

Linus Pauling digambarkan dalam perangko volta tahun 1977. Rumus kimia didalamnya menggambarkan dua bentuk resonansi benzena, dan gambar latar belakang ledakan melambangkan upaya Pauling untuk membatasi pengujian senjata nuklir saat itu.

Reaksi Kimia

Setelah para kimiawan meraih berbagai apresisasi untuk prinsip-prinsip dasar ikatan, maka langkah logis selanjutnya adalah pemahaman bagaimana reaksi kimia dapat terjadi. Diantara ilmuwan awal yang paling menonjol terkait kajian ini adalah dua ahli kimia organik dari Inggris, Sir Robert Robinson dan Sir Christopher Ingold. Keduanya merupakan tenaga pengajar, dimana Robinson menghabiskan sebagian besar karirnya di Oxford sementara Ingold berada di University College, London.

Robinson, yang pada dasarnya tertarik pada kimia bahan alam, memiliki pemikiran yang tajam dan menembus teori tersebut. Dia mampu memahami elemen mendasar dari teori struktur Lewis dan menerapkannya pada proses reaksi kimia dengan menyarankan bahwa perubahan kimia dapat dipahami dengan berfokus pada elektron. Sebagai hasilnya, Robinson menganalisis reaksi organik dengan melihat elektron dan memahami bahwa atom berpindah ketika proses transfer elektron terjadi. Ingold menerapkan metode kuantitatif kimia fisik untuk mengkaji reaksi organik untuk lebih memahami urutan kejadian, mekanisme, dimana zat organik berubah menjadi produk pada kondisi tertentu.

Pemahaman kita saat ini tentang mekanisme reaksi dasar cukuplah baik, karena sebagian besar reaksi dasar kimia organik telah diteliti dengan cermat hingga tingkat dimana kita dapat membayangkan dengan relatif jelas tentang intermediet yang terjadi selama proses perubahan reaktan menjadi produk. Kelanjutan prinsip-prinsip mekanisme untuk reaksi yang terjadi pada sistem makhluk hidup, adalah area pengembangan dimana sejumlah besar pertanyaan penting harus dijawab.

Baca selengkapnya

Kimia Organik Dan Sub Material

Kimia Organik

Kimia Organik Dan Sub Material

Komentar

Kimia Organik 

Antoine Laurent Lavoisier

Berawal ketika Antoine Laurent Lavoisier menunjukkan bagaimana komposisi kimia dapat ditentukan dengan mengidentifikasi dan mengukur jumlah air, karbon dioksida, dan bahan lainnya yang dihasilkan ketika berbagai zat dibakar di udara. Analisis proses pembakaran yang dilakukan terhadap zat yang berasal dari sumber-sumber alam menyimpulkan bahwa zat tersebut mengandung karbon, dan akhirnya definisi baru dari kimia organik muncul: kimia organik adalah studi dari senyawa karbon. ini adalah definisi yang digunakan sampai sekarang. Berikut kami tampilkan link ulasan Kimia Organik secara terperinci, silahkan klik salah satu sub materi Kimia Organik berikut dan mulai membacanya.

Daftar Isi Kimia Organik

Perkenalan Kimia Organik

1. Awal Kimia Organik
2. Berzelius, Wöhler, dan Vitalisme
3. Teori Struktural
4. Teori Elektron Terkait Struktur dan Reaktivitas
5. Pengaruh Kimia Organik
6. Komputer dan Kimia Organik
7. Tantangan dan Peluang
8. Darimana Karbon Dahulu Berasal ?

Kimia Organik Bab 1 Ikatan Kimia

1. Atom Elektron dan Orbital
2. Ikatan Ion
3. Ikatan Kovalen
4. Ikatan Rangkap Dua dan Tiga
5. Ikatan Kovalen Polar dan Keelektronegatifan
6. Muatan Formal
7. Rumus Struktur Molekul Organik
8. Isomer
9. Resonansi
10. Bentuk-bentuk Beberapa Molekul Sederhana
11. Pembelajaran Menggunakan Pemodelan
12. Momen Dipol Molekul
13. Gelombang Elektron dan Ikatan Kimia
14. Ikatan dalam H₂ : Model Ikatan Valensi
15. Ikatan dalam H₂ : Model Orbital Molekul
16. Ikatan dalam Metana dan Hibridisasi Orbital
17. Hibridisasi sp3 dan Ikatan dalam Etana
18. Hibridisasai sp2 dan Ikatan dalam Etilen
19. Hibridisasi sp dan Ikatan dalam Asetilen
20. Teori Ikatan Kimia manakah yang Terbaik ?

Kimia Organik Bab 2 Alkana

1. Kelas-kelas Hidrokarbon
2. Lokasi-lokasi Reaktif dalam Hidrokarbon
3. Kunci Gugus Fungsi
4. Perkenalan Alkana : Metana, Etana dan Propana
5. Alkana Isomer : Butana
6. Metana dan Biosfer
7. n-Alkana yang Lebih Panjang
8. Isomer-Isomer C₅H₁₂
9. Tatanama IUPAC Alkana Rantai Lurus
10. Aplikasi Aturan IUPAC : Nama-nama Isomer C₆H₁₄
11. Sejarah Singkat Sistematika Tatanama Organik
12. Gugus Alkil
13. Nama-nama IUPAC Alkana dengan banyak rantai cabang
14. Tatanama Sikloalkana
15. Sifat Kimia Proses Pembakaran Alkana
16. Termokimia
17. Oksidasi-Reduksi dalam Kimia Organik

Kimia Organik Bab 3 Konformasi Alkana dan Sikloalkana

1. Analisis Konformasi Etana
2. Analisis Konformasi Butana
3. Penerapan Mekanika Molekuler pada Alkana dan Sikloalkana
4. Konformasi Alkana Rantai Panjang
5. Bentuk-bentuk Sikloalkana : Planar atau Nonplanar ?
6. Konformasi Sikloheksana
7. Ikatan Aksial dan Ekuatorial dalam Sikloheksana
8. Analisis Konformasi Sikloheksana Termonosubstitusi
9. Entalpi, Energi Bebas dan Tetapan Kesetimbangan
10. Cincin kecil : Siklopropana dan Siklobutana
11. Siklopentana
12. Cincin Medium dan Besar
13. Sikloalkana Terdisubstitusi : Stereoisomer
14. Analisis Konformasi Sikloheksana Terdisubstitusi
15. Sistem Cincin Polisiklik
16. Senyawa Heterosiklik

Kimia Organik Bab 4  Alkohol dan Alkil Halida

1. Tatanama IUPAC Alkil Halida
2. Tatanama IUPAC Alkohol
3. Kelas-kelas Alkohol dan Alkil Halida
4. Ikatan dalam Alkohol dan Alkil Halida
5. Sifat Fisis Alkohol dan Alkil Halida : Gaya Antarmolekul
6. Asam dan Basa : Prinsip-prinsip Umum
7. Reaksi Asam-Basa : Mekanisme Transfer Proton
8. Penyusunan Alkil Halida dari Alkohol dan Hidrogen Halida
9. Mekanisme Reaksi Antara Alkohol dan Hidrogen Halida
10. Struktur, Ikatan dan Stabilitas Karbokation
11. Diagram Energi Potensial untuk Reaksi Bertahap : Mekanisme S_N1
12. Pengaruh Struktur Alkohol Terhadap Kecepatan Reaksi
13. Reaksi Alkohol Primer dengan Hidrogen Halida : Mekanisme S_N2
14. Metodel lain untuk Merubah Alkohol menjadi Alkil Halida
15. Halogenisasi Alkana
16. Klorinasi Metana
17. Struktur dan Stabilitas Radikal Bebas
18. Mekanisme Klorinasi Metana
19. dari Energi Ikatan ke Panas Reaksi
20. Halogenisasi Alkana dengan Rantai Lebih Panjang

Kimia Organik Bab 5  Struktur dan Pembentukan Alkena : Reaksi Eliminasi

1. Tatanama Alkena
2. Etilen
3. Struktur dan Ikatan dalam Alkena
4. Isomer Alkena
5. Penamaan Alkena Stereoisomerik menggunakan sistem notasi E-Z
6. Sifat Fisis Alkena
7. Kestabilan Relatif Alkena
8. Sikloalkena
9. Pembuatan Alkena :  Reaksi Eliminasi
10. Dehidrasi Alkohol
11. Regioselektifitas dalam Dehidrasi Alkohol : Aturan Zaitsev
12. Stereoselektifitas dalam Dehidrasi Alkohol
13. Meknisme Dehidrasi Alkohol dengan Katalis Asam
14. Penataan Ulang dalam Dehidrasi Alkohol
15. Dehidrohalogenasi Alkil Halida
16. Mekanisme Dehidrohalogenasi Alkil Halida : Mekanisme E2
17. Anti Eliminasi dalam Reaksi E2 : Pengaruh Stereoelektronik
18. Meknasime lainnya untuk Eliminasi Alkil Halida : Mekanisme E1

Kimia Organik Bab 6  Reaksi-reaksi Alkena : Reaksi Adisi

1. Hidrogenasi Alkena
2. Energi Panas Hidrogenasi
3. Stereokimia Hidrogenasi Alkana
4. Adisi Elektrofilik dari Hidrogen Halida menjadi Alkena
5. Regioselektifitas Adisi Hidrogen Halida : Aturan Markovnikov
6. Dasar Mekanistik Aturan Markovnikov
7. Aturan, Hukum, Teori dan Metode Saintifik
8. Penataanulang Karbokation dalam Adisi Hidrogen Halida menjadi Alkena
9. Adisi Radikal Bebas Hidrogen Bromida menjadi Alkena
10. Adisi Asam Sulfat menjadi Alkena
11. Hidrasi Alkena dengan Katalis Asam
12. Hidroborasi-Oksidasi Alkena
13. Stereokimia Hidroborasi-Oksidasi
14. Mekanisme Hidroborasi-Oksidasi
15. Adisi Halogen menjadi Alkena
16. Stereokimia Adisi Halogen
17. Mekanisme Adisi Halogen menjadi Alkena : Ion-ion Halonium
18. Konversi Alkena menjasdi Halohidrin Visinal
19. Epoksidasi Alkena
20. Ozonolisis Alkena
21. Pengenalan Sintesis Kimia Organik
22. Reaksi antara Alkena dan Alkena : Polimerisasi
23. Etilen dan Propena : Bahan Kimia Organik Industri Paling Penting

Kimia Organik Bab 7  Stereokimia

1. Kiralitas Molekul : Enantiomer
2. Pusat Stereogenik
3. Simetri dalam Struktur Akiral
4. Sifat Molekul Kiral : Aktifitas Optik
5. Konfigurasi Absolut dan Relatif
6. Sistem Notasi R-S  Cahn-Ingold-Prelog
7. Proyeksi Fischer
8. Sifat Fisis Enantiomer
9. Obat-obat Kiral
10. Reaksi-reaksi yang Menghasilkan Pusat Stereogenik
11. Molekul Kiral dengan Dua Pusat Stereogenik
12. Molekul Akiral dengan Dua Pusat Stereogenik
13. Kiralitas Sikloheksana Terdisubstitusi
14. Molekul dengan Banyak Pusat Stereogenik
15. Reaksi-reaksi yang Menghasilkan Diastereoisomer
16. Resolusi Enantiomer
17. Polimer Stereoreguler
18. Pusat Stereogenik selain Karbon

Kimia Organik Bab 8  Substitusi Nukleofilik

1. Transformasi Gugus Fungsi melalui Substitusi Nukleofilik
2. Reaktifitas Relatif Gugus Pergi Halida
3. Mekanisme S_N2 Substitusi Nukleofilik
4. Stereokimia Reaksi S_N2
5. Bagaimana Reaksi S_N2 Terjadi
6. Efek Sterik dalam Reaksi S_N2
7. Nukleofil dan Nukleofilitas
8. Substitusi Nukleofilik Alkil Halida Berkatalis Enzim
9. Mekanisme S_N1 Substitusi Nukleofilik
10. Stabilitas Karbokation dan Kecepatan Reaksi S_N1
11. Stereokimia Reaksi S_N1
12. Penataanulang Karbokation dalam reaksi S_N1
13. Efek Pelarut terhadap Kecepatan Substitusi Nukleofilik
14. Substitusi dan Eliminasi sebagai Reaksi yang saling Bersaing
15. Ester Sulfonat sebagai Substrat dalam Substitusi Nukleofilik
16. Melihat kembali : Reaksi antara Alkohol dan Hidrogen Halida

Kimia Organik Bab 9  Alkuna

1. Sumber-sumber Alkuna
2. Tatanama
3. Sifat Fisis Alkuna
4. Struktur dan Ikatan dalam Alkuna : Hibridisasi sp
5. Keasaman Asetilen dan Terminal Alkynes
6. Pembuatan Alkuna melalui Alkilasi Asetilen dan Terminal Alkynes
7. Pembuatan Alkuna melalui Reaksi Eliminasi
8. Reaksi-reaksi Alkuna
9. Hidrogenasi Alkuna
10. Reaksi Logam-Amonia dari Alkuna
11. Adisi Hidrogen Halida menjadi Alkuna
12. Hidrasi Alkuna
13. Adisi Halogen menjadi Alkuna
14. Ozonolisis Alkuna

Kimia Organik Bab 10  Konjugasi dalam Alkadiena dan Sistem Alilik

1. Gugus Alil
2. Karbokation Alilik
3. Radical Bebas Alilik
4. Halogenasi Alilik
5. Kelas-kelas Diena
6. Stabilitas Relatif Diena
7. Ikatan dalam Diena Terkonjugasi
8. Ikatan dalam Allen
9. Pembuatan Diena
10. Adisi Hidrogen Halida menjadi Diena Terkonjugasi
11. Adisi Halogen menjadi Diena
12. Reaksi Diels-Alder
13. Polimer Diena
14. Orbital Molekul π pada Etilena dan 1,3-Butadiena
15. Analisis Orbital Molekul π pada Reaksi Diels-Alder

Baca selengkapnya