POLARIZABILITAS

Kemampuan menarik yang dimiliki suatu elektron disebut dengan gaya tarik-menarik. Adanya gaya tarik-menarik ini memungkinkan terjadinya suatu ikatan. Ikatan kimia terjadi karena adanya kecenderungan atom untuk memenuhi rumus duplet dan oktet dalam konfigurasi elektronnya. Kecenderungan ini menyebabkan atom memiliki kemampuan yang berbeda dalam menarik elektron.

Elektronegativitas adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan daya tarik-menarik atom pada elektron dalam suatu ikatan. Bagaimanakah gaya tarik-menarik itu timbul? Suatu atom dapat membentuk molekul atau ion karena adanya sifat elektronegativitas atau daya atom menarik elektron. Daya tarik-menarik timbul karena adanya perbedaan elektronegativitas pada suatu atom. Elektron yang berperan dalam hal ini adalah elektron pada kulit terluar (elektron valensi). Perhatikan Gambar 1. ini.

Gambar 1. Ikatan antara atom H dan Cl.

Pada molekul HCl, atom hidrogen mempunyai satu elektron pada kulit terluar, sehingga cenderung memenuhi rumus duplet, yaitu dengan mencari 1 elektron lagi agar genap menjadi dua. Di sisi lain, Cl memiliki 7 elektron pada kulit terluar dan cenderung memenuhi rumus oktet dengan mencari 1 elektron lagi agar genap menjadi delapan. Karena atom H baru memiliki 1 elektron, sementara atom Cl kekurangan 1 elektron, maka ketika jarak antara keduanya dekat, akan terjadi tarik-menarik dan terbentuklah ikatan.

Gambar 2. Molekul HCl.

Perbedaan jumlah elektron pada atom H dan Cl menyebabkan atom Cl mempunyai elektronegativitas yang lebih tinggi karena jumlah elektron disekitar Cl lebih banyak. Jadi, pasangan elektron yang tersebar di antara atom H dan Cl tidak terbagi merata. Sisi atom Cl yang lebih negatif mengakibatkan atom H menjadi sisi positif dan atom Cl menjadi sisi negatifnya. Sisi positif dinotasikan sebagai δ+ yang menyatakan sebagian muatan positif dan sisi negatif dinotasikan δ- dengan yang menyatakan sebagian muatan negatif.

Dalam molekul, muatan positif dan negatif yang sama dipisahkan oleh jarak yang menunjukkan suatu dipol. Perbedaan keelektronegatifan yang besar antar atom akan membentuk molekul yang bersifat polar. Sebaliknya, apabila perbedaan keelektronegatifan antar atom kecil atau nol, maka molekul yang terbentuk bersifat non polar.

Jenis Gaya tarik menarik antar molekul salah satunya yaitu gaya London

Gaya London

Elektron pada suatu atom mengalami pergerakan dalam orbital. Pergerakan atau perpindahan elektron pada suatu atom dapat mengakibatkan tidak meratanya kepadatan elektron pada atom, sehingga atom tersebut mempunyai satu sisi dipol dengan muatan lebih negatif dibandingkan sisi yang lain. Pergerakan ini menimbulkan dipol sesaat. Gambar 3. menggambarkan perbedaan sebaran elektron pada orbital normal dan orbital yang mengalami dipol sesaat. Adanya dipol sesaat menyebabkan molekul yang bersifat non-polar menjadi bersifat agak polar.

Gambar 3. (a) keadaan normal, sebaran muatan simetris, (b) terjadinya dipol sesaat.

Gaya London adalah gaya tarik lemah yang disebabkan oleh adanya dipol imbasan sesaat.

Dipol sesaat pada suatu atom dapat mengimbas atom yang berada di sekitarnya sehingga terjadilah dipol terimbas yang menyebabkan gaya tarik-menarik antara dipol sesaat dengan dipol terimbas. Gaya ini yang disebut sebagai Gaya London.

Gambar 4. Terjadinya dipol terimbas.

Lantas bagaimana Gaya London mempengaruhi sifat fisis molekul ?

Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul akan bertambah besar apabila molekul tersebut memiliki jumlah elektron yang semakin besar pula. Pergerakan elektron yang mengakibatkan dipol sesaat dalam suatu molekul disebut polarisabilitas. Jumlah elektron yang besar berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) molekul tersebut, sehingga semakin besar Mr suatu molekul, maka semakin besar polarisabilitasnya dan semakin besar pula Gaya Londonnya. Mudahnya suatu atom untuk membentuk dipol sesaat disebut polarisabilitas.

Pengaruh Gaya Antar Molekul terhadap Sifat Fisis Senyawa

Gaya tarik-menarik antara muatan positif dari dipol yang satu dengan muatan negatif dari dipol yang lain akan menentukan sifat fisis molekul, seperti titik didih dan titik beku. Gaya tarik-menarik juga menentukan bagaimana wujud suatu molekul, apakah berupa padatan, cair atau uap. Gaya tarik-menarik yang besar antaratom memungkinkan molekul pada suhu tertentu berbentuk padatan. Pada keadaan gas, molekul berdiri sendiri dan tidak ada gaya tarik-menarik antarmolekul. Pada keadaan cair, akan dibutuhkan lebih sedikit gaya tarik-menarik antarmolekul dibandingkan keadaan padatnya.

Perubahan bentuk molekul padatan menjadi cair memerlukan energi yang besar untuk mengimbangi gaya tarik-menarik tersebut. Energi ini ditunjukkan dengan titik cair (titik leleh) molekul. Begitu pula untuk menguapkan molekul yang berupa cairan, diperlukan energi yang ditunjukkan dengan titik didih. Maka, apabila gaya tarik antarmolekul besar, semakin besar pula titik didihnya. Titik beku menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan molekul untuk berikatan. Besarnya titik beku sebanding dengan gaya yang terjadi antar molekulnya.

Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/06/gaya-london-gaya-tarik-dipol-dipol.html

Gaya Van Der Waals (Kimia Organik Fisik)

Gaya Van Der Waals terjadi akibat interaksi antara molekul-molekul non polar (GayaLondon), antara molekul-molekul polar (Gaya dipole-dipol) atau antara molekul non polardengan molekul polar (Gaya dipole-dipol terinduksi). Ikatan Van Der Waals terdapat antarmolekul zat cair atau padat dan sangat lemah. Gaya Van Der Waals dahulu dipakai untuk menunjukkan semua jenis gaya tarik-menarik antar molekul. Namun kini merujuk pada padagaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul yang terlemah menjadi dipole seketika. Padasaat tertentu, moleku-molekul dapat berada dalam fase dipole seketika ketika salah satumuatan negative berada di sisi tertentu. Dalam keadaan dipol ini, molekul dapat menarik ataumenolak electron lain dan menyebabkan atom lain menjadi dipole. Gaya tarik menarik yangmuncul sesaat ini merupakan gaya Van Der Waals.Karena gaya ini sangat lemah maka zat yang mempunyai ikatan van der waals akanmempunyai titik didih yang sangat rendah. Meskipun demikian gaya van der waals bersifat permanen dan lebih kuat dari gaya london. Contoh gaya van der waals terdapat pada senyawahidrokarbon. Misalnya pada senyawa CH4. Perbedaan keelektronegatifan C (2,5) dengan H(2,1) sangat kecil, yaitu sebesar 0,4.Senyawa-senyawa yang mempunyai ikatan van der waals akan mempunyai titik didih sangatrendah, tetapi dengan bertambahnya Mr Ikatan akan makin kuat sehingga titik didih lebihtinggi. Contohnya, titik didih C4H10>C3H8>C2H6>CH4. Contoh lainnya terdapat pada Br2 dan I2. Br 2 berwujud cair tetapi mudah menguap dan I2 berwujud gas tetapi mudah menyublim.Hal ini disebabkan karena ikatan antara molekul Br 2dan I2 adalah ikatan van der waals.

Kristal Molekul Dalam bentuk gas (seperti N2, O2, CL2) dan hampir semua zat organic berupa molekul-molekul tunggal dengan ikatan kovalen. Gaya tarik antara molekul-molekul ino sangat lemah.Hal ini terbukti dari kenyataan bahwa gas-gas nyata tidak mengikuti hokum gas ideal :PV = nRTGaya antar molekul ini disebut gaya Van Der Waals. Dengan adanya gaya-gaya inimemberikan koreksi pada persamaan ideal untuk gaya sejati.Dimana :P = Tekanan GasV = Volume gasT = Temperatur (K)a dan b = tetapanR = Tetapan Gas UmumDalam keadaan cair dan keadaan padat, gaya-gaya ini lebih besar. Seperti telahdijelaskan, zat-zat di atas membentuk Kristal molekuler. Satuan-satuan dalam Kristalmolekuler seperti chlor, benzene, dsb. Untuk atom atau molekul-molekul kecil, strukturkristalnya biasanya tersusun rapat (close packed) karena gaya Van Der Waals tidakmempunyai arah dalam ruang. Struktur ini terdapat pada gas-gas mulia, Halogen, H2, N2, 02,CO2, HCl, HBr, CH4, C2H6, NH3, PH3, dan H2S.

Klasifikasi Gaya Van der Waals

 Gaya Van Der Walls dapat dibagi berdasarkan jenis kepolaran molekulnya, yaitu :

1.       Interaksi ion– dipol

Gaya antarmolekul ini terjadi antara ion dan senyawa kovalen polar. Ketikadilarutkan dalam senyawa kovalen polar, senyawa ion akan terionisasi menjadi ion positif dan ion negatif. Ion positif akan tarik menarik dengan dipol negatif, dansebaliknya.Sebagai contoh, NaCl (senyawa ion) dapat larut dalam air (pelarut polar) danAgBr (senyawa ion) dapat larut dalam NH3 (pelarut polar).

2.       Interaksi dipol – dipol

Interaksi dipol - dipol merupakan interaksi antara sesama molekul polar(dipol). Interaksi ini terjadi antara ekor dan kepala dimana jika berlawanan kutubmaka akan tarik-menarik dan sebaliknya.Tanda "+" menunjukkan dipol positif, tanda "-" menunjukkan dipol negatif Molekul seperti HCl memiliki dipol permanen karena klor lebih elektronegatif dibandingkan hidrogen. Kondisi permanen ini, pada saat pembentukan dipol akan menyebabkan molekul saling tarik menarik satu sama lain. Molekul yang memilikidipol permanen akan memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan denganmolekul yang hanya memiliki dipol yang berubah-ubah secara sementara.

3.       Interaksi ion – dipol terinduksi

Interaksi ion - dipol terinduksi merupakan interaksi antara aksi ion dengandipol terinduksi. Dipol terinduksi merupakan molekul netral yang menjadi dipolakibat induksi partikel bermuatan yang berada didekatnya. Partikel penginduksi tersebut dapat berupa ion atau dipol lain dimana kemampuan menginduksi ion lebih besar daripada kemampuan menginduksi dipol karena muatan ion yang juga jauhlebih besar. Interaksi ini relatif lemah karena kepolaran molekul terinduksi relatifkecil daripada dipol permanen.Contoh : I- + I2→ I3

4.       Interaksi dipol - dipol terinduksi

Suatu molekul polar yang berdekatan dengan molekul nonpolar, akan dapatmenginduksi molekul nonpolar. Akibatnya. Molekul nonpolar memiliki dipolterinduksi.Dipol dari molekul polar akan saling tarik-menarik dengan dipol terinduksidari molekul nonpolar. Contohnya terjadi pada interaksi antara HCl (molekul polar)dengan Cl2 (molekul nonpolar).

5.       Interaksi dipol terinduksi - dipol terinduksi

Mekamisme terjadinya interaksi dipol terinduksi - dipol terinduksi :Pasangan elektron suatu molekul, baik yang bebas maupun yang terikat selalu bergerak mengelilingi inti elektron yang bergerak dapat mengimbas atau menginduksisesaat pada tetangga sehingga molekul tetangga menjadi polar terinduksisesaat molekul ini pula dapat menginduksi molekul tetangga lainnya sehinggaterbentuk molekul-molekul dipol sesaat.

TAUTOMERI (kimia organik fisik)

TAUTOMERI

Suatu senyawa karbonil dengan suatu hidrogen alfa yang bersifat asam, dapat berada dalam dua bentuk yang disebut tautomer : suatu tautomer keto dan sebuah tautomer enol. Tautomer adalah isomer-isomer yang berbeda satu dengan yang lainnya hanya pada posisi ikatan rangkap dan sebuah atom hidrogen berhubungan. Tautomer keto suatu senyawa karbonil mempunyai struktur karbonil seperti diharapkan. Tautomer enol (dari –ena+-ol) yang merupakan suatu alcohol vinilik, terbentuk dengan serah-terima sebuah hidrogen asam dari karbon α ke oksigen karbonil. Karena atom hidrogen berada dalam posisi yang berlainan, kedua bentuk tautometrik ini bukanlah struktur-resonansi, melainkan dua struktur berlainan yang berada dalam kesetimbangan. (harus diingat bahwa struktur-struktur resonansi berbeda hanya dalam posisi elektron).

Tautomeri adalah perpindahan atom dalam satu molekul menjadi isomer. contohnya perubahan keto menjadi enol, amin menjadi imin.

Kuantitas relative enol versus keto dalam suatu cairan murni dapat diperkirakan dengan spektroskopi inframerah atau nmr. Aseton terutama ada dalamketo (99,99% menurut prosedur titrasi khusus). Kebanyakan aldehida dan keton yang sederhana juga terutama ada dalam bentuk keto; tetapi, 2,4-pentanadion terdiri dari 80% enol! Bagaimana perbedaan besar ini dapat dijelaskan? Perhatikan struktur tautomer 2,4-pentanadion:

Bentuk enol tidak hanya memiliki ikatan rangkap berkonjugasi, yang sedikit menambah kestabilan, tetapi juga memiliki susunan yang sedemikian rupa sehingga mmemungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen internal, yang membantu menstabilkan tautomer ini.

Tatomeri dapat mmempengaruhi kereaktivan suatu senyawa. Suatu pengecualian terhadap sifat keton yang tidak mudah teroksidasi, ialah oksidasi keton yang memiliki sekurang-kurangnya suatu hidrogen alfa. Suatu keton yang dapat menjalani tautomeri dapat dioksidasi oleh zat-pengoksidasi kuat pada ikatan rangkap karbon-karbon (dari) tautomer enolnya. Rendemen reaksi ini tidak diguakan untuk kerja sinetik, tetapi  sering digunakan dalam penuturan struktur.

sumber :

Fessenden & Fessenden, Kimia Organik.

Odhi Pramusaji Giriarso, kamus Kimia SMA

http://atom-green.blogspot.co.id/2013/10/tautomeri.html

EFEK INDUKSI (Kimia Organik Fisik)

Efek Induksi

Efek induksi adalah Suatu aksi elektrostatik yang diteruskan melalui rantai atom dalam suatu molekul (lewat ikatan σ). Dan efek itu dapat dinyatakan sebagai I + dan I –.

I + jika subtituen yang terikat mendorong elektron ( melepaskan e - )

I - jika subtituen yang terikat menarik Elektron ( mengambil e - )

Sifat induksi terjadi karena adanya perbedaan keelektronegatifan . Gejala elektrostatik diteruskan melalui rantai karbon.  Efek induksi  terdiri atas dua yaitu +I(pendorong electron)  dan –I  (penarik electron). Menurut konvensigugus penarik electron yang lebih besar dari hydrogen H merupakan efek induksi –I sedangkan gugus penarik electron yang lebih lemah dari hydrogen H merupakan efek induksi +I. Gugus alkyl yang terikat pada gugus fungsi senyawa organic merupakan gugus pendorong electron, dimana semakin besar alkyl yang terikat pada gugus fungsi akan mengakibatkan factor +I semakin besar.

Berikut ini urutan reaktifitas  induksi –I (penarik electron) adalah sebagai berikut:

            -Cl > -Br > -I > -OCH3 > -OH > -C6H5 > -CH+CH2 > -H

    Efek induksi  dari beberapa gugus  yang terikat pada gugus fungsi senyawa organik dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Sifat induksi yang dimiliki sernyawa tersebut mempengaruhi reaktivitas molekul senyawa organic tersebut, mis. senyawa asam karboksilat akan mempengaruhi sifat keasaman senyawa asam karboksilat dan pada senyawa alkyl halide akan mempengaruhi gugus lepas pada reaksi substitusi dan eliminasi sedangkan senyawa karbonil akan mempengaruhi jalannya reaksi adisi nukleofil, dan sebagainya.

Contoh :

MENGAPA  TINGKAT KEASAMANNYA BERBEDA

Asam metanoat lebih asam dari asam etanoat karena  pada asam etanoat terdapat gugus metil yang mempunyai kemampuan mendorong elektron ikatan melalui ikatan sigma  (C-C-O-H) sehingga atom O menjadi relatif makin negatif, akibatnya atom H sukar lepas sebagai H+, asamnya menjadi lebih lemah.  Gugus CH3  mempunyai efek induksi mendorong elektron, diberi simbol +I.

Asam alfamonoflouroetanoat lebih asam dari asam metanoat karena pada  asam alfa monoflouroetanooat terdapat gugus F yang mempunyai kemampuan menarik elektron ikatan melalui ikatan sigma sehingga atom O menjadi relatif makin positif, akibatnya atom H makin mudah lepas sebagai H+, asamnya menjadi lebih kuat. Gugus F mempunyai efek induksi menarik elektron diberi simbol –I.

GUGUS FUNGSI

Gugus Fungsi

Gugus fungsi  ialah atom atau kelompok atom dalam molekul yang memiliki sifat-sifat kimia yang khas. Gugus fungsi yang sama dalam molekul yang berbeda dapat memperlihatkan perilaku kimia yang sama. Gugus fungsi senyawa organik dapat berupa ikatan karbonkarbon rangkap dua atau rangkap tiga. Contoh gugus fungsi yang lain misalnya atom-atom halogen, oksigen, nitrogen, sulfur.

Macam-macam gugus fungsi

1.       Gugus fungsi —OH (alkohol atau alkanol)
Pada pembahasan di atas etana berbeda dengan etanol. Etanol termasuk ke dalam gugus alkohol karena mempunyai gugus fungsi —OH dalam rumus kimianya (C2H5OH). Seperti pada pelajaran sifat koligatif larutan, alkohol mudah menguap jadi sering digunakan untuk parfum.

2.       Gugus fungsi —O— (eter atau alkoksialkana)
Disebut alkosialkana karena penggabungan dari kata: Al , oksi, alkana. Yang artinya (ambil contoh CH3—CH2—O—H3)
Al = adalah rantai karbon sebelah kiri eter yaitu CH3—CH2 atau C2H5 (etil)
O = eter (—O—)
Alkana = adalah alkana yang atom H-nya menjadi gugus alkil yaitu CH3

3.       Gugus fungsi —CHO (aldehida atau alkanal)
Disebut alkanal karena mempunyai gugus mirip dengan alkohol dan asam karboksilat, ada OH dan COOH-nya. Nah, dalam aldehida terdapat dalam formalin dan pengawetan mayat

4.       Gugus fungsi —CO— (keton atau alkanon)
Gugus fungsi ini disebut keton karena mengandung atom karbon dan oksigen berjumlah satu (1). Karbon mewakili hurus Ke, dan oksigen mewaklili huruf ton dalam nama turunan alkana keton. Keton biasanya digunakan untuk pembersih kuku.

5.       Gugus fungsi —COOH (asam karboksilat atau asam alkanoat)
Turunan alkana satu ini berbeda sama sekali karena nantinya dalam tata nama senyawa, hanya asam karboksilat-lah yang menggunakan nama depan asam serta menandakannya dengan huruf yunani alpha, beta, gamma, dan omega. Contohnya CH3COOH dalam asam cuka

6.       Gugus fungsi —COOR (ester atau alkil alkanoat)
Disebut alkil alkanoat karena R mewakili alkil, dan COO mewakili alkanoat dalam gugus fungsinya. Nama ester hampir mirip dengan nama eter, jadi harus hati-hati ya dalam tata namanya nanti

7.       Gugus fungsi —X (haloalkana atau alkil halida)
Turunan alkana satu ini mempunyai nama yang unik yaitu haloalkana. Gugus X dalam turunan alkana ini adalah atom-atom halogen (golongan VIIA). Alkil halida disebut juga monohaloalkana.

REGANGAN RUANG SENYAWA ORGANIK

Regangan ruang adalah besarnya regangan pada struktur senyawa kimia berbentuk siklik untuk menunjukkan seberapa besarnya regangan ruang dari cicin siklik tersebut. Senyawa siklik membentuk cincin datar. Bila sudut ikatan dalam senyawa siklik menyimpang dari sudut ikatan tetrahedral maka molekulnya mengalami regangan yang biasa dikenal dengan teori Regangan Beyer. Dalam teori regangan Baeyer, yang menyarankan bahwa cincin kecil dan besar mungkin tidak stabil karena adanya angle-strain yang terinduksi dalam molekul ketika sudut ikatan dipaksa untuk menyimpang dari nilai tetrahedral yang ideal 109° . Berdasarkan teori ini, gagasan geometris sederhana pada three-membered ring (cyclopropane) harus segitiga sama sisi dengan sudut ikatan dari 60° daripada 109°, four-membered ring (cyclobutane) harus menjadi persegi dengan sudut ikatan 90°, five-membered ring harus menjadi pentagon biasa dengan sudut ikatan 108°, dan seterusnya. Melanjutkan argumen ini, cincin besar akan meregang dengan memiliki sudut ikatan yang jauh lebih besar dari 109° (McMurry, 2012).

Pada faktanya, senyawa siklik 5-6 dapat mengalami perubahan konformasi yang diakibatkan sudut ikatan yang mendekati tetrahedral sehingga mengakibatkan efek regangan cincin. Gambar struktur siklik yang datar, sebenarnya tidak dapat mewakili struktur tersebut secara keseluruhan. Contoh : jika sikloheksan memang datar, maka sudut ikatan harus terdistorsi dari sudut 109,5° ke 120°. Jika kita menggambarkan sebuah model dari sikloheksan dnegan sudut ikatan antar karbon sama dengan tetrahedral, maka akan terbentuk model kursi lipat (mirip kursi pantai sih). Model inilah ynag dapat mewakili bentuk sikloheksan.

Dari tinjauan senergi, bentuk kursi memiliki energi lebih rendah dibandingkan bentuk planar yang kita kenal, sehingga bentuk kursi lebih stabil. Konformasi yang lain yang merupakan alternatif dari cincin 6 atom karbon yaitu bentuk perahu.

  

Dalam konformasi perahu ada 2 subtituen yang mengalami tolakan van der waals. Akibat tolakan inilah energi konformasi perahu sedikit lebih tinggi daripada bentuk kursi.

Kembali ke bentuk kursi, bila 1 atom hidrogen kita ganti dengan gugus metil maka akan ada 2 isomer yaitu isomer equatorial dan isomer axial

Mengapa posisi equatorial lebih stabil ? hal ini dikarenakan pada posisi ini efek tolakan sterik lebih kecil dibandingkan bentuk aksial. Di awal pembahasan, sudah ada 2 contoh mengenai konformasi gula. Konformasi yang ideal pada gula mengikuti konformais kursi.

Berikut ini adalah bentuk geometris dari berbagai macam senyawa sikloalkana. Pada senyawa sikloalkana yang bersifat alisiklik dikenal 3 macam tegangan  yaitu Tegangan sudut karena sudut dalam lingkar berbeda (109.5^o) (sudut antar 2 tangan valensi pada atom C), tegangan karena ada penolakan antara atom-atom C yang letaknya berdekatan dan berhadapan ini terdapat pada lingkaran besar (Morrison dan Boyd, 1992).

sumber :

Morrison, R.T. dan Boyd, R. N. 1992. Organic Chemistry. Sixth Edition. New York : Prentice Hal Inc.

McMurry, J., 2012, Organic Chemistry 8 th  edition , Cengage Learning, Belmont.

http://www.academia.edu/24631611/Tegangan_Cincin_Pada_Sikloalkana_dan_Siloalkena

http://nellysarisimbolon.blogspot.co.id/2016/10/stereokimia.html