Resume Atom dan Molekul dalam Kimia Organik

A.Struktur electron 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 elektron yang paling dekat dengan inti.

Setiap kulit elektron berhubungan dengan sejumlah energi tertentu. Elektron yang paling dekat dengan inti lebih tertarik oleh proton dalam inti daripada elektron yang lebih jauh kedudukannya. Karena itu, semakin dekat elektron terdapat ke inti, semakin rendah energinya, dan elektron ini sukar berpindah dalam reaksi kimia. Kulit elektron yang terdekat ke inti adalah kulit yang terendah energinya, dan elektron dalam kulit ini dikatakan berada pada tingkatan energi pertama. Elektron dalam kulit kedua, yaitupada tingkat energi kedua mempunyai energi yang lebih tinggi daripada elektron dalam tingkat pertama, dan elektron dalam tingkat ketiga atau pada tingkat energi ketiga, mempunyai energi yang lebih tinggi lagi.

 

B. Sistem periodic unsur

1. Jari-jari Atom

Jarak dari pusat inti ke elektron paling luar . Jari-jari atom disebut dengan jari-jari kovalen. Nilai jari-jari atom biasanya diberikan dalam Angstrom (A^o), 1 A^o=10^-8cm.

Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom. Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya nomor golongan (kiri ke kanan).  Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm. Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop penerowonganpayaran.

Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon. Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 × 1021 atom oksigen. Intan satu karat dengan massa 2 × 10-4 kg mengandung sekitar 1022 atom karbon carbon. Jika sebuah apel diperbesar dengan ukuran sebesar Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel asli tersebut.

 Faktor yang paling berpengaruh penting adalah jumlah proton dalam inti dan jumlah kulit yang mengandung  elektron . Inti dengan jumlah proton yang lebih besar mempunyai tarikan yang lebih besar terhadap elektron-elektronnya, termasuk elektron paling luar .

Bila kita bergerak dari atas ke bawah dalam satu golongan dalam sistem berkala, jumlah kulit elektron bertambah dan karenanya, jari-jari atom bertambah juga.

2.Keelektronegatifan

Ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron luarnya, atau elektron valensi . Makin besar jumlah proton berarti makin besar muatan inti positif, dan dengan demikian tarikan untuk elektron ikatan bertambah . Oleh karena itu keelektronegatifan bertambah dari kiri ke kanan untuk periode tertentu dalam sistem berkala . Skala Pauling adalah skala numerik dari keelektronegatifan, skala ini diturunkan dari perhitungan energi ikatan untuk berbagai unsur yang terikat oleh ikatan kovalen.

Keelektronegatifan dari beberapa unsur (skala Pauling)

C. Panjang Ikatan dan sudut ikatan

Jarak yang memisahkan inti dari dua atom yang terikat kovalen disebut panjang ikatan (bond length). Panjang ikatan kovalen, yang dapat ditentukan secara eksperimental, mempunyai harga 0,74 A^o sampai 2 A^o . Bila ada lebih dari dua atom dalam molekul, ikatan membentuk sudut, yang disebut sudut ikatan (bond angles), besar sudut ikatan 60^o sampai 180^o

                                                                 

Kebanyakan struktur organik mengandung lebih dari tiga atom, dan lebih bersifat berdimensi tiga daripada berdimensi  dua . Ikatan garis (-) menyatakan ikatan pada bidang kertas. Garis   padat (-) menyatakan suatu ikatan yang ke luar dari pada kertas menuju pengamat . Garis yang putus-putus (----) menyatakan ikatan yang menunjukkan ke belakang kertas.

D.Energi Disosiasi Ikatan

Pemaksapisahan heterolitik (heterolytic cleavage), pembelahan suatu atom yang akan menghasilkan sepasang ion.

Pemaksapisahan homolitik (homolytic cleavage), pembelahan suatu atom yang akan menghasilkan atom atau gugus atom yang mempunyai elektron tak berpasangan .

E. Konsep Asam dan Basa dalam Kimia Organik

TEORI ASAM BASA LEWIS

Konsep asam – basa menurut Bronsted Lowry mempunyai keterbatasan, terutama di dalam menjelaskan reaksi – reaksi yang melibatkan senyawa tanpa proton (H⁺), misalnya reaksi antara senyawa NH₃ dan BF₃, serta beberapa reaksi yang melibatkan senyawa kompleks.

Pada tahun 1932, ahli kimia G.N. Lewis mengajukan konsep baru mengenai asam – basa, sehingga dikenal adanya asam Lewis dan basa Lewis. Menurut teori asam basa Lewis tersebut, yang dimaksud dengan asam Lewis adalah suatu senyawa yang mampu menerima pasangan elektron dari senyawa lain, atau akseptor pasangan elektron, sedangkan basa Lewis adalah senyawa yang dapat memberikan pasangan elektron kepada senyawa lain atau donor pasangan elektron. Teori asam basa Lewis ini lebih memperluas konsep asam – basa yang teladikembangkan oleh Brosted Lowry.

Contoh teori asam basa Lewis

H⁺ + NH₃       NH₄⁺

BF₃ + NH₃       NH₃BF₃

Pada gambar di atas, ditunjukan bahwa ion H⁺ merupakan asam Lewis karena mampu menerima pasangan elektron, sedangkan NH₃ merupakan basa Lewis. Pada reaksi antara BF₃ dengan NH₃, yang merupakan asam Lewis adalah BF₃ karena mampu menerima sepasang elektron, sedangkan NH₃ merupakan basa Lewis.

Konsep asam – basa yang dikembangkan oleh Lewis didasarkan pada ikatan kovalen koordinasi. Masih ingat kan ya? Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kimia yang terbentuk dari pemakaian elektron bersama yang digunakan elektron tersebut berasal dari salah satu atom atau molekul yang berikatan. Atom atau spesi yang yang memberikan pasangan elektron di dalam membentuk ikatan kovalen koordinasi akan bertindak sebagai basa, sedangkan atom, molekul atau spesi yang menerima pasangan elektron disebut sebagai asam. Dengan konsep ini dapat dijelaskan terjadinya reaksi asam basa yang terjadi pada ion logam dengan suatu molekul atau ion.

Ag⁺(aq) + 2NH₃(aq)  → Ag(NH₃)⁺(aq)

Asam          Basa

Cd²⁺(aq) + 4I^–(aq) → CdI₄^–(aq)

Asam           Basa

Ni(s) + 4CO(g) → Ni(CO­)₄(g)

Asam     Basa

Dalam dunia kedokteran dan farmasi dikenal adanya senyawa basa Lewis yang digunakan sebagai obat keracunan logam berat, misalnya merkuri, timbal, kadmium, dan sejenisnya. Obat tersebut dikelompokan sebagai British Anti Lewis Acid (BAL). Kandungan obat tersebut antara lain oksalat dan etilendiamintetraasetat (EDTA). Peranan BAL dalam obat tersebut adalah mengikat logam berat agar mengganggu kerja enzim.

Hg²⁺(aq) + 2C₂O₄^2-(aq) → [Hg(C₂O₄)₂]^2-(aq)

Asam           Basa

Cd²⁺(aq) + 2(EDTA^4-)(aq) → [Cd(EDTA)₂]^6-(aq)

Asam             Basa