KIMIA ORGANIK FISIK

RESONANSI

Suatu molekul mengandung atom-atom tertentu yang berlokasi di dalam ruang.  Salah satu bagian molekul yang tentu posisinya dapat ditentukan adalah inti atom (diperoleh melalui anpat alisis difraksi sinar-X oleh kristal), sedangkan bagian yang tidak dapat ditentukan adalah elektron ikatan yang posisinya berubah kemudian diikuti penambahan elektron tersebut ke salah satu atom. Bagian ini tidak boleh diabaikan karena hasil dari perubahan tersebut adalah suatu struktur penyumbang (atau canonical structure) yang dianggap sebagai penyumbang dalam hal yang dapat diukur seperti energi terhadap struktur nyata. Molekul tersebut dikenal sebagai suatu hibrida resonansi dari berbagai struktur penyumbang yang hanya berbeda dalam hal distribusi elektron valensi, dan dinyatakan dengan anak panah ganda (↔). Meskipun menjelaskan dari segi 2 energi molekul diperlukan banyak struktur penyumbang, tapi sering pula ditemukan satu struktur ikatan valensi yang dibuat sudah cukup untuk digunakan menjelaskan data kualitatif molekul.

Interaksi antara sistem π tetangga sering dinyatakan resonansi. Resonansi memerlukan dua atau lebih struktur ikatan valensi dalam menggambarkan suatu molekul.

Sumbangan struktur 3b dan 3cbuta-1,3-diena menjelaskan lebih pendeknya dan karakter ikatan rangkap dua ikatan C2-C3, sedangkan sejumlah struktur penyumbang 3 yang terlibat dalam menggambarkan struktur ikatan valensi senyawa benzena (4) adalah suatu gambaran sifat simetri kelipatan-enamnya yang mana hal ini tidak tampak bila hanya digambarkan dengan salah satu struktur tunggal. Kelemahan dari sistem ini dalam menggambarkan secara kualitatif struktur molekul adalah kurang kompaknya struktur-struktur tersebut. Akibatnya, bilamana diperlukan penekanan pada sifat-sifat tertentu maka diperlukan penulisan struktur ikatan valensi tunggal yang utama yang merupakan gabungan dari sejumlah struktur senyawa yang dimaksud.

GAYA VAN DER WALLS

Gaya Van Der Waals merupakan gaya tarik menarik listrik yang relatif lemah akibat kepolaran molekul yang permanen atau tidak permanen. Kepolaran permanen terjadi akibat kepolaran ikatan dalam molekulnya, sedangkan kepolaran tidak permanen terjadi akibat Molekulnya terinduksi oleh partikel lain yang bermuatan sehingga molekul bersifat polar sesaat secara spontan. Ikatan Van Der Waals muncul akibat adanya kepolaran, maka semakin kecil kepolaran molekulnya maka gaya Van Der Waalsnya juga akan makin kecil.

Ikatan Van der Waals juga ditemukan pada polymer dan plastik. Senyawa ini dibangun oleh satu rantai molekul yang memiliki atom karbon, berikatan secara kovalen dengan berbagai atom seperti hidrogen, oksigen, nitrogen, dan atom lainnya. Interaksi dari setiap untaian rantai merupakan ikatan Van der Waals.

Gaya van der waal berdasarkan jenis kepolaran partikelnya yaitu:

a.    Interaksi Ion – Dipol (Molekul Polar)

Terjadi interaksi tarik menarik antara ion dengan molekul polar (dipole).

b.    Interaksi Dipol – Dipol

Merupakan interaksi antara sesama molekul polar (dipol). Interaksi ini terjadi antara ekor dan kepala dari molekul itu sendiri. Berlawanan kutub saling tarik menarik dan jika kutubnya sama saling tolak – menolak.

c.    Interaksi Ion – Dipol Terinduksi

Dipol terinduksi merupakan molekul netral, menjadi dipol akibat induksi partikel bermuatan yang berada didekatnya.

d.    Interaksi Dipol – Dipol Terinduksi

Molekul dipol dapat membuat molekul netral lain bersifat dipol terinduksi sehingga terjadi antar aksi dipole – dipol terinduksi.

ELEKTRONEGATIVITAS

Elektronegativitas adalah suatu konsep yang dimunculkan oleh kimiawan sebagai hasil pengembangan dari fenomena moment dipole permanen yang ditimbulkan oleh molekul asimetris. Elektronegativitas didefinisikan sebagai tenaga laten dari suatu atom dalam suatu molekul untuk menarik elektron. Konsep ini tergantung pada teori struktur kimia organik modern untuk menginterpretasi beberapa sifat seperti: kekuatan keasaman dan kebasaan, panjang ikatan kimia, karakter ionik, volatilitas, kelarutan, potensial redoks, kekuatan ikatan hidrogen, dan lain-lain.

Beberapa metode yang telah diusulkan untuk menetapkan skala elektronegativitas atom namun yang paling luas penggunaannya adalah skala Pauling yang mana skala ini berdasar pada data termodinamika. Paling memikirkan bahwa adalah layak untuk mengharapkan energi suatu ikatan A-B dari rata-rata aritmetika energi ikatan molekul simetri A-A dan B-B. Tentu saja hal ini dapat dipenuhi jika atom A dan B cukup mirip.

Jika elektronegativitas A dan B berbeda maka kerapatan elektron ikatan kovalen akan tidak simetris, tetapi lebih tinggi di dekat atom yang berelektronegativitas lebih besar sehingga pada atom ini dihasilkan muatan parial negatif, dan pada atom yang lain dihasilkan muatan positif.

Jadi, ikatan kovalen tersebut mengandung karakter ionik, dan tarikan Coulombik antara muatan-muatan yang berlawanan membuat ikatan menjadi lebih kuat daripada jika ikatan dalam kovalen murni. Oleh karenanya energi ikatan yang teramati EAB akan lebih besar daripada rata-rata aritmatika energi ikat A2 dan B2. Untuk menghitung perbedaan ini, Pauling menggunakan persamaan:

EFEK INDUKSI

Ikatan C-C dalam etana adalah nonpolar sempurna karena ikatan tersebut menghubungkan dua atom yang ekuivalen. Akan tetapi ikatan C-C dalam kloroetana terpolarisasi oleh adanya atom klor elektronegatif. Polarisasi ini sebenarnya adalah jumlah dari dua efek. Pertama, atom C-1 telah kekurangan sejumlah kerapatan

elektronnya oleh elektronegativitas Cl yang lebih besar, diganti secara parsial oleh ikatan C-C yang ada didekatnya mengakibatkan polarisasi ikatan ini dan suatu muatan positif kecil pada atom C-2. Polarisasi satu ikatan yang disebabkan oleh polarisasi ikatan tetangga disebut efek induksi. Efek ini tidak hanya dirasakan oleh ikatan tetangga, namun dapat pula berpengaruh sampai ikatan yang lebih jauh. Efek ini berkurang dengan bertambahnya jarak. Polarisasi ikatan C-C menyebabkan pula sedikit polarisasi tiga ikatan C-H metil.

Resonasi dan induksi tidak perlu bekerjanya dalam arah yang sama. Di dalam keadaan dasar (ground state) efek-efek ini bekerja secara permanen dan dapat nyata dalam sejumlah sifat-sifat molekul. Salah hal yang paling ideal yang berhubungan dengan efek induksi adalah kecepatan solvolisis 4-(4-alkilbisiklo[2.2.2]oktan-1-il-brosilat.

GUGUS FUNGSI

Gugs fungsi adalah gugus atom dalam molekul yang menentukan ciri atau fisik suatu senyawa. Gugus fungsi ini merupakan atom selain atom karbon dan atom hydrogen dalam senyawa hidrokarbon dan membentuk ikatan rangkap. Gugus fungsi dapat dikelompokkan sebagai gugus penarik elektron (-I) dan gugus pendorong elektron (+I) relatif terhadap atom hidrogen. Sebagai contoh gugus nitro adalah suatu gugus –I, gugus ini lebih kuat menarik elektron ke dirinya daripada atom hidrogen.

Jadi di dalam α-nitrotoluena, elektron di dalam ikatan C-N lebih jauh dari atom karbon daripada elektron di dalam ikatan H-C toluena. Hal yang serupa, elektron ikatan C-Ph lebih jauh dari cincin daripada di dalam toluena. Dengan digunakan atom hidrogen sebagai pembanding, gugus NO2 adalah gugus penarik elektron (-I) dan gugus O- adalah gugus pendorong elektron (+I). Meskipun demikian, tidak ada pemberian atau penarikan yang benar-benar terjadi, hanya karena ini istilah ini nyaman digunakan; disini hanya terjadi perbedaan posisi elektron yang disebabkan oleh perbedaan elektronegativitas antara H dengan NO2 atau antara H dengan O^-.

HIPERKONJUGASI

Hiperkonjugasi di atas dapat dipandang sebagai overlap antara orbital σ ikatan C-H dengan orbital Π ikatan C=C, analog dengan overlap  π-π. Konsep hiperkonjugasi muncul dari penemuan penyimpangan pola pengusiran elektron gugus alkil. Dengan efek medan sendiri, urutan kemampuan mengusir elektron untuk alkil sederhana yang terikat pada sistem tak jenuh adalah t-butil > isobutil > etil > metil.

Akan tetapi, Baker dan Nathan mengamati bahwa kecepatan reaksi piridin dengan p-substitusi benzilbromida berlawanan dengan yang diharapkan dari akibat pengusiran elektron oleh efek medan. Senyawa tersubstitusi metil bereaksi paling cepat, dan senyawa tersubstitusi t-butil bereaksi paling lambat.

Peristiwa ini disebut efek Baker-Nathan dan telah ditemukan di dalam banyak proses. Baker dan Nathan menjelaskan hal tersebut dengan meninjau keterlibatan bentuk hiperkonjugasi berkontribusi ke struktur nyata toluena:

Ada fakta yang menunjukkan bahwa hiperkonjugasi adalah penting bagi karbokation, radikal bebas, dan molekul keadaan tereksitasi. Hiperkonjugasi molekul netral dalam keadaan dasar (Muller dan Mullikan menyebut hiperkonjugasi pengorbanan), bentuk kanonik tidak hanya melibatkan resonansi tanpa ikatan tapi juga pemisahan muatan yang tidak dimiliki oleh bentuk utama. Di dalam radikal dan karbokation, bentuk kanonik tidak lagi memperlihatkan adanya pemisahan muatan. Muller dan Mullikan menyebut hiperkonjugasi isovalen. Bahkan di sini bentuk utama lebih berkontribusi ke hibrida resonansi daripada bentuk yang lain.

TAUTOMETRI

senyawa lain yang ada dalam satu campuran dari dua atau lebih senyawa yang secara struktural berbeda, dan campuran berada dalam kesetimbangan yang cepat. Jika fenomena ini (disebut tautomeri) ada maka ada pergeseran bolak-balik yang cepat antara molekul-molekul yang kesetimbangan tersebut. Di dalam peristiwa ini ada proton yang berpindah dari satu atom dalam satu molekul ke atom yang lain menjadi molekul lain.

·      Tautomeri keto-enol

Bentuk tautomeri yang paling umum adalah tautomeri antara senyawa karbonil yang mengandung hidrogen-α dengan bentuk enolnya.

·         Tautomeri fenol-keto

·         Tautomeri nitroso-oksim

·         Tautomeri imina-enamina

IKATAN HYDROGEN

suatu bentuk interaksi elektrostatik antara atom hidrogen yang terikat pada atom elektronegatif dengan atom elektronegatif lainnya. Interaksi elektrostatik tersebut diperkuat oleh kecilnya ukuran atom hidrogen yang memudahkan terjadinya interaksi dipol–dipol antara atom donor proton (D) dengan atom akseptor proton (A). Ikatan hidrogen ini, yang digambarkan dengan garis putus-­‐putus, dapat terjadi antar-­‐molekul maupun intra-­‐molekul. Selain itu, kedua atom elektronegatif tersebut biasanya (tetapi tidak harus) berasal dari baris pertama Tabel Periodik Unsur, yaitu nitrogen, oksigen atau fluor.

REGANGAN RUANG

Regangan merupakan tensor derajat dua. Dengan demikian keadaan regangan ruang, tiga dimensi, pada suatu titik dapat dideskripsikan dengan kesembilan komponennya. Pada sistem koordinat sumbu silang, regangan tersebut adalah exx, eyy, ezz, gxy, gyx, gxz, gzx, gyz, dan gzy.

Regangan juga dapat diklasifikasikan menjadi dua, yakni regangan normal, dengan notasi eij, i = j, serta regangan geserdengan simbul gij , ij¹.dan gyz=gzy, maka keadaan regangan ruang pada suatu titik dapat dinyatakan oleh enam komponen, yakni exx, eyy, ezz, gxy, gyz, gzx. Sedangkan regangan bidang, dua dimensi, dapat dideskripsikan dengan 2² komponennya, dan karena gij= g.

POLARISABILITAS

Polarisabilitas adalah kemampuan molekul untuk mengimbas molekul lain atau membentuk dipol sesaat. Kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk menginduksi (mengimbas) suatu dipol disebut polarisabilitas (keterpolaran).

Polarisabilitas ini berkaitan dengan massa molekul relatif (Mr) dan bentuk molekul. Pada umumnya, makin banyak jumlah elektron, makin mudah mengalami polarisasi. Karena jumlah elektron berkaitan dengan Mr, maka semakin besar Mr, semakin kuat gaya London.

Gaya dispersi London ini termasuk gaya yang relatif lemah, karena interaksi yang terjadi adalah antar molekul nonpolar. Contoh molekul yang mengalami gaya london diantaranya: gas hidrogen, gas nitrogen, metana dan gas-gas.

SUMBER

http://web.unair.ac.id/admin/file/f_12438_GAYAVANDERWAALS1.pdf

http://www.sridianti.com/pengertian-gugus-fungsi.html

Fessenden, Ralph J, 1986,Organic Chemistry (Edisi ke-2), Willard Grant Press Publisher,USA.

Kristiani, Elisabeth. (2010).Petunjuk Praktikum Kimia.Salatiga: UKSW

Ranawidjaja,Jahja,dkk. (1978).Ilmu Kimia Untuk SMA Jilid 1.Jakarta: PN Balai Pustaka.

http://asat.staff.umy.ac.id/files/2010/02/bab-1-Tegangan-dan-Regangan.pdf

https://wanibesak.files.wordpress.com/2011/06/kimia-organik-fisis-i.pdf

http://rahmani8n.blogspot.co.id/2013/11/kimia-gaya-van-der-waals.html

http://prananto.lecture.ub.ac.id/files/2013/12/Ikatan-Hidrogen1.pdf