Tinjauan Ulang Tentang Atom Dan Molekul Dalam Kimia Organik

Istilah senyawa organik muncul dari adanya pandangan yg dianut pada masa lalu, yaitu bahwa senyawa² kimia dapat dibedakan menjadi dua golongan besar. Yaitu senyawa berasal dari makhluk hidup (organisme) maka senyawa tersebut dikatagorikan sebagai senyawa organik. Sedangkan yang diperoleh dari mineral (benda mati) dikatagorikan sebagai senyawa anorganik. Dengan dasar pandangan semacam itu jelaslah bahwa yg diartikan dengan kimia organik pada masa itu adalah cabang ilmu kimia yg mengkaji senyawa² yg dihasilkan oleh makhluk hidup atau organisme.

Pengertian senyawa organik seperti di atas hanya berlaku sampai pertengahan abad ke 19, karena pandangan yg dilandasi oleh keyakinan adanya “daya hidup” (vital force atau vis vitalis) yg memungkinkan terbentuknya senyawa organik ternyata semakin di ragukan kebenarannya. Dalam sejarah perkembangan kimia organik tecatat suatu peristiwa penting pada tahun 1828 yg ditandai oleh keberhasilan Wohler dalam mensintesis urea (senyawa organik) dari amonium sianat (senyawa anorganik). 

Michael Chevreul (1816) menemukan sabun sebagai hasil reaksi antara basa dengan lemak hewani. Lemak hewani dapat dipisahkan dalam beberapa senyawa organik murni yang disebut dengan asam lemak. Untuk pertama kalinya satu senyawa organik (lemak) diubah menjadi senyawa lain (asam lemak dan gliserin) tanpa intervensi dari energi vital.

Beberapa tahun kemudian, teori vitalitas semakin melemah ketika Friedrich Wohler (1828) mampu mengubah garam anorganik, ammonium sianat, menjadi senyawa organik yaitu urea yang sebelumnya telah ditemukan dalam urin manusia. Atom terpenting yang dipelajari dalam kimia organik adalah atom karbon. Meskipun demikian, atom lainnya juga dipelajari seperti hidrogen, nitrogen, oksigen, fosfor, sulfur, dan atom lainnya. Akan tetapi mengapa atom karbon sangat spesial? Atom karbon merupakan termasuk dalam golongan 4A, karbon memiliki empat elektron valensi yang dapat digunakan untuk membentuk empat ikatan kovalen. Di dalam tabel periodik, atom karbon menduduki posisi tengah dalam kolom periodenya. Atom di sebelah kiri karbon memiliki kecenderungan memberikan elektron sedangkan di sebelah kanannya memiliki kecenderungan menarik elektron.

  1. STRUKTUR ELEKTRON DARI ATOM

Atom terpenting yang dipelajari dalam kimia organik adalah atom karbon. Meskipun demikian, atom lainnya juga perlu dipelajari seperti: hidrogen, nitrogen, oksigen, fosfor, sulfur, dan atom lainnya.

Atom karbon termasuk dalam golongan 4A, karbon memiliki empat elektron valensi yang dapat digunakan untuk membentuk empat ikatan kovalen. Atom karbon dapat berikatan satu dengan lainnya membentuk rantai panjang atau cincin. Karbon, sebagai elemen tunggal mampu membentuk bermacam senyawa, dari yang sederhana seperti metana, hingga senyawa yang sangat komplek misalnya DNA yang terdiri dari sepuluh hingga jutaan atom karbon.

 Jadi, senyawa karbon tidak hanya diperoleh dari organisme hidup saja. Kimiawan modern saat ini sudah mampu menyintesis senyawa karbon di dalam laboratorium. Contohnya: obat, pewarna, polimer, pengawet makanan, pestisida, dan lain-lain. Saat ini, kimia organik didefinisikan sebagai senyawa yang mengandung atom karbon. 

Elektron memiliki massa yang dapat diabaikan dan mengelilingi nukleus pada jarak sekitar 10-10 m. Dengan demikian, diameter dari suatu atom kira-kira 2 x 10-10 m atau 200 picometers (pm). Setiap kulit elektron berhubungan dengan sejumlah energi tertentu. Elektron yang paling dekat dengan inti lebih tertarik oleh proton dalam inti dar ipada elektron yang lebih jauh kedudukannya. Karena itu, semakin dekat elektron terdapat  ke inti, semakin rendah energinya, dan sulit untuk  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.

Suatu atom dapat dijelaskan dengan nomor atom (Z) yang menggambarkan jumlah proton dalam inti atom, dan nomor massa (A) yang menggambarkan jumlah total proton dan neutron. Setiap atom dalam senyawa apapun memiliki nomor atom tetap, misalnya 1 untuk hidrogen, 6 untuk karbon, 17 untuk klorida, dan sebagainya, tetapi mereka dapat memiliki nomor massa berbeda tergantung berapa banyak neutron yang dimilikinya. Atom-atom yang memiliki nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda disebut isotop.

A.   Orbital Atom

Orbital atom merupakan bagian dari ruang di mana keboleh jadian ditemukannya sebuah elektron dengan kadar energi yang khas (90% - 95%). Rapat elektron adalah istilah lain yang digunakan untuk menggambarkan keboleh jadian ditemukannya sebuah elektron pada titik tertentu; rapat elektron yang lebih tinggi, berarti keboleh jadiannya lebih tinggi,  sedangkan rapat elektron yang lebih rendah berarti keboleh jadiannya juga rendah.

 

Kulit elektron pertama hanya mengandung orbital bulat 1s. Keboleh jadian untuk menemukan elektron 1s adalah tertinggi dalam bulatan ini. Kulit kedua, yang agak berjauhan dari inti daripadakulit pertama, mengandung satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Orbital 2s seperti orbital 1s, adalah bulat.

B.Pengisian Orbital

  Electron mempunyai spin,yang dapat berputar menurut arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam (+1/2 atau -1/2).spin dari partikel bermuatan.menimbulkan medan magnet kecil,atau moment magnet dan dua electron dengan spin berlawanan mempunyai momen magnet berlawanan.tolakan antara muatan negative dari dua electron dengan spin berlawanan dikurangi oleh momen magnet berlawanan,yang memungkinkan dua electron tersebut untuk saling berpasangan.

   2. JARI-JARI ATOM DAN KEELEKTRONEGATIFAN

A. JARI-JARI ATOM

Jari-jari atom adalah jarak elektron di kulit terluar dari inti atom. Jari-jari atom sulit untuk ditentukan apabila unsur bediri sendiritanpa bersenyawa dengan unsur lain. Jari-jari atom secara lazim ditentukan dengan mengukur jarak dua atom yang identik yang terikat secara kovalen. Pada penentuan jari-jari atom ini, jari-jari ovalen adalah setengah jarak antara ini dua atom identik yang terikat secara kovalen.

Dalam segolongan, jari-jari atom akan semakin besar dari atas kebawah. Hal ini terjadi karena dari atas ke bawahjumlah kulit bertambah sehingga jari-jari atom juga bertambah. Dalam seperiode (dari kiri ke kanan) jumlah kulit sama tetapi jumlah poton bertambah sehingga jari-jari atom juga berubah. Karena jumlah proton bertambah maka muatan inti juga bertambah yang mengakibatkan gaya tarik menarik antara inti dengan elektron pada kulit terluar  semakin kuat. Kekuatan gaya tarik yang semakin meningkat menyebabkan jari-jari atom semakin kecil. Sehingga untuk unsur dalam satu periode, jari-jari atom semakain kecil dari kiri ke kanan.

B. KEELOKTRONEGATIFAN

Keeloktronegatifan adalah ukuran kemampuan atom untuk menarik electron luarnya atau electron valensi.karena electron luar dari atom yang digunakan untuk ikatan,maka keelektronegatifan berguna dalam meramal dan menerangkan kereaktifan kimia.seperti jari-jari atom,keelektronegatifan di pengaruhi oleh jumlah proton dalam inti dan jumlah kulit yang mengandung electron.makin besar jumlah proton berarti makin besar muatan inti positif, dengan demikian tarikan electron ikatan bertambah.karenanya keeloktronegatifan bertambah dari kiri kekanan untuk periode tertentu dari susunan berkala.

 

3.PANJANG IKATAN DAN SUDUT IKATAN

Ikatan kimia adalah gaya tarik-menarik antara atom yang menyebabkan suatu senyawa kimia dapat besatu. Kekuatan gaya tarik-menarik ini menentukan sifat-sifat kimia dari suatu zat. Cara ikatan kimia berubah jika suatu zat bereaksi digunakan untuk mengetahui jumlah energi yang dilepas atau diserap selama terjadinya reaksi.

Macam-macam ikatan kimia yang dibentuk oleh atom tergantung dari struktur elektron atom.misalnya, energi ionisasi dan afinitas elektron mengendalikan sukar atau mudahnya suatu atom menerima atau melepaskan elektron. Ikatan kimia dapat dibagi menjadi dua kategori besar, yaitu :

 

Ø   Ikatan Kovalen

Ikantan kovalen merupakan hasil pemakaian bersama pasangan elektron antar atom. Kekuatan ikatan merupakan hasil tarik-menarik antara elektron yang dipakai bersama dan inti yang positif dari atom yang membentuk ikatan. Dalam keadaan ini elektron berfungsi sebagai perekat yang mengikat atom-atom itu menjadi satu. Misalnya pembentukan molekul H₂ dari atom hidrogen.

 

Banyaknya ikatan kovalen yang dibentuk oleh suatu atom sering kali mudah dihitung dengan menjumlah elektron yang di butuhkan untuk mencapai konfigurasi elektron gas mulia. Misalnya, atom karbon mempunyai empat elektron dalam kulit valensinya. Untuk mencapai konfigurasi gas mulia, biasanya melalui pemakaian bersama empat elektron tambahan. Oleh sebab itu, atom karbon biasanya membentuk empat ikantan kovalen dengan hidrogen untuk membentuk molekul CH₄, yang disebut metana.

Ø    Ikatan Ion

Senyawa ion dibentuk oleh perpindahan elektron di antara atom untuk membentuk partikel yang bermuatan listrik dan mempunyai gaya tarik-menarik. Gaya tarik-menarik di antara ion-ion yang bermuatan berlawanan merupakan suatu ikatan ion.

A.   Panjang ikatan

Panjang ikatan adalah jarak antara dua buah atom yang saling berikatan atau jarak rata-rata antara dua buah inti yang berikatan kovalen. Faktor-faktor yang menentukan panjang ikatan salah satunya adalah jari-jari kovalen dan keelektronegatifan.

            Panjang ikatan dinyatakan dalam picometer (pm) atau bisa dinyatakan dalam Å. Panjang ikatan dapat ditentukan secara eksperimental, mempunyai selang harga dari 0,74 Å sampai 2 Å. panjang ikatan berkurang pada unsur-unsur seperiode dari kanan ke kiri sesuai dengan berkurangnya nomor atom.

  

Panjang ikatan bertambah pada unsur-unsur segolongan dari atas ke bawah sesuai dengan bertambahnya nomor atom.

 

Dibawah ini adalah tabel dari beberapa panjang ikatan berbagai ikatan, yaitu :

Ikatan	Panjang Iatan (pm)	Ikatan	Panjang Ikatan (pm)	Ikatan	Penjang Ikatan (pm)
H – H	74	H – F	92	C – F	133
C – H	109	H – Cl	127	C – Cl	177
N – H	101	H – Br	141	C – Br	194
O – H	96	H – I	161	C –I	213

B.   Sudut Ikatan

Bila ada lebih dari duaatom dalam molekul, ikatan membentuk sudut, yang disebut sudut ikatan. Sudut ikatan bervriasi antara 60° sampai 180°.

 

Sudut ikatan dari berbagai susunan ruang molekul-molekul :

Jumlah dominan elektron	Susunan Ruang (Geometri)	Sudut Ikatan
2	Linier	180°
3	Segitida sama sisi	120°
4	Tetrahedron	109,5°
5	Bipiramida trigonal	Ekuatorial 120° Aksial 90°

Kebanyakan struktur organik mengandung lebih dari tiga atom, dan lebih bersifat berdimensi-tiga dari pada berdimensi dua. Rumus struktur yang terdahulu untuk amoniak (NH₃) menggambarkan suatu teknik untuk menyatakan suatu struktur dimensi tiga.

    4. ENERGI DISOSIASI

  Bila atom saling terikat membentuk molekul, energi dilepaskan (biasanya sebagai kalor atau cahaya). Jadi, untuk molekul agar terdiosiasi menjadi atom-atomnya, harus diberikan energi.
Ada dua cara agar ikatan dapat terdisosiasi:

·         1.Pemaksapisahan heterolitik yaitu dimana kedua elektron ikatan diperrtahankan pada satu atom. Hasilnya adlah sepasang ion

·        2. Pemaksapisahan homolitik, yaitu setiap atom yang turut dalam ikatan kovalen menerima satu elektron dari pasangan yang saling dibagi yang asli. Hasilnya adalah atom yang secara listrik netral atau gugus atom

·        3. Energi disosiasi (∆H) adalah banyaknya energi yang diperlukan untuk menyebabkan pemaksapisahan homolitik dari ikatan kovalen. Makin besar energi disosiasi ikatan berarti makin stabil ikatan tersebut. (Atom dan Molekul Suatu Tinjauan Ulang: Scribd)

  5. ASAM BASA DALAM KIMIA ORGANIK

A.    Asam Organik

Asam organik biasanya dicirikan oleh adanya atom hidrogen yang terpolarisasi positif. Terhadap dua macam asam organik, yang pertama adanya atom hidrogen yang terikat dengan atom oksigen, seperti pada metil alkohol dan asam asetat. Kedua, adanya atom hidrogen yang terikat pada atom karbon dimana atom karbon tersebut terikat langsung dengan gugus karbonil ( C = O ), seperti pada aseton. Metil alkohol mengandung ikatan O – H dan karenanya bersifat  asam lemah, asam asetat juga memiliki ikatan O – H yang bersifat asam lebih kuat. Asam asetat bersifat asam lebih kuat dari metil alkohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alkohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

B.    Basa Organik

Basa organik dicirikan dengan adanya atom dengan pasangan elektron bebas yang dapat mengikat proton. Senyawa-senyawa yang mengandung atom nitrogenadalah salah satu contoh basa organik, tetapi senyawa yang mengandung oksigen dapat pula bertindak sebagai basa ketika direaksikan dengan asam yang cukup kuat. Perlu dicatat bahwa senyawa yang mengandung atom oksigen dapatbertindak sebagai asam maupun basa, tergantung lingkungannya. Minyalnya aseton dan metil alkohol dapat bertindak sebagai asam ketika menyumbangkan proton, tetapi sebagai basa ketika atom oksigennya menerima proton.