Selasa, 06 Maret 2012

Unsur Kimia Terbaru

Unsur kimia Terbaru siap Menempati Tabel Priodik Unsur 

Sebuah unsur kimia terbaru, dengan nomor atom 112, akan segera menempati tabel periodik unsur. Bagi kita yang masih memiliki edisi terakhir tabel periodik mesti bersiap-siap untuk segera menggantinya dengan yang baru.

Unsur baru tersebut beratnya hampir 277 kali lipat berat atom hidrogen.Unsur tersebut merupakan unsur terberat yang ada dalam tabel periodik.

Unsur baru ini bersifat masif dan tidak stabil, dan hanya beberapa detik saja dapat bertahan, sebelum berubah karena mengalami peluruhan radioaktif.
Ditemukan 10 tahun yang lalu oleh tim peneliti dari Jerman GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research, dengan cara pembakaran atom Zinc (Zn) pada atom Timbal (Pb) dengan bantuan particle accelerator. Inti kedua atom bergabung, lalu dalam beberapa saat terjadi peluruhan. Para peneliti tersebut lalu menghitung ukuran atom, dengan cara mengukur energi yang dikeluarkan pada saat perluruhan partikel.

Tim peneliti tersebut saat ini sedang menyiapkan nama untuk unsur tersebut. Untuk sementara, unsur tersebut diberi nama Ununbium, yang diambil dari bahasa Latin yang berarti “satu satu dua”.

Penemuan unsur baru tersebut sangat membantu para peneliti dalam memahami pemanfaatan energi nuklir dengan lebih baik, termasuk pengelolaan limbah radioaktif dan juga senjata nuklir.

Tim yang sama adalah juga yang menemukan unsur kimia denga nomor atom 107 sampai dengan 111. 


(sumber: cbc news)

Kronologi Kimia kuno dan Modern


Sabtu, 18 Juni 2011 - Ilmu kimia memiliki kronologi yang panjang terentang dari masa prasejarah. Mari kita intip pencapaian-pencapaian kimia pertama umat manusia, lalu membandingkannya pencapaian-pencapaian kimia terbaru sekarang.

Masa Awal
7000 – 6000 BC. Produksi timbal dan tembaga berkembang di Anatolia, Turki
3500 BC. Produksi tembaga dan perunggu menyebar di Timur Tengah
2700 BC. Bukti pembuatan benda besi dari besi meteorit
2500 BC. Berat standar digunakan di Sumeria. Pekerjaan logam lembaran perak dilakukan.
2500 BC. Pembuatan gelas di Mesopotamia.
2000 – 1000 BC. Bangsa Hittite mengembangkan teknologi besi.
1550 BC. Gelas pertama kali dibuat di Mesir.
950 – 500 BC. Zaman Besi pertama di Eropa. Ekstraksi dan pekerjaan besi menyebar bertahap di benua ini.
600 BC. Pertambangan timah di Cornwall. Di China, Lao Tzu menjelaskan filsafatnya, yang disebut Taoisme, dalam Tao Te Ching (Jalan hidup). Alam semesta dilihat sebagai hal-hal yang bertentangan, “yang” sebagai prinsip jantan, positif, panas, dan cahaya, “yin” sebagai prinsip betina, negatif, dingin, dan gelap. Lima unsur, tanah, air, api, logam, dan kayu, diyakini terbentuk akibat pertarungan antara kedua gaya ini. China memproduksi bubuk mesiu dan diduga telah mampu menghasilkan asam nitrat. Di Yunani, teori kalau semua zat dibangkitkan dari satu materi utama, zat tanpa bentuk, diajukan.
580 BC. Teori awal materi diajukan oleh filsuf Yunani, Thales, mengatakan kalau semua benda terbuat dari air.
569 BC. Bukti penggunaan bellow untuk pekerjaan metalurgi di Anacharsis, Scythia.
560 BC. Materi dijelaskan dalam hal dingin, panas, kering, dan basah oleh filsuf Yunani, Anaximander.
Sekarang kita lompat 2556 Tahun!
Masa Sekarang
1996. Peter Armbruster, Sigurd Hofmann dan rekan-rekannya dari Gesellschaft für Schwerionenforschung di Darmstadt, Jerman menemukan unsur ununbium. Ini adalah nama sementaranya.
1998. Fisikawan Rusia, Yuri Oganessian, Vladimir Utyonkov dan rekan-rekannya di Lembaga Bersama Penelitian Nuklir di Dubna, Rusia, menemukan unsur ununquadium. Ini adalah nama sementaranya.
1999. Ilmuan Amerika, Kenneth Gregorich, Victor Ninov, dan rekan-rekannya di Laboratorium Nasional Berkeley Lawrence di California menemukan unsur ununhexium. Ini nama sementara. Mereka juga mengumumkan kalau mereka telah menemukan ununoctium namun menarik pernyataan tersebut.
2001. Ilmuan di Laboratorium Nasional Brookhaven di New York mengumumkan kalau mereka telah menggunakan sebuah pemercepat partikel untuk menciptakan materi dengan kepadatan tertinggi yang pernah dilihat di Bumi. Dengan menghantamkan inti atom emas pada kecepatan mendekati cahaya, para ilmuan menghasilkan kepadatan lebih dari 20 kali yang ditemukan di inti materi biasa.
2002. Para ilmuan menciptakan molekul yang terdiri dari empat atom nitrogen (molekul nitrogen di udara hanya memiliki dua atom).
2003. Para ilmuan mengembangkan benang yang tersusun dari tabung nano yang lebih keras dari bahan alami atau buatan manapun.
2004. Para ilmuan dari Laboratorium Nasional Livermore Lawrence di California dan Lembaga Bersama Penelitian Nuklir di Dubna, Rusia, mengumumkan kalau mereka telah menemukan dua unsur kimia baru: ununtrium (113) dan ununpentium (115).
2005. Para kimiawan Jepang dan Amerika mensintesis nikel galium sulfida, yang dapat berperilaku sebagai bahan magnet cair pada suhu mendekati nol mutlak. Teoritikus telah mengajukannya pertama kali pada tahun 1975.
Sumber
Diagram Visual Information. 2006. The Facts on File Chemistry Handbook.

Unsur No 118

Unsur No 118 : Unsur Terkenal yang Tak Pernah lahir.

Di tahun 2002 lalu, dunia fisika digemparkan oleh dua skandal besar. Salah satunya adalah ditariknya tulisan ilmiah mengenai penemuan unsur nomor 118. Unsur terberat yang pernah ditemukan manusia ini diberitakan di jurnal prestisius Physical Review Letters (PRL) di tahun 1999. Lantas pada tahun 2001, Lawrence Berkeley National Laboratory di California, AS, laboratorium tempat unsur nomor 118 ini disintesis, mengumumkan bahwa penemuan unsur ini kemungkinan besar merupakan suatu kesalahan. Waktu paruh unsur ini sangat pendek. Pada pertengahan tahun lalu, tulisan ilmiah itu resmi ditarik dari jurnal PRL di saat sebuah tim melakukan investigasi mengenai hal ini. Pada akhirnya, setelah investigasi selesai, seorang ilmuwan, Dr. Victor Ninov dipecat dari institusi tersebut dan beberapa ilmuwan lainnya mendapat teguran keras karena keteledoran mereka atas hal yang cukup memalukan ini. Sepanjang sejarahnya, Lawrence Berekeley Lab yang pernah dipimpin oleh Dr. Glenn T. Seaborg, telah berhasil mensintesa unsur-unsur berat seperti Plutonium (94), Kurium (96), Berkelium (97), Kalifornium (98), Einstenium (99), Fermium (100), Mendelevium (101), Lawrencium (103) dan tentu saja Seaborgium (106). Tetapi di tahun 1980an, Berkeley menemukan persaingan yang cukup berarti dari grup Jerman yang bekerja di GSI (Laboratorium untuk Riset Ion Berat).

Para ilmuwan GSI berhasil menemukan bohrium/unnilseptium (107), hassium/unniloctium (108), meitnerium/unnilonium (109), dan unsur-unsur berat lainnya (110, 111, dan 112) yang belum punya nama. Ilmuwan Russia pun memberikan saingan yang ketat ketika pada tahun 1998 mereka mengumumkan penemuan unsur 114. Dengan peralatan deteksi baru, Berkeley gas-filled separator (BGS) dan dua ilmuwan cemerlang: Dr. Kenneth E. Gregorich dan Dr. Victor Ninov-yang terakhir datang dari GSI dan membantu menemukan unsur 110, 111, 112-Berkeley Lab mencoba mengangkat posisinya seperti dulu. Dr. Robert Smolanczuk, seorang pakar teori dari Polandia mempunyai satu teori yang cukup meyakinkan. Menurutnya dalam kondisi yang mendukung, seseorang dapat melompati unsur 113, 114, 115, 116, dan 117 untuk mensintesa unsur 118. Dan kemungkinan untuk menciptakan unsur ini di laboraturium cukup besar. Akhirnya diputuskan untuk mencoba teori Dr. Smolanczuk ini. Selama lima hari pada awal April 1999, para ilmuwan di Berkeley Lab membombardir target timah dengan nukleus unsur kripton. Puing-puing hasil hujanan nukleus tersebut dimasukkan ke dalam BEG dan berbagai macam detektor mencatat enerji, posisi dan waktu setiap tumbukan. Hasilnya merupakan data eksperimen yang sangat besar yang diproses oleh Dr. Ninov menggunakan software yang telah dikuasainya di GSI. Karena dia satu-satunya yang tau menjalankan program ini, dia pulalah yang diberikan tugas untuk menganalisa data eksperimen tersebut. Singkat kata, Dr. Ninov menunjukkan hasil analisanya dan mengumumkan bahwa dia menemukan jejak nukleus unsur 118 yang mengurai jadi unsur 116, 114, 112, terus sampai 106.

Para koleganya mempercayai hasil analisanya dan grup tersebut memberikan tulisan ilmiah mereka ke PRL yang dipublikasikan pada tanggal 9 Agustus 1999. Sebelum resmi mendapatkan nama dan dimasukkan ke dalam Tabel Periodik, unsur nomor 118 ini harus dibuktikan keberadaannya oleh lab-lab yang lain. Di tahun yang sama GSI mencoba membuktikan, tapi tanpa hasil. Usaha yang sama oleh Riken Institute di Jepang juga membuah hasil yang nihil. Tetapi ini tidak membuat Berkeley Lab curiga, sampai di musim semi tahun 2000. Berkeley Lab mencoba sekali lagi mengulangi eksperimen mereka, tapi kali ini tidak menemukan jejak unsur 118 sama sekali. Masih belum ada yang curiga soal penipuan. Yang ada mereka memperbaiki alat eksperimen mereka dengan harapan alat deteksi yang diperbarui dapat mendeteksi unsur 118 seperti yang telah diberitakan. Setahun kemudian mereka mencoba sekali lagi. Sayangnya hasilnya masih sama. Setelah diusut lebih lanjut, maka terungkap bahwa Dr. Ninov telah memalsukan hasil analisanya mengenai jejak unsur 118. Walau Dr. Ninov bersikeras bahwa dia tidak menipu, dia akhirnya dipecat dari Berkeley Lab dan tulisan ilmiahnya ditarik dari jurnal TRL. Dan unsur nomor 118 yang sempat membuat heboh dunia sains itupun ternyata tidak pernah ditemukan.

(Sumber: Artikel Sains di New York Times, edisi 23 Juli dan 15 Oktober 2002)

Di Golongan Mana Hidrogen Layak Ditempatkan??

Hidrogen, unsur pertama dalam tabel periodik, adalah unsur terbanyak di alam semesta, yaitu hampir 90% dari seluruh atom yang ada. Hasil pemfusian atom-atom hidrogen menjadi helium inti matahari menghasilkan energi cahaya yang setiap hari menyinari bumi, dan hasil oksidasinya dapat dengan mudah kita jumpai dalam berbagai macam produk makanan (karbohidrat), air (H2O), dan masih banyak lagi. 

Hidrogen juga merupakan elemen ketiga terbanyak dalam kerak bumi dan merupakan elemen yang memberikan banyak kontribusi dalam proses sintesis. Penelitian tentang sel bahan bakar (fuel cell) yang melibatkan hidrogen sebagai pengganti bahan bakar juga merupakan penelitian yang sangat menjanjikan.

Namun, setelah 130 tahun lebih tabel periodik disusun, penggolongan unsur hidrogen di dalam tabel periodik masih membingungkan dan sulit untuk dijelaskan. Ilmuwan kimia jarang sekali membicarakan tentang di mana seharusnya hidrogen ini digolongkan.

Ditinjau dari sifat elektronik atau valensi, karena hidrogen dapat membentuk senyawa positif (misalnya HCl) maupun negatif (misalnya NaH), hidrogen dapat digolongkan baik dalam golongan I maupun golongan VI. Sebaliknya bila kita meninjau dari sifat kesamaan elektronegativitas, hidrogen dapat digolongkan menjadi satu golongan dengan unsur-unsur golongan IV, terutama karbon. Kulit terluar hidrogen diisi elektron hanya setengah dari kapasitasnya, sama seperti karbon, sehingga kedua atom ini mampu membentuk ikatan kovalen.

Di tengah begitu pesatnya perkembangan kimia, mengapa diskusi tentang penempatan hidrogen tidak mendapat perhatian para ilmuwan kimia? Penempatan hidrogen pada golongan pertama mungkinlah hanya sebuah penomoran dari suatu unsur. Penempatan hidrogen pada golongan logam alkali dikarenakan atom ini hanya memiliki satu elektron pada kulit terluar. Seperti kita ketahui, hidrogen merupakan unsur non logam, maka penempatan ini hanya dikarenakan faktor satu elektron, tanpa mengindahkan konteks dari sifat kimia atom tersebut.

Kimiawan Eugene Wigner dan Hillard Huntington pada tahun 1935 memprediksikan bahwa logam hidrogen akan terbentuk pada tekanan dan temperatur yang tinggi. Tetapi sampai saat ini, penelitian yang memberikan tekanan sampai 1.5 juta atm (tekanan udara biasa adalah 1 atm) dan suhu lebih dari 2700oC hanya dapat menghasilkan cairan hidrogen yang bersifat logam tetapi bukan padat. Karena itu, boleh dikatakan mustahil untuk membuat logam hidrogen.

Hidrogen merupakan unsur yang paling non-logam dari segala unsur yang ada bahkan bila dibandingkan dengan oksigen ataupun unsur halida lainnya.

Penelitian-penelitian terakhir menunjukkan bahwa sifat dari unsur hidrogen mirip dengan unsur-unsur karbon dan silikon pada golongan IV. Hubungan antara hidrogen dengan karbon maupun silikon dapat diamati dengan membandingkan ikatan H-H, C-H, Si-H. Ketiga-tiganya membentuk ikatan kovalen yang sangat kuat dan ikatannya dapat diisolasi, berbeda dengan ikatan-ikatan yang terbentuk antara karbon atau silikon dengan unsur-unsur golongan I, di mana ikatan logam yang terbentuk relatif lebih lemah. 

Hanya ada satu keberatan terhadap pernyataan bahwa hidrogen dapat ditempatkan segolongan dengan karbon: karbon tidak dapat membentuk ion yang stabil, sebaliknya hidrogen membentuk kation dan anion yang stabil. Walaupun begitu kation hidrogen tidak didapati dalam keadaan bebas (kecuali dalam keadaan hampa udara) tetapi selalu berikatan dengan senyawa lainnya (mis : H+ +H2O -> H3O+ ).

Sifat-sifat hidrogen yang menyimpan misteri membuat perdebatan tentang penggolongannya pada tabel periodik masih terus berlanjut. Tapi kalau kita mau berpikir lebih jauh tentang sifat dari hidrogen tersebut, mungkin lebih tepat kalau hidrogen ditempatkan segolongan dengan karbon dan silikon.

Sumber: http://www.chem-is-try.org

Kenapa Air laut asin

Mengapa air laut asin??
Saat duduk santai di pinggir pantai melihat keindahan matahari terbenam di samudera yang maha luas, pernahkan terpikirkan oleh kita mengapa air laut terasa asin dan air sungai tidak.
Menurut ilmuwan seluruh air di permukaan bumi ini, kecuali air hujan asin, tapi kadarnya berbeda-beda. Air yang kita minum juga mengandung garam tapi sangat sedikit sekali sehingga tak terasa oleh lidah kita. Kalau air laut kadar garamnya sangat tinggi, kalau kita minum rasakan aja sendiri.

Mengapa Air Laut Terasa Asin
Sumber garam berasal dari mineral-mineral yang terbentuk dan mengendap di lautan saat laut terbentuk. Dan juga di bawa oleh air sungai yang mengalir kelautan. Lama kelamaan air laut menjadi asin karena kadar garamnya semakin tinggi.

Kalau Air Sungai Masuk Kelaut, Kenapa Air Laut Tetap Asin?
Tentu kita berpikir Sungai-sungai besar seperti sungai Musi, Kapuas, Siak , Amzon, Nil, semuanya bermuara di laut. Tapi kenapa air laut tetap asin?

Jawabannya adalah karena proses alamiah yang diciptakan oleh yang maha kuasa. Kita tahu Air yang mengalir dari darat ke sungai akan di kembalikan lagi kedaratan melalui air hujan.

Saat panas terik air laut akan menguap ke udara (sedangkan garam akan tetap mengendap di lautan) sehingga membentuk awan, awan ini bergerak kedaratan, setelah matang akan turun sebagai hujan, air hujan ini akan kembali kelautan melalui sungai dan membaw berbagai mineral. Siklus air ini kan terus berulang dan air laut pun akan tetap asin.

Seberapa Asin kah Air Laut
Kadar garam (salinitas) bervariasi pada setiap lautan. Rata-rata salinitas Samudera sekitar 3,5%. Salinitas laut tertinggi terdapat di Laut Merah, Teluk Persia, kadar garamnya 4 %. Diperkirakan kadar garam laut di Bumi kita ini sekitar 5 x 10 pangkat 16 ton garam. Sebagai perbandingan Jika garam itu disebarkan di permukaan daratan di dunia ini tebalnya kira-kira 40 gedung bertingkat. Atau sekitar 1,02338 gram per kubik.

Struktur Molekul Sederhana

Ikatan ionik dibentuk oleh tarikan elekrostatik antara kation dan anion. Karena medan listrik suatu ion bersimetri bola, ikatan ion tidak memiliki karakter arah. Sebaliknya, ikatan kovalen dibentuk dengan tumpang tindih orbital atom. Karena tumpang tindih sedemikian sehingga orbital atom dapat mencapai tumpang tindih maksimum, ikatan kovalen pasti bersifat terarah. Jadi bentuk molekul ditentukan oleh sudut dua ikatan, yang kemudian ditentukan oleh orbital atom yang terlibat dalam ikatan.

Paparan di atas adalah pembahasan umum struktur molekul. Struktur molekul sederhana dapat disimpulkan dari pertimbangan sterekimia sederhana yang akan dijelaskan di bab ini.

a. Teori tolakan pasangan elektron valensi

Di tahuan 1940, Sidgwick mengusulkan teori yang disebut dengan Teori tolakan pasangan elektron valensi [valence shell electron pair repulsion (VSEPR)], yang karena sifat kualitatifnya sangat mudah dipahami. Teorinya sangat cocok untuk mempredksi struktur senyawa berjenis XYm

Menurut teori ini, jumlah pasangan elektron menentukan penyusunan pasangan-pasangan elektron di sekitar atom pusat molekul. Terdapat gaya tolak elektrostatik antara dua pasangan elektron yang cenderung menolak orbital atom sejauh mungkin satu sama lain. 

Karena pasangan elektron menempati orbital atom, pasangan elektron bebas juga mempunyai dampak yang sama dengan pasangan elektron ikatan. Dengan kata lain, pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan juga tolak menolak sejauh mungkin.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT DIVALEN

Menurut teori VSEPR, dua pasangan elektron yang dimiliki atom pusat divalen akan terpisah sejauh mungkin bila sudut ikatannya 180°. Dengan kata lain, molekulnya akan memiliki struktur linear. Faktanya, berilium khlorida BeCl2, dengan atom pusat divalen, adalah molekul linear . Seperti akan didiskusikan kemudian, beberapa senyawa seperti karbon dioksida O=C=O dan alena H2C=C=CH2 juga linear seolah memiliki atom pusat divalen.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TRIVALEN

Bila teori VSEPR berlaku juga untuk senyawa dengan atom pusat trivalen seperti boron trikhlorida BCl3, sudut ikatan ∠Cl-B-Cl akan bernilai 120° dengan emapt atom itu berada dalam bidang yang sama. Struktur trigonal planar juga diamati di timah khlorida, SnCl3. Catat juga bahwa struktur segitiga juga diamati di etilena H2C=CH2, ion nitrat NO3 dan sulfur dioksida SO2.

SENYAWA DENGAN ATOM PUSAT TETRAVALEN

Teori karbon tetrahedral diusulkan oleh kimiawan Belanda Jacobus Henricus van’t Hoff (18521911) dan kimiawan Perancis Joseph Achille Le Bel (1847-1930), yang menyempurnakan teorinya hampir pada saat yang bersamaan. Kesimpulan yang sama juga dapat secara otomatis didapatkan dari teori VSEPR. Misalnya untuk metana, struktur yang akan memiliki tolakan antar pasangan elektron yang minimal didapatkan untuk geometri tetrahedron dengan sudut 109,5°, yang jelas lebih besar dari bujur sangakar yang bersudut 90°. Menariknya ion amonium NH4+ dengan atom nitrogen sebagai atom pusat juga tetrahedral seperti metana. Bila pasangan elektron bebas juga dihitung, atom nitrogen dari amonia NH3 dan atom oksigen dalam air H2O juga dapat dianggap
tetravalen. Namun di molekul-molekul ini tidak didapat tetrahedral sempurna, sudut ikatan ∠HNH adalah 106° dan ∠H-O-H adalah 104,5°. Fakta ini menyarankan hubungan kualitatif berikut.

Kekuatan relatif tolakan

Pasangan elektron bebas (PEB)-PEB > PEB- Pasangan elektron ikatan (PEI) > PEI-PEI Beberapa ion poliatomik semacam SO42- dan SO32- juga memiliki struktur tetrahedral.

SENYAWA DENGAN VALENSI LEBIH TINGGI DARI EMPAT

Struktur senyawa dengan atom pusat memiliki valensi lebih besar dari empat juga dapat dijelaskan dengan teori VSEPR. Senyawa pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Senyawa khas jenis ini adalah fosfor pentakhlorida PCl5. Senyawa dengan atom pusat heksavalen berstruktur oktahedral, yang identik dengan bujur sangkar bipiramid. Contoh yang baik adalah belerang heksafluorida SF6. Dalam kasus senyawa heptavalen, situasinya sama dan strukturnya adalah pentagonal bipiramid.
Ketika menggunakan teori ini, dalam senyawa yang strukturnya ditentukan pasangan elektron bebas harus diikutsertakan sebagai bagian pasangan elekron yang menentukan struktur. Misalnya untuk IF5 dan ICl4 hal ini sangat penting. Di Gambar 4.1 ditunjukkan beberapa struktur senyawa khas.
(c) segitiga bipiramid PCl5; (d) oktahedron SF6.
Latihan: Prediksi struktur berdasarkan teori VSEPR Prediksikan struktur spesi kimia berikut dengan teori VSEPR: (a) SO2, (b) SO3 (c ) SO42-
Jawab: (a) segitiga, (b) piramidal , (c ) tetrahedral

b. Hibridisasi orbital atom

Diharapkan bahwa berilium khlorida BeCl2 dan timah (II) khlorida SnCl2 akan memiliki struktur yang mirip karena memiliki rumus molekul yang mirip. Namun, ternyata senyawa pertama berstruktur linear sedang yang kedua bengkok. Hal ini dapat dijelaskan dengan perbedaan orbital atom yang digunakan. Bila elektron-elektron mengisi orbital atom mengikuti prinsip Aufbau, elektron akan mengisi orbital atom yang berenergi terendah. Dua elektron diizinkan mengisi satu orbital. Menurut prinsip Pauli, tidak ada elektron yang memiliki satu set bilangan kuantum yang tepat sama (Bab 2.4 (d)). Masalah yang timbul adalah akan diletakkan di mana elektron ke-empat atom karbon. Telah ditetapkan bahwa konfigurasi elektron terendah atom adalah konfigurasi dengan jumlah elektron tak berpasangan maksimum dan masih tetap diizinkan oleh aturan Pauli dalam set orbital dengan energi yang sama (dalam kasus karbon adalah tiga orbital 2p). Dalam kasus ini awalnya semua elektron akan memiliki bilangan kuantum spin yang sama (yakni, +1/2 atau -1/2) (Gambar 4.2).

Berilium adalah atom dengan dua elektron valensi dan konfigurasi elektron (1s22s2). Agar berilium membentuk ikatan sebagai atom divalen, orbital 2s dan 2p harus membentuk pasangan orbital terhibridisasi sp. Karena kedua orbital hibrida sp membentuk sudut ikatan 180°, BeCl2 dengan demikian linear.

Mirip dengan itu, boron yang memiliki tiga elektron valensi dan konfigurasi elektron 1s22s22p1; atau secara sederhana ditulis 1s22s22p. Untuk membentuk ikatan dengan valensi tiga, konfigurasi elektronnya harus (1s22s2px2py). Satu orbital 2s dan dua orbital 2p akan membentuk orbital terhibridisasi sp2. Karena sudut ikatan antara dua orbital hibrida sp2 adalah 120°, BCl3 berstruktur segitiga.

Dalam kasus senyawa karbon, strukturnya dijelaskan dengan mengasumsikan empat orbital sp3 ekuivalen terbentuk dari satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Atom karbon memiliki empat elektron valensi, dan konfigurasi elektronnya adalah 1s22s22p2, dan untuk membentuk atom tetravalen, konfigurasi elektronnya harus berubah menjadi (1s22s2px2py2pz). Dengan hibridisasi, empat orbital hibrida sp3 yang ekuivalen akan terbentuk. Sudut ikatan yang dibuat oleh dua orbital hibrida sp3 adalah 109,5° (sudut tetrahedral). Inilah alasan mengapa metana berstruktur tetrahedral.
Untuk kasus senyawa nitrogen, amonia NH3 misalnya, empat dari lima elektron valensi atom nitrogen akan menempati empat orbital hibrida sp3 seperti ditunjukkan di Gambar 4.3. Satu elektron valensi yang tersisa akan menempati satu orbital hibrida yang telah diisi satu elektron. Jadi spin elektron kedua ini harus berlawanan dengan spin elekron pertama. Akibatnya atom nitrogen akan trivalen dengan satu pasangan elektron bebas.


Dalam kasus fosfor, ada dua kasus. Dalam satu kasus atom fosfornya trivalen dengan satu pasang elektron bebas seperti nitrogen, dan di satu kasus lain fosfornya pentavalen dengan orbital hibrida dsp3. Fosfor pentavalen memiliki struktur trigonal bipiramidal. Ion kompleks dengan ion nikel atau kobal sebagai atom pusat berkoordinasi enam dengan struktur oktahedral.

Sebagaimana didiskusikan di atas, baik teori VSEPR maupun hibridisasi orbital atom akan memberikan kesimpulan struktur molekul dan ion yang sama. Walaupun teori VSEPR hanya bergantung pada tolakan antar pasangan elektron, dan teori hibridisasi memberikan justifikasi teoritisnya.

a. Keisomeran karena atom karbon asimetrik, keisomeran optik

Sebelum ada teori valensi, kimiawan/fisiologis Perancis Louis Pasteur (1822-1895) telah mengenali pengaruh struktur molekul individual pada sifat gabungan molekul. Ia berhasil memisahkan asam rasemat tartarat (sebenarnya garam natrium amonium) menjadi (+) dan (-) berdasarkan arah muka hemihedral kristalnya (1848).

Kedua senyawa memiliki sifat fisika (misalnya titik leleh) dan kimia yang sama, tetapi ada perbedaan dalam sifat optik dalam larutan masing-masing senyawa. Keduanya memutar bidang polarisasi cahaya, dengan kata lain mempunyai keaktifan optik

Rotasi jenis kedua senyawa, yang mengkur kekuatan rotasi kedua senyawa, memiliki nilai absolut yang sama, namun tandanya berlawanan. Karena molekul berada bebas dalam larutan, perbedaan ini tidak dapat dijelaskan karena perbedaan struktur kristal. Sayangnya waktu itu, walaupun teori atom sudah ada, teori valensi belum ada. Dengan kondisi seperti ini Pasteur tidak dapat menjelaskan penemuannya.

Di tahun 1860-an, kimiawan Jerman Johannes Adolf Wislicenus (1835-1902) menemukan bahwa dua jenis asam laktat yang diketahui waktu itu keduanya adalah asam α-hidroksipropanoat CH3CH(OH)COOH, bukan asam β- hidroksipropanoat HOCH2CH2COOH. 
Ia lebih lanjut menyarankan bahwa konsep baru untuk stereoisomer harus dibuat untuk menjelaskna fenomena ini. Konse baru ini menyatakan bahwa kedua senyawa yang memiliki rumus struktur yang sama dalam dua dimensu dapat menjadi stereoisomer bila susunan atom-atomnya di ruang berbeda.

Di tahun 1874, van’t Hoff dan Le Bel secara independen mengusulkan teori atom karbon tetrahedral. Menurut teori ini, kedua asam laktat yang dapat digambarkan di Gambar 4.4. Salah satu asam laktat adalah bayangan cermin asam laktat satunya. Dengan kata lain, hubungan kedua senyawa seperti hubungan tangan kanan dan tangan kiri, dan oleh karena itu disebut dengan antipoda atau enantiomer. Berkat teori van’t Hoff dan Le Bel, bidang kimia baru, stereokimia, berkembang dengan cepat.

(+)-asam laktat (-)-lactic acid
Gambar 4.4 Stereoisomer asam laktat.
Kedua isomer atau antipoda, berhubungan layaknya tangan kanan dan kiri
Pada atom karbon pusat di asam laktat, empat atom atau gigus yang berbeda terikat. Atom karbon semacam ini disebut dengan atom karbon asimetrik. Umumnya, jumlah stereoisomer akan sebanyak 2n, n adalah jumlah atom karbon asimetrik. Asam tartarat memiliki dua atom karbon asimetrik. Namun, karena keberadaan simetri molekul, jumlah stereoisomernya kurang dari 2n, dan lagi salah satu stereoisomer secara optik tidak aktif (Gambar 4.5). Semua fenomena ini dapat secara konsisten dijelaskan dengan teori atom karbon tetrahedral.

(+)-asam tartarat (-)-asam tartarat meso-asam tartarat
Gambar 4.5 Stereoisomer asam tartarat(+)-asam tartarat dan (-)-asam tartarat membentuk pasangan enantiomer.
Namun karena adanya simetri, meso-asam tartarat secara optik tidak aktif.
Latihan 4.2 Gliseraldehida Gambarkan perspektif gliseraldehida OHCCHOHCH2OH, gula paling sederhana, seperti cara yang ditunjukkan pada gambar 4.4.
Jawab.
Catat ada banyak cara lain untuk menggambarkannya.

b. Isomer geometri

Van’t Hoff menjelaskan keisomeran asam fumarat dan maleat karena batasan rotasi di ikatan ganda, suatu penjelasan yang berbeda dengan untuk keisomeran optik. Isomer jenis ini disebut dengan isomer geometri. Dalam bentuk trans subtituennya (dalam kasus asam fumarat dan maleat, gugus karboksil) terletak di sisi yang berbeda dari ikatan rangkap, sementara dalam isomer cis-nya subtituennya terletak di sisi yang sama.
Dari dua isomer yang diisoasi, van’t Hoff menamai isomer yang mudah melepaskan air menjadi anhidrida maleat isomer cis sebab dalam isomer cis kedua gugus karboksi dekat satu sama lain. Dengan pemanasan sampai 300 °C, asam fuarat berubah menjadi anhidrida maleat. Hal ini cukup logis karena prosesnya harus melibatkan isomerisasi cis-trans yang merupakan proses dengan galangan energi yang cukup tinggi (Gambar 4.6).
Karena beberapa pasangan isomer geometri telah diketahui, teori isomer geometri memberikan dukunagn yang baik bagi teori struktural van’t Hoff.

asam fumarat asam maleat anhidrida maleat
Gambar 4.6 Isomer geometri asam maleat (bentuk cis) mempunyai dua gugus karboksil yang dekat, dan mudah melepas air menjadi anhidrida (anhidrida maleat).

Latihan 4.3 Isomer dikhloroetilena
Gambarkan rumus struktur semua isomer dikhloroetilena C2H2Cl2.

Jawab: Dua atom khlorin dapat terikat pada atom karbon yang sama, atau pada atom karbon yang
berbeda. Dan pada kasus yang kedua akan ada isomer geometri.

c. Struktur benzen

Struktur benzen menjadi enigma beberapa tahun. Di tahun 1865, Kekulé mengusulkan struktur siklik planar dengan tiga ikatan tunggal dan tiga ikatan ganda yang terhubungkan secara bergantian. Strukturnya disebut dengan struktur Kekulé. Bukti struktur semacam ini datang dari jumlah isomer benzen tersubstitusi. Dengan struktur Kekulé, akan ada tiga isomer kresol, yakni, o, m- dan p-kresol (Gambar 4.7).


Struktur Kekulé tidak dapat menyelesaikan semua masalah yang berkaitan dengan struktur benzene. Bila benzene memiliki struktur seperti yang diusulkan Kekulé, akan ada dua isomer okresol, yang tidak diamati. Kekulé mempostulatkan bahwa ada kesetimbangan cepat, yang disebut dengan resonansi antara kedua struktur. Istilah resonansi kemudian digunakan dalam mekanika kuantum.

d. Struktur etana: analisis konformasional

Teori atom karbon tetrahedral dan struktur benzene memberikan fondasi teori struktur senyawa organik. Namun, van’t Hoff dan kimiawan lain mengenali bahwa masih ada masalah yang tersisa dan tidak dapat dijelaskan dengan teori karbon tetrahedral. Masalah itu adalah keisomeran yang disebabkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal.
Bila rotasi di sekitar ikatan C-C dalam 1,2-dikhloroetana CH2ClCH2Cl terbatas sebagaimana dalam kasus asam fumarat dan maleat, maka akan didapati banyak sekali isomer. Walaupun van’t Hoff awalnya menganggap adanya kemungkinan seperti itu, ia akhirnya menyimpulkan bahwa rotasinya bebas (rotasi bebas) karena tidak didapati isomer rotasional akibat batasan rotasi tersebut. Ia menambahkan bahwa struktur yang diamati adalah rata-rata dari semua struktur yang mungkin.
Di tahun 1930-an dibuktikan dengan teori dan percobaan bahwa rotasi di sekitar ikatan tunggal tidak sepenuhnya bebas. Dalam kasus etana, tolakan antara atom hidrogen yang terikat di atom karbon dekatnya akan membentuk halangan bagi rotasi bebas, dan besarnya tolakan akan bervariasi ketika rotasi tersebut berlangsung. Gambar 4.8(a) adalah proyeksi Newman etana, dan Gambar 4.8(b) adalah plot energi-sudut torsi.

Gambar 4.8 Analisis konformasional.

Dalam gambar (a) (proyeksi Newman), Anda dapat melihat molekul di arah ikatan C-C. Atom karbon depan dinyatakan dengan titik potong tiga garis pendek (masing-masing mewakili ikatan CH) sementara lingkaran mewakili arom karbon yang belakang. Keseluruhan gambar akan berkaitan dengan proyeksi molekul di dinding di belakangnya. Demi kesederhanaan atom hidrogennya tidak digambarkan (b) Bila sudut orsinya 0°, 120°, 240° dan 360°, bagian belakang molekul “berimpitan” eclipsed dengan bagian depan. Bila anda menggambarkan proyeksi Newman dengan tepat berimpit, anda sama sekali tidak dapat melihat bagian belakang. Secara konvensi, bagian belakang diputar sedikit agar dapat dilihat.

Bila sudut rotasi (sudut torsi) 0°, 60°, 120° dan 180°, energi molekul kalau tidak maksimum akan minimum. Struktur (konformasi) dengan sudut torsi 0° atau 120° disebut dengan bentuk eklips, dan konformasi dengan sudut torsi 60°atau 180° disebut bentuk staggered. Studi perubahan >struktur molekular yang diakibatkan oleh rotasi di sekitar ikatan tunggal disebut dengan analisis konformasional. Analisis ini telah berkembang sejak tahun 1950-an hingga kini.

Analisis konformasional butana CH3CH2CH2CH3 atas rotasi di sekitar ikatan C-C pusat, mengungkapkan bahwa ada dua bentuk staggered. Bentuk trans, dengan dua gugus metil terminal di sisi yang berlawanan, berenergi 0,7 kkal mol–1 lebih rendah (lebih stabil) daripada isomer gauche yang dua gugus metilnya berdekatan.

Hasil ini dapat diperluas ke senyawa-senyawa semacam pentana dan heksana yang memiliki lingkungan metilena tambahan, dan akhirnya pada poloetilena yang dibentuk oleh sejumlah besar metilen yang terikat. Dalam semua analisis ini, struktur trans, yakni struktur zig zag, adalah yang paling stabil. Namun, ini hanya benar dalam larutan. Untuk wujud padatnya faktor lain harus ikut diperhatikan.

Latihan 4.4 Analisis konformasional 1,2-dikhloroetana
Lakukan analisis konformasional 1,2-dikhloroetan dengan memutar di sekitar ikatan C-C dan menggambarkan proyeksi Newman sebagaimana diperlihatkan di Gambar 4.8(a).

Jawab:

Sebagai rangkuman, struktur senyawa karbon terutama ditentukan oleh keadaan hibridisasi atom karbon yang terlibat. Bila banyak konformasi dimungkinkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal, konformasi yang paling stabil akan dipilih.
Bila molekulnya memiliki sisi polar, faktor lain mungkin akan terlibat. Interaksi tarik menarik antara sisi positif dan negatif akan mengakibatkan struktur dengan halangan sterik terbesar lebih stabil. Dalam kasus asam salisilat, ikatan hidrogen antara gugus hidroksi dan karboksi akan membuat struktur yang lebih rapat lebih stabil.


Sebagai kesimpulan, struktur senyawa karbon dapat dijelaskan dengan cukup baik bila berbagai faktor dipertimbangkan.

Struktur Senyawa Anorganik

Banyak struktur senyawa anorganik dapat dijelaskan dengan menggunakan teori VSEPR atau secara sederhana dengan teori valensi. Namun, beberapa senyawa anorganik yang tidak masuk dalam kelompok ini sangat penting baik dari sudut pandang teori maupun praktis. Beberapa senyawa ini akan didiskusikan di bawah ini.

AMONIA

Amonia NH3 seolah diturunkan dari metana dengan menggantikan atom karbon dengan atom nitrogen dan salah satu atom hidrogen dengan pasangan elektron bebas. Jadi, amonia memiliki seolah struktur tetrahedral. Namun untuk memahami struktur amonia, anda harus mempertimbangkan inversi atom nitrogen. Perilaku amonia sangat mirip dengan payung yang tertiup sehingga terbalik. Halangan inversinya hanya 5,8 kkal mol-1, dan inversi amonia pada suhu kamar sangat cepat (Gambar 4.10).


Secara prinsip, atom nitrogen dari amina yang mengikat tiga atom atau gugus yang berbeda dapat merupakan pusat asimetrik sebab nitrogen memiliki empat substituen termasuk pasangan elektron bebas. Namun karena adanya inversi ini, atom nitrogen tidak dapat menjadi pusat asimetrik..

DIBORAN

Diharapkan reaksi antara magnesium borida dan air akan menghasilkan boron trihidrida BH3. Namun, yang didapatkan adalah diboran B2H6. Nampaknya senyawa ini tidak dapat dijelaskan dengan teori valensi sederhana, dan banyak sekalai usaha telah dilakukan untuk mengelusidasi anomali ini.

Mg3B2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + B2H6 (4.1)

Kini telah dibuktikan bahwa senyawa ini memiliki struktur aneh sebagai beikut.


Kerangka molekulnya adalah jajaran genjang yang terbentuk dari dua atom boron dan dua atom hidrogen, dan atom hidrogen terikat pada dua atom boron disebut dengan hidrogen jembatan. Empat ikatan B-H terminal secara esensi terbentuk dari tumpang tindih orbital 1s hidrogen dan orbital hibrida boron. Sebaliknya, ikatan jembatan B—H—B adalah ikatan tiga pusat, dua elektron yang terbetuk dari hibridisasi hidrogen 1s dan dua orbital hibrida boron. Keberadaan ikatan seperti ini dikonfirmasi dengan mekanika kuantum.

SENYAWA GAS MULIA

Lama sekali dipercaya bahwa gas mulia hanya ada sebagai molekul monoatomik, dan tidak membentuk senyawa. Kimiawan Kanada Neil Bartlett (1932-) menemukan spesi ionik [O2]+[PtF6]- dengan mereaksikan oksigen dengan platina heksafluorida PtF6. Ia beranggapan reaksi yang mirip dengan ini yakni reaksi antara xenon dan PtF6 akan berlangsung karena energi ionisasi pertama xenon dekat nilainya dengan energi ionisasi perrtama molekul oksigen. Di tahun 1962 ia berhasil mendapatkan senyawa gas mulia pertama Xe(PtF6)x, (x = 1, 2).
Kemudian menjadi jelas bahwa gas mulia membentuk senyawa biner dengan oksigen dan fluorin yang keduanya memiliki keelektronegativan tinggi. XeF2 adalah molekul linear dengan kelebihan elektron, sementara XeF4 merupakan satu-satunya senyawa unsur berbentuk bujur sangkar. XeF6 berbentuk oktahedron terdistorsi, dan di dekat titik lelehnya, senyawa ini ada sebagai kristal [XeF5]+F-.

FEROSEN

Ferosen adalah senyawa terdiri atas dua cincin sikopentadienil yang melapisi kedua sisi atom Fe dan senyawa ini merupakan contoh pertama kelompok senyawa yang disebut dengan senyawa sandwich (Gambar 4.12).


D awal tahun 1950-an , rekasi antara siklopentadienilmagnesium bromida dan FeCl3 anhidrat dilakukan dengan harapan akan dihasilkan turuanan fulvalena. Namun, senyawa dengan struktur (C6H5)2Fe yang diperoleh. Struktur senyawa ini didapatkan sangat unik: delapan belas elektron, dua belas dari dua molekul siklopentadienil (masing-masing enam elektron) dan enam dari kulit terluar Fe. Jadi, konfigurasi elektron gas mulia dicapai dan kestabilannya kira-kira sepadan. Kedua cincin siklopentadienail berputar layaknya piringan CD musik.

Latihan
4.1 Struktur senyawa inorganik; teori VSEPR.
Sarankan struktur senyawa anorganik berikut: (a) SeF6 (b) N2O (c) ClO- (d) CF3Cl (C atom pusat)
Jawab (a) oktahedron (b) linear (c) linear (d) tetrahedron

4.2 Isomer benzen tersubstitusi
Rumus molekul senyawa yang mengandung satu cincin benzen adalah C8H10. Gambarkan struktur isomer-isomer yang mungkin untuk senyawa ini.
Jawab: senyawa C8H10 mengandung satu cincin benzen dapat berupa etilbenzen C6H5C2H5 atau xylen C6H4(CH3)2. Xylena akan memiliki tiga isomer posisi, yakni, o-, m- dan p-xylene.

4.3 Isomer geometri
Baik asam fumarat dan maleat memiliki rumus HOOCCH=CHCOOH dan merupakan pasangan isomer geometri. Dengan pemanasan ke 150°C, asam maleat kehilangan satu mol H2O menghasilkan anhidrat maleat sementara asam fumarat tidak akan berubah menjadi anhidrat maleat sampai pemanasan pada 300°C. Dengan menggunakan data ini, jelaskan struktur kedua senyawa.
Jawab: lihat teks di halaman

4.4 Struktur senyawa kompleks platina
Diamindikhloroplatina [PtCl2(NH3)2] memiliki struktur bujur sangkar. Prediksikan struktur isomer-isomernya yang mungkin.
Dua isomer, bentuk cis- dan trans, mungkin ada. Struktur bujur sangkar planar disebabkan oleh hibridisasi dsp2. Isomer cis merupakan obat antikanker yang terkenal.



4.5. Stereoisomer gula
Senyawa yang memiliki empat atom karbon, HOCH2CHOHCHOHCHO, adalah gula yang kesederhanaanya sebanding dengan gliseraldehida.
(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini?
(b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.

Jawab (a) Ada dua. Dalam struktur di bawah ini, atom karbon asimterik ditandai dengan *. (b) Dua pasang enantiomer dengan jelas ditandai.



4.6 Stereoisomer gula
Glukosa, HOCH2(CHOH)4CHO, memiliki enam atom karbon dan merupakan salah satu senawa alam yang berlimpah.
(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini? (b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.
Jawab: (a) Empat. Di struktur di bawah in, atom karbon asimetrik ditandai dengan *. (b) Jumlah stereoisomer adalah 24 = 16. Struktur delapan isomer ditunjukkan di bawah ini.

Bagi masing-masing isomer di atas, anda dapat menggambarkan pasangan enantiomernya sebagai berikut:



4.7 Analisis konformasional konformer
Dalam kasus 1,2-dikhloroetana, bentuk trans lebih stabil daripada bentuk gauche. Di pihak lain, dalam kasus etilen glikol (1,2-etanadiol; digunakan secara luas sebagai cairan antibeku) bentuk gauche lebih stabil daripada bentuk trans walaupun struktur molekulnya sangat mirip dengan 1,2dikhloroetana. Jelaskan.
Jawab: Dalam bentuk gauche etilen glikol ikatan hidrogen intramolekul akan terjadi dan menstabilkan struktur. Ikatan semacam ini tidak ada dalam bentuk trans.



Bentuk gauche Bentuk trans
4.8 ikatan dalam diboran Jelaskan ikatan dalam diboran. Jawab: lihat teks halaman.

Selingan — Senyawa dengan struktur yang menarik

Terdapat sejumlah senyawa organik dengan struktur menarik dan unik. Contoh yang baik adalah kuban C8H8 dengan struktur yang hampir kubus. Walaupun banyak teknik telah dicoba, molekul tetrahedral, tetrahedran C8H8, belum pernah disintesis. Sudut ikatan ∠C-C-C terlalu berbeda dari sudut tetrahedral normal, dan mungkin inilah alasan mengapa sintesisnya belum dapat dilakukan.


kuban tetrahedran
demi kesederhanaan label atom dan ikatan C-H tidak digambarkan
Deret lain senyawa dengan struktur menarik dan aneh adalah katenan, cincin molekul yang penuh teka-teki. Bagaimana dua cincin saling mengait walaupun tidak ada ikatan antar keduanya. Bagaimana kimiawan dapat mensintesis senyawa semacam ini? Sungguhh ini merupakan prestasi pakung gemilang yang dicapai kimia organik sintetik.


Gambar skematik katenan
Sejak penemuannya di akhir abad 20, fuleren C60 telah menarik perhatian baik kimiawan teoritis maupun praktis. Bolanya dibentuk oleh kombinasi heksagon dan pentagon, dan sungguh sangat mirip dengan bola sepak. Menarik untuk dicatat bahwa keberadaan fulerene telah diprediksikan jauh sebelumnya oleh kimiawan Jepang Eiji Osawa.


padangan stereo fulleren

Tetapan Kesetimbangan pada Tekanan Parsial (Kp)

40
41

42

Jadi setiap penulisan tetapan kesetimbangan perlu dituliskan pula reaksi kesetimbangannya, karena nilai K tergantung pada bagaimana persamaan reaksinya.

Kata Pencarian Artikel ini:

Penentuan Harga Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Konsentrasi dan Tekanan Parsial Gas

Dalam penentuan harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi dan tekanan parsial gas haruslah mengetahui hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan.

53
 
Disosiasi adalah peruraian suatu zat menjadi zat lain yang lebih sederhana. Disosiasi yang terjadi akibat pemanasan disebut disosiasi termal. Disossiasi yang berlangsung dalam ruang tertutup akan berakhir dengan suatu kesetimbangan yang disebut kesetimbangan disosiasi.
Beberapa contoh kesetimbangan disosiasi gas :

54
 
Besarnya fraksi yang terdisosiasi dinyatakan oleh derajat disosiasi (a), yaitu perbandingan antara jumlah zat yang terdisosiasi dengan jumlah zat mula-mula :

55
 
Hubungan kuantitatif mol zat sebelum dan sesudah reaksi dapat digambarkan misalnya pada reaksi disosiasi Secara umum reaksi disosiasi dapat dinyatakan sebagai berikut :

56

Misal jumlah A mula-mula = a mol dan derajat disosiasi = a, maka jumlah zat A yang terdisosiasi = a x a mol, dan jumlah mol B yang terbentuk = n x aa mol. Susunan kesetimbangan dapat dirumuskan sebagai berikut :

57
58
59
 
Reaksi kimia mencapai kesetimbangan dinamik dengan ciri umum kesetimbangan perubahan fisika.
Reaksi kesetimbanan yang terpenting adalah reaksi yang berlangsung
dalam air.

60
61
 
Tetapan kesetimbangan untuk suatu reaksi total adalah hasil kali tetapan kesetimbangan dari reaksi yang digabungkan.

Tekanan parsial gas bergantung pada konsentrasi. Dari persamaan gas ideal, yaitu :
PV = nRT

Maka tekanan gas
62
63

Reaksi Adisi-Eliminasi Aldehid dan Keton

Reaksi dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin
2,4-dinitrofenilhidrazin sering disingkat menjadi 2,4-DNP atau 2,4-DNPH. Larutan 2,4-dinitrofenilhidrazin dalam sebuah campuran metanol dan asam sulfat dikenal sebagai pereaksi Brady.

Pengertian 2,4-dinitrofenilhidrazin
Walaupun namanya kedengaran rumit, dan strukturnya terlihat agak kompleks, namun sebenarnya sangat mudah untuk dibuat.
Pertama-tama gambarkan rumus molekul dari hidrazin, yaitu sebagai berikut:


Pada fenilhidrazin, salah satu atom hidrogen dalam hidrazin digantikan oleh sebuah gugus fenil, C6H5. Ini didasarkan pada sebuah cincin benzen.


Pada 2,4-dinitrofenilhidrazin, ada dua gugus nitro, NO2, yang terikat pada gugus fenil di posisi karbon 2 dan 4. Sudut yang padanya terikat nitrogen dianggap sebagai atom karbon nomor 1, dan perhitungan dilakukan searah arah jarum jam.


Melangsugkan reaksi
Rincian reaksi antara aldehid atau keton dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin sedikit bervariasi tergantung pada sifat-sifat aldehid atau keton yang terlibat, dan pelarut yang didalamnya dilarutkan 2,4-dinitrofenilhidrazin. Pada prosedur berikut, anggap kita menggunakan 2,4-dinitrofenilhidrazin dalam bentuk pereaksi Brady (sebuah larutan 2,4-dinitrofenilhidrazin dalam metanol dan asam sulfat):
Masukkan beberapa tetes aldehid atau keton, atau bisa juga larutan aldehid atau keton dalam metanol, ke dalam pereaksi Brady. Terbentuknya endapan kuning atau oranye terang mengindikasikan adanya ikatan rangkap C=O dalam sebuah aldehid atau keton.
Reaksi uji ini adalah yang paling sederhana untuk sebuah aldehid atau keton.

Sifat kimiawi reaksi
Reaksi keseluruhan dituliskan dengan persamaan berikut:


R dan R’ bisa berupa kombinasi dari gugus-gugus hidrogen atau hidrokarbon (seperti gugus alkil). Jika sekurang-kurangnya satu dari kedua gugus tersebut adalah hidrogen, maka senyawa asalnya adalah aldehid. Jika kedua gugus tersebut adalah gugus hidrokarbon, maka senyawa asalnya adalah keton.

Perhatikan secara seksama mekanisme yang terjadi.


 


Jika kedua molekul pereaksi digambarkan berderet, maka struktur produk reaksi dapat ditentukan dengan mudah.

Produk reaksi dikenal sebagai "2,4-dinitrofenilhidrazon". Perlu diperhatikan bahwa yang berubah hanya akhiran saja, dari akhiran "-in" menjadi "-on". Ini kemungkinan membingungkan.

Produk dari reaksi dengan etanal disebut sebagai etanal 2,4-dinitrofenilhidrazon; produk dari reaksi dengan propanon disebut propanon 2,4-dinitrofenilhidrazon – dan seterusnya. Ini tidak terlalu sulit.

Reaksi ini dikenal sebagai reaksi kondensasi. Reaksi kondensasi merupakan reaksi dimana dua molekul bergabung bersama disertai dengan hilangnya sebuah molekul kecil dalam proses tersebut. Dalam hal ini, molekul kecil tersebut adalah air.

Dari segi mekanisme, reaksi ini adalah reaksi adisi-eliminasi nukleofilik. 2,4-dinitrofenilhidrazin pertama-pertama memasuki ikatan rangkap C=O (tahap adisi) menghasilkan sebuah senyawa intermediet yang selanjutnya kehilangan sebuah molekul air (tahap eliminasi).

Kegunaan reaksi
Reaksi adisi-eliminasi aldehid dan keton memiliki dua kegunaan dalam pengujian aldehid dan keton.
  • Pertama, reaksi ini bisa digunakan untuk menguji keberadaan ikatan rangkap C=O. Ikatan rangkap C=O dalam sebuah aldehid atau keton hanya memiliki endapan berwarna oranye atau kuning.
  • Kedua, reaksi ini bisa digunakan untuk membantu mengidentifikasi aldehid atau keton tertentu.
    Endapan disaring dan dicuci dengan, misalnya, metanol dan selanjutnya direkristalisasi dari sebuah pelarut yang cocok, dimana pelarut ini bisa bereda-beda tergantung pada sifat aldehid dan keton. Sebagai contoh, kita bisa merekristalisasi produk-produk aldehid dan keton kecil dari sebuah campuran etanol dan air.
    Kristal-kristal yang terbentuk dilarutkan dalam pelarut panas dengan jumlah yang minimum. Jika larutan telah dingin, kristal-kristal diendapkan ulang dan bisa disaring, dicuci dengan sedikit pelarut dan dikeringkan. Kristal-kristal ini akan menjadi murni.
    Jika anda mengetahui titik lebur kristal-kristal, maka anda bisa membandingkannya dengan tabel-tabel titik lebur 2,4-dinitrofenilhidrazon dari semua aldehid dan keton umum untuk mencari aldehid atau keton mana yang diperoleh.
Beberapa Reaksi Mirip Lainnya
Jika anda melihat kembali persamaan-persamaan reaksi yang telah disebutkan di atas, tidak ada yang berubah pada 2,4-dinitrofenilhidrazin selama reaksi kecuali gugus -NH2. Reaksi yang serupa bisa dihasilkan jika gugus -NH2 terikat pada sesuatu yang lain.
Pada masing-masing kasus, reaksi akan terlihat sebagai berikut:


 


Dengan pereaksi berikut, yang berubah hanyalah sifat "X".


Dengan Hidrazin


Produk di atas adalah "hidrazon". Jika anda menggunakan propanon, maka produk itu adalah propanon hidrazon.


Dengan Fenilhidrazin


Produk di atas adalah sebuah "fenilhidrazon".


Dengan Hidroksilamin


Produk di atas adalah sebuah"oksim" – misalnya, etanal oksim.

Senin, 05 Maret 2012

Pembuatan Ester

Pembuatan ester menggunakan asam karboksilat

Metode ini bisa digunakan untuk mengubah alkohol menjadi ester, tetapi metode ini tidak berlaku bagi fenol – senyawa dimana gugus -OH terikat langsung pada sebuah cincin benzen. Fenol bereaksi dengan asam karboksilat dengan sangat lambat sehingga reaksi tidak bisa digunakan untuk tujuan pembuatan.

Sifat kimiawi reaksi
Ester dihasilkan apabila asam karboksilat dipanaskan bersama alkohol dengan bantuan katalis asam. Katalis ini biasanya asam sulfat pekat. Gas hidrogen klorida kering terkadang digunakan, tetapi penggunaannya cenderung melibatkan ester-ester aromatik (ester dimana asam karboksilat mengandung sebuah cincin benzen).

Reaksi pengesteran (esterifikasi) berjalan lambat dan dapat balik (reversibel). Persamaan untuk reaksi antara asam RCOOH dengan alkohol R’OH (dimana R dan R’ bisa sama atau berbda) adalah sebagai berikut:


Jadi, misalnya, jika anda membuat etil etanoat dari asam etanoat dan etanol, maka persamaan reaksinya akan menjadi:



Melangsungkan reaksi 
 
Dalam skala tabung uji
Asam karboksilat dan alkohol sering dipanaskan bersama disertai dengan beberapa tetes asam sulfat pekat untuk mengamati bau ester yang terbentuk.
Untuk melangsungkan reaksi dalam skala tabung uji, semua zat (asam karboksilat, alkohol dan asam sulfat pekat) yang dalam jumlah kecil dipanaskan di sebuah tabung uji yang berada di atas sebuah penangas air panas selama beberapa menit.

Karena reaksi berlangsung lambat dan dapat balik (reversibel), ester yang terbentuk tidak banyak. Bau khas ester seringkali tertutupi atau terganggu oleh bau asam karboksilat. Sebuah cara sederhana untuk mendeteksi bau ester adalah dengan menaburkan campuran reaksi ke dalam sejumlah air di sebuah gelas kimia kecil.

Terkecuali ester-ester yang sangat kecil, semua ester cukup tidak larut dalam air dan cenderung membentuk sebuah lapisan tipis pada permukaan. Asam dan alkohol yang berlebih akan larut dan terpisah di bawah lapisan ester.

Ester-ester kecil seperti pelarut-pelarut organik sederhana memiliki bau yang mirip dengan pelarut-pelarut organik (etil etanoat merupakan sebuah pelarut yang umum misalnya pada lem).

Semakin besar ester, maka aromanya cenderung lebih ke arah perasa buah buatan – misalnya “buah pir”.

Dalam skala yang lebih besar
Jika anda ingin membuat sampel sebuah ester yang cukup besar, maka metode yang digunakan tergantung pada (sampai tingkatan tertentu) besarnya ester. Ester-ester kecil terbentuk lebih cepat dibanding ester yang lebih besar.

Untuk membuat sebuah ester kecil seperti etil etanoat, anda bisa memanaskan secara perlahan sebuah campuran antara asam metanoat dan etanol dengan bantuan katalis asam sulfat pekat, dan memisahkan ester melalui distilasi sesaat setelah terbentuk.

Ini dapat mencegah terjadinya reaksi balik. Pemisahan dengan distilasi ini dapat dilakukan dengan baik karena ester memiliki titik didih yang paling rendah diantara semua zat yang ada. Ester merupakan satu-satunya zat dalam campuran yang tidak membentuk ikatan hidrogen, sehingga memiliki gaya antar-molekul yang paling lemah.

Ester-ester yang lebih besar cenderung terbentuk lebih lambat. Dalam hal ini, mungkin diperlukan untuk memanaskan campuran reaksi di bawah refluks selama beberapa waktu untuk menghasilkan sebuah campuran kesetimbangan. Ester bisa dipisahkan dari asam karboksilat, alkohol, air dan asam sulfat dalam campuran dengan metode distilasi fraksional.

Pembuatan ester menggunakan asil klorida (klorida asam)

Metode ini hanya berlaku bagi alkohol dan fenol. Untuk fenol, reaksi terkadang dapat ditingkatkan dengan pertama-tama mengubah fenol menjadi bentuk yang lebih reaktif.

Reaksi dasar
Jika kita menambahkan sebuah asil klorida kedalam sebuah alkohol, maka reaksi yang terjadi cukup progresif (bahkan berlangsung hebat) pada suhu kamar menghasilkan sebuah ester dan awan-awan dari asap hidrogen klorida yang asam dan beruap.
Sebagai contoh, jika kita menambahkan etanol krlorida ke dalam etanol, maka akan terbentuk banyak hidrogen klorida bersama dengan ester cair etil etanoat.


Zat yang biasanya disebut "fenol" adalah zat yang paling sederhana dari golongan fenol. Fenol memiliki sebuah gugus -OH terikat pada sebuah cincin benzen – dan tidak ada lagi selain itu.

Reaksi antara etanoil klorida dengan fenol mirip dengan reaksi etanol walaupun tidak begitu progresif. Fenil etanoat terbentuk bersama dengan gas hidrogen klorida.


Mempercepat reaksi antara fenol dengan beberapa asil klorida yang kurang reaktif
Benzoil klorida memiliki rumus molekul C6H5COCl. Gugus -COCl terikat langsung pada sebuah cincin benzen. Senyawa ini jauh lebih tidak reaktif dibanding asil klorida sederhana seperti etanoil klorida.

Fenol pertama-tama diubah menjadi senyawa ionik natrium fenoksida (natrium fenat) dengan melarutkannya dalam larutan natrium hidroksida.


Ion fenoksida bereaksi lebih cepat dengan benzoil klorida dibanding fenol, tapi biarpun demikian reaksi tetap harus dikocok dengan benzoil klorida selama sekitar 15 menit. Padatan fenol benzoat terbentuk.


 

Pembuatan ester menggunakan anhidrida asam

Reaksi ini juga bisa digunakan untuk membuat ester baik dari alkohol maupun fenol. Reaksinya berlangsung lebih lambat dibanding reaksi sebanding yang menggunakan asil klorida, dan campuran reaksi biasanya perlu dipanaskan.

Untuk fenol, kita bisa mereaksikan fenol dengan larutan natrium hidroksida pertama kali, yang menghasilkan ion fenoksida yang lebih reaktif.

Mari kita mengambil contoh etanol yang bereaksi dengan etanoat anhidrida sebagai sebuah reaksi sederhana yang melibatkan sebuah alkohol:

Reaksi yang berlangsung pada suhu kamar cukup lambat (atau lebih cepat jika dipanaskan). Tidak ada perubahan yang dapat diamati pada cairan tidak berwarna , tetapi sebuah campuran antara etil etanoat dengan asam etanoat terbentuk.


Reaksi dengan fenol kurang lebih sama, tetapi lebih lambat. Fenil etanoat terbentuk bersama dengan asam etanoat.


Reaksi ini tidak terlalu penting, tapi ada reaksi yang sangat mirip terlibat dalam pembuatan aspirin (dibahas secara rinci pada halaman lain).

Jika fenol pertama-tama diubah menjadi natrium fenoksida dengan menambahkan larutan natrium hidroksida, maka reaksinya berlangsung lebih cepat. Fenil etanoat lagi-lagi terbentuk, tapi kali ini produk lainnya adalah natrium etanoat bukan asam etanoat.