ORGANIK FISIK -1

TUGAS

ORGANIK FISIK

DISUSUN OLEH:

LESTARI (A 251 09 004)

UKHUWAH ISLAMIYAH (A 251 09 004)

NILUH MURNI ASTUTI (A 251 09 033)

SITTI FATHONAH S (A 251 09 027)

MOH. YUSUF (A 251 09 023)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TADULAKO

2010-2011

SIFAT-SIFAT INRAMOLEKUL DALAM SENYAWA ORGANIK

PENDAHULUAN

Unsur-unsur yang paling penting dalam kimia organik adalah : karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogrn (N), Sulfur (S), dan Halogen. Dilihat dari sistem periodik :

C,O,N,H                      terletak pada periode satu dan dua

S                                   pada periode tigatertentu. Elektron

Halogen                         pada golongan empat

Pada perode dua, atom memilki elektron pada dua kulit. Setiap kulit elektron berhubunan dengan sejumlah energi tertentu. Elektron yang terdekat ke iti lebih tertarik oleh elektron dalam inti dari pada elektron yang jauh kedududkannya. Semakin dekat elektron ke inti, semakin rendah energinya.

SIFAT KEELEKTRONEGATIFAN

Keelektronegatifan adalah ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron (elektron valensi). Karena elektron terluar digunakan untuk berikatan, maka keelektronegatifan berguna dalam meramalkan dan menerangkan kereaktifan kimia.

Dalam sistem periodik                         periode                                       >>>          

                                                            g

                                                            o              kelektronegatifan

                                                       l

                                                            o

                                                            n

                                                            g   

                                                            a                   

                                                            n

                                                         >>>

F memiliki keelektronegatifan tinggi, Fr elektropositif tertinggi.

IKATAN KIMIA

                Karena struktur atom berbeda-beda, atom dapat berikatan dengan berbagai cara :

1.      Ikatan ion : terbentuk dari perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain (ikatan elektrostatis).

Ikatan ion terbentuk bila perbedaan keelketronegatifan antara dua atom adalah besar. Ikatan ini  terjadi pada unsur-unsur golongsn I A, II A dengan unsur golongan VIIA, VIIIA.

Ion-ion atom yang bermuatan umumnya terjadi pada senyawa anorganik tertinggi (kristalkkh).

     

2.      Ikatan kovalen : dihasilkan dari pemasangan elektron oleh dua atom. Atom memindahkan atau membuat pasangan elektron untuk mencapai konfigurasi elektron gas mulia (aturan duplet,da oktet).

3.      Ikatan kovalen koordinasi : Ikatan ini disebut juga ikatan kovalen dativ. Ikatan ini mirirp dengan ikatan kovalen, tetapi hanya satu atom yang menyediakan  elektron untuk dipakai bersama.

VALENSI DAN MUATAN FORMAL

Valensi adalah jumlah elektron yang dilepaskan, ditambah.

Untuk molekul kovalen valensi adalah jumlah ikatan kovalen yang dibentuk ikatan.

Untuk membentuk ikatan kovalen paling sedikit harus ada pasangan elektron.

Sudah disediakan sepasang elektron untuk membentuk katan kovalen maupun kovalen koordinasi

Beberapa atom dalam struktur kovalen membawa muatan

positif atau muatan negatif                muatan formal 

atom donor                                        muatan formal +1

atom akseptor                                   muatan formal -1

Muatan Formal

Rumus =

                                                                               

                            

v RESONANSI

            Syarat  :

·      Berubah struktur senyawa organik di akibatkan oleh delokalisasi elektron p

·      Mengalami pergeseran elektron p (elektron pindah keatom tetangga)

                                      

  

 

§  senyawa (I) bisa diambil sebab tidak terjadi pemindahan muatan senyawa

§  senyawa (II) tidak bisa diambil sebab terjadi pemindahan muatan.

·      Unsur inti tetap.

·      struktur sebenarnya merupakan hibrida resonansi dari bentuk struktur resonansi

Misalnya :

·         Benzena (Bentuk / struktur sebenarnya)

                                

         Bentuk khayal                             Struktur Dewar ( sumbangan kecil, kurang stabil)

·         Nitrometana (CH₃NO₂) :

  

      

v KONFIGURASI

Konfigurasi adalah :

·         Penyusunan atom-atom atau gugus disekitar atom C.

·         Susunannya tetap

·         apabila atom-atom yang mengikat atom C berlainan maka disebut atom C asimetris

·         mengubah bentuk konfigurasi memerlukan energi karena harus memutuskan ikatan .

 atom terdiri dari inti = elektron mengelilingi inti dalam kulit elektron

s  p  d  f  Subkulit

Konfigruasi elektron :

₆C     1s2  2s2       

  C        ,    C     ,   C   sp

Keterangan lebih lanjut lihat KO (IV) S1

v  KONFORMASI

Konformasi adalah :

§  posisi-posisi yang didapat dari suatu molekul dengan memutar ikatan tunggalnya

§  susunannya bisa berubah

§  mengubah konformasi tidak memerlukan energi yang tinggi karena hanya memutar

Konformer                    posisi yang agak stabil

sudut pemutaran  → sudut bihedral

misalnya :

Keterangan lebih lanjut di S1 KO  (IV)

            PANJANG IKATAN

            Panjang ikatan adalah  :

·         Jarak antara dua inti atom yang berikatan

·         tergantung jari-jari atomnya (jari-jari kovalen)

·         jari-jari kovalen (radius kovalen) dari suatu atom yaitu jarak dua atom yang dibagi dua

Misal   :

H—H  → jari-jari kovalen = d

                     d

Untuk 2 atom yang tidak sama  :

misal : C—Cl

Jari-jari kovalen  →C =  panjang ikatan  C—C (1,54  Å)

                                    = 0,77 Å

                                    =   panjang ikatan Cl—Cl

                                    = 0,99  Å

r (jari-jari) C—Cl         = 0,77Å  + 0,99 Å

                                    = 1.76Å

H₂N —NH₂   =     1,50  =  0,75

C—C             =    1,54  =  0,77

Intan

	Dihitung  Å	Diamati  Å
r  C  — N	1,54	1,47
r  C —  O	1,51	1,.42

                      N dan O lebih elektronegatif dari C jadi mengalami kontraksi/penyusutan

                      Penyusutan akan makin besar apabila perbedaan kelelktronegatifan besar

                      “perbedaan keleltronegatifan dapat menyebabkan perubahan jari-jari ikatan

                      maka digunakan rumus  :

SCHUMAKER  —  STEVENSON

                     

                      r  AB   =  r A   r B  0,09 

                      x A,  x B  = keelktronegatifan

                      misal        :  x C  = 2,5  , x Cl  = 3,0

     r  C—Cl  =  0,77      = 1,715  Å

S. HUGGINS :

Ø  r’ AB = r AB + ½ ln EAB

Ø  r AB = r’ AB – ½ ln EAB

dimana :

                                  r’ AB = jari-jari dengan energi  tetap

                    EAB   = energi ikatan dengan  A-B (kkal)/gram ikatan

                               A       = tetapan = 4,6, bila ln = 2,303 log

                                                                                                       = 2,303/4,6 = 0,5

Sehingga :

                                         R AB = r’ AB – ½ log EAB

Unsur	r(r. Kovalen)	r’(r. Energi konstan)
H C N O F Si P S Ci Ge As Se Br Sn Sb Te I	0,28 0,77 0,75 0,74 0,71 1,17 1,10 1,04 0,99 1,22 1,21 1,17 1,14 1,40 1,41 1,37 1,33	0,82-0,88 1,22 1,12 1,12 1,51 1,57 1,53 1,46 1,44 1,61 1,63 1,58 1,56 1,80 1,83 1,79 1,73

ü  Jari-jari Van Der Wals

Adalah  jarak minimum dari unsur dimana terjadi gaya tarik menarik maksimum.

ü  Orde ikatan

Adalah angka yang menunjukan berapa jumlah ikatan.

Misalnya :

     

           

Orde ikatan :

a =  x 1 +  x 2 =

b =  x 2 +  x 1 =

 

jumlah ikatan  jumlah       jenis        jumlah ikatan

rangkap dua    resonansi   ikatan      tunggal

ü  Orde ikatan menurut PAULING

·        

Dimana :     r  = Panjang ikatan sebenarnya dalam molekul

                    r₁  = Panjang ikatan tunggal

                    r₂  = Panjang ikatan rangkap

                    Y = Orde ikatan

PIRAZIN

Orde ikatan  :   a  =  x 1 +  x 2  =

                      b  =  x 2 +  x 1  =

                          r  = r_a = r_b

                             =      

                                   = 1,39 A 

Grafit

Orde ikatan tiap C dalam grafit :  x 2 +  x 1 =

                                             r _c-c =

                                                                                                       = 1,41 A

Ferrocene (senyawa apit) “sandwich”

                                  orde ikatan :

                                                                                x 1 +  x 2 =

                                                                              r _c-c =

                                                                                     = 1,40 A

ferrocene

 

Mengalami perpindahan elektron p

1,3-Butadiena (diasetilen)

·         Sumbangan e^- strukturnya kecil sehingga kalau r di hitung tidak cocok dengan yang diamati

·         Pemisahan muatan

r =   = 1,38  Å

r menurut pengamatan 1,36 Å

r pengamatan lebih pendek disebabkan orde ikatan pada perhitungan tidak tepat hal ini disebabkan pengaruh dari sumbangan e

r _c-c = 1,36 =

   = 0,18

                Y = 1,67 …………………….. 83,5%                   Ikatan Rangkap

Cara yang tepat untuk penghitungan r digunakan teori mekanika kuantum

Sianogen

r dihitung = 1,38 Å                                         r pengamatan = 1,37 Å

r pengamatan lebih pendek disebabkan karena terjadi kontraksi

Vinil Klorida

r c-c pengamatan = 1,38 Å

r =  = 1,38 Å

nilai pengamatan = nilai perhitungan, seharusnya tidak sama mungkin terjadi kesalahan dalam pengukuran.

r c-cl pengamatan = 1,69 Å

r_C-Cl = r_C + r_Cl – 0,09 | X_C - X_Cl

           = 0,79 + 0,99 – 0,09 | 2,5 – 3 |

        = 1,715 Å

R pengamatan lebih pendek karena terjadi kontraksi sehingga lebih bersifat Cl menyumbangkan electron

1,69 = 0,77 + 0,99 – 0,99 | X_C – X_Cl |

0,99 | X_C – X_Cl | = 0,77

| X_C – X_Cl | = 0,8

| X_C – X_Cl | pengamatan > | X_C – X_Cl | perhitungan akibat pengaruh keelektronegatifan Cl

ENERGI IKATAN untuk molekul dwiatom adalah:

Energy yang dibutuhkan untuk membelah ikatan kovalen, pembelahan biasanya homolitik

ENEGI DISOSIASI adalah energy yang diperlukan untuk mendisosiasi molekul.

Energi akan dilepaskan jika terjadi pembentukan ikatan.

Pengukuran energy disosiasi:

                        E = h.v

Persamaan Van Hoff :  = -

Keterangan:

K = tetapan kesetimbangan

H = kalor disosiasi/entalpi yang dikeluarkan

R = tetapan

H₂ + Cl₂                  2HCl

H₂              H    + H                 diperlukan energy disosiasi (endoterm)

Cl₂              Cl      +  Cl           diperlukan energy disosiasi (endoterm) ∆ H      = +

Cl + H                 H    Cl         diperlukan energy (eksoterm) ∆ H = -

Reaksi keseluruhan            eksoterm

HARGA ENERGI UNTUK IKATAN TUNGGAL : kkal (gr ikatan)

H         C         N         O         F          Si         S          Cl        Br        I

104      99        84        110      135      135      81        103      87        71        H

            80        62        81        102      68        65        77        64        56        C

                        32                    66                                37                                N

                                    33        44        89                    49                                O

                                                37        128      71        61        61                    F

                                                            43        61        69        43        51        Si

                                                                        49        61        58                    S

                                                                                    58        52        51        Cl

                                                                                                40        43        Br

                                                                                                            36        I

E_A-B =

E_C-H =  =  = 91,21 kkal   ………. Tabel E_C-H = 99,1 kkal

E_C-O =  =  = 51,38 kkal ….......... tabel E_C-O = 81 kkal

	EA-B	Perbedaan
= 38 kkal  = 35 kkal  = 40 kkal	ESi-O = 89 kkal EF-O = 44 kkal ESi-F = 128 kkal	51 kkal 9 kkal 88 kkal	7,2 3,0 9,4

Si dan O perbedaan keelektronegatifan besar

Si dan F perbedaan keelektronegatifan besar

F dan O perbedaan keelektronegatifan kecil

            CH₄   +   2O₂                   2H₂O  +  CO₂                          H  = -192 kkal

            C_grafit                          C₉                                                        H  = + 170 kkal

            2H₃                                   4H^o                                         H   = + 208 kkal

            2H₂O                                2H₂  +  O₂                              H   = + 116 kkal

            CO₂                                  Cgrafit  +  O₂                          H    = + 94 kkal

                                                                                                                                        

            CH₄                                 Cgas  +  2H : H                       H    = + 396 kkal

                                                                                                                       

                                                                                                Pemutusan 4 ik. C-H

          Untuk pemutusan 1 ik. C-H =   = 99 kkal / 1 ik. C-H

Energi ikatan berkaitan dengan :

1.      Panjang ikatan

2.      Keelektronegatifan

3.      Orde ikatan

r_AB = r’_AB -   log  E_AB      E =  kkal

E_AB =     +       X_A  -  X_B       ⁿ      E  = eV

Orde ikatan  C – C =  x 2 +  x 1  = 1,40  =    ...........perhitungan

                     

                      r_C-C  =  r₁  -     =   

                                                              

                                                                  = 1,40 A ......... perhitungan

Secara eksperimen   r_C-C   = furan = 1,46 A^o

            Orde ikatan  C – C eksperimen :

                                    1,46  =  1,54 –

                                          Y = 1,17

r_C-C eksperimen  > r_C-C perhitungan, orde ikatan exp < orde ikatan perhitungan. Perbedaan nilai tersebut karena struktur resonansi yang dianggap memberikan muatan yang sama terhadap struktur yang nyata padahal tidak karena pemisahan muatan. Struktur yang mempunyai pemisahan muatan energinya lebih tinggi sehingga tidak stabil.

            C – C               C  = C             N – O              N = O

            1,54 A^o             1,33 A^o           1,46 A^o            1,14 A^o

Ikatan rangkap memperpendek panjang ikatan.

Makin pendek jarak ikatan unsur – unsur yang berikatan kovalen, kekuatan ikatannya makin bertambah.

Ikatan pendek            ikatan lebih kuat           energi ikatan lebih besar

                                                                                   

                                                                        Orde ikatan bertambah besar

Ikatan rangkap lebih pendek karena pengaruh elektron yang menarik kedua inti.

Bentuk resonansi Tiofen selain Furan :

Untuk furan    

   

Orde ikatan  : 

Orde ik. Exp :  1,17

Perbedaan nilai tersebut masih besar karena masih dianggap bentuk sumbangan resonansinya sama terhadap struktur yang nyata (hibrida resonansinya). Dalam hal ini O menyalahi aturan oktet.

HIPERKONJUGASI

Adalah ikatan C – C apabila mengikat atom lagi dengan ik. Rangkap 2 atau 3

rC-C kecil dari pada rC-C perhitungan karena adanya pengaruh ikatan rangkap dua atau tiga yaitu elektron........ atau pengaruh hiperkonjugasi. Terjadi semacam resonansi

Gejala ini disebut hiperkonjugasi yaitu karena adanya pergeseran elektron sehingga tidak berikatan secara parsial  (atom H berdekatan) “no bond resonance” sehingga sering pula disebut konjugasi...................

Seakan-akan mirip jarak ikatan rangkap tetapi tidak 100% hanya diantaranya.

Resonansi dapat menstabilkan molekul, hiperkonjugasi?

            H₂ C = CH – CH ₃                                                      H₂C = CH₂

            Energi yang dilepaskan untuk                         energi yang dilepaskan untuk

            Hidrogenasi : 30,1 kkal/mol                            hidrogenasi : 32,8 kkal/mol

Energi hidrogenasi propena < etena            propena lebih stabil dari etena Hidrogenasi akan membentuk ikatan C – H , C – H dengan cara memutuskan ikatan rangkap dengan mengeluarkan energi/kalor. Pada propena kalor yang dilepaskan lebih kecil karena pengaruh bentuk hiperkonjugasi sehingga lebih stabil dibandingkan etena. Jadi hiperkonjugasi juga menstabilkan molekul.