Penyederhanaan Kompleks Organologam

Hai sobat ChemistryIndo!, kali ini mari kita bahas mengenai cara penyederhanaan kompleks organologam. Mungkin para pembaca sudah mengetahui bagaimana dekosntruksi dapat menerangkan sifat kompleks organologam, jumlah elektron yang disumbangkan oleh ligan, bilangan koordinasi, bilangan oksidasi dan jumlah elektron orbital d. Sekranag, mari kita diskusikan mengenai jumlah total elektron, jumlah elektron non-ikatan dan jumlah elektron ikatan yang berkaitan dengan logam pusat. Seperti halnya bilangan oksidasi, jumlah total elektron dapat menjelaskan kemungkinan reaktivitas pada kompleks organologam, bahkan seringkali lebih akurat dibandingkan bilangan oksidasi. Kita dapat melihat bahwa ada aturan yang pasti dalam penentuan jumlah elektron, ketika  senyawa kompleks tidak mengikuti aturan tersebut, maka kemungkinan bakal terjadi reaksi.

 

Pada gambar diatas, ligan siklopenatdienil adalah ligan polidentat dengan enam elektron pada ligan. Dua ikatan pi berasal dari anion bebas yang merupakan ligan tipe-L. Elektron dari ikatan pi sebagai sumber ikatan untuk berikatan dengan logam. Karena kedua elektron berasal dari ligan, ikatan pi merupakan pengikat jenis L. Karbon pada anion siklopentadienil meruapakn pengikat jenis X. Ligan karbon monoksida merupakan contoh yang menarik dimana dua elektron ligan tipe L. Karbon monoksida cukup menarik karena dapat berikatan dengan kompleks organologam. 

Untuk jumlah elektron pada kompleks Fe (II) diatas adalah (6+2+2+2+2) = 18 elektron. Mari kita ambil contoh lain, yaitu kompleks dengan muatan +1 dan ligan air.

 

Contoh diatas juga memiliki 18 elektron (4 elektron dari Mo, 2 elektron dari anion siklopentadienil, 4 elektron dari elektron pi siklopentadienil, 6 elektron dari CO dan 2 elektron dari air). Rupanya 18 elektron merupakan angka yang sangat umum pada senyawa kompleks. Hal ini sama dengan keumuman kompleks logam transisi yang juga memiliki 18 elektron. Aturan 18 elektron analog dengan aturan oktet pada kimia organik. Penjelasan 18 elektron diakibatkan adanay 9 orbital (1s, 3p, 5d) yang tersedia pada logam, bila semuanya tersisi, maka akan ada 18 elektron pada orbital dan menghasilkan kompleks logam yang sangat stabil. Nmaun aturan 18 elektron ini, coba dicari kelemahannya oleh bebrapa ilmuwan kimia. Hartwig, seorang ilmuwan kimia membuat suatu pedoman mengenai masalah kompleks organologam ini. Bahakan pada sebuah studi, ditemukan bahwa orbital p tidak terlibat dalam pembentukan kompleks organologam. Namun meskipun demikian, aturan 18 elektron ini masih tetatp diguanakn hingga sekarang.

Satu contoh lagi, coba pembaca sekalian lihat kompleks organologam berikut :

 

Jika kita menganggap bahwa aturan 18 elektron itu benar, namun bagaiman pada kompleks diatas yang meiliki 19 elektron ? ( 7 dari atom Co, 4 dari anion skilopentadienil, 8 dari elektron pi siklopentadienil). Di awal, bila kompleks tidak emenuhi aturan 18 elektron, amak akan terjadi reaksi. Maka kemungkinan ini akan terjadi reaksi untuk mengurangi elektron agar bisa 18 elektron. Pada kenyataannya kobaltosena (nama senyawa diatas) merupakan agen pereduksi yang baik dengan menyumbangkan elektron yang dimilikinya untuk dapat membentuk suatu kompleks anionik.

CoCp₂ + ML_n → [CoCp₂]+[ML_n]^–

Tulisan ini hanya membahas bagaimana sampai bisa terbentuk kompleks 18 elektron sehingga kita bisa memprediksikan apakah kompleks akan menyerap atau memberikan elektron. Namun bagaimana menghiung elektron pada dua kompleks secara bersamaan ? mungkin para pembaca lebih tahu dari saya :)

Read more...

Reagen Pembatas

Hai sobat ChemistryIndo! semoga para pembaca tetap dalam keadaan sehat dan semangat buat belajar. Nah, kali ini saya akan membahasa masalah Reagen pemabats yang sering digunakan dalam reaksi kimia terutama stoikiometri. Kita beri contoh biar mudah, misal pada sebuah mobil, terdapat 4 ban dan 2 lampu, ini kita anggap sebagai reaktan. Akibatnya, reaktan harus berada pada rasio itu yaitu 4:2. Apabila terdapat 20 ban dan 14 lampu, maka rasio yang ada adalah 20 ban untuk 10 lampu dan sisa 4 lampu yang tidak berpasangan dengan ban. Atau bisa juga 14 lampu untuk 28 ban, namun karena jumlah ban hanya 20 buah, maka hal ini tidak cukup, maka ban yang menjadi pembatas reaksi (pereaksi pembatas).

Dari contoh diatas, kita bisa menarik sebuah definisi bahwa reagen pembatas adalah reaktan yang habis digunakan dalam reaksi dan yang menentukan kapan reaksi itu harus berhenti. Dari stoikiometri reaksi, jumlah pasti yang dibutuhkan reaktan untuk bereaksi dapat dihitung. Jika reaktan tidak bercampur pada perbandingan yang benar, maka salah satu reaktan akan habis bereaksi dan reaktan yang lain akan tersisa. Reagen pembatas adalah reaktan yang habis bereaksi. Reagen pembatas dapat membatasi reaksi disebabkan ia telah habis bereaksi sehingga reaksi tidak dapat berlangsung lagi.

Ada 2 cara dalam penentuan pereaksi pembatas, yang pertama adalah menemukan perbandingan rasio mol yang bereaksi, cara kedua adalah menghitung gram produk yang dihasilkan dalam reaksi, reaktan yang menghasilkan jumlah produk terkecil itulah yang menjadi pereaksi pembatas.

Cara 1 : Menentukan perbandingan mol yang bereaksi

1. Setimbangkan persamaan reaksi
2. Konversi informasi yang ada ke dalam mol
3. Hitung rasio mol, kemudian ubah ke bentuk perbandingan yang paling sederhana
4. Gunakan pereaksi pembatas untuk menghitung produk yang dihasilkan
5. Jika mungkin, hitung perekasi yang masih tersisa

Cara 2: Hitung gram produk yang terbentuk, kemudian uji dengan reaktan, reaktan yang paling sedikit menghasilkan jumlah produk, itulah pereaksi pembatas (hampir mirip dengan cara 1)

Demikian sedikit informasi dalam preaksi pembatas, silahkan mempelajari contoh soal pada text book untuk mempermudah pemahaman.

Read more...

Gravimetri Volatilisasi

Hai sobat ChemistryIndo! kali kita membahas masalah Gravimetri Volatilisasi. Gravimetri Volatilisasi dikenal juga dengan gravimetri penguapan. Entah dalam analisis langsung atau tidak, kita harus paham terlbih dahulu mengenai apa produk dari reaksi dekomposisi

Salah satu metode untuk menentukan dekomposisi termal adalah dengan memantau massa sampel sebagai fungsi temperatur yang dikenal dengan istilah termogravimetri. Gambar dibawah ini menunjukkan termogram khas dimana setiap perubahan massa diikuti dengan perubahan temperatur dan hal ini mewakili dari produk yang menguap. Termogram ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa hasil reaksi dekomposisi

 

Pada gambar diatas, terlihat bahwa bila kita ingin mengisolasi CaC₂O₄ dari CaC₂O₄•H₂O, maka kita harus memanaskan  CaC₂O₄•H₂O anatar suhu 250 dan 400^oC. Bila dipanaskan hingga suhu 1000^oC, maka kita akan memperoleh CaO.

Untuk dapat megisolasi dan menentukan berat dari hasil dekomposisi termal, maka diperlukan instrumen khusus. Sampel ditempatkan dalam wadah khusus yang tertutup dan dipanaskan. Pada saat dekomposisi terjadi, gas inert dialirkan untuk membawa senyawa hasil dekomposisi untuk kemudian diidentifikasi.

Untuk analisis termogravimetri, digunakan alat seperti pada gambar berikut. Sampel ditempatkan pada suatu tanur listrik dan suhu dinaikkan beberapa derajat per menit sambil berat sampel terus dipantau. Alat ini biasanya dilengkapai dengan gas inert dan penukar panas untuk menghilangkan panas yang dipancarkan oleh tanur.

Contoh dari penggunaan gravimetri volatilisasi adalah penentuan padatan terlarut dalam air dan air limbah.Pada metode ini, sampel dipindahkan ke dalam piringan berat dan dikeringkan hingga beratnya konstan pada suhu 103–105^_oC atau bisa juga pada suhu 180^oC. Sampel dikeringkan pada suhu yang rendah untuk mempertahnakna air yang tersisa dan untuk mengeliminasi karbonat sebagai karbon dioksida. Hilangnya bahan organik harus seminimal mungkin. Pada suhu yang tinggi, residu dapat bebas dari air yang ada namun karboat yang hilang lebih besar. Selain itu beberapa nitrat, klorida dan material organik dapat hilang pada dekomposisi termal. Pada kasusu yang lain, residu yang tersisa setelah pengeringan hingga berat konstan pada suhu 500^oC adalah jumah padatan yang tersisa oleh sampel dan massa yang hilang  memberikan pengaruh tidak langsung pada sampel padatan yang menguap.

Analisis tidak langsung berdasarkan berta residu yang tersisa setelah penguapan umum digunakan dalam menentukan kelembapan pada produk, penetuan silika, air limbah dan batuan. Kelembapan ditentukan dengan mengeringkan sampel menggunakan lampu inframerah atau oven bersuhu rendah. Perbedaan berat sebelum dan sesudah pengeringan meripakan berat iar yang hilang.

Aplikasi yang tidak kalah peting dalam gravimetri vlatilisasi adalah analisis bahan organik. Selama pembakaran dengan oksigen, senyawa organik akan berubah menjadi karbondioksida dan uap air. Produk hasil dekomposisi akan dianalisis berdasarkan massa produk yang terbentuk. Produk yang terbentuk dapat memberikan informasi mengenai jumlah karbon dan hidrogen pada senyawa organik,

Logam alkali dan alkali tanah dapat ditentukan dengan penambahan asam sulfat sebelum dibakar. Setelah pembakaran selesai, logam yang tersisa sebagai residu logam sulfat. Perak, emas dan platina dapat ditentukan  melalui pembakaran dengan senyawa organik menghasilkan residu logam Ag, Au dan Pt. Logam lainnya dapat ditentukan dengan penambahan asam nitrat sebelum pembakaran dan menghasilkan residu logam oksida.

Gravimeti volatilisasi dapat juga digunakan untuk menetukan suatu biomassa dalam air dan air limbah. Indeks Kualitas biomassa dalam air memberikan indikasi total massa organisme yang terkandung dalam sampel air. Volume sampel yang telah diketahui, ditimbang terlebih dahulu kemudian dilewatkan pada sebuah membran dekan ukuran pori 0.45-μm yang terbuat dari serat kaca dan dikeringkan pada suhu 105^oC selama 24jam. Massa residu mengindikasikan sebagai biomassa. Jika sampel diketahui mengandung sebagian besar padatan anorganik terlarut, maka sampel dipanaskan pada suhu 500^oC selama 1 jam untuk menguapkan biomassa. Residu anorganik dicuci menggunakan aquadest dan mineral lempung dikeringkan pada suhu 105^oC. Perbedaan massa sebelum dan sesudah perlakuan mengindikasikan biomassa.

Dalam beberapa aplikas, contohnya dalam penentuan abu anorganik dalam polimer, tidak memerlukan perhitungan ynag terlalu sulit dan tidak memerlukan reaksi kimia yang setimbang. Namun, pada beberapa aplikasi, diperlukan hubungan antara analit dan hasil analisis pada suatu persamaan stoikiometri yang relevan. Dalam analisis kuantitatif, konversi massa sangat diperlukan.

Pada uji kuantitatif, hasil yang diperoleh kadang-kadang perlu dibandingkan dengan standar.

Metode gravimetri volatlisasi, membutuhkan tenaga dan waktu yang banyak. Perlangkapan yang dibutuhkan sedikit, namun bila memerlukan gas inert untuk digunakan kembali, maka dibutuhkan suatu instrumen khusus.

Read more...

Hubungan antara Esel, ∆G dan K

Jumpa lagi sobat ChemistryIndo, ssmoga tetap semangat belajar kimianya. Kali ini saya akan membahasa masalah Hubungan antara potensial sel, energi bebas gibbs dan konstanta  kesetimbangan. Hubungan antara potensial sel, energi bebas dan konstanta kesetimbangan secara langsung berhubungan dalam suatu persamaan yaitu :

ΔGo=−RTlnKeq=−nFEosel

∆G merupakan perbedaan energi bebas gibbas antara produk dan reaktan. Ingat bahwa ∆G tidak dipengaruhi oleh faktor-faktor eksternal yang dapat merubah kinetika reaksi.

E°_sel adalah perbedaan gaya gerak listrik antara 2 setengah sel. Semakin besar E°_sel maka semakin besar pula kekuatan pendorong elektron melalui sistem maka akan semakin spontan pula reaksi yang terjadi. E°_sel diukur dalam satuan volt. Keseluruhan tegangan sel diukur dari potensial setengah sel reduksi + potensial setengah sel oksidasi, biar mudahnya silahkan perhatikan persamaan ini :

E_sel = E_reduksi + E_oksidasi   atau   E_sel = E_katoda + E_anoda

_{Ingat ya, bahwa} E°_sel dan E_sel adalah 2 hal yang berbeda, biar jelasnya lihat persamaan ini :

Esel=Eosel−0.0257nlnQ

Jika persamaan diatas dibuat dalam bentuk logaritma, maka jadi seperti ini:

Esel=Eosel−0.0592nlog10Q

kembali ke persamaan

ΔGo=−RTlnKeq=−nFEocell

dimana :

R = 8,314 J/mol K

T = suhu (kelvin)

n = mol dari jumlah elektron dalam reaksi redoks

F = 96485 C/mol

E°sel dapat digitung dengan persamaan : E°sel  = E° (katoda) – E° (anoda) = E°(Reduksi) – E°(Oksidasi)   Jika: E°sel > 0, ∆G negatif dan Q < K maka arah reaksi mengarah ke produk dan reaksi spontan E°sel < 0, ∆G positif dan Q > K, maka reaski mengarah ke pembentukan reaktan dan reaksi tidak spontan  E°sel = 0, ∆G = 0 dan Q = K, maka tidak ada reaksi yang terjadi

Read more...

Penyimpanan Dan Konversi Energi Elektrokimia

Hai sobat ChemistryIndo, kali ini saya mencoba menjelaskan tentang Penyimpanan dan Konversi Energi Elektrokimia. Pastinya dari judul yang terbanyang dalam benak kita adalah baterai. Istilah baterai pertama kali diperkenalkan oleh Benjamin Franklin, atas idenya terhadap sengatan listrik yang ditimbulkan dari pelat gelas. Untuk aplikasi, baterai harus dapat menyimpan jumlah energi semaksimum mungkin dan memiliki volume dan berat sekecil mungkin. Maka digunakan beberapa parameter yang dipertimbangkan dalam suatu sel baterai.

• Kapasitas penyimpanan (coloumb/kg)
• Energi Arus (J/kg)
• Kekuat arus (watt/kg)
• Efisiensi tegangan
• Masa hidup/siklus pengisian ulang

Sel penyimpanan energi elektrokimia yang paling terkenal adalah sel timbal-asam yang dibuat oleh Gaston Plante pada tahun 1859 dan masih banyak digunakan hingga sekarang.

Sel lain yang juga umum digunakan adalah dry cell LeClanche. meskipun namanya "kering", namun sel ini tidak benar-benar kering. elektrolit yang digunakan dalam sel ini adalah pasta basah NH₄Cl sebagai donor hidrogen. Namun sel ini cukup rumit karena menghasilkan banyak reaksi samping sehingga tidak terlalu sering digunakan. Dahulu, ion hidrogen dari amonium yang menyerang atom zink dapat menyebabkan baterai pecah, hal ini menyebabkan kerusakan pada berbagai perangkat elektronik. Pada tahun 1949, diperkenalkan sel alkali yang menggunakan elektrolit KOH dan menggunakan bubuk zink pada anoda yang dapat menghasilkan arus lebih tinggi, serta mencegah proses korosif pada zink dari ion hidrogen dari amonium.

Beberapa sel elektrokimia yang pernah ditemukan antara lain :

• Baterai Baghdad (1000 SM)
• Baterai Volta (1782)
• Baterai Davy (1813). Baterai ini ditemukan oleh Sir Humphry Davy, yang terdiri atas 2000 pelat sepanjang 899 meter dan dismpan dibawah tanah istana kerajaan inggris. Baterai ini menggunakan karbon dan diperuntukkan sebagai pembangkit listrik
• Sel Faraday (1830)
• Sel Daniel (1836). Sel ini menggunakan prinsip sel faraday.Sel ini terdiri dari tabung kaca dan elektroda tembaga dan zink. elektrolit yang digunakan berupa campuran tembaga sulfat dan asam sulfat pekat. Baterai ini merupakan baterai komersil pertama yang dibuat secara sederhana yang digunakan dalam bel listrik dan telegraf
• Sel Grove (1839). Sel Grove dikenal juga sebagai baterai asam nitrat yang umumnya digunakan dalam telegraf. Sekarang, sel ini menggunakan prinsip elektrolisis terbalik yang memanfaatkan rekombinasi hidrogen dan oksigen hasil elektrolisis air oleh platinum. Sel ini sekarang dikenal sebagai sel bahan bakar hidrogen-oksigen
• Sel Plante (1859)
• Sel LeClanche (1866). Sel ini digunakan dalam telegraf. Sel ini dibuat pada pot berpori yang berat. Sel ini juga dikenal sebagai "dry cell" yang digunakan dalam senter pertama (1909) dan radio (1920)
• Sel Faure (1881). Merupakan sel timbal-asam yang praktis yang pertama di dunia. Sel ini merupakan perkembangan daei sel Plante yang menggunakan pasta timbal sulfat ke dalam elektroda positif
• Sel Nikel-Besi (1905). Sel ini ditemukan oleh Thomas Edison yang terinspirasi dari sel Plante. Ia menganggap sel Plante terlalu berat dan merupakan ide yang buruk menggunakan asam pada kontak dengan logam. Setelah beberapa eksperimen, ia sukses mengembangkan baterai alkalin. Sel ini menggunakan besi sebagai anoda dan nikel sebagai katoda dan KOH sebagai elektrolit. Sel ini masih sangat kasar dan penggunaannya sangat terbatas serta belum mampu menggantikan sel timbal-asam seperti yang ia harapkan
• Sel isi ulang (1950-an). Sel pertama yang dapat diisi ulang, sel ini perkembangan dari sel nikel-besi. Kelemahan dari sel ini adalah mudah rusak
• Dry cell alkalin (1949)
• Sel Merkuri (1950-an). Sel ini digunakan dalam kamera dan alat bantu dengar. Tegangan yang dihasilkan cukup konstan yaitu 1,34 volt sehingga sangat populer pada instrumen yang sensitif seperti pada alat pacu jantung. Reaksi keseluruhan sel ini adalaah: Zn(s) + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(l). Karena kontaminasi merkuri yang dapat ditimbulkan, maka beberapa negara melarang penjualan sel ini
• Sel bahan bakar -Bacon- (1959). Sel ini menggunakan elektroda nikel dan elektrolit alkali. Ini merupakan sel bahan bakar praktis pertama
• Sel nikel-hidrida logam (1960-an). Ion hidrida dapat menjadi katoda yang ideal (kecuali dari gas hidrogen). Beberapa senyawa seperti LiNi_5. dan ZrNi₂ dapat menjadi penyaring hidrogen, sehingga memungkinkan menghasilkan hidrida yang dapat digunakan pada katoda. Salah satu hal yang aneh pada sel ini, dalam proses pengisian ulang adalah reaksi eksotermik. Baterai ini digunakan pada telepon genggam dan komputer. reaksi pada katoda menggunakn KOH pekat
• Baterai Litium (1990). Litium merupakan anoda yang ideal dikarenakan densitasnya yang rendah dan potensi reduksinya yang tinggi. Hal ini menyebabkan baterai litium dapat menyimpan energi ynag tinggi. Sel litium digunakan pada kamera, alat pacu jantung dan jam tangan. Baterai litium jenis isi ulang juga sudah tersedia. Baterai litium sekarang dapat juga digunakan pada mobil listrik dan mobil hybrid.

Zaman sekarang, beberapa penelitian telah ke arah pembuatan perbaikan membran baterai. Beberapa perusahaan telah mengembangkan baterai litium dengan membran sehingga menghalangi lepasnya ion litium saat suhu baterai naik

Sejumlah makhluk hidup juga dapat bertindak sebagai baterai contohnya adalah ikan listrik. Organ pada ikan ini dimodifikais dari sel-sel otot yang dikenal sebagai elektrolit yang sangat panjang. Sebuah sinyal yang dikirimkan oleh saraf mengakibatkan seluruh elektrolit pada otot menjadi terpolarisasi secara bersamaan. Pada dasarnay mirip dengan cara kerja baterai. Kebanyakan ikan listrik hanya menghasilkan tegangan listrik yang kecil yang diperlukan dalam navigasi (fungsinya mirip seperti suara yang digunakan oleh kelelawar sebagai alat navigasi). Jenis ikan listrik yang paling populer adalah belut listrik yang mampu menghasilkan listrik sampai 600 volt yang digunakan untuk menyetrum mangsanya.

Baterai konvensional pada umunya menggunakan energi kimia. Apabila energi sudah habis digunakan, maka baterai akan mati. Hal ini mendorong penemuan sel bahan bakar yang memungkinkan pengisian baterai apabila energinya telah habis digunakan. Baterai isi ulang mulai digunakan publik pada tahun 1960-an walaupun jauh sebelumnya telah diperkenalkan oleh William Grove (1839). Kita telah ketahui bersama bahwa air dapat dielekrolisis. Nah Grove menoba membalikkan proses elektrolisis dengan menrekombinasi gas hidrogen dan oksigen sehingga membentuk air. reaksinya sebagai berikut:

Anoda:	H2(g) → 2 H+ + 2e–	E° = 0 v
Katoda:	½ O2 + 2 H+ + 2e– → H2O(l)	E° = +1.23 v
net:	H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l)	E° = +1.23 v

Kembali ke sel bahan bakar. Sel bahan bakar mengkonversi energi kimia ketimbang mengkonversi energi panas. Kerja dapat diperoleh pada batasan operasi reversibel sel bahan bakar yaitu 229 kJ/mol air yang terbentuk. Jika hidrogen hanya dibakar dengan oksigen, maka panas yang diperoleh sekitar 242 kJ/mol, namun tidak semua panas dapat dikonversi sebagai kerja sehingga output yang dihasilkan tidak lebih dari 121 kJ/mol. Batas ini adalah konsekuensi dari hukum termodinamika kedua. Panas yang dapat dikonversi kedalam kerja sebanding dengan fungsi seberapa banyak panas mengalir ke lingkungan. Panas lingkungan normal sekitar 300 K padahal butuh 600 K untuk efisiensi 50 % (ingat hukum termodinamika 2)

Beberapa jenis bakteri dapat mengoksidasi senyawa organik menjadi karbon dioksida dan mampu mentransfer elektron ke elektroda. Organisme seperti ini disebut organisme elektrigen yang dapat mengkonversi biomassa dan limbah organik langsung menjadi listrik tanpa membuang energi dan polusi yang seperti dihasilkan oleh pembakaran. Bila elektroda grafit direndam dalam lumpur yang mengandung humat maka akan bisa menghasilkan listrik

Beberapa kesimpulan yang bisa kita tarik :

• Sel bahan bakar adalah sel khusus yang mana reaktan dipasok dari sumber eksternal dan sebagai sumber energi
• Baterai harus memiliki kemampuan menyimpan energi sebesar mungkin dengan volume sekecil mungkin untuk menghasilkan energi dalam jumlah besar
• Baterai dan sel abahn bakar dirancang untuk digunakan pada perangkat listrik yang mana harus memiliki arus yang berbanding terbalik dengan massa dan volume

Semoga materi Penyimpanan dan Konversi Energi Elektrokimia ini bermanfaat bagi pembaca sekalin

Read more...

Konformasi Siklik Molekul Organik

Hai sobat ChemistryIndo, kali ini saya akan membahas masalh konfoermasi sikilik pada molekul organik. Senyawa organik, erat kaitannya dengan biokimia. Dalam biokimia sendiri, kita akan sering dapati senyawa dengan konformasi siklik dari yang sederhana hingga yang kompleks. Beberapa senyawa organik yang siklik berbentuk planar, diakibatkan bentuknya yang aromatik. Beberapa struktur tidak planar namun tetap siklik, itu yang akan kita bahas dalam artikel ini.

Dalam tinjauan biokimia, kita sering dapati dalam pembahasan konformasi siklik menggunakan gula sebagai contoh, hal ini dikarenakan konformasinya yang paling stabil adalah bentuk siklik. Namun penting untuk kita ketahui bersama, bahwa gula memiliki 2 konformasi yaitu konformasi rantai terbuka dan konfoermasi siklik. Untuk memudahkan pembaca, berikut ini contoh konfoermasi rantai terbuka dan siklik oleh gula.

 

Untuk memudahkan, sebaiknya pembaca perlu mengabaikan terlebih dahulu bagaimana konversi dari konformasi terbuka ke siklik dan bagaimana bentuk alfa dan beta.

Namun, yang perlu pembaca ketahui adalah posisi gugus fungsi yang menghadap ke atas/menjauhi pembaca (garis putus-putus) dan menghadap ke bawah/mendekati pembaca (garis tebal bersambung). Jika dua gugus fungsi sama-sama menunjukkan arah yang sama, maka hal ini digolongkan sebagai cis. Jika dua gugus fungsi menunjukkan aarah yang berlawanan, maka hal ini digolongkan sebagai trans. 

 

Pada umumnya, cincin senyawa organik mengandung 5-6 atom karbon. Senaywa dengan 3-4 atom karbon kadang-kadang ditemukan di alam, namun karena energinya yang besar, maka cukup sulit untuk diperoleh. Konsep regangan cincin dapat menjelaskan mengapa cincin dengan 3-4 atom karbon jarang ditemukan. Sebagai contoh, mari kita ambil senyawa siklopropana dan siklobutana. Untuk mebentuk struktur yang stabil, ikatan akan mengalami distorsi ke sudut yang lebih kecil dari sudut ikatan tetrahedral (109,5°).

 

 

Akibat distorsi tersebut, akan terjadi efek tolakan pasangan elektron ikatan sehingga struktur berubah tidak menjadi siklik. Sehingga kita jarang menemukan struktur siklik dengan 3-4 atom karbon.

Pada faktanya, senyawa siklik 5-6 dapat mengalami perubahan konformasi yang diakibatkan sudut ikatan yang mendekati tetrahedral sehingga mengakibatkan efek regangan cincin. Gambar struktur siklik yang datar, sebenarnya tidak dapat mewakili struktur tersebut secara keseluruhan. Contoh : jika sikloheksan memang datar, maka sudut ikatan harus terdistorsi dari sudut 109,5° ke 120°. Jika kita menggambarkan sebuah model dari sikloheksan dnegan sudut ikatan antar karbon sama dengan tetrahedral, maka akan terbentuk model kursi lipat (mirip kursi pantai sih). Model inilah ynag dapat mewakili bentuk sikloheksan.

 

Dari tinjauan senergi, bentuk kursi memiliki energi lebih rendah dibandingkan bentuk planar yang kita kenal, sehingga bentuk kursi lebih stabil.

Konformasi yang lain yang merupakan alternatif dari cincin 6 atom karbon yaitu bentuk perahu

 

Dalam konformais perahu ada 2 subtituen yang mengalami tolakan van der waals. Akibat tolakan inilah energi konformasi perahu sedikit lebih tinggi daripada bentuk kursi

Kembali ke bentuk kursi, bila 1 atom hidrogen kita ganti dengan gugus metil maka akan ada 2 isomer yaitu isomer equatorial dan isomer axial

 

Mengapa posisi equatorial lebih stabil ? hal ini dikarenakan pada posisi ini efek tolakan sterik lebih kecil dibandingkan bentuk aksial

Di awal pembahasan, sudah ada 2 contoh mengenai konformasi gula. Konformasi yang ideal pada gula mengikuti konformais kursi.

 

 Konformasi equatorial memiliki energi yang lebih stabil.

Konfigurasi ikatan pada gula memiliki bentuk yang berbeda. Pada isomer alfa, mengadopsi bentuk aksial sebagai bentuk yang paling stabil (pada umumnya semua subtituen non-hidrogen akan membentuk equatorial). Karena adanya gugus hidroksil aksial pada bentuk alfa, sehingga gula dalam bentuk alfa cenderung tidak stabil dibandingkan bentuk beta.

Contoh lain adalah fruktosa, dimana fruktosa merupakan salah satu gula alami yang umum kita jumpai. Fruktosa merupakan senyawa gula bercincin 5 yang memiliki bentuk equatorial. Inilah yang menyebabkan fruktosa sering ditemukan dialam dalam bentuk equatorial.

Untuk cincin beranggota 5, bentuk konformasi yang stabil adalah bentuk "amplop" dengan 4 atom karbon berada pada satu bidang yang sama dan 1 lagi berada di bidang yang lain. Atom karbon yang menyendiri ini disebut posisi 'endo' (karbon endo)

 

Salah satu contoh cincin beranggota 5 yang penting adalah ribosa. DNA dan RNA dibangun dari molekul ribosa.

Akibat adanya bentuk konformasi amplop ini, maka DNA dan RNA dapat dibedakan berdasarkan posisi atom C endo-nya

Bentuk konformasi sangatlah penting dalam kimia organik terutama dalam tinjauan biokimia. Banyak reaksi kimia dapat terjadi diakibatkan konformasi awalnya yang spesifik. Contoh : oksidosqualen dapat mengalami siklisasi membentuk lanosterol oleh bantuan enzim.

 

Semoga tulisan mengenai Konformasi Siklik Molekul Organik ini dapat bermanfaat bagi para pembaca sekalian.

 

 

 

 

 

 

Read more...

Spingolipid

Hai sobat ChemistryIndo, kali ini saya membahas tentang spingolipid. Spingolipid berasal dari bahasa yunani "sphinx" yang berarti kucing betina dalam mitologi yunani. Spingolipid ditemukan oleh Johann Thudicum pada tahun 1874, sebagai bahan penyusun otak. Spingolipid adalah turunan lemak terbanyak kedua yang ditemukan dalam sel terutama pada sel-sel penyusun jaringan otak. Spingolipid tidak mengandung gliserol namun dapat mengikat dua gugus alkohol dan gugus amina pada bagian tengahnya.

Ada beberapa jenis spingolipid yang umum dikenal yaitu spingosin dan spingomielin yang merupakan senyawa kimia utama penyusun sel-sel otak.

Nah demikian, sedikit pembahasan mengenai Spingolipid, semoga bermanfaat bagi para pembaca sekalian.

Read more...