IKATAN KIMIA
IKATAN LOGAM
Pada ikatan kovalen, elektron-elektron ikatan seolah-olah menjadi milik sepasang atom, sehingga tidak dapat bergerak bebas. Pada logam, elektron-elektron yang menyebabkan terjadinya ikatan di antara atom-atom logam tidak hanya menjadi milik sepasang atom saja, tetapi menjadi milik semua atom logam, sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas. Karena itulah maka logam-logam dapat menghantarkan arus listrik.
IKATAN HIDROGEN
Ikatan ini merupakan
Contoh:
- molekul H2O
- molekul HF
IKATAN VAN DER WALLS
Gas mempunyal sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan
SIFAT FISIK DAN SIFAT ATOM DARI UNSUR-UNSUR GOLONGAN
Pada halaman ini akan dijelaskan beberapa tren pada sifat fisik dan sifat atom dari unsur-unsur golongan II - berilium, magnesium, kalsium, strontium, dan barium.
ü Tren dalam Jari-jari Atom
Seperti terlihat di atas, semakin ke bawah jari-jari atom meningkat. Perhatikan bahwa berilium memiliki bentuk atom terkecil dibanding atom lain di golongan ini.
ü Penjelasan peningkatan jari-jari atom
Jari-jari atom diatur oleh:
- E Jumlah lapisan elektron di luar nukleus (inti atom).
- E
Bandingkan berilium dan magnesium:
Be 1s22s2
Mg 1s22s22p63s2
Untuk atom golongan II, dua elektron di kulit terluar mendapat
Satu-satunya faktor yang mempengaruhi ukuran atom adalah jumlah kulit atom yang terisi elektron. Jelas sekali, semakin banyak kulit atom semakin banyak ruang yang dibutuhkan atom, mengingat elektron saling tolak-menolak. Ini berarti semakin kebawah (nomor atom makin besar) ukuran atom harus semakin besar.
ü Tren dalam Energi Ionisasi Pertama
Energi ionisasi pertama adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron yang paling lemah ikatannya, dari 1 mol atom menjadi ion bermuatan. Dengan kata lain, yang diperlukan untuk 1 mol proses ini:
Perhatikan bahwa semakin kebawah energi ionisasi pertama semakin menurun.
ü Penjelasan penurunan dalam energi ionisasi pertama
Energi ionisasi diatur oleh:
- E muatan dalam inti atom,
- E jumlah elektron dalam kulit-kulit atom dalam,
- E jarak antara elektron terluar dengan inti atom.
Semakin ke bawah dalam golongan, peningkatan muatan inti atom diimbangi oleh peningkatan jumlah elektron dalam. Jadi, seperti telah dijelaskan sebelumnya, atom terluar tetap mendapat gaya tarik total 2+ dari inti atom. Tetapi, semakin ke bawah jarak antara inti atom dengan elektron terluar meningkat, sehingga elektron semakin mudah dipindahkan, energi ionisasi yang diperlukan menurun.
ü Tren dalam Keelektronegatifan
Keelektronegatifan adalah ukuran kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron. Ukuran ini biasanya dibuat dalam skala Pauli, dimana unsur paling elektronegatif, yaitu fluorin, diberi angka 4,0.
Semua unsur dalam golongan II ini memiliki sifat keelektronegatifan yang kecil (ingat, unsur paling elektronegatif, fluorin, memiliki keelektronegatifan 4,0). Perhatikan bahwa semakin kebawah keelektronegatifan semakin menurun. Atom-atom menjadi kurang mampu menarik pasangan elektron. Anda mungkin tidak setuju dengan tren penurunan keelektronegatifan ini, karena pada tabel di atas terlihat kalsium dan strontium sama-sama memiliki keelektronegatifan 1,0. Ini dapat dijelaskan bahwa keelektronegatifan dicatat sampi 1 desimal saja. Misal kalsium memiliki keelektronegatifan 1,04 dan strontium 0,95 (angka permisalan!), keduan atom itu akan tercatat mempunyai keelekronegatifan 1,0.
ü Penjelasan penurunan dalam keelektronegatifan
Bayangkan ikatan antara atom magnesium dan atom klorin. Dimulai dengan ikatan kovalen- dengan sepasang elektron koordinasi. Pasangan elektron akan tertarik ke arah klorin yang memiliki
Pasangan elektron berada dekat dengan klorin sehingga terjadi transfer satu elektron kepada klorin, dan terbentuk ion.
Gaya tarik dari inti atom klorin yagn besar adalah sebab mengapa klorin memiliki keelektronegatifan yang lebih besar dari magnesium.
Selanjutnya bandingkan dengan ikatan antara berilium dan klorin. Gaya tarik total dari tiap atom sama dengan contoh pertama tadi. Tapi harus diingat, berilium memiliki ukuran atom yang lebih kecil dibanding magnesium. Ini berarti pasangan elektron akan berada lebih dekat dengan muatan total 2+ dari berilium, jadi lebih kuat terikat pada berilium.
Pada contoh ini, pasangan elektron tidak tertarik cukup dekat pada klorin untuk membentuk ikatan ion. Karena ukurannya yang kecil, berilium membentuk ikatan kovalen, bukan ikatan ion. Gaya tarik antara inti berilium dengan pasangan elektron terlalu besar untuk dapat membentuk ikatan ion.
ü Kesimpulan tren ke bawah Golongan II
Semakin besar ukuran atom, setiap pasangan elektron semakin menjauh dari inti atom logam, jadi elektron kurang kuat untuk tertarik ke inti atom. Dengan kata lain, semakin kebaah dalam golongan, unsur semakin kurang elektronegatif.
Semakin ke bawah dalam golongan, ikatan yang terbentuk antara unsur-unsur ini dengan unsur lain, seperti klorin, menjadi semakin ionik. Pasangan elektron semakin mudah tertarik dari unsur golongan II ke unsur klorin (atau unsur lain).
Penjelasan tren dalam titik leleh
Penjelasan tentang kecenderungan tren pada titik leleh ini sangat sulit. Mungkin anda berpikir bahwa (kecuali magnesium) semakin rendah titik leleh semakin lemah ikatan logamnya, tetapi tidak, dan akan berbahaya untuk berpikir seperti itu. Ikatan logam tidak tidak dirusak oleh pelelehan. Tetapi dengan titik didih biasanya tolak ukur yang lebih baik dalam hal kekuatan ikatan yang terlibat.
Untuk titik leleh magnesium yang rendah, anda mungkin menemukan penjelasan adalah karena atom magnesium tersusun berbentuk kristal. Dan memang titik didih magnesium juga rendah. Tetapi pemikiran tentang susunan ini akan tidak relevan untuk unsur bentuk cairan. Untuk magnesium, pasti ada hal lain yang mempengaruhi lemahnya ikatan logam magnesium.
Untuk titik didih, tidak ada pola yang jelas dalam golongan II ini. Jadi, tidak ada pola yang jelas pula untuk kekuatan ikatan logam.
Ukuran lain yang munkin digunakan untuk kekuatan ikatan logam adalah energi ionisasi. Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol atom dalam keadaan gas dari keadaan awalnya (yaitu keadaan dalam kondisi suhu dan tekanan ruang/ standar).
Lagi-lagi, tidak ada pola atau tren yang jelas dalam energi ionisasi ini. Dan memang belum ada penjelasan yang pasti mengenai ini.
LOGAM
Dalam bidang kimia, logam adalah sejenis unsur yang bersedia untuk membentuk ion (kation) dan mempunyai ikatan logam. Logam-logam biasanya diterangkan sebagai sebuah kekisi ion-ion positif (kation) yang dikelilingi awan-awan elektron tak setempat. Logam adalah satu daripada tiga kumpulan unsur yang dikenalpasti melalui sifat-sifat pengionan dan ikatan, yang lainnya adalah metaloid dan bukan logam. Di dalam jadual berkala, satu garis pepenjuru yang dilukir daripada boron (B) kepada polonium (Po) membezakan logam dan bukan logam. Unsur-unsur pada garis ini adalah metaloid, kadang kala dipanggil ala logam; unsur-unsur ke sebelah bawah kiri merupakan logam-logam, manakala sebelah atas kanan adalah bukan logam.
Sebuah takrifan yang lebih moden untuk logam ialah ia mempunyai jalur pengaliran dan jalur valens yang bertindih pada struktur elektronnya. Takrifan ini membuka kategori tersebut kepada polimer-polimer logam dan logam-logam organik lain, yang telah direka oleh para penyelidik dan dimanfaatkan dalam peralatan teknologi tinggi. Bahan-bahan sintetik ini biasanya mempunyai ciri-ciri kepantulan kelabu keperakan yan terdapat pada unsur logam.
Unsur bukan logam adalah lebih berlimpah dalam alam semula jadi berbanding dengan unsur logam, tetapi terdapat lebih banyak jenis unsur logam dalam jadual berkala. Antara logam-logam yang diketahui ramai adalah aluminium, tembaga, emas, besi, plumbum, perak, titanium, uranium, dan zink.
Alotrop-alotrop logam cenderung untuk bersifat berkilat, mulur, mudah ditempa, dan pengalir yang baik, sementara bukan logam secara amnya adalah rapuh (bagi bukan logam pepejal), kurang berkilau, dan merupakan penebat.
Sifat-sifat kekonduksiannya adalah sebahagian besarnya disebabkan oleh setiap atom yang mengenakan pegangan longgar terhadap elektron terluar (elektron valens); maka, elektron-elektron membentuk awan di sekitar nuklei logam kation yang padat rapat.
Kebanyakan logam adalah secara kimianya kurang stabil, dan bertindak balas dengan oksigen dalam udara untuk membentuk oksida pada jangka masa yang berbeza-beza (contohnya besi berkarat setelah bertahun-tahun manakala kalium terbakar dalam beberapa saat). Logam Alkali bertindak balas paling cepat diikuti dengan logam Alkali Bumi, kedua-dua kumpulan didapati pada kumpulan penghujung terkiri dalam jadual berkala. Logam peralihan mengambil masa yang lebih lama untuk teroksida (contohnya besi, tembaga, zink, nikel). Yang lainnya, seperti paladium, platinum dan emas, langsung tidak bertindak balas dengan atmosfera. Sesetengah logam membentuk lapisan pelindung oksida pada permukaannya yang tidak dapat ditembusi selanjutnya oleh molekul-molekul oksigen, seterusnya mengekalkan rupa kilauan dan kekonduksian yang baik setelah berdekad-dekad lamanya (seperti aluminium, sesetengah keluli, dan titanium). Oksida-oksida logam adalah bersifat bes (berlawan dengan bukan logam, yang bersifat asid). Mengecat dan menganodkan logam adalah cara baik untuk mencegah kakisan.
ü Aloi-Aloi
Dua atau lebih logam lembut boleh dicampur untuk membentuk logam yang lebih kuat yang dinamakan aloi. Aloi adalah campuran dua atau lebih unsur pada komposisi tetap tertentu yang mana juzuk utamanya adalah logam. Kebanyakan logam tulen adalh lembut dan lemah. Sifat-sifat logam tulen boleh diperbaiki dengan membentuknya menjadi aloi. Tujuan pembuatan aloi adalah untuk membuatkannya lebih kuat, lebih keras, tahan kakisan, dan mempunyai sifat kilauan dan hiasan yang lebih baik. Contoh-contoh aloi adalah keluli (besi dan karbon), loyang (tembaga dan timah), dan duralumin (aluminium dan tembaga). Aloi direka khusunya untuk aplikasi permintaan tinggi, seperti enjin jet, yang mungkin mengandungi lebih daripada sepuluh unsur.
ü Sifat-sifat Fizikal
Secara tradisional, logam mempunyai sifat-sifat fizikal tertentu: Ia biasanya berkilau, mempunyai ketumpatan tinggi, adalah mulur dan mudah ditempa, biasanya mempunyai titik lebur yang tinggi, biasanya keras serta dapat mengalirkan elektrik dan haba. Akan tetapi ini sebahagian besarnya kerana logam-logam yang mempunyai ketumpatan rendah, lembut dan mempunyai titik lebur rendah adalah juga reaktif, dan kita jarang sekali menemui logam-logam jenis ini dalam bentuk unsur kelogamannya. Logam mengalirkan bunyi dengan sangat baik.
ü Astronomi
Dalam penggunaan khusus bidang astronomi dan astrofizik, istilah logam biasanya merujuk kepada mana-mana unsur, selain daripada hidrogen dan helium, dan juga melibatkan bahan-bahan yang secara kimianya bukan logam seperti neon, fluorin, dan oksigen. Oleh sebab suhu jasad najam langsung tidak membenarkan kehadiran jirim pepejal dan cecair, dan hanya sedikit kimia normal boleh wujud pada suhu yang memecahkan hampir kesemua ikatan kimia, istilah logam telah merujuk kepada bahan yang terhasil akibat proses helium ganda tiga yang lebih jarang ditemui daripada hidrogen dan helium pada bintang-bintang dalam Jujukan Utama.
GAYA ANTAR MOLEKUL
Sifat Fisik Suatu Molekul
Sifat fisik suatu molekul ditentukan oleh gaya tarik antar molekul antara lain titik didih dan titik leleh.
Marilah kita pelajari pengaruh masing-masing gaya tarik antar molekul terhadap titik didih molekulnya suatu molekul
Gaya London mengakibatkan titik leleh dan titik didih molekulnya menjadi lebih rendah daripada molekul lain dengan massa atom relatif (Mr) sama yng tidak memiliki Gaya London. Jika molekul-molekulnya kecil, zat-zat ini biasanya berbentuk gas pada suhu kamar.
Molekul yang mempunyai gaya tarik-menarik dipol-dipol menyebabkan titik didih dan titik leleh lebih tinggi daripada molekul yang memiliki Gaya London pada molekul dengan massa molekul relatif sama. Hal ini karena gaya tarik dipol-dipol lebih kuat daripada Gaya London.
Bagaimana titik didih dan titik leleh senyawa yang massa molekul relatifnya (Mr) berbeda jauh sedangkan keduanya bersifat polar ?
Silahkan Anda perhatikan tabel berikut ?
Tabel 3. Hubungan kepolaran dengan titik didih
| No. | Nama | Rumus | Mr | Kepolaran | Titik Didih |
| 1 | Neopentana | CH3 | 72 | Non Polar | 9,5 |
| 2 | Pentana | CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 | 72 | Non Polar | 36,1 |
| 3 | Butana | CH3 - CH2 - CH2 - CH3 | 58 | Non Polar | -0,5 |
| 4 | Aseton | O | 58 | Polar | 56,2 |
| 5 | Asam Klorida | HCl | 36,5 | Polar | -84,9 |
| 6 | Asam Iodida | HI | 128 | Polar | -35,2 |
Dari tabel dapat Anda lihat bahwa HI memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada HCl sehingga lebih polar dari HI. Massa molekul relatif HI lebih besar daripada HCl sehingga titik didih HI lebih tinggi dari HCl. Hal ini menunjukkan bahwa Gaya London lebih dapat digunakan dalam membandingkan sifat zat dengan massa molekul relatif yang jauh berbeda.
Selanjutnya, bagaimana pengaruh ikatan hidrogen terhadap sifat fisik suatu senyawa ?
Ikatan hidrogen tidak hanya berpengaruh pada titik didih dan titk leleh suatu zat tetapi juga kalarutannya dalam suatu pelarut.
Senyawa yang berikatan hidrogen mudah larut dalam senyawa lain yang juga berikatan hidrogen. Contohnya NH3 dalam H2O seperti pada gambar 11.
Senyawa organik-alkohol, asam karboksilat, amina, glukosa-larut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air.
Senyawa yang memilih ikatan hydrogen akan memilih titik didih lebih tinggi dari pada molekul yang memilih ikatan Van Der Waals atau gaya tarik dipol-dipol. Senyawa hydrida dari unsur golongan IV, V dan VI memilih gaya Van Der Waals yang bertambah dari atas ke bawah setiap golongannya, sehingga titik didih dan titik lelehnya seharusnya meningkat tetepi kenyataannya berbeda.
Pada gambar 13 ditunjukan titik didih dan titik leleh untuk lima golongan zat. Perhatikan grafik Ne Ke Xe dan CH4 ke SnH4, molekul non polar saling tarik menarik oleh dipol terimbas sesaat atau Gaya London. Kedua grafik ini untuk membandingkan titik didih dari pasangan molekul yang Massa Molekul relatif hampir sama. Perhatikan Ne dan CH4. molekul gas mulia mempunyai distribusi elektron yang sederhana sedangkan CH4 merupakan tetrahedron (segi empat) yang menggembung dan saling tarik menarik lebih kuat. Akibatnya titik didih CH4 lebih tinggi daripada Ne.
Bandingkan molekul yang strukturnya berlainan tetapi massa molekul relatifnya hampir sama.
Perhatikan titk didih Ve, SnH4, HI, SbH3, dan H2Te. Tiga yang terakhir ini memiliki titik didh yang lebih tinggi karena molekul-molekul ini merupakan senyawa polar yang memerlukan energi kinetik yang lebih besar untuk memisahkan masing-masing unsurnya satu sama lain.
Untuk lebih memperjelas pemahaman, gambar 13 dapat kita uraikan saru persatu, sebagai berikut :
Dapat Anda perhatikan unsur satu golongan (gambar 18) akan memiliki titik didih dan titik leleh yang bertambah, sesuai dengan bertambahnya nomor atom, massa atom relatif dan perioda.
Senyawa yang memiliki ikatan Hidrogen akan memiliki titk didih dan titik leleh yang lebih tinggi dari senyawa lain yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Perhatikan gambar 14 sampai 17.
Bandingkanlah molekul yang memiliki ikatan hidrogen (HF, NH3, H2O) dengan molekul segolongannya.
Titik didih H2O lebih tinggi daripada H2S, H2Se dan H2Te. Begitu pula titik didih NH3 lebih tinggi daripada PH3, AsH3, SbH3.
Hal ini ternyata disebabkan terdapatnyan ikatan Hidrogen yang kuat antar molekul-molekulnya.
Bagaimana senyawa organik ?
Apakah ikatan Hidrogen dapat mempengaruhi titik didihnya juga ?
Coba Anda bandingkan titik didih propane dengan etanol menggunakan data dalam tabel 4.
Tabel 4. Hubungan titik didih dengan Mr senyawa organik
| Senyawa | Mr | Titik Didih |
| Propana | 44 | 12°C |
| Etanol | 46 | 78°C |
Etanol memiliki titik didih yang sangat tinggi dibandingkan dengan propana walaupun massa molekul relatif (Mr) keduanya tidak jauh berbeda. Hal ini terjadi karena dalam molekul etanol terdapat ikatan hidrogen sedangkan propana tidak. Perhatikan rumus struktur etanol dan propana berikut ini :
Gambar 19. Rumus struktur etanol dan propana
Akibat lain dari adanya ikatan hidrogen adalah terjadinya penyimpanan massa molekul relatif. Seperti halnya asam etanoat (asam asetat) atau dalam kehidupan sehari-hari dikenal dengan asam cuka, yang biasa di jumpai dalam wujud larutan tetapi dapat di jumpai dalam wujud gas. Wujud yang terakhir ini terjadi karena du molekul asam cuka bergabung bersama dengan ikatan hidrogen sehingga massa molekul relatifnya (Mr) menjadi 120, dua kali besar dari biasanya yaitu 60.
Terjadinya pengabungan dua molekul sehingga berpasangan di sebut “dimerisation”. Peristiwa ini dapat di gambarkan sebagai berikut :
Gambar 20. Rumus struktur dua molekul asam etanoat.
Senyawa yang membentuk ikatan hidrogen inter molekul akan memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa yang membentuk ikatan hidrogen intra molekul. Hal ini karena energi kinetik ikatan hidrogen inter molekul lebih besar dari pada ikatan hidrogen intra molokul.
PERANAN ELEKTRON DALAM IKATAN KIMIA
Teori duplet dan oktet dari G.N. Lewis merupakan dasar ikatan kimia. Lewis mengemukakan bahwa suatu atom berikatan dengan cara menggunakan bersama dua elektron atau lebih untuk mencapai konfigurasi elektron gas mulia (ns2np6)
ü Teori ini mendapat beberapa kesulitan, yakni :
| 1. | Pada senyawa BCl3 dan PCl5, atom boron dikelilingi 6 elektron, sedangkan atom fosfor dikelilingi 10 elektron. |
| 2. | Menurut teori ini, jumlah ikatan kovalen yang dapat dibentuk suatu unsur tergant~u~g jumlah elektron tak berpasangan dalam unsur tersebut. Contoh : 8O : 1s2 2s2 2p2 2px2 2py1 2pz1
5B : 1s2 2s2 2px1 Sebenarnya hal ini dapat diterangkan bila kita ingat pada prinsip Hund, dimana cara pengisian elektron dalam orbital suatu sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron. Contoh : 5B : 1s2 2s2 2px1 (hibridisasi) 1s2 2s1 2px1 2py1 |
| 3. | Menurut teori di atas, unsur gas mulia tidak dapat membentuk ikatan karena di sekelilingnya telah terdapat |
Teori lain adalah teori ikatan valensi. Dalam teori ini ikatan antar atom terjadi dengan care saling bertindihan dari orbital-orbital atom. Elektron dalam orbital yang tumpang tindih harus mempunyai bilangan kuantum spin yang berlawanan.
ü Beberapa Macam Ikatan Kimia Yang Telah Diketahui, Antara Lain :
| A. | Ikatan antar atom | 1. Ikatan ion = elektrovalen = heteropolar |
| | | 2. Ikatan kovalen = homopolar |
| | | 3. Ikatan kovalen koordinasi = semipolar |
| | | 4. Ikatan logam |
| B. | Ikatan antar molekul | 1. Ikatan hidrogen |
| | | 2. Ikatan van der walls |
ISOMER
Dalam bidang kimia, isomer-isomer ialah molekul-molekul yang mempunyai formula kimia yang sama. Isomer-isomer sering juga mempunyai jenis ikatan yang sama antara atom, tetapi penyusunan atom-atomnya berlainan, iaitu isomer-isomer mempunyai formula struktur yang berbeza. Banyak isomer mempunyai sifat-sifat yang hampir serupa jika bukan sama dalam kebanyakan konteks kimia. Ini harus tidak dikelirukan dengan isomer nuklear yang melibatkan sebiji nukleus dalam keadaan-keadaan keterangsangan yang berbeza.
Contoh yang mudah untuk keisomeran diberikan oleh propanol: propanol mempunyai formula C3H8O (atau C3H7OH) dan dua isomer Propan-1-ol (alkohol n-profil; I) dan Propan-2-ol (alkohol isoprofil; II)
Perhatikanlah bahawa kedudukan atom oksigen berbeza antara kedua-dua isomer itu: atom oksigen diikatkan pada hujung atom karbon dalam isomer pertama, dan pada karbon tengah dalam isomer kedua. Bilangan isomer yang mungkin akan bertambah dengan pesat ketika bilangan atom bertambah; umpamanya, alkohol yang kedua terbesar, iaitu butanol (C4H10O), mempunyai lima isomer yang berbeza.
Dalam contoh di atas, harus diperhatikan bahawa untuk kedua-dua isomer itu, kesemua ikatan adalah ikatan tunggal; tidak adanya jenis ikatan yang terdapat dalam satu isomer tetapi tidak terdapat dalam isomer yang lain. Bilangan ikatan juga adalah sama. Daripada struktur kedua-dua molekul itu, bolehlah disimpulkan bahawa kestabilan kimia adalah sama atau hampir sama.
Bagaimanapun, terdapat lagi satu isomer C3H8O yang mempunyai sifat yang amat berbeza: eter etil metil (III). Perhatikanlah bahawa berbeza dengan kedua-dua contoh di atas, atom oksigen diikatkan kepada dua atom karbon, berbanding satu atom karbon dan satu atom hidrogen. Oleh sebab isomer ini tidak mempunyai satu kumpulan hidroksil, molekul tersebut tidak lagi dianggap sebagai alkohol, tetapi dikelaskan sebagai eter, dan mempunyai sifat kimia yang lebih serupa dengan eter yang lain berbanding isomer alkohol di atas.
Lagi satu contoh isomer yang mempunyai sifat yang amat berbeza boleh didapati di sebilangan xantin. Teobromin didapati dalam coklat, tetapi jika salah satu daripada dua kumpulan metilnya dialihkan ke kedudukan yang lain dalam teras cecincin kembarnya, isomer itu akan menjadi teofilin yang digunakan sebagai bronkodilator.
ü Bentuk keisomeran
Jenis-jenis isomer yang berbeza
Terdapat dua jenis keisomeran yang berbeza:
Dalam isomer struktur, atom-atom dan kumpulan-kumpulan fungsian diikatkan dengan cara-cara yang berbeza, umpamanya alkohol profil di atas. Kumpulan ini termasuk keisomeran rantai yang mana rantai-rantai hidrokarbon mempunyai pencabangan yang berbeza-beza; keisomeran kedudukan yang berkenaan dengan penempatan kumpulan fungsian dalam satu rantai; dan keisomeran kumpulan fungsian yang mana satu kumpulan fungsian dipisahkan menjadi kumpulan-kumpulan yang berbeza.
Dalam stereoisomer, struktur ikatan adalah sama, tetapi kedudukan geometri untuk setiap atom dan kumpulan fungsian dalam ruang adalah berbeza. Kelas ini termasuk enantiomer yang mana isomer-isomer yang berbeza adalah imej cermin bagi satu sama lain, dan diastereomer ketika sebaliknya. Kediastereomeran pula dibahagikan kepada keisomeran konformasi (konformer) jika isomer-isomer itu dapat saling bertukar melalui putaran-putaran ikatan kimia, dan keisomeran cis-trans apabila ini tidak mungkin. Perhatikanlah bahawa walaupun konformer boleh dirujuk sebagai mempunyai satu hubungan diastereomer, isomer-isomer bukannya diastereomer pada dirinya keran ikatan-ikatan dalam konformer boleh diputarkan untuk menghasilkan imej-imej cermin.
Dalam kimia makanan, kimia perubatan dan biokimia, keisomeran cis-trans sering dipertimbangkan. Dalam kimia perubatan dan biokimia, enantiomer kini amat menarik kerana kebanyakan perubahan dalam jenis-jenis isomer ini kini diketahui amat bermakna kepada organisma-organisma hidup. Penyelidik-penyelidik dalam industri perubatan dan universiti telah mendapat kaedah-kaedah kromatografi untuk mengasingkannya dengan pasti. Bagaimanapun, kaedah-kaedah ini amat mahal pada skala perindustrian dan hanya digunakan jika isomer yang lain berpotensi mendatangkan keburukan.
Sedangkan isomer-isomer struktur biasanya mempunyai sifat-sifat kimia yang berbeza, stereoisomer-stereoisomer mempunyai tindakan yang sama dalam kebanyakan reaksi kimia. Bagaimanapun, enzim boleh membezakan antara stereoisomer-stereoisomer sebatian yang berbeza, dan organisma-organisma seringnya lebih menyukai satu stereoisomer berbanding yang lain. Sebilangan stereoisomer juga berbeza dari segi cara untuk memutarkan cahaya terkutub.
Jenis-jenis keisomeran yang lain adalah di luar lingkungan rencana ini. Terdapat juga isomer-isomer topologi yang digelarkan topoisomer. Molekul-molekul yang mempunyai topoisomer termasuk katenana dan DNA. Enzim topoisomerase boleh menyimpulkan DNA dan oleh itu, mengubahkan topologinya. Terdapat juga isomer isotopomer (juga digelarkan "isomer isotop") yang mempunyai bilangan yang sama untuk setiap penggantian isotop tetapi dengan kedudukan kimianya berlainan. Dalam fizik nuklear, isomer-isomer nuklear merupakan keadaan-keadaan keterangsangan nukleus atom.
ü Sejarah
Fenomena keisomeran dilihat buat pertama kali pada 1827 ketika Friedrich Woehler menyediakan asid sianida dan memperhatikan bahawa walaupun kandungan unsurnya adalah sama sahaja dengan asid fulminik (yang disediakan oleh Justus von Liebig pada tahun yang lalu), sifat-sifatnya amat berbeza. Dapatan ini mencabarkan pemahaman kimia pada masa itu yang menganggap bahawa sebatian kimia hanya boleh berbeza jika sebatian-sebatian itu mempunyai kandungan unsur yang berbeza. Selepas temuan-temuan lain yang serupa telah dijumpai, contohnya penemuan Woehler pada tahun 1828 bahawa urea mempunyai kandungan atom yang sama dengan sainida ammonium, Berzelius memperkenalkan istilah keisomeran untuk memerihalkan fenomena itu.
Pada tahun 1849, Louis Pasteur mengasingkan kristal-kristal asid tartarik yang amat kecil itu menjadi dua bentuk imej cermin. Molekul bagi setiap bentuk itu merupakan stereoisomer optik kiri dan kanan, dengan larutan-larutannya memutarkan satah cahaya terkutub pada arah yang bertentangan.
KERAMIK
Ismunandar (Kimia ITB)
Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk :
· kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.
· Tahan korosi
· Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor
· Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik
· Keras dan kuat, namun rapuh.
Dua jenis ikatan dapat terjadi dalam keramik, yakni ikatan ionik dan kovalen. Sifat keseluruhan material bergantung pada ikatan yang dominan. Klasifikasi
Bahan keramik dapat dibedakan menjadi dua kelas : kristalin dan amorf (non kristalin). Dalam material kristalin terdapat keteraturan jarak dekat maupun jarak jauh, sedang dalam material amorf mungkin keteraturan jarak pendeknya ada, namun pada jarak jauh keteraturannya tidak ada. Beberapa keramik dapat berada dalam kedua bentuk tersebut, misalnya SiO2, (lihat gambar, a struktur yang kristalin, b amorf).
Jenis ikatan yang dominan (ionik atau kovalen) dan struktur internal (kristalin atau amorf) mempengaruhi sifat-sifat bahan keramik. Sifat termal
Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.
Keramik biasanya memiliki ikatan yang kuat dan atom-atom yang ringan. Jadi getaran-getaran atom-atomnya akan berfrekuensi tinggi dan karena ikatannya kuat maka getaran yang besar tidak akan menimbulkan gangguan yang terlalu banyak pada kisi kristalnya.
Hantaran panas dalam padatan melibatkan transfer energi antar atom-atom yang bervibrasi. Vibrasi atom akan mempengaruhi gerakan atom-atom lain di tetangganya dan hasilnya adalah gelombang yang bergerak dengan kecepatan cahaya yakni fonon. Fonon bergerak dalam bahan sampai terhambur baik oleh interaksi fonon-fonon maupun cacat kristal. Keramik amorf yang mengandung banyak cacat kristal menyebabkan fonon selalu terhambur sehingga keramik merupakan konduktor panas yang buruk. Mekanisme hantaran panas oleh elektron, yang dominan pada logam, tidak dominan di keramik karena elektron di keramik sebagian besar terlokalisasi.
Contoh paling baik penggunaan keramik untuk insulasi panas adalah pada pesawat ruang angkasa. Hampir semua permukaan pesawat tersebut dibungkus keramik yang terbuat dari serat silika amorf. Titik leleh aluminium adalah 660 oC. Ubin menjaga suhu tabung pesawat yang terbuat dari Al pada atau dibawah 175 oC, walaupun eksterior pesawat mencapau 1400 oC. Sifat Optik
Bila cahaya mengenai suatu obyek cahaya dapat ditransmisikan, diabsorbsi, atau dipantulkan. Bahan bervariasi dalam kemampuan untuk mentransmisikan cahaya, dan biasanya dideskripsikan sebagai transparan, translusen, atau opaque. Material yang transparan, seperti gelas, mentransmisikan cahaya dengan difus, seperti gelas terfrosted, disebut bahan translusen. Batuan yang opaque tidak mentransmisikan cahaya.
Dua mekanisme penting interaksi cahaya dengan partikel dalam padatan adalah polarisasi elektronik dan transisi elektron antar tingkat energi. Polarisasi adalah distorsi awan elektron atom oleh medan listrik dari cahaya. Sebagai akibat polarisasi, sebagian energi dikonversikan menjadi deformasi elastik (fonon), dan selanjutnya panas.
Seperti dalam atom elektron-elektron dalam bahan berada dalam tingkat-tingkat energi tertentu. Absorbsi energi menghasilkan perpindahan elektron dari tingkat dasar ke tingkat tereksitasi. Ketika elektron kembali ke keadaan dasar disertai dengan pemancaran radiasi elektromagnetik.
Dalam padatan elektron yang energinya tertinggi ada dalam orbital-orbital dalam pita valensi dan orbital-orbital yang tidak terisi biasanya dalam pita konduksi. Gap antara pita valensi dan pita konduksi disebut gap energi.
Range energi cahaya tampak 1,8 sampai 3,1 eV. Bahan dengan gap energi di daerah ini akan mengabsorbsi energi yang berhubungan. Bahan itu akan tampak transparan dan berwarna. Contohnya, gap energi CdS sekitar 2,4 eV dan mengabsorbsi komponen cahaya biru dan violet dari sinar tampak. Tampak bahan tersebut berwarna kuning-oranye.
Bahan dengan gap energi kurang dari 1,8 eV akan opaque, sebab semua cahaya tampak akan diabsorbsi. Material dengan gap energi lebih besar 3,1 eV tidak akan menyerap range sinar tampak dan akan tampak transparan dan tak berwarna. Cahaya yang diemisikan dari transisi elektron dalam padatan disebut luminesensi. Bila terjadi dalam selang waktu yang pendek disebut flouresensi, bila didalam selang waktu yang lebih panjang disebut fosforisensi.
Cahaya yang ditransmisikan dari satu medium ke medium lain, misalnya dari gelas ke air akan mengalami pembiasan. Pembelokan cahaya ini adalah akibat perubahan kecepatan rambat yang asal mulanya dari polarisasi elektronik. Karena polarisasi meningkat dengan naiknya ukuran atom. Gelas yang mengandung ion-ion berat (seperti kristal timbal) memiliki indeks bias yang lebih besar dari gelas yang mengandung atom-atom ringan (seperti gelas soda).
Hamburan cahaya internal dalam bahan yang sebenarnya transparan mungkin dapat mengakibatkan bahan menjadi translusen atau opaque. Hamburan semacam ini terjadi antara lain di batas butiran, batas fasa, dan pori-pori.
Banyak aplikasi memanfaatkan sifat optik bahan keramik ini. Transparansi gelas membuatnya bermanfaat untuk jendela, lensa, filter, alat masak, alat lab, dan objek-objek seni. Pengubahan antara cahaya dan listrik adalah dasar penggunaan bahan semikonduktor seperti GaAs dalam laser dan meluasnya penggunaan LED dalam alat-alat elektronik. Keramik fluoresensi dan fosforisensi digunakan dalam lampu-lampu listrik dan layar-layar tv. Akhirnya serat optik mentransmisikan percakapan telepon dan data komputer yang didasarkan atas refleksi internal total sinyal cahaya.
Sifat Mekanik
Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik.
Aplikasi struktural keramik maju termasuk komponen untuk mesin mobil dan struktur pesawat. Misalnya, TiC mempunyai kekerasan 4 kali kekerasan baja. Jadi, kawat baja dalam struktur pesawat dapat diganti dengan kawat TiC yang mampu menahan beban yang sama hanya dengan diameter separuhnya dan 31 persen berat. Semen dan tanah liat adalah contoh yang lain, keduanya dapat dibentuk ketika basah namun ketika kering akan menghasilkan objek yang lebih keras dan lebih kuat. Material yang sangat kuat seperti alumina (Al2O3) dan silikon karbida (SiC) digunakan sebagai abrasif untuk grinding dan polishing.
Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural. Dalam logam, elektron-elektron yang terdelokalisasi memungkinkan atom-atomnya berubah-ubah tetangganya tanpa semua ikatan dalam strukturnya putus. Hal inilah yang memungkinkan logam terdeformasi di bawah pengaruh tekanan. Tapi, dalam keramik, karena kombinasi ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Keramiknya dengan mudah putus bila gaya yang terlalu besar diterapkan.
Faktur rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat. Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putus yang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar mulus penampakannya.
Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan. Sifat Hantaran Listrik.
Sifat listrik bahan keramik sangat bervariasi. Keramik dikenal sangat baik sebagai isolator. Beberapa isolator keramik (seperti BaTiO3) dapat dipolarisasi dan digunakan sebagai kapasitor.
Keramik lain menghantarkan elektron bila energi ambangnya dicapai, dan oleh karena itu disebut semikonduktor. Tahun 1986, keramik jenis baru, yakni superkonduktor temperatur kritis tinggi ditemukan. Bahan jenis ini di bawah suhu kritisnya memiliki hambatan = 0. Akhirnya, keramik yang disebut sebagai piezoelektrik dapat menghasilkan respons listrik akibat tekanan mekanik atau sebaliknya.
Sering pula digunakan bahan yang disebut dielektrik. Bahan ini adalah isolator yang dapat dipolarisasi pada tingkat molekular. Material semacam ini digunakan untuk menyimpan muatan listrik.
Kekuatan dielektrik bahan adalah kemampuan bahan tersebut untuk menyimpan elektron pada tegangan tinggi. Bila kapasitor dalam keadaan bermuatan penuh, hampir tidak ada arus yang lewat. Namun dengan tegangan tinggi dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Bila hal ini terjadi arus mengalir dalam kapasitor, dan mungkin disertai dengan kerusakan material karena meleleh, terbakar atau menguap. Medan listrik yang diperlukan untuk menghasilkan kerusakan itu disebut kekuatan dielektrik. Beberapa keramik mempunyai kekuatan dielektrik yang sangat besar.Porselain misalnya sampai 160 kV/cm. Sebagian besar hantaran listrik dalam padatan dilakukan oleh elektron. Di logam, elektron penghantar dihamburkan oleh vibrasi termal meningkat dengan kenaikan suhu, maka hambatan logam meningkat pula dengan kenaikan suhu.
Sebaliknya, elektron valensi dalam keramik tidak berada di pita konduksi, sehingga sebagian besar keramik adalah isolator. Namun, konduktivitas keramik dapat ditingkatkan dengan memberikan ketakmurnian. Energi termal juga akan mempromosikan elektron ke pita konduksi, sehingga dalam keramik, konduktivitas meningkat (hambatan menurun) dengan kenaikan suhu.
Beberapa keramik memiliki sifat piezoelektrik, atau kelistrikan tekan. Sifat ini merupakan bagian bahan "canggih" yang sering digunakan sebagai sensor. Dalam bahan piezoelektrik, penerapan gaya atau tekanan dipermukaannya akan menginduksi polarisasi dan akan terjadi medan listrik, jadi bahan tersebut mengubah tekanan mekanis menjadi tegangan listrik.
Bahan piezoelektrik digunakan untuk tranduser, yang ditemui pada mikrofon, dan sebagainya.
Dalam bahan keramik, muatan listrik dapat juga dihantarkan oleh ion-ion. Sifat ini dapat diubah-ubah dengan merubah komposisi, dan merupakan dasar banyak aplikasi komersial, dari sensor zat kimia sampai generator daya listrik skala besar. Salah satu teknologi yang paling prominen adalah sel bahan bakar. Kemampuan penghantaran ion didasarkan kemampuan keramik tertentu untuk memungkinkan anion oksigen bergerak, sementara pada waktu yang sama tetap berupa isolator. Zirkonia, ZrO2, yang distabilkan dengan kalsia (CaO), adalah contoh padatan ionik
Ikatan kimia pada prinsipnya berasal dari interaksi antar elektron-elektron yang ada pada orbit luar, atau orbit yang terisi sebagian atau orbit bebas dalam atom lainya.
1. Interaksi atom-atom logam (ikatan metalik/ikatan logam).
Dalam interaksi antar atom logam, ikatan kimia dibentuk oleh gaya tarik menarik-menarik elektron oleh inti (nucleus) yang berbeda. Asalnya elektron milik satu atom yang ditarik oleh inti atom tetangganya yang bermuatan +, dan elektron ini disharing dg gaya tarik yang sama oleh inti lain yang mengitarinya. Akibat jumlah elektron valensi yang rendah dan terdapat jumlah ruang kososng yang besar, maka e- memiliki banyak tempat untuk berpindah. Keadaan demikian menyebabkan e- dapat berpindah secara bebas antar kation-kation tersebut. Elektron ini disebut “delocalized electron” dan ikatannya juga disebut “delocalized bonding”.
Elektron bebas dalam orbit ini bertindak sebagai perekat atau lem. Kation yang tinggal berdekatan satu sama lain saling tarik menarik dengan elektron sebagai semennya.
0 komentar:
Speak up your mind
Tell us what you're thinking... !