KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK

Kereaktifan Berdasarkan Bangun Molekul Senyawa Organik 

Rantai Terbuka dan Rantai Tertutup

Salah satu sifat utama senyawa organik alami maupun senyawa organik buatan adalah senyawa organik selalu mengandung unsur karbon. Oleh karena itulah, istilah “senyawa organik” disempurnakan menjadi senyawa karbon; dan Ilmu Kimia yang mempelajarinya disebut sebagai Kimia Karbon. Namun demikian, istilah senyawa organic sampai kini masih digunakan terutama untuk membedakannya dari senyawa anorganik. Senyawa organik dapat didefinisikan sebagai senyawa yang terdiri dari unsur C dan unsur H sebagai unsur utama, dan beberapa unsur lain seperti O, N, P atau S. Sedangkan  jika senyawa itu hanya mengandung unsur C dan H saja, maka senyawa itu dikatankan senyawa hidrokarbon.

Senyawa organik dalah golongan besar senyawa kimia yang molekulnya mengandung karbon, kecuali kabrida, karbonat, dan oksida karbon. Ada banyak senyawa organik, untuk mempermudahnya senyawa organik diklasifikasikan kedalam berbagai kelompok dan sub kelompok.

HIDROKARBON

Hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Walaupun hanya terdiri dari 2 jenis unsur, hidrokarbon merupakan suatu kelompok senyawa yang besar. Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Salah satu contoh senyawa hidrokarbon yang sederhana adalah metana, dengan rumus struktur CH₄. Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Berikut beberapa contoh hidrokarbon:

Hidrokarbon jenuh hanya mengandung ikatan kovalen tunggal. Dengan demikian, semua atom karbon dalam molekulnya mempunyai hibridisasi sp³. Hidrokarbon tak jenuh mengandung ikatan rangkap atau ikatan ganda tiga di antara atom-atom karbonnya. Atom karbon yang memiliki sebuah ikatan rangkap dengan tetangganya, mempunyai hibridisasi sp², sedangkan atom karbon yang memiliki sebuah ikatan ganda tiga, mempunyai hibridisasi sp.

Hidrokarbon aromatik sebetulnya juga tak jenuh, tetapi kestabilannya jauh lebih tinggi daripada hidrokarbon tak jenuh, sehingga dimasukkan dalam golongan yang berbeda, yaitu hidrokarbon aromatik. Senyawa ke-4 (benzena) di atas termasuk dalam hidrokarbon aromatik.

CIRI-CIRI UMUM

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap. Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan diantara atom karbon bersifat non-polar.

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan “4-hidrogen” yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ. Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.

Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.

TURUNAN HIDROKARBON

Sintesis senyawa lain.klasifikasi gugus fungsi. Berikut ini adalah beberapa gugus fungsi yang umum diketahui:

1.      Alkohol atau Alkanol adalah gugus fungsi yang terdiri atas atom O dan H membentuk gugus -OH. Alkohol dapat membentuk Alkohol primer, sekunder, dan terisier tergantung ia mengikat di atom C apa. Bila alkohol mengikat di atom C primer, maka alkohol tersebut adalah alkohol primer, juga seterusnya. Alkohol memiliki akhiran –nol.

Contoh:

CH₃CH₂OH (n-etanol)
CH₃(CH₂)₃OH (n-butanol)
CH₃CH₂CHCH₃OH (2-butanol)

2.      Alkoksi Alkana atau Eter adalah gugus fungsi Alkohol yang kehilangan atom H-nya membentuk gugus -O-, sehingga Eter mampu mengikat 2 gugus alkil yang berbeda. Eter memiliki Akhiran –oksi.

Contoh:
CH₃OCH₃ (metoksi metana)
CH₃CH₂O(CH₂)₂CH₃ (etoksi propana)

3.      Alkanal atau Aldehid merupakan gugus fungsi yang terdiri dari atom C, O, dan H memebentuk gugus -COH. Aldehid memiliki akhiran –nal.

Contoh:
HCOH (Metanal)
CH₃CH₂COH (Propanal)

4.      Alkanon atau Keton merupakan gugus fungsi Aldehid yang kehilangan atom H-nya membentuk gugus -CO-, sehingga Keton mampu mengikat 2 gugus alkil lain yang berbeda. Keton memiliki akhiran –non.

Contoh:
CH₃COCH₃ (2-Propanon)

5.      Asam Alkanoat atau Asam Karboksilat merupakan gugus fungsi yang terdiri dari atom C, O, dan H serta O lainnya yang memiliki ikatan rangkap 2 sehingga membentuk gugus -COOH-. Asam Karboksilat memiliki akhiran –oat.

Contoh:
CH₃CH₂COOH (Asam 1-Propanoat)
CH₃(CH₂)₄COOH (Asam 1-Pentanoat)

6.      Alkil Alkanoat atau Ester merupakan gugus fungsi Asam Karboksilat yang kehilangan atom H-nya sehingga membentuk gugus -COO- yang dapat mengikat 2 gugus alkil. Ester dapat dihasilkan dari reaksi Esterifikasi yaitu Reaksi antara Asam Karboksilat dengan Alkohol. Ester memiliki akhiran -il –oat.

Contoh:
CH₃COOCH₃ (Metil Etanoat)

7.      Gugus Fungsi Amina merupakan gugus fungsi yang berasal dari senyawa NH₃ yang kehilangan 1 atom H menjadi -NH₂ (Amina Primer) atau kehilangan 2 atom H menjadi -NH (Amina Sekunder) atau kehilangan seluruh atom Hnya menjadi -N (Amina Terisier). Amina memiliki akhiran –amina.

Contoh:
CH₃CH₂NH₂ (Etil Amina)
(CH₃)₃N (Trimetil Amina)

8.      Gugus Fungsi Haloalkana adalah Gugus Fungsi yang terdiri dari unsur-unsur Halogen seperti Fluor (F), Klor (Cl), Brom (Br), dan Iodin (I). Masing-masing gugus fungsi haloalkana hanya memiliki 1 tangan sehingga hanya bisa mengikat 1 gugus alkil. Haloalkana memiliki awalan Floro- untuk Fluor, Kloro- untuk Klor, Bromo- untuk Brom, dan Iodo- untuk Iodin.

Contoh:
CH₃Cl (Klorometana)
CH₃CHBrCH₃ (2-Bromopropana)

Klasifikasi struktur

Hidorkarbon tersaturasi dapat berupa:

1.      Lurus (rumus umum C_nH_2n + 2), kerangka karbon membentuk rantai lurus tanpa ada cabang

2.      Bercabang (rumus umum C_nH_2n + 2, n > 3), kerangka karbon utamanya mempunyai cabang-cabang

3.      Siklik (rumus umum C_nH_2n, n > 2), ujung-ujung kerangka karbonnya bertemu sehingga membentuk suatu siklus.

Menurut definisi dari IUPAC, 2 golongan pertama di atas dinamakan alkana, sedangkan golongan yang ketiga disebut dengan sikloalkana.Hidrokarbon tersaturasi juga dapat membentuk gabungan ketiga macam rantai diatas, misalnya linear dengan siklik membentuk polisiklik. Senyawa seperti ini masih disebut dengan alkana (walaupun tidak mempunyai rumus umum), sepanjang tetap berupa asiklik (tidak seperti siklus).

KLASIFIKASI HIDROKARBON

1.      Senyawa Rantai Terbuka (Alifatik).

Senyawa alifatik adalah senyawa yang mengandung karbon dan hydrogen yang bergabung bersama dalam rantai lurus, bercabang atau cincin non-aromatik. Alifatik berasal dari bahasa Yunani “aleiphar” yang berarti lemak, sebagaimana senyawa ini sebelumnya diperoleh dari lemak hewani atau nabati, atau memiliki sifat seperti lemak. Senyawa alifatik dapat berbentuk senyawa asiklik atau siklik, tetapi bukan senyawa karbon aromatik. Kebanyakan mudah terbakar, memungkinkan penggunaan hidrokarbon sebagai bahan bakar, seperti metana di pembakar Bunsen dan gas alam cair (LNG), dan asetilena dalam pengelasan. Hidrokarbon dari alkana, alkena dan alkuna merupakan senyawa alifatik, seperti asam lemak dan banyak senyawa lainnya. Senyawa alifatik juga dikenal sebagai hidrokarbon alifatik atau senyawa non-aromatik. Contohnya seperti etilena, isooktan, asetilena. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

a.       Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Senyawa alifatik jenuh yaitu senyawa yang  Bergabung dengan ikatan tunggal (alkana).

Alkana dan Sikloalkana

Alkana (juga disebut dengan parafin) adalah senyawa kimia hidrokarbon jenuh asiklis. Alkana termasuk senyawa alifatik. Dengan kata lain, alkana adalah sebuah rantai karbon panjang dengan ikatan-ikatan tunggal. Rumus umum untuk alkana adalah C_nH_2n+2. Alkana yang paling sederhana adalah metana dengan rumus CH₄. Tidak ada batasan berapa karbon yang dapat terikat bersama. Beberapa jenis minyak dan wax adalah contoh alkana dengan atom jumlah atom karbon yang besar, bisa lebih dari 10 atom karbon.

Setiap atom karbon mempunyai 4 ikatan (baik ikatan C-H atau ikatan C-C), dan setiap atom hidrogen mesti berikatan dengan atom karbon (ikatan H-C). Sebuah kumpulan dari atom karbon yang terangkai disebut juga dengan rumus kerangka. Secara umum, jumlah atom karbon digunakan untuk mengukur berapa besar ukuran alkana tersebut (contohnya: C₂-alkana).Gugus alkil, biasanya disingkat dengan simbol R, adalah gugus fungsional, yang seperti alkana, terdiri dari ikatan karbon tunggal dan atom hidrogen, contohnya adalah metil atau gugus etil.

 

Sikloalkana adalah jenis alkana yang mengandung cincin karbon (tetapi bukan sebuah cincin benzene). Molekul-molekul ini masih hanya memiliki ikatan tunggal dan dengan demikian jenuh. Contoh:

b.      Senyawa alifatik tak jenuh ,yaitu pada rantai karbonnya terdapat ikatan rangkap dua atau tiga. Hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap dua disebut alkena,sedangkan hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap tiga disebut alkuna.

Alkena

Alkena atau olefin dalam kimia organik adalah hidrokarbon tak jenuh dengan sebuah ikatan rangkap dua antara atom karbon. Alkena asiklik yang paling sederhana, yang membentuk satu ikatan rangkap dan tidak berikatan dengan gugus fungsional manapun, maka akan membentuk suatu kelompok hidrokarbon dengan rumus umum C_nH_2n.

Alkena yang paling sederhana adalah etena atau etilena (C₂H₄) Senyawa aromatik seringkali juga digambarkan seperti alkena siklik, tapi struktur dan ciri-ciri mereka berbeda sehingga tidak dianggap sebagai alkena.

Alkuna

Alkuna memiliki setidaknya satu rangkap tiga antara atom karbon. Rumus untuk alkuna yaitu, untuk sebuah alkuna dengan hanya satu ikatan rangkap tiga memiliki rumus CnH_(2n-2). 

2.      Senyawa Rantai Tertutup (Siklik)

Senyawa siklik yang atom lingkarnya selain tersusun oleh atom C (karbon) juga tersusun oleh atom lain, misalnya: O, N, dan S. Senyawa siklik terbagi menjadi senyawa heterosiklik dan homosiklik.

1)      Heterosiklik

Senyawa heterosiklik adalah suatu senyawa siklik di mana atom-atom yang terdapat dalam cincin terdiri atas dua atau lebih unsur yang berbeda. Cincin heterosiklik dapat bersifat aromatik, sama seperti pada cincin benzena. Senyawa heterosiklik banyak terdapat di alam sebagai suatu alkaloid (seperti, morfin, nikotin dan kokain), asam-asam nukleat (pengemban kode genetik), dan senyawa biologi lainnya. Contohnya adalah piridin, furan, tiofen, dan pirol.

2)      Senyawa Homosiklik

Adalah senyawa-senyawa dimana cincin hanya terdiri dari atom karbon Senyawa homosiklik atau senyawa karbosiklik dibagi menjadi senyawa alisiklik dan senyawa aromatic.

a.       Senyawa Alisiklik

Senyawa cincin beranggota tiga atau lebih atom karbon menyerupai senyawa alifatik seperti dalam senyawa homosiklik disebut senyawa alisiklik. Hidrookarbon alisiklik jenuh memiliki rumus umum CnH2n. contoh senyawa alisiklik adalah siklopropana, siklobutana, sikloheksena.

b.      Senyawa Aromatik

Senyawa ini mengandung cincin benzena, yaitu sebuah cincin dari 6 atom karbon dengan ikatan ganda dan tunggal yang berselang-seling. Disebut senyawa aromatic karena banyak dari mereka yang memiliki bau yang harum. Sifat-sifat senyawa aromatic :

1)      Sifat fisik

·         Zat cair tidak berwarna

·         Memiliki bau yang khas 

·         Mudah menguap

·         Benzene digunakan sebagai pelarut 

·         Tidak larut dalam pelarut polar seperti air tetapi larut dalam senyawa yang kurang polar seperti eter dan tetraklorometana.

·         Larut dalam berbagai pelarut organic

·         Benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air

·         Densitas : 0,88

2)      Sifat Kimia

·         Bersifat toksik karsinogenik ( hati-hati menggunakan benzena sebagai pelarut hanya gunakan jika tidak ada alternatif lain misalnya toluena .

·         Merupakan senyawa nonpolar.

·         Tidak begitu reaktif tetapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga

·         Lebih mudah mengalami reaksi subtitusi dari pada adisi    

Senyawa aromatik terdiri dari kelas hidrokarbon yang mencakup enam anggota dan memiliki cincin karbon tak jenuh di mana elektron valensi ikatan pi terdelokalisasi atau terkonjugasi.Senyawa ini bersifat stabil dan melimpah baik dalam bentuk alami maupun sintetisnya. Nama aromatik diambil berdasarkan pada aroma kuat yang dihasilkannya.Senyawa aromatik paling sederhana adalah benzena (C6H6), senyawa bersifat karsinogen yang mudah terbakar, namun merupakan bahan kimia industri penting.Benzena merupakan termasuk dari golongan senyawa aromatis yang paling sederhana. Benzena mempunyai rumus (C₆H₆) di mana merupakan dari hidrokarbon tidak jenuh sehingga mudah bereaksi dengan senyawa atau unsur lain membentuk senyawa baru. Rumus molekul benzena telah ditemukan sejak tahun 1834 yaitu C₆H₆. Rumus molekul ini memperlihatkan ketidakjenuhan karena tidak memenuhi rumus CnH_2n+2. Akan tetapi benzena tidak memperlihatkan ketidakjenuhan, benzena tidak melunturkan warna air bromin (tidak diadisi oleh bromin). Hasil percobaan menunjukkan bahwa monosubstitusi benzena, C₆H_5X, tidak mempunyai isomer. Hal ini mengisyaratkan bahwa keenam atom H pada benzena mempunyai kedudukan yang ekivalen.Sementara itu, disubstitusi benzena, C₆H₄X₂, mempunyai tiga isomer. Rumus struktur benzena menjadi persoalan bertahun-tahun yang kemudian terselesaikan atas usul Kekule tahun 1865 yang mengusulkan agar enam atom hidrogen yang terikat pada atom-atom karbon pada molekul C₆H₆ dibuat setara.Terdapat 2 cincin aromatik, yaitu :

a)      Cincin aromatik sederhana

Cincin aromatik sederhana, juga dikenal sebagai arena sederhana atau senyawa aromatik sederhana, merupakan senyawa organik aromatik yang hanya terdiri dari struktur cincin planar berkonjugasi dengan awan elektron pi yang berdelokalisasi. Banyak senyawa cincin aromatik sederhana yang mempunyai nama trivial. Biasanya, ia ditemukan sebagai substruktur molekul-molekul yang lebih kompleks. Senyawa aromatik sederhana yang umumnya ditemukan adalah benzena dan indola.

Cincin aromatik sederhana dapat berupa senyawa heterosiklik apabila ia mengandung atom bukan karbon. Ia dapat berupa monosiklik seperti benzena, bisiklik seperti naftalena, ataupun polisiklik seperti antrasena. Cincin aromatik monosiklik sederhana biasanya berupa cincin beranggota lima, seperti pirola, ataupun cincin beranggota enam, seperti piridina.

b)      Cincin aromatik heterosiklik

Cincin aromatik yang mengandung atom nitrogen dapat dibedakan menjadi cincin aromatik basa dan cincin aromatik non-basa.

-          Pada cincin aromatik basa, pasangan menyendiri elektron bukanlah bagian dari sistem aromatik cincin tersebut. Pasangan menyendiri ini bertanggungjawab terhadap kebasaan basa ini. Dalam senyawa-senyawa ini, atom nitrogen tidak berikatan dengan atom hidrogen. Contoh cincin aromatik basa adalah piridina dan kuinolina. Beberapa cincin bisa saja mengandung atom nitrogen basa dan non-basa secara bersamaan, misalnya imidazola dan purina.

-          Pada cincin non basa, pasangan menyendiri elektron atom nitrogen berdelokalisasi dan berkontribusi terhadap sistem aromatik elektron pi. Dalam senyawa ini, atom nitrigen berikatan dengan atom hidrogen. Contoh cincin aromatik non-basa ini adalah pirola dan indola.

Daftar Pustaka

https://ulthawindaraekawardanni.wordpress.com/2016/09/16/klasifikasi-senyawa-organik/

http://nadilaerinahandayani.blogspot.co.id/2016/09/klasifikasi-senyawa-organik.html

http://anisahidayati25.blogspot.co.id/2016/09/klasifikasi-senyawa-organik.html

http://elsakimia.blogspot.co.id/2016/09/klasifikasi-senyawa-organik.html

http://boykimia21.blogspot.co.id/p/penggolongan-hidrokarbon.html

http://www.ilmukimia.org/2012/12/klasifikasi-senyawa-organik.html

TUGAS TERSTRUKTUR I

TUGAS TERSTRUKTUR

TUGAS TATAP MUKA KE-3 DAN KE-4

1.      Menurut Louis de Broglie bahwa electron mempunyai sifat gelombang sekaligus juga partikel. Jelaskan keterkaitannya dengan teori mekanika kuantum dan orbital molekul.

Penjelasan :

Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas.

Sifat partikel dan gelombang suatu  materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya.

Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Pernahkan Anda mendengar bunyi petir dan melihat kilat ketika hujan turun? Manakah yang lebih dulu terjadi, kilat atau petir? . Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an LH Giermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris). Prinsip dualitas inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh Erwin Schrodinger.

Louis de Broglie mengemukakan bahwa partikel juga bersifat sebagai gelombang. Dengan demikian, partikel mempunyai panjang gelombang yang dinyatakan dengan persamaan berikut.

Lamda = h/P = h/m.v 

Keterangan:

l = panjang gelombang (m)

h = tetapan Planck (6,63 10-34 J.s)

p = momentum (m2s-1)

m = massa partikel (kg)

v = kecepatan partikel (ms-1)

2.      Bila absorpsi sinar UV oleh ikatan rangkap menghasilkan promosi electron ke orbital yang berenergi lebih tinggi. Transisi electron manakah memerlukan energi terkecil bila sikloheksana berpindah ke tingkat tereksitasi.

Penyelesaian :

Spektrofotometri UV merupakan salah satu metode analisis yang dilakukan dengan pangjang gelombang 100-400 nm atau 595–299 kJ/mol. Sinar ultraviolet atau sinar ungu terbagi menjadi dua jenis yaitu :

·         Ultraviolet jauh

·         Ultaviolet dekat

Ultraviolet jauh memiliki rentang panjang gelombang ± 10 – 200 nm, sedangkan ultraviolet dekat memiliki rentang panjang gelombang ± 200-400 nm. Cahaya UV tidak bisa dilihat oleh manusia, namun beberapa hewan, termasuk burung, reptil dan serangga seperti lebah dapat melihat sinar pada panjang gelombang UV.

Pada spektrofotometer UV biasanya menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen sebagai sumber cahaya. Deuterium merupakan salah satu isotop hidrogen yang memiliki 1 proton dan 1 neutron pada intinya. Deuterium berbeda dengan hidrogen yang hanya memiliki 1 neutron tanpa proton. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat (D₂O).

Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial. Perlu diketahui air berat yang dibekukan (es) dapat tenggelam dalam air karena massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air. Hal ini, tentu berbeda dengan es yang dibuat dari air (H₂O) yang mengapung bila dimasukan dalam air karena massa jenisnya lebih kecil dari air.

Zat yang dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri UV adalah zat dalam bentuk larutan dan zat tersebut tidak tampak berwarna. Jika zat tersebut berwarna maka perlu direaksikan dengan reagen tertentu sehingga dihasilkan suatu larutan tidak berwarna. Namun biasanya zat yang berwarna lebih banyak dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak. Senyawa-senyawa organik sebagian besar tidak tidak berwarna sehingga spektrofotometer UV lebih banyak digunakan dalam analisis senyawa organik khususnya dalam penentuan struktur senyawa organik. Larutan-larutan tidak berwarna yang dianalisis menggunakan spektrofotometer UV tidak boleh ada partikel koloid ataupun suspensi. Karena adanya partikel-partikel koloid ataupun suspensi akan memperbesar absorbansi, akibatnya bila dihubungkan dengan rumus yang diturunkan dari hukum Lambaert-Beer konsentrasi zat yang dianalisis makin besar dan apabila digunakan untuk penentuan struktur suatu senyawa maka pita pada spektrum akan melebar dari yang sesungguhnya.

Analisis menggunakan sinar ultraviolet biasanya dilakukan menggunakan ultraviolet dekat, sedangkan analisis menggunakan ultraviolet jauh maka instrumen yang digunakan harus dalam keadaan vakum. Hal ini disebabkan jika digunakan ultraviolet jauh maka udara akan ikut menyerap panjang gelombang yang digunakan. Akbatnya kesalahan yang dilakukan makin fatal, karena jika udara ikut menyerap maka absorbansi yang dihasilkan akan makin besar, jika hal ini dihubungkan dengan hukum Lamber-Beer maka konsentrasi zat yang dianalisis lebih tinggi dari yang seharusnya. Perhitungan konsentrasi suatu spesi yang ada dalam suatu larutan dapat dilakukan dengan cara kurva

kalibrasi seperti yang telah dijelaskan di Spektrofotometri sinar tampak (Visible).

1.      Penggunaan UV Untuk Penentuan Struktur Molekul

Penggunaan UV untuk analisis senyawa organik (penentuan struktur senyawa organik) terdapat beberapa istilah yang biasa digunakan yaitu :

a.       Kromofor. Kromofor berasal dari bahasa latin yang artinya “chromophorus” yang berarti pembawa warna. Pada mulanya pengertian kromofor digunakan untuk sistem yang menyebabkan terjadinya warna pada suatu senyawa. Kemudian diperluas menjadi suatu gugus fungsi yang mengabsorbsi radiasi elektromagnetik, termasuk yang tidak memberikan warna. Jadi kromofor adalah gugus fungsi yang menyerap atau mengabsorbsi radiasi elektromagnetik di daerah panjang gelombang ultraviolet dan daerah cahaya tampak. Contoh kromofor: C=O, C=C, N=N dan NO₂.

b.      Auksokrom (Auxochrom = auxiliary chromophores), yakni gugus yang berpengaruh (namun sedikit) terhadap absorpsi UV, tetapi berdampak cukup signifikan pada absorbansinya (l_maks dan e ). Contoh gugus auksokrom adalah : –OH, –OR, dan –NHR. Secara umum gugus-gugus auksokrom dicirikan oleh adanya pasangan elektron bebas yang terdapat pada gugus yang bersangkutan.

c.       Geseran batokromat atau geseran batokromik (Bathochromic shift) atau geseran merah, yakni geseran atau perubahan l_maks ke arah yang lebih besar. Penyebab terjadinya peristiwa ini adalah adanya perubahan struktur, misalnya adanya auksokrom atau adanya pergantian pelarut.

d.      Geseran hipsokromat (Hypsochromic shift) atau pergeseran hipokromik atau pergeseran biru, yakni geseran atau perubahan l_maks ke arah yang lebih kecil. Munculnya gejala ini juga sering disebabkan oleh adanya penghilangan auksokrom atau oleh adanya pergantian pelarut.

e. 

2.      Transisi Elektronik

Energi yang dimiliki sinar UV mampu menyebabkan perpindahan elektron (promosi elektron) atau yang disebut transisi elektronik. Transisi elektronik dapat diartikan sebagai perpindahan elektron dari satu orbital ke orbital yang lain.

Disebut transisi elektronik karena elektron yang menempati satu orbital dengan energi terendah dapat berpindah ke orbital lain yang memiliki energi lebih tinggi jika menyerap energi, begitupun sebaliknya elektron dapatberpindah dari orbital yang memiliki energi lebih rendah jika melepaskan energi. Energi yang diterima atau diserap berupa radiasi elektromagnetik.

Berdasarkan mekanika kuantum transisi elektronik yang dibolehkan atau tidak dibolehkan (terlarang) disebut kaidah seleksi. Berdasarkan kaidah seleksi, suatu transisi elektronik termasuk:

·         Transisi diperbolehkan bila nilai ε sebesar 10³ sampai 10⁶.

·         Transisi terlarang bila nilai ε sebesar 10^-3 sampai 10³.

·         Selain dengan melihat harga ε kaidah seleksi dapat dapat dinyatakan dengan simetri dan spin. Berdasarkan simetri dan spin suatu transisi elektronik diperbolehkan bila:

-          Berlangsung antara orbital-orbital dalam bidang yang sama.

-          Selama transisi orientasi spin harus tetap.

Dalam satu molekul terdapat dua jenis orbital yakni Orbital Ikatan (bonding orbital) dan Orbital Anti-ikatan (antibonding orbital). Orbital ikatan di bagi menjadi beberapa jenis yakni orbital ikatan sigma (σ, = ikatan tunggal) dan orbital phi (π, = ikatan rangkap), sedangkan orbital nonikatan berupa elektron bebas yang biasanya dilambangkan dengan n. Orbital nonikatan umumnya terdapat pada molekul-molekul yang mengandung atom nitrogen, oksigen, sulfur dan halogen.

Orbital ikatan sigam (σ) dan orbital phi (π) terbentuk karena terjadinya tumpang tindih dua orbital atom atau orbital-orbital hibrida. Dari dua orbital atom dapat dibentuk dua orbital molekul yakni orbital ikatan dan orbital anti ikatan. Dengan demikian jika suatu molekul mempunyai orbital ikatan maka molekul tersebut mempunyai orbital anti ikatan. Orbital anti-ikatan biasanya diberi notasi atau tanda asterisk atau bintang (*) pada setiap orbital yang sesuai. Orbital ikatan α orbital anti-ikatannya adalah α*, sedangkan orbital ikatan π orbital anti-ikatannya adalah π*.

Transisi elektronik atau perpindahan elektron dapat terjadi dari orbital ikatan ke orbital anti-ikatan atau dari orbital non-ikatan (nonbonding orbital) ke orbital anti-ikatan. Terjadinya transisi elektronik atau promosi elektron dari orbital ikatan ke orbital antiikatan tidak menyebabkan terjadinya disosiasi atau pemutusan ikatan, karena transisi elektronik terjadi dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi dari pada vibrasi inti. Pada transisi elektronik inti-inti atom dapat dianggap berada pada posisi yang tepat. Hal ini dikenal dengan prinsip Franck-Condon. Disamping itu dalam proses transisi ini tidak semua elektron ikatan terpromosikan ke orbital antiikatan. Berdasarkan jenis orbital tersebut maka, jenis-jenis transisi elektronik dibedakan menjadi empat macam, yakni:

·         Transisi σ → σ*

·         Transisi π → π*

·         Transisi n → π* Transisi n → σ*

Keterangan

σ : senyawa-senyawa yang memiliki ikatan tunggal

π : senyawa-senyawa yang memiliki ikatan rangkap

n menyatakan orbital non-ikatan: untuk senyawa-senyawa yang memiliki elektron bebas.

σ* dan π* merupakan orbital yang kosong (tanpa elektron), orbital ini akan terisi elektron ketika telah atau bila terjadi eksitasi elektron atau perpindahan elektron atau promosi elektron dari orbital ikatan.

Energi yang diperlukan untuk menyebabkan terjadinya transisi berbeda antara transisi satu dengan transisi yang lain. Transisi σ ke σ* memerlukan energi paling besar, sedangkan energi terkecil diperlukan untuk transisi dari n ke π. Untuk memberikan gambaran dan memudahkan pemahaman tentang jenis transisi beserta perbandingan energi yang diperlukan dapat dilihat pada gambar berikut:

Pada gambar di atas transisi dari σ ke π* sebenarnya tidak ada. Transisi demikian dapat pula terjadi tapi sangat kecil sehingga tidak dapat diamati pada spektrum atau spektra. Karena bertolak belakang dengan kaidah seleksi. Pada setiap jenis transisi elektronik yang terjadi, terdapat karakter dan melibatkan energi yang berbeda. Suatu kromofor dengan pasangan elektron bebas (n) dapat menjalani transisi dari orbital non-ikatan (n) ke orbital anti-ikatan, baik pada obital sigma bintang (α*) maupun phi bintang(π*). Sedangkan, kromofor dengan elektron ikatan rangap (menghuni orbital phi) akan menjalani transisi dari orbital π ke orbital π*. Demikian seterusnya untuk jenis transisi yang lain.

Dalam penentuan struktur molekul, tansisi σ → σ* tidak begitu penting karena puncak absorbsi berada pada daerah ultraviolet vakum yang berarti tidak terukur oleh peralatan atau instrumen pada umumnya. Walaupun transisi π→π* pada ikatan ganda terisolasi mempunyai puncak absorbsi di daerah UV vakum tetapi transisi π→π* tergantung pada konjugasi ikatan ganda dengan suatu gugus fungsi substituen. Akibatnya transisi π→π* pada ikatan ganda terkonjugasi mempunyai puncak absorbsi pada daerah ultraviolet dekat, dengan panjang gelombang lebih besar dari 200 nm. Dengan demikian transisi yang penting dalam penentuan struktur molekul adalah transisi π→π* serta beberapa transisi n→π* dan n→σ*. Anaslisis menggunakan spektrofotometer UV, senyawa-senyawa dengan kromofor yang sama, misalnya sama-sama ada ikatan rangkap atau ada elektron bebas, maka akan memberikan spektrum yang sama atau hampir sama walaupun strkturnya molekulnya berbeda. Contoh dapat di lihat pada gambar berikut.

Pola pita absorpsi UV untuk dua senyawa dengan kromofor yang sama.

Pengaruh ikatan konjugasi pada l_maks Sesuai dengan uraian tentang transisi π→π* pengaruh adanya ikatan konjugasi pada suatu struktur yang mempunyai ikatan π adalah menggesar l_maks ke nilai yang lebih besar atau pergeseran batokromat.Perpanjangan ikatan rangkap tekonjugasi menggeser λmaks ke arah makin besar karena makin mudah menjalani terjadinya transisi π→π* sehingga transisi ini hanya memerlukan energi yang kecil (panjang gelombang besar). Terjadinya pergeseran l_maks karena orbital π masing-masing ikatan π berinteraksi membentuk seperangkat orbital ikatan dan anti ikatan yang baru. Orbital-orbital baru tersebut mempunyai tingkat energi yang berbeda dengan orbital dalam ikatan ganda yang terisolasi. Diagram skematik perbedaan pola transisi π→ π*pada satu ikatan rangkap C=C dan ikatan rangkap C=C terkonjugasi ditunjukan pada gambar berikut.

Gambar Pola transisi elektronik suatu diena dan diena terkonjugasi

Bila sistem konjugasi semakin panjang atau jumlah ikatan rangkap terkonjugasi semakin banyak maka perbedaan energi antara keadaan dasar dengan keadaan tereksitasi yang melibatkan transisi π→π* akan semakin kecil. Dengan demikian sistem konjugasi bertambah panjang maka energi yang diperlukan untuk transisi π→π* semakin kecil, sehingga puncak absorbsi akan terjadi pada panjang gelombang yang semakin besar.

Perlu ditekankan, makin panjang konjugasi makin tidak “aktif” daerah UV, tetapi makin aktif pada daerah Visible. Misalnya, untuk delapan atau lebih ikatan rangkap terkonjugasi, maka absorpsi maksimum pada poliena yang demikian mengabsorpsi secara kuat di daerah spektrum visible.

Selain dengan perpanjangan sistem ikatan π, adanya substituen tertentu yang juga dapat menggeser l_maks ke panjang gelombang yang lebih besar atau menyebabkan geseran batokromat. Substituen tersebut dapat berupa gugus atau atom, misalnya gugus metil atau atom halogen. Khusus untuk konjugasi oleh metil dikenal sebagai hiperkonjugasi.

Pengaruh pelarut pada l_maks

Suatu senyawa yang diukur atau akan ditentukan strukturnya biasanya dalam bentuk encer. Pelarut yang biasa digunakan pada spektrofotometer UV adalah pelarut yang tidak mengabsorbsi atau transparan pada panjang gelombang UV.

Pelarut yang biasa digunakan pada spektrofotometer adalah etanol karena sifatnya yang transparan terhadap UV di atas 210 nm. Selain itu heksana (transparan di atas 210 nm), air (transparan di atas 205) dan dioksana juga sering digunakan sebagai pelarut pada spektrofotometer UV.

Air dan etanol termasuk pelarut polar sehingga dapat melarutkan senyawa-senyawa yang bersifat polar sedangkan heksana termasuk pelarut nonpolar sehingga dapat melarutkan senyawa-senyawa yang bersifat nonpolar, sesuai prinsip “Like Dissolve Like“.

Penggunaan pelarut dengan kepolaran yang berbeda menyebabkan posisi puncak absorbsi suatu senyawa bergeser. Dengan kata lain kepolaran pelarut berpengaruh pada l_maks suatu senyawa.

Kepolaran pelarut mempengaruhi λmaks karena kepolaran molekul biasanya berubah jika suatu elektron bergerak dari satu orbital ke orbital lainnya. Pengaruh pelarut biasanya mencapai hingga 20 nm jika digunakan pelarut senyawa-senyawa karbonil.

Pada umumnya transisi π→π* menghasilkan keadaan tereksitasi yang lebih polar dari keadaan dasar molekul itu. Interaksi dipol-dipol antara molekul dalam keadaan tereksitasi dengan molekul-molekul pelarut yang polar, menyebabkan tingkat energi molekul dalam keadaan tereksitasi menjadi turun.

Akibatnya transisi π→π* suatu molekul dalam pelarut polar memerlukan energi yang lebih kecil dari transisi π→π* molekul itu dalam pelarut nonpolar. Pergantian pelarut heksana dengan etanol menggeser l_maks suatu senyawa ke nilai yang lebih besar dengan pergeseran sebesar 10–20 nm.

Untuk membantu memahami bagaimana suatu pelarut polar dapat menstabilkan suatu keadaan tereksitasi, dapat diambil contoh di sini adalah transisi π→π* dalam alkena. Pernyataan spesies pada keadaan dasar dan keadaan tereksitasi dengan konsep sederhana melalui struktur resonansinya sehingga membentuk spesies dipolar (lihat Gambar). Kondisi struktur sebenarnya pada Gambar bukan sebagai keadaan tereksitasi tetapi memberikan kontribusi untuk suatu struktur keadaan tereksitasi.

Gambar Struktur resonansi keadaan dasar dan eksitasi untuk alkena

Transisi n→π*, pada keton menunjukan pengaruh yang berlawanan. Molekul-molekul pelarut yang mampu mengadakan ikatan hidrogen berinteraksi lebih kuat dengan molekul pada keadaan dasar daripada dengan molekul pada keadaan tereksitasi.

Transisi n→π* molekul keton dalam pelarut air atau etanol (dalam pelarut polar) terjadi geseran biru (geseran hipsokromat) atau transisi dalan kedua pelarut polar tersebut memerlukan energi yang lebih besar (panjang gelombang lebih kecil) daripada transisi n→π* molekul keton dalam pelarut heksana.

Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen antara molekul air atau etanol dengan molekul keton pada keadaan dasar. Akibatnya transisi n→π* molekul keton dalam pelarut air atau etanol memerlukan energi yang lebih besar (l_maks yang lebih kecil).