MATA KULIAH

KIMIA ORGANIK IIIOH -Cl CH2 CH2 CH Cl _ CH2 CH OH CH2 CH2 CH CH2 Cl + OH

Keadaan transisiH H + E+ lam bat + (1) E + (2) ion benz e nonium (3) H E + H E

tolakan 1,3-diaksial H 5 H 4 3 6

H H C 1 2 H H 3 H lebih sedikit tolakan 4 5 H 2 1 H 6 H C H H

Oleh:

Nunung Kurniasih, M.SiNIP 197703272011012002

JURUSAN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2011

1

1

Tinjauan MatakuliahMata Kuliah Kimia Organik III bertujuan untuk memberikan pemahaman kepada Mahasiswa tentang tatanan atom-atom dalam ruang serta sifat-sifat yang diakibatkannya; Stereoisomeristereokimia: pada senyawa alifatik dengan satu sampai dengan tiga atom C kiral; pada senyawa lingkar (isomeri geometri, konformasi dan kestabilannya); sedikit tentang stereoisomeri biphenil, alena dan senyawa piran. Sifat intramolekul senyawa: momen dipol, panjang ikatan, energi ikatan serta kaitannya dengan produk. Mekanisme reaksi: adisi, eliminasi, substitusi (SN & SE) pada senyawa alifatik dan aromatik. Reaksi ionik dan reaksi radikal pada adisi dan reaksi penataan ulang. Mahasiswa yang mengambil program S1 Kimia UIN wajib mengikuti matakuliah Kimia Organik III. Setelah mempelajari mata kuliah ini, diharapkan mahasiswa memiliki kompetensi : 1. mampu menjelaskan konsep-konsep dasar tentang sifat molekul, dan resonansi 2. mampu menguasai konsep-konsep dasar dan peranan stereokimia dalam reaksi, 3. mampu menjelaskan konsep-konsep dasar stereokimia pada senyawa siklis 4. mampu menjelaskan mekanisme reaksi substitusi nukleofilik 5. mampu menjelaskan mekanisme reaksi substitusi elektrofilik 6. mampu menjelaskan mekanisme reaksi substitusi radikal bebas 7. mampu menjelaskan mekanisme reaksi adisi 8. mampu menjelaskan mekanisme reaksi eliminasi 9. mampu menjelaskan mekanisme reaksi penataan ulang Matakuliah Kimia Organik III ini mempunyai bobot 3 SKS, terdiri dari 9 modul adalah sebagai berikut: 1. Beberapa Konsep Dasar Sifat Molekul 2. Stereokimia 3. Stereokimia pada Senyawa Siklis 4. Reaksi Substitusi Nukleofilik 5. Reaksi Substitusi Elektrofilik 6. Reaksi Substitusi Radikal Bebas 7. Reaksi Adisi 8. Reaksi Eliminasi 9. Reaksi Penataan Ulang

2

2

Beberapa Konsep Dasar Sifat Molekul

MODUL 1

1. Pengantar Kimia Organik III dapat dikatakan jauh lebih banyak menyentuh kehidupan sehari-hari, karena hampir semua reaksi-reaksi yang menyangkut organisme hidup melibatkan senyawa-senyawa organik. Ahliahli kimia telah demikian tinggi kemampuannya sehingga telah dapat menciptakan zat-zat organik yang tak ditemukan di alam melalui proses sintesis di laboratorium. Sudah barang tentu dalam merencanakan pembuatan atau sintesis ini harus memerlukan pengetahuan tentang ikatan dan struktur dari senyawa-senyawa organik. Perkembangan Ilmu Kimia Organik seiring dengan usaha pemisahan dan penyelidikan bahan alam. Hal ini antara lain disebabkan karena struktur molekul dari senyawa-senyawa yang dihasilkan oleh organisma mempunyai variasi yang sangat luas. Kenyataan ini dapat digunakan untuk mendalami pengetahuan mengenai reaksi-reaksi organik. Oleh karena itu ilmu kimia organik lanjut adalah salah satu bidang yang mempelajari reaksi-reaksi kimia yang banyak digunakan oleh para ahli sintesis bahan alam yang banyak berhubungan dengan masyarakat. Dalam modul ini akan dibahas mengenai, a. Teori ikatan kovalen b. Elektronegatifitas, momen dipol, dan efek induksi, c. Efek hiperkonyugasi, resonansi, kaedah sterik, ion karbonium, d. Reaksi-reaksi yang dapat membentuk ion karbonium, e. Karbanion, f. Reaksi-reaksi yang dapat membentuk karbanion, g. Karbena dan nitrena, h. Reagen elektrofilik dan reagen nukleofilik Topik pertama ini diharapkan akan dapat menjadi titik tolak dalam menanamkan pengertian mengenai konsep-konsep dasar tentang sifat molekul yang mempunyai pola-pola tertentu yang dapat digunakan dalam memahami konsep-konsep reaksi kimia yang akan dibahas pada modul selanjutnya. 2. Tujuan Instruksional Umum :

3

3

Setelah mempelajari modul pertama ini Anda diharapkan akan dapat memahami konsep-konsep dasar tentang sifat molekul, resonansi, dan kearomatikan. 3. Tujuan Instruksional Khusus: Setelah mempelajari modul ini Anda diharapkan dapat mencapai kemampuan sebagai berikut : a. Menjelaskan teori ikatan kimia; b. Menerangkan hubungan antara elektronegatifitas, momen dipol dan efek induksi terhadap stabilitas ion molekul atau molekul c. Menjelaskan tentang pengaruh efek hiperkonyugasi terhadap stabilitas ion molekul atau molekul; d. Menjelaskan tentang pengertian resonansi dan energi resonansi; e. Menerangkan beberapa aturan-aturan penulisan resonansi; f. Menerangkan hubungan antara pengaruh rosonansi terhadap stabilitas ion molekul atau molekul; g. Menjelaskan pengaruh efek sterik terhadap stabilitas molekul. Dalam setiap kegiatan belajar di atas, terdapat bagian-bagian uraian, soal-soal latihan beserta rambu-rambu jawabannya, rangkuman dan tes formatif. Agar anda berhasil dengan baik dalam mempelajari modul ini, ikutilah petunjuk belajar berikut ini: a. Semua uraian yang tercantum dalam kegiatan belajar pelajarilah dengan baik dan cermat b. Soal-soal latihan yang terdapat dalam setiap kegiatan belajar, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh tanpa melihat dahulu ramburambu jawabannya. c. Setelah anda selesai mengerjakan soal-soal latihan tersebut, cocokkanlah pekerjaan anda dengan rambu-rambu jawaban yang tersedia. Tingkat pemahaman Anda dapat tercermin dari tingkat kesesuaian pekerjaan anda dengan rambu-rambu jawaban. Bila pekerjaan anda masih jauh menyimpang dari rambu-rambu jawaban, hendaknya anda tidak berputus asa untuk mempelajarinya kembali. d. Rangkuman yang merupakan ringkasan dari uraian yang telah disajikan pada setiap akhir dari kegiatan belajar dalam modul ini. Bacalah dengan seksama isi rangkuman tersebut sehingga pengalaman belajar anda benar-benar mantap. e. Kerjakan tes formatif yang ditempatkan setelah bagian rangkuman untuk mengukur penguasaan anda dalam pokok bahasan yang telah dipaparkan dalam setiap kegiatan belajar. Selamat Belajar ! 4. Kegiatan Belajar 4.1 Kegiatan Belajar 1

Beberapa Konsep Dasar Sifat Molekul44

4.1.1 Uraian dan Contoh A. Teori Ikatan Kovalen Terjadinya ikatan kovalen adalah akibat terbentuknya pasangan elektron yang mengikat dua inti. Unsur-unsur yang bukan elektronegatif kuat atau bukan elektropositif kuat cenderung membentuk ikatan melalui penggunaan bersama pasangan elektron, dan bukan melalui pemindahan (serah terima) elektron seperti pada ikatan ion. Ikatan kovalen terjadi bila dua buah elektron yang berasal dari dua buah atom digunakan bersama untuk membentuk susunan elektron seperti gas mulia. Jika dua atom identik atau mempunyai keelektronegatifan yang sama, pasangan elektron digunakan secara bersama. Contohnya adalah molekul hidrogen yang sesuai dengan rumus Lewis, ikatan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut: H + H Atom hidrogen H : H molekul hidrogen + kalor

Setiap atom hidrogen dapat dianggap telah memenuhi kulit elektronnya melalui proses penggunaan bersama. Dengan demikian, setiap atom dianggap memiliki semua elektron yang digunakannya bersama dengan atom lain, sebagaimana ditunjukkan oleh lingkaran pada struktur di bawah ini.H: H H :H

Seperti pada atom hidrogen, kita akan tinjau atom karbon dan ikatannya. Atom karbon ditampilkan dengan lambang : C di mana huruf C adalah inti (inti dan kulit elektron pertama) dan titik menunjukkan elektron valensi. Karbon dengan empat elektron valensi, berarti kulit valensinya hanya setengahnya terisi (atau setengahnya kosong). Atom karbon tidak mempunyai kecenderungan kuat untuk melepaskan semua elektronnya (dan menjadi C4+) atau kecenderungan kuat untuk menerima empat elektron (dan menjadi C4-) . Dengan kedudukannya ditengah tabel berkala karbon tidak bersifat elektropositif kuat atau elektronegatif kuat, melainkan ia biasa membentuk ikatan kovalen dengan atom lain melalui penggunaan elektron bersama. Misalnya karbon berikatan dengan empat atom hidrogen (masing-masing menyumbang satu elektron valensi) dengan menggunakan bersama pasangan elektron. H H

5

5

x Hx CxH x H

atau

H C H H

| |

Dengan menggunakan bersama pasangan elektron, kulit valensi setiap atom terisi sempurna dan cenderung membentuk konfigurasi atom Helium yang stabil. Pada contoh di atas karbon mempunyai delapan elektron yang mengelilinginya, dan hidrogen menyempurnakan kulit valensinya dengan dua elektron, sehingga semua kulit valensi terisi penuh dan senyawa tersebut benar-benar mantap. 1.1 Ikatan Menurut Teori Orbital; Ikatan Sigma Orbital atom mempunyai bentuk tertentu. Orbital s berbentuk bola , dan orbital p berbentuk gasing, dengan sumbu koordinat x, y, dan z.y y y y

x xz x z

z

xz

2s

2px

2py

2pz

Gambar 1.1 Bentuk orbital s dan p yang digunakan oleh elektron pada karbon. Inti berada di pusat tiga sumbu koordinatH+

H

H

H

orbital atom 1s

orbital molekul

Gambar 1.2 Bentuk orbital molekul pada pembentukan ikatan kovalen di antara dua atom hidrogen+

orbital p+

orbital s

ikatan sigma p-s

orbital p

orbital p

ikatan sigma p-p

ikatan

Gambar 1.3 Orbital bertumpang tindih membentuk

1.2 Pembentukan Orbital Secara homolitik Pembuatan gas H2 dengan elektrolisa larutan H2SO4 terjadi pada kutub negatif. Mekanisme reaksinya adalah: H + + eH (1)

6

6

H + + eH + H

H H H

(2) (3)

Persamaan (1) dan (2) dapat ditafsirkan sebagai masuknya elektron dalam orbital kosong dapat digambarkan sebagai berikut:eH

Persamaan (3), disebut pembentukan ikatan orbital secara homolitik. Proses kebalikannya disebut pemutusan ikatan secara homolitik. Berdasarkan pada teori overlap prosesnya digambarkan sebagai berikut:Terbentuknya ikatan homolitik HA HB Putus ikatan homolitik

HA

HB

Gambar. 1.3 Terbentuknya ikatan homolitik

1.3 Terbentuknya Ikatan Heterolitik Gas H2 juga dapat dibuat dengan mereaksikan LiH(Li-Hidrida) dengan CH3OH (metanol). Mekanisme pembuatan H2 dari Li-H. HA + H+B = H2 Notasi teori overlap orbital isi penuh + orbital kosong.HA + HB = HA HB

Gambar 1.4 Terbentuknya ikatan Heterolitik. Orbital kosong ( ) dapat mengadakan overlap dengan orbital yang terisi penuh () membentuk orbital lokal. Pembentukan ikatan seperti ini disebut pembentukan ikatan secara heterolitik. Proses kebalikannya disebut pemutusan ikatan secara heterolitik. 1.4 Hibridisasi Hibridisasi adalah perkawinan atau mencampur satu atau lebih orbital elektron dari suatu atom yang akan berikatan dengan atom lain. Dalam keadaan hibridisasi tingkat energi dari elektron tersebut adalah sama. a) Hibridisasi sp3 Atom karbon yang membentuk empat ikatan tunggal (hibridisasi sp3) akan menghasilkan 4 orbital yang tingkat energinya sama yang disebut orbital sp3. Orbital hibrida ini dinamakan sp3 karena mereka terbentuk melalui pembauran satu orbital s dan 3 orbital p, dan mempunyai energi yang sama, maka keempat orbital harus mempunyai bentuk dan besar yang sama, tetapi arahnya yang berbeda dalam kondisi ini disebut orbital

7

7

didegenarasikan. Orbital sp3 mempunyai energi sedikit lebih rendah dibandingkan dengan orbital 2p tetapi sedikit lebih tinggi dari pada orbital 2s.6C: 1s2 2s 2p2energi

2p2

2p3Hibridisasi sp32

2s

2s

1

1s2Atom C dalam atom C keadaan dasar degenerasi sp3 (ground state)

1s2Atom C tereksitasi

1s2Konfigurasi keadaan

Dalam kasus atom C tereksitasi semua orbital sp3 terisi satu elektron. Elektron merupakan partikel yang bermuatan negatif, maka keempat orbital berusaha saling menjauh. Untuk yang memenuhi persyaratan itu adalah bentuk tetrahedral seperti gambar di bawah ini.109,50

Gambar 1.6 Bentuk orbital tetrahedral (hibridisasi sp3). b) Hibridisasi sp2 Satu orbital s dan dua orbital p terletak pada satu tingkat energi yang sama untuk membentuk ikatan sigma yang disebut orbital didegenarasikan, sedangkan satu orbital p terletak pada tingkat energi yang lebih tinggi, sehingga penggambaran orbitalnya yang berdasarkan tingkat energi adalah sebagai berikut:6C: 1s2 2s 2p2

2p2energi

2p3Hibridisasi sp2

2s2 1s2Atom C dalam keadaan dasar degenerasi sp2 (ground state)

2s1

Konfigurasi atom C keadaan tereksitasi

Konfigurasi atom C keadaan

Bentuk geometri yang memenuhi persyaratan adalah:p 120o

sp2 sp2

sp2

sp2

p sp2

120osp2

1200

sp2 p sp2 sp2

pandangan samping

pandangan samping dengan orbital sp2 dinyatakan dengan ikatan

pandangan atas

8

8

Gambar 1.7 Bentuk orbital sp2. Ikatan sp2sp2, C=C, dengan sudut 120o di antaranya c) Hibridisasi sp Bentuk orbital berdasarkan tingkat energinya adalah sebagai berikut:6C: 1s2 2s 2p2energi 2p2 2s2 1s2 Atom C dalam atom C Keadaan dasar degenerasi sp2 keadaan (ground state) Atom C tereksitasi Konfigurasi 2p3 2s1 Hibridisasi sp

Bentuk geometri yang memenuhi persyaratan adalah:satu orbital sp sp satu orbital sp sp sp p p sp orbital p yang saling tegak lurus terhadap orbital

kedua orbital sp adalah linear

CC

Gambar 1.8 Bentuk orbital sp. Ikatan sp-sp, dan ikatan

orbital p pada sudut tegak lurus terhadap bidang

1.5 Teori bentuk atom Cara menentukan (membayangkan ) bentuk atom atas dasar orbital hibridnya dapat juga ditafsirkan sebagai hibridisasi. Atomatom dari periode 2 dan 3 pada umumnya dapat dibayangkan dalam bentuk sp3, sp2 atau sp, sebab atom-atom pada periode 2 tidak mempunyai orbital d. 1.6 Teori Bentuk molekul Contoh senyawa etena (C2H4), apabila digambarkan berdasarkan bentuk molekulnya adalah sebagai berikut:H

H F sp2

HC C

H

F

F

F

(a) Bentuk atom

(b) Bentuk molekul

Gambar 1.9 Overlap orbital (sp -sp ) membentuk orbital . Side overlap (p-p) orbital membentuk orbital .2 2

B. Elektronegatifitas, Momen dipol , dan Efek induksi 1.1 Elektronegatifitas Ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron luarnya atau elektron valensi atom lain sehingga dapat membentuk ion negatif disebut keelektronegatifan. Dalam sistim periodik unsur, maka akan didapatkan kesimpulan bahwa :

9

9

(a) pada jari-jari atom yang sama, maka semakin banyak proton semakin meningkat keelektronegatifannya. Atau dalam satu periode makin ke kanan makin meningkat sifat keelektronegatifannya.3

Li Cl > Br > I > OH > - C6H5 Induksi (+I) : (CH3)3C > (CH3)2CH > CH3CH2 > CH3

1.4 Efek Hiperkonyugasi Hiperkonyugasi memerlukan ikatan kedudukan alpha terhadap ikatan rangkap.H C C C H+ C C C

karbonhidrogen

pada

Terjadinya penggeseran elektron ikatan rangkap, akibat dari efek hiperkonyugasi maka akan. Nathan dan Baker menyatakan bahwa efek hiperkonyugasi terjadi karena interaksi elektron dari ikatan karbonhidrogen dengan elektron dari ikatan rangkap. Ketiga ikatan CH dari gugus metil dalam molekul propilena dapat mengalami hiperkonyugasi.

11

11

H H C C H H CH2 H

+ H C H C H

C H2

H H+ C C CH2

H H C H+

CH CH2

H H

Hiperkonyugasi akan semakin banyak terjadi bila semakin banyak ikatan CH pada atom karbon alpha terhadap sistim tidak jenuh. Semakin banyak terjadi hiperkonyugasi pada suatu senyawa maka semakin stabil senyawa tersebut. Proses hiperkonyugasi menyebabkan terjadi interaksi dalam molekul (intramolekul) yang menyebabkan terjadinya penataan ulang dalam sistim molekul tersebut. Urutan kestabilan suatu senyawa akibat pengaruh hiperkonyugasi adalah : tbutil > isopropil > etil >metil atau(CH3)3C+ >(CH3)2CH+ >CH3-CH2+ > CH3+ C. Resonansi Benzena adalah contoh suatu senyawa organik yang tak dapat digambarkan secara teliti dengan rumus ikatan tunggal. Delokalisasi dari ikatan pi menghasilkan sistem dalam mana elektron pi mencakup lebih dari pada dua atom. Untuk dapat menggambarkan distribusi elektron pi dalam benzena dengan menggunakan rumus ikatan valensi, harus digunakan dua rumus (menurut Kekule), seperti pada gambar di bawah ini.

Tanda merupakan lambang resonansi Kedua struktur Kekule di atas dikatakan ada dalam resonansi yang satu dengan yang lain, dengan kata lain struktur Kekule sebagai lambang resonansi atau struktur resonansi. Lambang struktur resonansi bukan merupakan struktur nyata. Struktur nyata adalah gabungan dari struktur resonansi. Faktor yang mempengaruhi terjadinya resonansi adalah pergeseran elektron yang terdapat dalam senyawa tersebut. Contoh:(1)O CH3 N+ O CH3 N+ OO C O O _ _ O _ O C O _ _ O

O bukan CH3 N+

O

OO C O _

(2)

Beberapa aturan penulisan struktur resonansi : (a) Hanya elektron (bukan atom) yang boleh bergeser, dan mereka hanya dapat bergeser ke atom yang berdekatan atau kedudukan ikatan (b) Struktur resonansi dalam mana atom membawa lebih dari jatah elektronnya (delapan untuk unsur periode 3) bukan penyumbang terhadap strukturnya.

12

12

(c) Struktur resonansi yang lebih penting menunjukkan masing-masing atom dengan oktet sempurna dan seminimal mungkin pemisahan muatan.O CH3 + N O CH3 O N +2 O

-

-

-

lebih penting karena masing-masing atom mempunyai oktet

kurang penting karena N hanya mempunyai 6 elektron

1) Stabilitas Resonansi Bila suatu struktur merupakan hibrida resonansi dari dua atau lebih struktur resonansi maka energi struktur yang nyata adalah lebih rendah dari setiap struktur resonansi tunggal. Struktur nyata dikatakan distabilkan resonansi. Semakin banyak kemungkinan membentuk struktur resonansi, maka semakin stabil struktur nyata senyawa tersebut. 2) Kaidah rintangan Kaidah rintangan disebut juga dengan istilah steric hidrance. Bila dibayangkan ada dua aton hidrogen yang saling mendekat hingga jarak atom-atom tersebut digambarkan sebagai berikut:e inti inti e

Berdasarkan teori overlap, jika jarak kedua atom di atas didekatkan lebih dekat lagi maka ke dua elektron dapat melakukan interaksi ikatan yang dapat digambarkan sebagai berikut:

Gugus tetangga dari suatu senyawa yang diikat oleh suatu gugus atom dapat menyebabkan terjadinya rintangan sterik. Rintangan sterik dapat menyebabkan terjadinya kestabilan pada senyawa tersebut karena dapat menghalangi gugus lain yang akan masuk. Contoh lain dari pengaruh efek sterik adalah pada analisis konformasi pada senyawaan etana C2H5 dan butana C4H10. a. Analisis konformasi etana (C2H5)HHH

HHH

H

H

12kkal/molH HH H

H

H

0o

60o

120o

180o

240o

300o

360o

Gambar 1.16 Tingkat energi pada analisis konformasi etana 1313

b. Analisis konformasi senyawa CH3 CH2 CH2 CH3energiCH3 CH3

H CH3 CH3CH 3 CH 3

5 kkal/molCH 3

CH 3

3,5 kkall 0,9 kkal/molA B C D E F

A 180o 180o 120o 60o 0o 60o 120o

angle between methyl groups

Gambar 1.17 Tingkat energi pada analisis konformasi butana 4.1.2 Latihan 1 Untuk lebih memantapkan pemahaman anda terhadap materi kegiatan belajar 1, cobalah kerjakan latihan berikut ini! 1) Tuliskan rumus Lewis untuk senyawa berikut: a. C3H6 b. C2H3Cl c. C2H5Br d. (CH3)3N e. C2HF f. (CH3)2CH-CH2Cl 2) isomer dari: a. C3H4 3) Gambarkan rumus struktur untuk semua b. CH5N c. CH4O d. C4H10O

Jelaskan hibridisasi yang terjadi pada atom C dalam molekul: a. C2H6 b. C3H6 c. C2H2 4) Berapakah prosentase karakter s dalam orbital hibrida sp3, sp2, sp 5) Berikan rumus struktur lengkap untuk masing-masing senyawa berikut ini, dan nyatakan jenis orbital yang digunakan untuk membentuk masing-masing ikatan. a. CH2 = C(CH3)2 b. CH2 = CHCH =CH2 c. CHCH d. CH3-CH2-O-CH3 6) Tunjukkan ikatan sigma () dan ikatan pi () dalam struktur senyawa berikut: a. BrCH2-CH=CH2 b. CHC-CH2-CH=CH2 c. CHCH 7) Buatlah diagram energi dari atom : a. C (z = 6) b. N (z = 7) c. Cl ( Z = 17) 10) f. O (z= 8) 4.1.3 Petunjuk Jawaban Latihan : H H H H HH d. F (z = 9) e. Ne (z=

14

14

1. a.

: : H:C:C:H : : H H

b.

: : : H:C::C::C:H c. H:C::C:Br : : H H H

:

2. a.

H-C=C=C-H | | H H

| H-CC-C-H | H | CH3

H | b. H3C-CH2-CH2-C-O-H | H

H3C-CH-CH2-CH3 | OH

H3C-C-CH3 |

OH

3. a. Hibridisasi atom C pada C2H6 adalah sp3 b. Hibridisasi atom C pada C3H6 adalah sp2 c. Hibridisasi atom C pada C2H2 adalah sp 4. Prosentase karakter s pada sp3 adalah 25% Prosentase karakter s pada sp2 adalah 33,3% Prosentase karakter s pada sp adalah 50% 5. a. CH2 = C(CH3)2 H 1 | 2 H C H 3 | 4 C C H 5| | H- C-H H 6| H 1 C - H sp2 - s 2 C = C sp2 sp2 3 C - C sp2 sp3 4 C -H sp3 - s 5 C - C sp2 sp3 6 C - H sp3 - s

b. CH2 = CHCH =CH2 H 1 | 2 H C = H 3 4 | 5 C C=C H 6| 7| H H 1 2 3 HC CH

C - H sp2 - s 2 dan 4 C=C sp2 sp2 3 C - C sp2 sp2 5 C - H sp2 - s 6 dan 7 C - H sp2 s 1

c.

CHCH

1 dan 3 C-H sp - s 2 C C sp2 s 1 C-H sp3 - s 2 C-C sp3 sp3 3 C-O sp3 sp3 4 C-H sp3 - s 5 C-H sp3 s

d. CH3-CH2-O-CH3 H H H 1 | 2 | 3 | 4 H C C O C H | 5| | H H H

15

15

2 6. a. Br CH2 CH = CH2 CH 7. a. Diagram energi darienergi 6

2 b. CH =

C CH2 CH = CH2

c. CH =

C (z= 6) adalah

2p2 2s2 1s2

b. Diagram energi dari 7N (z = 7) adalahenergi

2p3 2s2 1s2

c. Diagram energi dari3p5 3s2energi

17

Cl (z= 17) adalah :

2p6 2s2 1s2

4.1.4 Rangkuman Ikatan kimia terdiri atas dua jenis yaitu ikatan ion terjadi karena pemindahan elektron dan ikatan kovalen yaitu penggunaan bersama elektron. Banyaknya ikatan yang dapat dibentuk oleh atom ditentukan oleh banyaknya elektron valensi. Karbon mempunyai empat elektron valensi dan membentuk empat ikatan kovalen. Ikatan kovalen adalah hasil tumpang tindih dua orbital atom untuk membentuk orbital molekul ikatan berenergi rendah dalam mana dua elektron berpasangan. Keempat orbital dari atom C mengalami hibridisasi dalam pembentukan ikatan. Hibridisasi sp3: empat ikatan tunggal 1616

ekuivalen (tetrahedral), hibridisasi sp2 adalah tiga ikatan tunggal yang ekuivalen dengan satu orbital p yang tak berhibridisasi (trigonal) dan hibridisasi sp: dua ikatan tunggal yang ekuivalen (linear) ditambah dua orbital p yang tak berhibridisasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan suatu ion molekul atau molekul suatu senyawa organik adalah elektronegatifitas, momen dipol, efek induksi, efek hiperkonyugasi, resonansi dan sterik. 4.1.5 Tes Formatif Lingkari a,b,c, atau d pada jawaban yang anda anggap benar 1. Jelaskan ikatan dan tumpang tindih orbital apakah yang terjadi: a. antara C dan O pada etanol ( CH3CH2OH) b. antara C dan Br pada senyawa BrCH2- CH2-CH2-CH=CH2 c. antara C dan O pada ikatan senyawa C2H5CHO 4. Berapakah persentase karakter s pada hibridisasi sp3 5. Dinamakan apakah ikatan yang terbentuk dari pemakaian bersama elektron yang berasal dari dua atom 6. Diantara senyawa senyawa di bawah ini manakah yang bersifat kovalen polar: a. CH4 b. Br2 c. CHCl4 d. H2O 7. Berapakah jumlah hiperkonyugasi pada ion CH3CH2CH2CH+ CH2CH3 4.1.6 Umpan Balik dan Tindak Lanjut Setelah Anda mengerjakan Tes Formatif di atas, cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban anda yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 1. Rumus: Jumlah jawaban Anda yang benar Tingkat penguasaan = ----------------------------------------------- X 100% 7

Arti tingkat penguasaan yang Anda capai: 90 100 % = baik sekali 80 89 % = baik 70 70 % = cukup 69 % = kurang Apabila tingkat penguasaan Anda mencapai 80 % ke atas, bagus! Anda cukup memahami Kegiatan Belajar 1, Anda dapat meneruskan Kegiatan Belajar 2. Tetapi bila tingkat penguasaan Anda masih di bawah 80 %, Anda harus mengulangi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang belum Anda kuasai. 4. 2 17 Kegiatan Belajar 217

Ion Karbonium4.2.1 Uraian dan Contoh Ikatan C-X dalam molekul organik, jika mengadakan pemutusan ikatan secara heterolitik, bila atom X mempunyai elektronegatifitas yang lebih besar dari atom karbon; maka pasangan elektron akan terbawa ke daerah X, sehingga terjadi ion positif dan ion negatif.R H C H X pemutusan ikatan secara heterolitik R H C+ H + _ X

Ion karbonium Ion positif yang terbentuk disebut ion karbonium. Nama dari ion karbonium diturunkan dari nama gugus alkil ditambah akhiran ium, yakni alkilium. Contoh: CH3 | C | CH3 metilium atau butilium atau kation metil kation t-butil+

H | HC+

H | CH 3 C+

CH 3 | CH 3 C | H+

CH 3 | H

| H etilium atau

isopropilium atau

t-

kation etil (primer)

kation isopropil

(sekunder) (tertier) Atom karbon yang bermuatan positif (ion karbonium) dihasilkan sebagai intermediet dalam reaksi organik. Ion karbonium ini sangat reaktif karena atom karbon yang bermuatan positif (orbital kosong) hanya memiliki enam elektron pada kulit terluar, dan cenderung untuk mempunyai susunan oktet, yaitu delapan elektron dikulit terluar. Sehingga ion karbonium bereaksi cepat dengan setiap substrat yang memiliki pasangan elektron bebas (orbital isi). Ion karbonium kekurangan elektron sehingga sangat tidak stabil. Tetapi, jika ada gugus pemberi elektron terikat pada karbon bermuatan positif, maka muatan positif akan terstabilkan, sehingga ion karbonium menjadi stabil. Urutan stabilitas dari ion karbonium: a. (CH3)3C+ > (CH3)2CH+ > CH3-CH2+ > CH3+ b. Kation sikloheptatrienil > kation trifenilkarbonium > kation benzil (tropilium) (tritil)

18

18

Ion sikloheptatrienil mempunyai tujuh bentuk struktur yang sama seperti struktur Kekule, dan mempunyai energi konyugasi sangat besar, sehingga ion sikloheptatrienil sangat stabil. Jika trifenilmetil bromida dimasukkan dalam pelarut seperti alkohol, maka akan terionisasi dengan cepat, dan ion trifenilmetilium yang dihasilkan bereaksi dengan pelarut. Tetapi jika trifenilmetilbromida dimasukkan dalam pelarut yang sekaligus mensolvatasi, seperti SO2 cair, maka trifenilmetilbromida akan terionisasi menjadi trifenil metilium dan BrSO2 cair Ph3C Br -------------> Ph3C+ + BrIon trifenilmetilium dengan muatan positif berada dalam cincin mempunyai struktur resonansi sebanyak sembilan.+ = C - Ph Ph + = C - Ph + Ph Ph = C - Ph ......dst

Muatan positif berada pada atom karbon pusat mempunyai struktur Kekule sebanyak delapan sehingga pada ion trifenilmetilium juga terjadi delokalisasi muatan, akibatnya ion trifenilmetilium sangat stabil. Kation benzil dapat diperoleh dari benzil klorida dilarutkan dalam sulfur dioksida.CH2 Cl SO2 CH2+ + Cl-

Stabilitas dari kation benzil disebabkan oleh struktur resonansi dan delokalisasi. Karena struktur resonansi dan delokalisasi muatan sedikit dibanding kation trifenilmetil maka stabilitas kation benzil kurang dibanding kation trifenilmetil.+ CH2 + + CH2 CH2 CH2 + + CH2

Di antara ion alkil karbonium yang paling stabil adalah kation t-butil, hampir sama dengan kation alil. Stabilitas dari ion alkil karbonium dapat diterangkan dengan efek hiperkonyugasi dan efek induksi.H C + H H CH3 H C + H

Karbon yang bermuatan positif dari ion karbonium mengalami hibridisasi sp2. Pada kation metil ketiga orbital sp2 tumpang tindih dengan orbital s dari hidrogen. Pada kation etil satu orbital sp2 tumpang tindih dengan orbital sp3 dari karbon CH3. Adanya gugus CH3, maka kation etil distabilkan, karena gugus CH3 merupakan gugus yang dapat memberikan elektron lewat efek induksi.

19

19

Efek hiperkonyugasi juga dapat menstabilkan ion karbonium. Contoh, propena dapat distabilkan oleh resonansi.H H - C - CH = CH2 H H+ H - C = CH - CH2 H H H+ C = CH - CH2 H H H - C = CH - CH2 H+

Tipe resonansi di atas untuk propena disebut sacrificial hyperconjugation , karena pada resonansi tersebut terjadi pengorbanan atau penghilangan (sacrificing) ikatan kovalen. Kation alkil tersubstitusi, bentuk-bentuk resonansi hiperkonyugasi dapat di tulis dengan jumlah ikatan kovalen sama, sebagai berikut:H H - C - C+H2 H H+ H - C = CH2 H H H+ C = CH2 H H H - C = CH2 H+

Tipe resonansi ini dinyatakan sebagai isovalente hyperkonjugation, dan ini lebih penting dari sacrificial hyperconjugation. Dari uraian diatas dapat dinyatakan bahwa stabilitas ion karbonium dipengaruhi oleh efek induksi dan efek resonansi dari suatu gugus metil. Energi stabilisasi yang dihasilkan dari substituen yang terikat pada karbon bermuatan positif dari suatu ion karbonium adalah seperti pada Tabel 2.1 Tabel 2.1. Energi stabilisasi dari ion karbonium tersubstitusi Ion Energi stabilisasi (kkal/mol) + CH3 0 CH3CH2+ 36 (CH3)2CH+ 66 (CH3)3 C+ 84 + CH2 =CHCH2 58 Reaksi ion karbonium. a. Pembebasan proton. Ion karbonium dapat membentuk alkena dengan membebaskan proton dari karbon alfa. - H+ + CH3CH CH2 CH3 - CH = CH2 | H Ion karbonium propil propilena b. Bereaksi dengan nukleofil. Ion karbonium dapat menerima pasangan elektron dari nukleofil sehingga terbentuk ikatan baru.+ CH3 - CH2 ion karbonium etil + Br CH3 - CH2 - Br etil bromida

20

20

c. Adisi dengan suatu alkena Ion karbonium bereaksi dengan suatu alkena menghasilkan ion karbonium yang lebih besar.CH3 CH3 C = CH2 + CH3 +C- CH 3 CH3 CH3 CH3 C+ CH3 CH2 C- CH3 CH3

d. Penyusunan kembali. Ion karbonium akan mengalami penyusunan kembali sehingga dihasilkan ion karbonium yang lebih stabil. Kestabilan dari ion karbonium adalah: tersier > sekunder > primer > CH3. Contoh:CH3 - CH2 - CH2 - CH2+ ion karbonium primer + CH3 - CH2 - CH2 - CH3 ion karbonium sekunder

CH3 - CH2 - CH - CH2+ CH3 ion karbonium primerCH3 CH3 - C -CH2+ CH3 ion karbonium primer

+ CH3 - CH2 - C - CH3 CH3 ion karbonium tersier+ CH3 - C - CH2 - CH3 CH3 ion karbonium tersier

Untuk memperoleh ion karbonium yang lebih stabil terjadi perpindahan atom hidrogen atau gugus alkil bersama pasangan elektron ikatannya. Penyusunan kembali dapat dipakai untuk menjelaskan terbentuknya produk yang dominan dalam hasil reaksi. Mekanisme perpindahannya adalah sebagai berikut:H - C - C+ - C H R - C - C+ -C R CR + + -C-CC+ H + -C-C-

Karbanion Ion organik yang memiliki pasangan elektron dan muatan negatif pada atom karbon sentral disebut karbanion. Karbanion berbeda dengan karbonium dimana karbanion mempunyai pasangan elektron tidak berikatan pada atom karbon pusat sedangkan ion karbonium mengalami defisiensi elektron. Karbanion dihasilkan dari proses heterolisis dari ikatan

21

21

C-X yang terdapat dalam molekul organik. Jika atom karbon keelektronegatifannya lebih besar dari atom X maka pasangan elektron ikatannya akan dibawa oleh karbon dan dihasilkan ion negatif sedangkan X menjadi ion positif.H R-C H -X H R - CH karbanion + X-

Karbanion mempunyai geometri yang membentuk piramidal (bukan tetrahedral) sama seperti amoniak. Atom karbon pusat mengalami hibridisasi sp3 dan salah satu orbital hibrid sp3 terisi dua elektron yang tidak berikatan. Geometri karbanion :berisi pasangan elektron bebas

C

Nama dari karbanion diturunkan dari nama alkil dan ditambah dengan kata karbanion. :CH3 :CH2 CH3 CH3 CH: | karbanion metil karbanion etil CH3 karbanion isopropil Umumnya karbanion tidak stabil karena memiliki muatan negatif. Bila karbanion terikat dengan gugus yang menarik elektron seperti CN atau =C=O maka karbanion itu akan distabilkan. Tetapi bila terdapat gugus yang dapat memberikan elektron terikat pada karbanion maka karbanion akan semakin tidak stabil. Urutan kestabilan dari karbanion berlawanan dengan ion karbanium, yaitu: CH3:- > primer > sekunder > tersier. Karbanion juga dapat distabilkan oleh ikatan rangkap atau cincin aromatik yang berdekatan dengan karbon bermuatan negatif (atom karbon pusat), karena adanya resonansi.CH2 -

lebih stabil dari

CH3 - CH2

kation benzil karbanion etil Karbanion dapat distabilkan oleh resonansi, sebab adanya delokalisasi muatan negatif yang mana terdistribusi pada atom karbonnya dalam struktur hibrid. Struktur hibrid resonansi dari karbanion benzil adalah:CH2 CH2 CH2 CH2 CH2

Reaksi reaksi karbanion.

22

22

Karbanion dapat mengalami reaksi adisi dan reaksi subtitusi, karena karbanion kaya akan elektron, maka karbanion bersifat sebagai nukleofil. a. Reaksi adisi. Karbanion dapat beraksi dengan gugus karbonil dari aldehida dan keton.O H - C - CH2 : karbanion + C=O gugus karbonil O H - C - CH2 - C = O: -

b. Reaksi substitusi. Karbanion dapat diperoleh dari garam natrium dan dapat bereaksi dengan alkil halida, dalam reaksi ini terjadi penggantian atom halogen oleh karbanion. Tidak seperti ion karbonium, karbanion tidak mengalami reaksi penyusunan kembali.O O C C 2H 5 | +N aH C:| O O C C 2H 5 O O C C 2H 3 | H C CH3 + N aI | O O C C 2H 3

+

CH 3 I

Radikal bebas. Radikal bebas adalah spesies yang mempunyai satu atau lebih elektron tidak berpasangan, terbentuk sebagai hasil antara (intermediet) dalam suatu reaksi organik melalui proses homolisis dari ikatan kovalen. Geometri dari radikal dapat mempunyai bentuk piramida sama seperti karbanion dan planar sama seperti ion karbonium atau diantaranya keduanya. Bentuk planar dapat diterangkan dari klorinasi terhadap 1kloro-2-metil butana yang optis aktif akan menghasilkan produk rasemik (tidak optis aktif).H Cl C ClCH2 CH3 Cl C ClCH2 CH3 C2H5 Cl2 ClCH2 C Cl ClCH2 C CH3 + CH3CH2 CH3 C2H5 HCl

C2H5

+

rasemik

Tetapi bebeda dengan klorinasi, brominasi dari (+)-1-brom-2-metil butana memberikan (-)-1,2-dibromo-2-metil butana bersifat optis aktif, ini menunjukkan bahwa radikal yang terbentuk mempunyai geometri berbentuk piramida.

23

23

H C BrCH2 CH3 (+)-1- bromo-2-metil butana C2H5 Br2

Br BrCH2 - C CH3 C2H5 (-)-1,2-dibromo-2-metil butana

Urutan kestabilan dari radikal alkil adalah: (CH3)3C > (CH3)2CH > CH3-CH2 > CH3 Urutan kestabilan dari radikal alkil di atas dapat diterangkan dengan efek induksi dan hiperkonyugasi.H . H - C - C - CH3 H CH3 H H - C = .C - CH3 H CH3 H H C = C - CH3 H CH3 dst

Radikal benzil dan allil adalah lebih stabil dari radikal alkil sederhana, kestabilan dari radikal fenil dan alil karena adanya delokalisasi elektron.CH2 CH2 CH2 = CH - CH2 CH2 = CH - CH2 dst.

Radikal bebas dapat mengalami penyusunan kembali sehingga diperoleh radikal yang lebih stabil.R R - C - CH2 R R - C - CH2 -R R

Karbena dan Nitrena 1) Karbena Karbena adalah turunan dari metilena (:CH2), dengan karbon divalen dan melalui dua elektron yang tidak berikatan, dan atom karbonnya dapat mengalami hibridisasi sp2 atau sp.biradikal R elektrofil C sp2 R nukleofil dan R' - C sp R

Kedua elektron yang tidak berikatan dapat memiliki spin berpasangan (singlet) atau tidak berpasangan (triplet). Karbena sangat reaktif, dapat diperoleh dari eliminasi alpha dan disintegrasi senyawa yang mengandung ikatan rangkap.H R C R Cl H+ Cl R C R Cl R R C

Contoh senyawaan karbena adalah :

24

24

H2C: = metilena;

Cl2C:

= diklorokarbena;

F2C: = difluorokarbena

2) Nitrena Nitrena adalah turunan nitrogen univalen, N-H, dan mempunyai muatan listrik netral. Nitrena isoelektronik dengan karbena dan mempunyai keadaan elektronik singlet dan triplet. Nitrena singlet adalah elektrofilik sedangkan nitrena triplet sebagai radikal.R-N singlet dan R- N triplet

Nitrena sangat reaktif dapat diperoleh dengan cara yang sama seperti karbena. R N OSO2Ar | H .. .. R N = N+ = N.. basa RN + BH + ArSO3-

hv

R N + N2

Reagen elektrofil Reagen elektrofilik adalah spesies yang suka terhadap elektron. Sesuai dengan namanya (electro= elektron; phillic= suka). Reagen elektrofilik ada dua macam yaitu elektrofil positip (E+) dan elektrofil netral (E). Elektrofil positif ( E+) adalah elektrofil yang kekurangan dua elektron dan membawa muatan positif, contoh ion karbonium dan ion bromonium.H R C+ Br H +

Kedua spesies ini mempunyai enam elektron di kulit terluar dan kekurangan dua elektron untuk mencapai keadaan oktet. Contoh lain dari elektrofil positif adalah: ion nitronium, +NO2; ion nitrosonium, +NO; ion diazonium , C6H5N2+ , ion bisulfonium , +SO3H ; dan proton, H+ atau ion hidronium, H3O+. Elektrofil netral (E) adalah elektrofil yang mempunyai enam elektron di kulit terluar dan kekurangan dua elektron untuk mencapai keadaan oktet tetapi tidak bermuatan, contohnya: boron trifluorida, BF3 dan aluminium klorida, AlCl3, mempunyai enam elektron pusat tetapi tidak bermuatan. F Cl | | B- F Al - Cl | | F Cl Boron trifluorida Aluminium klorida Contoh elektrofil netral lainnya adalah karbena dan nitrena. :N COOC2H5 : C - Cl | nitrena Cl karbena 2525

Kedua macam elektrofil dapat menyerang ion substrat atau molekul yang kaya akan elektron yang dapat memberikan pasangan elektronnya pada reagen untuk membentuk ikatan baru. | | | C :+ E+ C:E atau C- E | | | karbanion (substrat) | C :| produk | .. C: E: .. produk Elektrofil netral (E) Belerang trioksida SO3 Boron trifluorida BF3 Aluminium triklorida AlCl3 Feriklorida FeCl3 Asam klorida RCOCl Gugus karbonil -C=O | .. .. C- E:

+

..

:E:

|

atau |

karbanion (substrat) Tabel 2.2 Beberapa elektrofil Elektrofil positif (E+) Proton H+ Hidronium H3O+ Nitronium NO2 Nitrosonium NO+ + Sulfonium SO2 OH Bromonium Br+ Ion diazonium C6H5N2+ Ion karbonium | - C+ |

Reagen Nukleofil Sesuai dengan namanya (nukleo = inti; phylic = suka), reagen nukleofil adalah spesies yang suka akan inti. Karena inti bermuatan positif, berarti nukleofil adalah suatu substrat yang bermuatan negatif atau kaya elektron. Ada dua jenis nukleofil yaitu nukleofil negatif ( Nu:- ) dan nukleofil netral (NU:). Nukleofil negatif (NU:- ) adalah nukleofil yang mempunyai pasangan elektron tidak berikatan dan bermuatan negatif, contohnya ion klorida dan karbanion. H .. | :Cl:R C:.. | H Ion klorida karbanion Contoh lain nukleofil negatif adalah: ion hidroksil,OH -; ion hidrida, H:- ; dan ion halida, :X: - . Nukleofil netral (NU:) adalah suatu molekul yang memiliki pasangan elektron tidak berikatan tetapi tidak bermuatan , contohnya amoniak dan air. H

26

26

| H N: | H

..

HO-H

..

Contoh lain dari nukleofil netral adalah : alkohol, R O H ; tioalkohol, R S H ; eter, R O R ; atau setiap senyawa lainnya yang mengandung heteroatom (yaitu: O, S, N, dan lain-lain) yang mempunyai pasangan elektron tidak berikatan. Nukleofil negatif dan nukleofil netral dapat menyerang suatu substrat yang kekurangan elektron dan memberikan pasangan elektronnya untuk membentuk ikatan baru dengan substrat, sehingga dihasilkan suatu produk.| . : Nu C + | karbonium Nukleofil (substrat) negatif+ -

| C : Nu |

atau

| C -Nu |

produk | C : Nu+ atau | produk | + C - Nu |

| . : C + Nu | karbonium Nukleofil (substrat) netral+

4.2.2 Latihan 2 : Untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan belajar- 2 kerjakanlah latihan berikut ini! 1. Jelaskan perbedaan teori ikatan delokal dan lokalisasi 2. Ion nitrat, NO3-, mengandung tiga ikatan N-O yang ekuivalen. Tuliskanlah struktur resonansi untuk ion nitrat . 3. Buatlah struktur resonansi dari fenol dan alkohol. Jelaskan mana yang lebih stabil. 4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan hiperkonyugasi. 5. Jelaskan mengapa atom C tersier lebih stabil dari atom C sekunder, dan atom C sekunder lebih stabil dari atom C primer. 6. Bubuhkan panah pergeseran elektron untuk struktur resonansi dari senyawa (a) pirimidina dan (b) ion asetatO (a) N N N N (b) CH3C - 0 O CH3C - 0

4.2.3 Petunjuk Jawaban Latihan 1. Ikatan delokal adalah ikatan yang menggambarkan bahwa elektron pi pada ikatan rangkap dapat bergerak 2727

bebas di dalam molekul, sehingga ikatan rangkapnya terkonyugasi, contohnya pada cincin benzena (C6H6). Ikatan lokal adalah ikatan pada elektron pi tidak bebas bergerak, dimana ikatan rangkapnya terisolasi (karena ada hibridisasi C sp3 diantara ikatan rangkap). 2. NO3O + N O

O

+ N

O

-

O O

+ N

O

-

-

O

O

3.

Fenol lebih stabil dari alkohol, karena pada gugus fenol terjadi resonansi. Semakin banyak struktur resonansi suatu gugus molekul semakin stabil molekul tersebut. 3. Hiperkonyugasi adalah tumpang tindih parsial 3 antara orbital sp s (ikatan C H) dengan orbital kosong dari karbon yang bermuatan positip. 4. Karbokation tersier lebih stabil dari sekunder dan primer karena dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu (a) efek induksi, (b) bantuan sterik, dan (c) hiperkonyugasi.(a)1 3

5.N2

N N

NO1 2

O CH3C

0

(b)

CH3C

0 -

4.2.4 Rangkuman Ikatan kovalen adalah hasil tumpang tindih dua orbital atom untuk membentuk orbital molekul ikatan berenergi rendah dalam mana dua elektron berpasangan. Kelektronegatifan adalah ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron luarnya atau elektron valensi atom lain sehingga dapat membentuk ion negatif. Momen dipol adalah jumlah vektor dari momen ikatan dalam molekul, karena dalam hal ini menyangkut arah dan besaran momen ikatan, sehingga momen dipol merupakan ukuran kepolaran molekul secara keseluruhan. Momen dipol dapat digunakan untuk membantu menentukan bentuk geometri molekul. Efek hiperkonyugasi terjadi karena interaksi elektron dari ikatan karbon-hidrogen dengan elektron dari ikatan rangkap atau karbokation C+. Ion karbonium merupakan ion karbon yang bermuatan positif (C +), faktor yang mempengaruhi kestabilan ion karbonium adalah halangan sterik, hiperkonyugasi, efek induksi dan resonansi.

28

28

Reaksi yang dapat terjadi pada ion karbonium ialah pembebasan proton, adisi, pembebasan halida. Kestabilan ion karbonium adalah: tersier > sekunder > primer > CH3+. 4.2.5 Tes Formatif 2 Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat tapi jelas 1. Karbokation mana yang paling stabil di antara karbokation di bawah ini? a. (CH3)3C+ b. CH3CH2+ c. (CH3)2CH+ d. (CH3 CH2)2CH+ 2. Gambarkan struktur resonansi dari : a. ion fenoksida C6H5O b. kation benzil C6H5 3. Tuliskan bentuk penataan ulang dari a. (CH3)3CH2+ b. (CH3 )2 CH2 CH+ CH3 4. Tuliskan persamaan reaksi untuk menunjukkan pemisahan heterolitik untuk molekul berikut: a. (CH3)3CHBr b. CH3CH2 Li c. CH2 - CH2 d. (CH3 )3CH O CH(CH3)2 \ / O 5. Piperazina adalah suatu obat cacing, sedangkan Piperazina suatu senyawa aromatik yang digunakan sebagai pelaruta. HN NH b. N Piperazina Piridina

(1) Gambarkan rumus strukturnya secara lengkap berdasarkan Lewis (2) Apakah hibridisasi dari masing-masing atom dalam cincin 6. Apakah yang menyebabkan karbokation tersier lebih stabil bila dibandingkan dengan sekunder 7. Ion manakah pada pasangan berikut yang lebih stabil. Jelaskan jawaban Anda dengan struktur!a) + CH - CH3 dan + CH2 - CH2

b) CH3- CH2 - +CH CH3 dan CH2 = CH +CHCH3 8. Jelaskan mengapa momen dipol CCl4 = 0, sedangkan ikatan antara C-Cl =1,46 D! 5. Kunci Jawaban Tes Formatif 5.1 Tes Formatif 1 1). Ikatan sp3 sp3 (simak kembali uraian materi) 2). Ikatan sp2 p 3). Ikatan sp2 sp2 4) Persentase sifat s pada sp3 adalah 25% 5) Ikatan kovalen (simak kembali mengenai materi ikatan kimia) 6) H2O 7) Jumlah hiperkonyugasinya hanya satu

29

29

8) Stabil ( Jawaban sudah cukup jelas) 5.2 Tes Formatif 2 1). (CH3)2CH+ 2). Untuk menjawab soal nomor 2a dan 2b silahkan simak kembali uraian materi, + 3a) (CH3)3CH CH2 3b) (CH3)3C+ CH2CH3 4). Momen dipol C-Cl = 1,4 D, karena antara atom C dan Cl memiliki perbedaan elektronegatifitas yang cukup tinggi (En. Cl > En C), sehingga elektron C cenderung ditarik ke arah Cl; C-Cl. Sedangkan CCl4 = O, karena momen ikatannya saling meniadakan.Cl Cl Cl C Cl

= 0 5 a) b) c) .. 6.sp3- s H H sp3 -sp3 H sp2 - sp2 H

(CH3)2CHBr CH3CH2Li O / \ CH2 CH2

(CH3) +CH + :Br: .. CH3CH2 : - + Li++

-

..

CH2 CH2 (CH3)2CHO: + ..+

d)

(CH3)2CHOCH(CH3)2

CH (CH3)2

CH

C HH

sp3 - sp3 H sp2 -sp2

H

C

C H N

sp2 - sp2

N

N Hsp3 - s

C CH

CH

CH

CH

sp2 - s

Piperizina Piridina 7. Karbokation tersier lebih stabil dibandingkan sekunder H CH3 C | CH3 | CH3 C + | CH3 tersier

+

| CH3 sekunder

Alasan: tersier memiliki 9 hiperkonyugasi sedangkan sekunder 6 halangan sterik tersier lebih besar dari pada sekunder 8. a)CH - CH3 Bentuk lebih stabil, karena muatan positip dapat distabilkan dengan delokalisasi dengan cincin (resonansi). +

30

30

+ + - CH - CH3 -- CH - CH3 + --CH - CH3 --CH - CH 3 +

b)

Bentuk CH2 = CH - +CH CH3 lebih stabil, karena muatan positip mengalami delokalisasi (resonansi) dengan ikatan rangkap. + + CH2=CH CHCH3 CH2=CH CHCH3

Daftar Pustaka1. Allinger, N. L. et. al, 1976., Organic Chemistry, 2nd edition, Worth Printing, Inc., New York 2. Eliel, E. I., 1981., Stereochemistry of Carbon Compounds, Tata Mc GrawHill Publishing Company Ltd., New Delhi 3. H. Hart/Suminar Achmad; (1987), Kimia Organik, Suatu Kuliah Singkat. Jakatra: Penerbit Erlangga. 4. Morrison & Boyd, 1970., Organic Chemistry, 2nd. Ed., Worth Publishers, Inc. 5. R. J. Fessenden, J. S. Fessenden/A. Hadyana Pudjaatmaka (1986). Kimia Organik, terjemahan dari Organic Chemistry, 3rd Edition), Erlangga, Jakarta 6. Sykes, Peter., (1989)., Penuntun Mekanisme Reaksi Kimia Organik, Gramedia, Jakarta 7. Solomons, T. W., 1982., Fundamentals of Organic Chemistry., John Willey & Sons. Inc., Canada. 8. Wahyudi/Ismono., (2000)., Kimia Organik 3, Depdikbud, Jakarta 9. Warren, Stuart., ( 1994), Sintesis Organik Pendekatan Diskoneksi, Gadjah Mada University Press, Jokyakarta.

31

31