Arsip untuk molekul

Ikatan Kovalen (Ringkasan)

Posted in Ikatan Kovalen with tags , , , , , , , , , , , , , on Maret 23, 2014 by isepmalik

Simbol titik Lewis memperlihatkan jumlah elektron valensi yang dimiliki atom suatu unsur. Simbol titik Lewis bermanfaat terutama untuk unsur-unsur utama.

Dalam ikatan kovalen, dua elektron (satu pasangan) dipakai-bersama oleh dua atom. Dalam ikatan kovalen rangkap, dua atau tiga pasangan elektron dipakai-bersama oleh dua atom. Beberapa atom yang berikatan memiliki pasangan sunyi, yaitu, pasangan elektron valensi yang tidak dilibatkan dalam ikatan. Susunan elektron ikatan dan pasangan sunyi di sekitar setiap atom dalam molekul direpresentasikan oleh struktur Lewis.

Keelektronegatifan merupakan ukuran kemampuan atom untuk menarik elektron dalam ikatan kimia.

Aturan oktet memprediksi bahwa setiap atom yang membentuk ikatan kovalen dikelilingi delapan elektron. Ketika satu atom berpasangan yang diikat dengan kovalen mendonorkan dua elektron untuk ikatan, struktur Lewis dapat mencakup muatan formal setiap atom yang berarti untuk mengetahui apa yang terjadi dengan elektron valensi. Terdapat pengecualian untuk aturan oktet, khususnya untuk kovalen senyawa berilium, unsur-unsur Golongan 3A, dan unsur-unsur dalam perioda ketiga dan di atasnya dalam tabel periodik.

Untuk beberapa molekul atau ion poliatomik, dua atau lebih struktur Lewis berdasarkan struktur rangka yang sama akan mematuhi aturan oktet dan secara kimia dapat diterima. Struktur resonansi yang seperti itu merepresentasikan keseluruhan molekul atau ion.

Kekuatan ikatan kovalen diukur dalam istilah entalpi ikatannya. Entalpi ikatan dapat digunakan untuk mengestimasi entalpi reaksi.

Iklan

Jembatan dari Geometri ke Aritmatika

Posted in Simetri with tags , , , , , , , , , , , on Maret 14, 2014 by isepmalik

Alasan krusial mengenai pentingnya teori grup dalam kimia bahwa teori tersebut menyediakan deskripsi kuantitatif mengenai sifat simetri atom, molekul, dan padatan. Namun demikian, menjadi tidak tepat ketika berpikir bahwa teori grup hanya merupakan—atau utamanya—suatu teori mengenai simetri geometri karena teori grup juga menjelaskan proses aritmatika sederhana. Sebenarnya sumber kekuatan teori grup ketika dihubungkan dengan fenomena yang tergantung pada simetri di mana penetapannya dari hubungan antara simetri dan jumlah. Ini merupakan suatu analogi untuk menyediakan representasi aritmatika operasi geometri yang menghasilkan kesimpulan geometri dari perhitungan numerik sederhana.rotasi dan simetri molekul air

Klasifikasi Operasi Simetri

Konsep fundamental dalam menganalisis simetri suatu objek (seperti kubus atau molekul air) adalah gagasan mengenai covering operation (operasi). Operasi merupakan transformasi geometri suatu objek yang menghasilkan tampilan tidak berubah. Misalnya, rotasi molekul air 1800; aksis yang membagi dua sudut H—O—H mempengaruhi pertukaran posisi dua hidrogen sehingga molekul terlihat sama sebelum dan sesudah rotasi, seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.1.

Tes untuk mengenali operasi kadang-kadang tidak teramati ketika operasi dilakukan.

Banyak operasi seperti di atas untuk rotasi sederhana—mudah dan sangat membantu untuk mencobanya dengan model molekul. Selain itu, “refleksi cermin” dari distribusi materi di dalam molekul air dalam bidang yang dilewatkan melalui oksigen dan tegak-lurus molekul merupakan suatu operasi. Ini diperlihatkan dalam Gambar 2.2.

Kesempurnaan operasi suatu objek merupakan ketepatan deskripsi simetrinya.

Teori Grup dan Kimia

Posted in Teori Grup & Kimia with tags , , , , , , , , , , , , , on Maret 14, 2014 by isepmalik

Pendahuluan

Teori grup merupakan cabang matematika yang menjelaskan sifat model abstrak dari fenomena yang tergantung pada simetri. Meskipun abstrak, teori grup menyediakan teknik praktis untuk memprediksi secara kuantitatif dan dapat memverifikasi perilaku atom, molekul dan padatan. Ketika gagasan dasarnya sudah jelas maka teknik tersebut mudah untuk diaplikasikan di mana hanya memerlukan perhitungan aritmatika sederhana.

Dalam pembahasan pendahuluan mengenai aplikasi teori grup untuk kimia ini, semua alat matematika yang digunakan berupa konsep dasar dan dikembangkan ketika diperlukan. Alat matematika tersebut hanya gagasan dasar geometri Euclid, trigonometri dan bilangan kompleks.

Aplikasi Teori Grup

Teori grup bermanfaat untuk kimia dalam beberapa hal. Pertama, ia menyajikan penjelasan kualitatif mengenai perilaku materi dengan sederhana. Misalnya, mengapa keadaan elektron di dalam atom dapat diklasifikasikan (dengan aproksimasi yang baik) oleh empat bilangan kuantum n, l, ml dan ms? Mengapa dalam keadaan dasarnya BeH2 merupakan molekul linier tetapi H2O bengkok? Mengapa transisi tertentu tidak muncul dalam spektrum absorpsi? Komputasi yang panjang dapat menyajikannya dengan tepat tetapi jawabannya tidak informatif untuk pertanyaan tersebut; teori grup dapat menyediakan penjelasan mengenai faktor untuk menentukan jawaban tersebut.

Pada level lebih tinggi, teori grup dapat membantu menuliskan kaidah bahasa yang kita gunakan untuk menjelaskan dunia fisik. Prinsip mekanika kuantum dapat dinyatakan dengan ringkas, jelas dan meyakinkan karena sifat fungsi gelombang dan operator linear dikarakterisasi dengan baik oleh matematika.

Pemahaman kualitatif ditambah teori formal menghasilkan alat prediksi. Pertanyaan berikut mensurvei topik yang dibahas: Bagaimana kita dapat menjelaskan, mengklasifikasi dan memprediksi:

  1. mode vibrasi molekul?
  2. kemungkinan bentuk fungsi gelombang yang mengkarakterisasi struktur elektron di dalam atom dan molekul?
  3. sifat spektroskopi atom dan molekul; yaitu pertukaran energi dengan radiasinya?

Lingkup Metode Rasional dan Empiris

Posted in Metode with tags , , , , , on November 19, 2012 by isepmalik

Meskipun metode rasional mempunyai sejumlah keunggulan atas metode empiris, ia tidak dapat diterapkan dalam semua ilmu. Demikian pula sebaliknya, metode empiris mempunyai lingkup khasnya dan tidak bisa diterapkan dalam filsafat dan matematika. Tentu saja, garis-garis pemisah antara kedua metode ini bukan sekadar kesepakatan, melainkan tuntutan watak masalah tiap-tiap ilmu itu sendiri. Jenis masalah ilmu-ilmu alam menuntut pemecahan dengan metode empiris dan premis-premis yang diperoleh melalui pengalaman indriawi karena konsep-konsep yang dipakai dalam ilmu-ilmu tersebut dan yang menjadi subjek dan predikat proposisi-proposisinya berasal dari objek-objek kendriya (sensible things). Oleh karena itu, wajarlah bila pengalaman-pengalaman indriawi mesti diberlakukan untuk membuktikan kebenaran proposisi-proposisinya.

Misalnya, dengan menggunakan analisis filosofis dan rasional, sekeras apa pun otaknya diputar, filosof tidak akan bisa mengungkapkan bahwa benda terdiri atas timbunan molekul dan atom. Dengan hanya mengandalkan otak, filosof tidak akan mengetahui elemen-elemen apa yang diperlukan untuk membuat suatu senyawa kimia dan ciri-ciri apa yang bakal dimilikinya. Bagaimana komposisi kimiawi suatu makhluk hidup dan dalam kondisi material apa ia bisa bertahan hidup? Apa saja penyebab rasa sakit pada binatang dan manusia serta sarana apa yang bisa dipakai untuk mengobati dan menyembuhkan pelbagai penyakit tersebut?

Di sisi lain, soal-soal yang terkait dengan hal-ihwal mujarad tidak bisa dipecahkan lewat pengalaman indriawi, atau dinafikan melalui ilmu-ilmu empiris. Umpamanya, dengan pengalaman indriawi yang bagaimana dan di laboratorium macam apa serta dengan perangkat ilmiah yang mana ruh atau hal-hal imaterial lain bisa ditetapkan keberadaan atau ketiadaannya?

Lebih lanjut, semua proposisi filsafat pertama yang terdiri atas objek-objek filosofis yang tertangkap secara sekunder (secondaru philosophical intelligible) atau konsep-konsep yang diperoleh lewat kerja otak dan analisis rasional hanya bisa dibenarkan atau disalahkan dengan cara-cara rasional. Masalah semacam ini jelas hanya bisa dipecahkan dengan metode rasional yang mengandalkan proposisi-proposisi swabukti.

Dengan demikian, terlihat sekali betapa lemahnya pendapat kalangan yang mencampuradukkan jangkauan metode rasional dan empiris serta mencoba menegakkan keunggulan metode empiris atas metode rasional. Mereka mengira bahwa para filosof kuno cuma memakai metode rasional, sehingga tidak mampu menciptakan temuan-temuan ilmiah yang berhasil-guna. Padahal, orang-orang kuno juga menggunakan metode empiris dalam ilmu-ilmu alam, dan di antara mereka adalah Aristoteles. Dengan bantuan Alexander dari masedonia, ia membukan taman besar di Athena dan memelihara pelbagai tanaman dan binatang di dalamnya, sembari ia amati secara langsung keadaan dan kekhasan masing-masingnya. Perkembangan pesat yang diraih para ilmuwan modern mesti dilihat sebagai akibat penemuan seabrek perangkat ilmiah baru, kegetolan mereka pada soal-soal alam dan material serta fokus mereka yang sepenuhnya tertuju pada penemuan dan rekayasa, dan bukan akibat pengobatan mereka pada metode rasional dan penggantiannya dengan metode empiris.

Akhirnya, kita tidak boleh melupakan bahwa tatkala sarana dan perangkat tidak memadai untuk memecahkan suatu masalah, para filosof kuno suka menutupinya dengan mempradugakan berbagai hipotesis. Dan barangkali untuk mengukuhkan atau menjabarkan hipotesis-hipotesis itu, mereka menggunakan metode rasional. Akan tetapi, hal ini lebih disebabkan oleh kedangkalan pola-pikir filosofis dan ketaklengkapan perangkat-perangkat empiris mereka, bukan kegagalan mereka memedulikan metode empiris. Hal ini bukan dalih untuk menyangka bahwa fungsi filsafat hanyalah menyodorkan hipotesis, sedangkan fungsi ilmu pengetahuan ialah mengukuhkannya dengan metode ilmiah. Sesungguhnya, pada masa itu, ilmu pengetahuan dan filsafat tidak terpilahkan; semua ilmu empiris merupakan bagian dari filsafat.

(Sumber: M. Taqi Mishbah Yazdi. (2003).  Buku Daras Filsafat Islam. Bandung: Mizan).

Anabolisme dan Katabolisme

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 14, 2012 by isepmalik

Bagaimana nasib molekul-molekul organik yang kecil ini setelah masuk ke dalam sel? Biasanya ukurannya diperkecil lagi sehingga terbentuk molekul yang lebih sederhana yang mengandung 2-4 atom karbon. Molekul kecil ini kemudian menghadapi 2 pilihan. Pertama molekul ini dapat berfungsi sebagai bahan baku pembuatan gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino. Dan kemudian disusun menjadi komponen makro molekul dari sel: polisakarida lipid dan juga, protein asam nukleat. Tahapan metabolisme, di mana molekul besar yang kompleks dibuat dari molekul yang kecil dan sederhana disebut anabolisme.

Kedua, molekul yang mengandung 2-4 atom karbon ini dirombak lebihlanjut untuk pada akhirnya menjadi molekul anorganik yang sederhana seperti CO2, H2O dan NH3. Jumlah energi yang terdapat dalam hasil akhir perombakan ini jauh lebih kecil daripada jumlah energi yang terdapat dalam molekul-molekul asal. Jadi dalam tahapan proses degradasi ini dihasilkan energi. Tahapan metabolisme di mana molekul kompleks yang kaya energi dirombak menjadi molekul sederhana yang miskin energi disebut katabolisme.

Hasil reaksi anabolisme mengandung lebih banyak energi potensial daripada zat yang bereaksi. Dengan kata lain untuk merubah sebuah bahan baku yang mengandung 2 karbon seperti asetil-KoA menjadi suatu asam lemak 16 karbon memerlukan masukan energi seperti halnya pada elektrolisis air. Dalam kedua proses tersebut, ∆G-nya adalah positif. Jadi kedua reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan. Dengan katalisator atau tidak, semua reaksi kimia hanya dapat berlangsung secara spontan jika reaksi berlangsung ke arah yang menghasilkan energi bebas yaitu jika ∆G negatif. Lalu bagaimana proses anabolisme dapat berlangsung? Rahasianya ialah menggabungkan suatu reaksi katabolik yang mempunyai ∆G negatif dengan reaksi anabolik yang mempunyai ∆G positif. Dan karena tidak dapat berharap akan mencapai efisiensi yang mendekati 100%, kita harus memilih reaksi katabolik yang menghasilkan energi bebas yang jumlahnya melebihi yang kita perlukan dalam reaksi anabolik kita.

Mungkin bahan bakar yang paling banyak digunakan oleh sel-sel hidup ialah glukosa. Sebelumnya kita melihat bahwa pembakaran sempurna dan glukosa menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 686 kkal energi bebas. Tetapi dalam reaksi ini hampir semua energi bebas segera dilepaskan sebagai panas. Suatu produksi panas dalam jumlah sedang hanya cukup untuk menjaga agar sel-sel tetap hangat, tetapi tidak cukup untuk melangsungkan reaksi kimia anabolik. Apa yang harus diajukan oleh sel ialah mendapatkan cara untuk merubah energi bebas dari glukosa tersebut menjadi energi bebas dari molekul lain, umpamanya suatu asam amino, yang dibutuhkan oleh sel. Jadi akal sel tersebut ialah mengkatabolis molekul glukosa itu sedemikian rupa sehingga tidak semua energi bebas yang dihasilkan lenyap sebagai panas. Kuncinya ialah bertindak dalam beberapa langkah kecil dengan hati-hati, tetapi cukup besar sehingga ∆G dapat digabungkan dengan efisien pada kebutuhan anabolik sel. Sel-sel hidup mengkatabolis glukosa sedemikian rupa sehingga satu langkah, atau lebih baik beberapa langkah, menghasilkan cukup energi bebas untuk membentuk sebuah molekul ATP. Bagaimana hal ini dilaksanakan menjadi pokok bahasan selanjutnya.

Digesti

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 8, 2012 by isepmalik

Semua organisme membutuhkan penyediaan materi dan energi yang tetap dari lingkungannya agar dapat tetap hidup. Bagi sejumlah besar organisme, penyediaan utama materi dan satu-satunya penyediaan energi berasal dari molekul organik yang dimakannya. Nutrisi yang seluruhnya tergantung pada molekul organik yang telah terbentuk sebelumnya disebut heterotrofik dan organisme yang memanfaatkan makanan jenis ini, disebut heterotrof. Mikro organisme yang tidak mempunyai klorofil, misalnya E. coli, tanaman yang tidak hijau daun dan semua hewan bersifat heterotrofik.

Bahan makanan yang padat biasanya dirombak menjadi molekul yang relatif kecil dan mudah larut sebelum dapat dimanfaatkan oleh sel-sel. Proses perombakan ini disebut digesti. Proses ini sebenarnya adalah suatu hidrolisis enzimatik dari (1) polisakarida (yaitu pati) menjadi gula, (2) protein menjadi asam amino, (3) lemah menjadi asam lemak dan gliserol dan (4) asam nukleat menjadi nukleotida. Pada tiap proses molekul air disisipkan diantara subunit-subunit sehingga subunit-subunit tersebut terpisah. Karena itu disebut hidrolisis.

Pada hirolisis hanya sedikit sekali energi yang dihasilkan. Hidrolisis maltosa menjadi 2 molekul glukosa hanya menghasilkan 4 kkal energi bebas:

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6             ∆G = -4 kkal/mol

Kebanyakan energi bebas yang tersimpan di dalam pati, protein dan lemak masih tersimpan di dalam hasil akhir dari digesti zat-zat tersebut yaitu gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Tetapi proses digesti mengecilkan ukuran molekul sehingga memudahkan penyerapannya dari CES ke dalam sitoplasma sel.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). Biologi Jilid 1).

Amina

Posted in Amina with tags , , , , , on April 29, 2012 by isepmalik

  1. Amina adalah senyawa yang mengandung atom nitrogen trivalen yang berikatan dengan satu/ dua/ tiga atom karbon. Ditinjau dari rumus strukturnya, amina merupakan turunan dari NH3 dengan satu/ dua/ tiga atom hidrogennya digantikan oleh gugus alkil (-R) atau aril (-Ar).
  2. Klasifikasi amina didasarkan atas jumlah atom H dalam NH3 yang digantikan oleh gugus alkil/ aril. Bila yang diganti hanya satu atom H disebut amina primer, bila yang diganti dua buah atom H disebut amina sekunder, dan bila yang diganti tiga buah atom H dinamakan amina tersier. Bila penggantinya gugus alkil dinamakan amina alifatik, dan bila penggantinya gugus aril dinamakan amina aromatik. Dalam hal atom N dalam amina merupakan bagian dari suatu cincin maka amina tersebut diklasifikasikan sebagai amina heterosiklik. Bila atom N dalam amina merupakan bagian dari cincin aromatik, maka amina tersebut termasuk amina heterosiklik aromatik.
  3. Menurut tatanama IUPAC, pemberian nama pada amina primer serupa dengan cara untuk alkohol, tetapi akhiran –a dalam nama alkana induknya diganti dengan kata amina. Untuk amina sekunder dan tersier, diberi nama dengan menganggapnya sebagai amina primer yang tersubstitusi pada atom N. Dalam tatanama trivial, adalah dengan menyebut nama gugus alkil/ aril yang terikat pada atom N dengan urutan abjad, kemudian ditambahkan kata amina dibelakangnya.
  4. Semua amina merupakan senyawa polar, dan antar molekul amina primer/ sekunder terdapat ikatan hidrogen. Karena perbedaan keelektronegatifan antara atom N dan H relatif kecil maka ikatan hidrogen antar molekul amina tidak sekuat molekul-molekul yang mengandung gugus –OH, seperti misalnya alkohol. Adanya perbedaan kekuatan antara ikatan hidrogen dalam molekul-molekul amina maupun alkohol nampak pengaruhnya terhadap titik didih kedua golongan senyawa tersebut. kelarutan amina dalam air menurun seiring dengan meningkatnya berat molekul. Dengan molekul air, semua amina dapat membentuk ikatan hidrogen.
  5. Semua senyawa amina bersifat basa lemah, demikian pula larutannya dalam air. Harga tetapan ionisasi asam konjugat suatu amina (Ka) dijadikan acuan dalam menentukan kebasaan suatu amina. Dalam praktiknya, yang dipakai adalah notasi pKa (= -log Ka). Hasil kajian menunjukkan bahwa sifat basa suatu amina alifatik/ aromatik ditentukan oleh rumu strukturnya.
  6. Semua amina dapat bereaksi dengan asam. Di samping itu terdapat pula reaksi-reaksi yang khas, yaitu: (a) dengan HNO2 amina alifatik primer, sekunder, dan tersier memberikan reaksi yang spesifik, sehingga dapat digunakan untuk membedakan ketiga jenis amina tersebut, (b) amina aromatik primer dengan HNO2 pada 00C menghasilkan garam diazonium, (c) dengan HOCl atau (CH3)3C-OCl amina akan mengalami substitusi pada atom H (yang terikat atom N) oleh atom Cl, (d) larutan KMnO4 dan asam-asam peroksi dapat mengoksidasi amina.
  7. Dua macam cara yang dapat digunakan untuk membuat amina adalah: (a) cara substitusi, yaitu mereaksikan amonia dengan alkil halida, (b) cara reduksi, yaitu dengan mereduksi senyawa nitro atau senyawa nitril atau senyawa aldehida/ keton, dengan ketentuan bahwa untuk masing-masing senyawa tersebut menggunakan reduktor yang berbeda. Cara pembuatan amina primer yang khusus adalah melalui reaksi degradasi Hofmann, yaitu mereaksikan suatu amida dengan brom dalam suasana alkalis. Kekhususan dari cara yang terakhir ini adalah terjadinya pengurangan satu atom C (degradasi) pada amida asalnya.

(Sumber: Parlan. (2003). Kimia Organik I. Universitas Negeri Malang. Hal: 230-231).