stereokimia

STEREOKIMIA

 Stereokimia yaitu ilmu yang menggali tentang molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, artinya bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul diatur dalam ruang satu terhadap ruang yang lainnya.aspek aspek dalam stereokimia yaitu :

1.      Isomer geometric : bagaimana ketegaran atau rigidity dalam molekul dapat    mengakibatkan isomeri

2.      Konformasi molekul : bentuk molekul dan bagaimana bentuk ini dapat diubah

3.      Kiralitas (chirality) molekul : bagaimana penataan kiri atau kanan atom-atom disekitar atom karbon dapat mengakibatkan isomeri.

A.    ISOMERI GEOMETRI DALAM ALKENA DAN SENYAWA SIKLIK

1.isomer geometri dalam alkena

 isomerisme cis dan trans atau atau isomerisme geometrik  atau isomerisme konfigurasi adalah sebuah bentuk stereoisomer yang menjelaskan orientasi gugus gugus fungsi dalam sebuah molekul. Secara umum, isomer seperti ini mempunyai ikatan rangkap yang tidak dapat berputar. Selain itu, isomer ini juga muncul dikarenakan struktur cincin molekul yang menyebabkan perputaran ikatan sangat terbatas.

Istilah "isomerisme geometrik" adalah istilah lama yang sudah tidak digunakan lagi dan merupakan sinonim dari "isomerisme cis-trans". Ia kadang-kadang juga merupakan sinonim untuk stereoisomerisme umum (misalnya isomerisme optis); istilah yang tepat untuk stereoisomerisme non-optis adalah diastereomerisme.

Terdapat dua bentuk isomer cis-trans, yakni cis dan trans Ketika gugus substituen berorientasi pada arah yang sama, diastereomer ini disebut sebagai cis, sedangkan ketika subtituen berorientasi pada arah yang berlawanan, diastereomer ini disebut sebagai trans. Contoh molekul hidrokarbon yang menunjukkan isomerisme cis-trans adalah 2-butena senyawa yang mengandung ikatan rangkap (seperti alkena), ikatan rangkap tersebut akan bersifat kaku sehingga tidak dapat berputar karena ikatan rangkap ini tidak dapat berputar, maka ketika ada dua senyawa yang memiliki struktur berbeda, itu artinya kedua senyawa tersebut memang merupakan dua senyawa yang berbeda sifat. Dengan kata lain, dua senyawa tersebut adalah isomer satu sama lain.

Isomer geometri dalam Alkena (Cis dan Trans). Diakibatkan oleh ketegarandalam molekul. Dijumpai dalam dua kelas senyawa: alkena dan senyawa siklik.Senyawa yang mempunyai ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatanrangkap sebagai sumbunya, tanpa mematahkan ikatan pi nya.

 Karena kekakuanikatan pi, gugus-gugus yang terikat pada ikatan pi terletak tetap dalam ruang relatifsatu sama lain.Syarat isomer geometri dalam alkena, yaitu tiap atom karbon yang terlibatdalam ikatan pi mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl. Jika salahsatu atom karbon berikatan rangkap itu mempunyai dua gugus identik, misalny adua atom H atau dua gugus CH₃ maka tak mungkin terjadi isomeri geometri.

A.    Sistem Tata Nama (E) dan (Z)

Aturan Penandaan E dan Z untuk membedakan isomer alkena dengan duasubstituen dapat kita gunakan istilah cis-trans.

Jika substituen dengan prioritas yang sama berposisi sama maka diberi tanda Z ( Zussamen) sedangkan jika posisinya berlawanan diberi tanda E ( Entgegen).Aturan yang digunakan untuk memberikan urutan prioritas disebut aturan Cahn-Ingold-Prelog (diambil dari nama ilmuwan yang menemukannya). Aturan-aturan tersebut adalah sebagai berikut: Aturan 1 : Lihat pada atom yang terikatlangsung pada karbon ikatan rangkap lalu urutkan substituen tersebut berdasarkannomor atomnya.

Klorin memiliki nomor atom lebih besar dibandingkan karbon, sehinggasubstituen Cl menerima prioritas lebih tinggi dibandingkan metil.Aturan 2 : Jika pengurutan prioritas tidak dapat dilakukan menggunakan atom pertama yang terikat langsung pada karbon ikatan rangkap maka gunakan prioritasatom berikutnya. Substituen -CH2 CH3 dan – CH3 memiliki prioritas yang sama jikadigunakan aturan 1 karena kedua atom yang terikat langsung pada karbon ikatanrangkap adalah atom karbon juga. Dengan aturan 2, gugus etil menerima prioritaslebih tinggi dari pada metil karena etil memiliki prioritas lebih tinggi pada atomkedua. Atom karbon yang terikat pada karbon ikatan rangkap, masih mengikat satukarbon lain, sedangkan atom kedua pada gugus metil adalah hidrogen.

B.     Aturan Deret

Aturan deret untuk prioritas :

1.      Jika atom-atom yang dipermasalahkan berbeda-beda, maka urutanderet ditentukan oleh nomor atom. Atom dengan nomor atom tinggimemperoleh prioritas.F < Cl < Br < ISemakin tinggi nomor atom, maka prioritas semakin naik.

2.       Jika atom-atom itu adalah isotop satu sama lain, maka isotop dengannomor massa tinggi memperoleh prioritas.H D Nomor massa 1 < 23)

3.      Jika kedua atom tersebut identik, maka nomor atom dari atom-atom berikutnya digunakan untuk memberikan prioritas. Jika atom-atom tersebut juga mengikat atom-atom identik, maka prioritas ditentukan pada titik pertamakali dijumpai perbedaan dalam menyusuri rantai. Atom yang mengikat suatuatom dengan prioritas tinggi akan diprioritaskan (jangan menjumlakan nomor-nomor atom, melainkan mencari atom tunggal yang berprioritas tinggi).4)

4.      Atom-atom yang terikat oleh ikatan rangkap atau ikatan ganda tigadiberi kesetaraan (equivalenceis) ikatan tunggal, sehingga atom-atom ini dapatdiperlakukan sebagai gugus-gugus berikatan tunggal, dalam menentukan prioritas. Tiap atom berikatan rangkap diduakalikan (atau ditigakalikan untukikatan ganda tiga).

2.isomer geometric dalam senyawa siklik

                                  

       alkana asikloik(rantai terbuka) dengan sikloalkana memiliki sifat kimia yang mirip. Keduanya sama-sama non polar dan cenderung inert. Akan tetapiterdapat perbedaan mendasar Pertama, sikloalkana kurang fleksibel dibandingkandengan alkana rantai terbuka. Ikatan tunggal (ikatan sigma) pada alkana asliklikdapat berputar.Pada sikloalkana, ikatan yang terbentuk kurang bebas untuk berputar.Misalnya siklopentana, bentuknya adalah segitiga rigid dan planar. Putaran padaikatan karbon-karbon tidak mungkin terjadi tanpa merusak cincin.

karena strukturnya yang siklik, sikloalkana memiliki dua sisi yaitu sisi atas dan bawah. Hal ini memungkinakn sikloheksana memiliki kemungkinanisomerisme berdasarkan letak substituennya. Contohnya, ada dua bentuk isomerdari 1,2-dimetilsiklopropana. Pertama dengan dua gugus metil pada sisi yang sama,kedua dengan gugus metil pada posisi yang berlawanan. Kedua bentuk isomermerupakan molekul yang stabil, dan dapat dikonfersi dari bentuk satu ke bentuklainnya tanpa memecah cincin atau tanpa membentuk ikatan baru.

B.KONFORMASI DAN KIRALITAS SENYAWA TERBUKA

1. Konformasi senyawa terbuka

            Gugus-gugus fungsi yangterikat pada ikatan karbon-karbon dalam senyawa alkana dapat berotasi dengan bebasmengelilingi ikatan tersebut. Oleh karena itu atom-atom dalam suatu senyawa rantai terbuka dapat memiliki posisi yang tak terhingga banyaknya di dalam ruang relatifsatu terhadap yang lain. Pengaturan posisi atom yang bervariasi/berbeda-beda yangdiakibatkan oleh rotasi ini disebut konformasi.Untuk menggambarkan konformasi, digunakan tiga jenis rumus yaitu  :

1. Rumus dimensional

2. Rumus bola-dan-pasak

3. Proyeksi Newman

terbuka dapat memiliki posisi yang tak terhingga banyaknya di dalam ruang relatifsatu terhadap yang lain. Pengaturan posisi atom yang bervariasi/berbeda-beda yangdiakibatkan oleh rotasi ini disebut konformasi.Untuk menggambarkan konformasi, digunakan tiga jenis rumus yaitu :1. Rumus dimensional2. Rumus bola-dan-pasak3. Proyeksi NewmanProyeksi Newman adalah pandangan ujung ke ujung dari dua atom karbon sajadalam molekul itu, sementara ikatan antar karbon tidak terlihat. Ketiga ikatan darikarbon depan tampak menuju pusat proyeksi sementara ketiga ikatan dari karbon belakang hanya tampak sebagian.

2. kiralitas senyawa rantai terbuka

Istilah kiral berasal dari kata Yunani χειρ (kheir ) yang berarti tangan. Istilah kiral secara umum digunakan untuk menggambarkan suatobjekyang tidak dapat bertumpukan secara pas pada bayangannya. Akiral (tidak kiral) adalah benda yangidentik dengan bayangan cermin. Untuk mempelajari kiralitas, dapat menggunakantangan manusia sebagai perumpaaan. 

Molekul kiral yang saling mempunyai bayangan cermin satu sama lain disebutdengan enantiomer atau isomer optic Molekul kiral adalah molekul yang mempunyai bayangan cermin tidaksuperimposabel(tidak dapat bertumpukan).Yang menyebabkan adanya kiralitas adalah adanya senyawa karbon yang tidak simetris. 

Isomeri struktur senyawa hidrokarbon dan sistem nomenklatur

ISOMERI STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTEM NOMENKLATUR

Sistem nomenklatur

Pada sekitar tahun 1800, semua senyawa organik yang ditemukan belum diketahui strukturnya dan untuk mengidentifikasinya harus diberi nama.

Pada tahun 1892 di jenawa , para ahli kimia membuat suatu peraturan untuk penamaan kimia organik.nama-nama itu disebut nama sistematik.sistem yang dikembangkan itu disebut sistem nomenklature IUPAC (international union of pure and applie d chemistry) suatu perkumpulan para ahli kimia yang bertugas memperbarui dan memperbaiki sistem ini secara berkala.

Pemberian nama diberikan berdasarkan jumlah atom karbon, bentuk, dan jenis ikatan. Atom karbon memiliki empat elektron valensi sehingga pada keadaan normal, atom karbon akan mengikat empat atom lainnya. Pada kenyataannnya atom karbon bisa mengikat tiga atau dua atom lain. Keadaan yang seperti inilah yang menimbulkan adanya perbedaan cara penamaan.

sistem penamaan :

1.Penamaan rantai utama didasarkan atas jumlah atom karbon dalam rantai terpanjang yang kemudian diubah kedalam bahasa yag sudah ditentukan.

2.Rantai cabang disebut dengan rantai alkil, akhiran nama ane, ena, dan una diganti dengan –il. Sedangkan struktur susunan atom karbon dalam cabang yang bercabang akan diberikan nama khusus. Sebagai contoh isopropil.

 

3.Cabang rantai yang berupa atom halida digunakan penamaan dengan akhiran –o. Nama gugus alkil disebut terlebih dahulu. Sebagai contoh: iodo-, bromo-, dsb.

4.Satu alkil terikat pada rantai ujung senyawa disebut dengan alkil halida primer (RCH2X). Sedangkan dua gugus alkil yang terikat pada karbon ujung disebut dengan alkil halida sekunder (R2CHX), dan tiga gugus alkil yang terikat pada karbon ujung disebut alkil halida tertier (R3CX).

5.Letak rantai cabang maupun ikatan rangkap pada rantai utama mempengeruhi penamaan senyawa. Urutan dimulai dari atom karbon ujung yang paling dekat dengan cabang. Cantumkan angka 1,2,3,.... di depan nama senyawa.

6.Rantai ganda ataupun rantai cabang (alkil) dengan jumlah lebih dari satu dalam struktur senyawa dihitung dan diberi prefiks sesuai dengan jumlah yang ada. Sebagai contoh : di, tri, tetra, dsb.

7.Urutan peletaan susunan nama senyawa yang memiliki gugus cabang adalah dengan menempatkan gugus cabang dengan urutan abjad huruf awal dalam penulisan bahasa inggris kemudian diikuti dengan nama rantai utama.

8.Rantai karbon berbentuk cincin diberi nama sesuai dengan jumlah atom karbon penysunnya dengan awalan siklo-. 

Dengan rumus :

Prefix(cabang) + parent(induk) + suffix(akhiran) 

ex :

"Semakin banyak percabangan maka semakin logis jika rantainnga panjang"

ISOMER STRUKTUR

Isomer adalah senyawa kimia yang memiliki rumus molekul yang sama - yang berarti bahwa mereka terdiri dari jumlah yang sama dari jenis atom yang sama - tetapi memiliki struktur atau pengaturan yang berbeda dalam ruang.

ISOMER STRUKTUR 

terbagi menjadi 3 yaitu : 

• Isomer Kerangka/ Rantai

Dapat dijelaskan bahwa : 

1. Pada rantai lurus : lebih stabil dikarnakan halangan stericknya rendah.

1. Pada yang bercabang : lebih reaktif karna halangan stericknya besar.

•  Isomer posisi

Isomer posisi adalah isomer yang memiliki perbedaan posisi ikatan rangkap karbon-karbon dalam molekul yang sama.

 

Dapat dijelaskan bahwa : ikatan akan lebih stabil jika ikatan hidrogen yang dibangun antar molekul lebih banyak.maka yang stabil adalah 2-butena.

• isomer fungsi

 isomer mengandung gugus fungsional yang berbeda – yaitu, mereka milik keluarga yang berbeda dari senyawa (seri homolog yang berbeda).

Contohnya pada alkena dimulai dari propena (C3H6) 

 

Isomer strhktur dapat disimpulkan bahwa dalam suatu ikatan dilihat bukan hanya dari strukturnya melainkan sifat yang berbeda baik sifat fisika dan sifat kimia

ISOMER PADA ALKANA

"semakin banyak atom carbon maka semakin banyak isomernya".

Dapat dilihat dari tabel berikut :

Jumlah atom C	C4	C5	C6	C7	C8	C9	C10
Rumus molekul	C4H10	C5H12	C6H14	C7H16	C8H18	C9H20	C10H22
Jumlah isomer	2	3	5	9	18	35	75

Pada rumus molekul alkana yaitu CnH2n+2 
Jika n>4 maka isomernya lebih bervariasi.

pada ikatan H-C-H = 117 derajat, dan 
pada ikatan H-C-C = 121 derajat 
sudut ikatan pada H-C-C lebih besar dari sudut ikatan H-C-H dikarenakan  bentuk molekul H-C-C adalah pola linier dimana atom-atomnya  tertata pada suatu garis lurus sedangkanikatan H-C-H memiliki bentuk  molekul pola Segitiga Planar dimana atom-atom dalam molekulnya berbentuk segitiga tertata dalam bidang datar,tiga atom akan berada pada titik sudut segitiga sama sisi dan dipusat segitiga terdapat atom pusat.

klasifikasi senyawa organik

klasifikasi senyawa organik

Untuk mempermudah pembelajaran, senyawa organik diklasifikasikan ke dalam berbagai kelompok dan sub-kelompok. Secara umum, senyawa organik dikategorikan sebagaimana dalam pembahasan berikut ini.

Secara luas senyawa organik diklasifikasikan ke dalam kelas berikut:

A. Senyawa rantai terbuka

Senyawa rantai terbuka juga disebut senyawa alifatik. 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 adalah senyawa yang mengandung karbon dan hidrogen yang bergabung bersama dalam rantai lurus, bercabang atau cincin non-aromatik. Senyawa ini digunakan sebagai inhibitor korosi.

Contoh senyawa rantai lurus:

CH₃– CH₂ – CH₂ – CH₃ 

   

CH₃– CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH 

H₂C  = CH₂

Contoh senyawa rantai bercabang :

        

        Sifat Senyawa alifatik

·     a. Jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap tunggal dinamakan alkana.
b. Tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga alkuna(Gambar 1.1).

Gambar 1.1 contoh dari alifatik jenuh dan alifatik tak jenuh

Selain hidrogen, elemen lain dapat terikat pada rantai karbon, yang paling umum adalah oksigen / nitrogen / sulfur dan klor. Senyawa alifatik yang paling sederhana adalah metana (CH₄). Senyawa alifatik bisa asiklik atau siklik, tetapi bukan senyawa karbon aromatik. Sebagian besar mudah terbakar, yang memungkinkan digunakan dalam hidrokarbon sebagai bahan bakar, seperti metana dalam pembakar Bunsen dan gas alam cair (LNG), dan asetilena dalam pengelasan.

      Kelompok terpenting dalam senyawa alifatik adalah:

• ·         n-, Iso- dan Siklo-Alkana (Senyawa hidrokarbon jenuh)
• ·         n-, Iso- dan Siklo-Alkena dan -Alkuna (Senyawa hidrokarbon tak jenuh).

B. Senyawa rantai tertutup

Senyawa ini mengandung satu atau lebih rantai tertutup (cincin) dan dikenal sebagai senyawa siklik atau cincin. Dibedakan atas homosiklik dan heterosiklik.

1. ·      .  Senyawa homosiklik

Senyawa-senyawa di mana cincin hanya terdiri dari atom karbon disebut senyawa homosiklik. Senyawa homosiklik atau senyawa karbosiklik dibagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan senyawa aromatik.

a. senyawa alisiklik

Sebuah cincin beranggota tiga atau lebih atom karbon menyerupai senyawa alifatik seperti dalam senyawa homosiklik disebut senyawa alisiklik. Hidrokarbon alisiklik jenuh memiliki rumus umum Cn H₂n. Contoh senyawa alisiklik adalah siklopentana, siklobutana, sikloheksana (gambar 1.2).

gambar 1.2 contoh dari senyawa alisiklik

b.      Senyawa aromatik

Senyawa ini mengandung cincin benzena yaitu sebuah cincin dari enam atom karbon dengan ikatan ganda dan tunggal yang berselang-seling. Disebut senyawa aromatik karena banyak dari mereka yang memiliki bau yang harum (gambar 1.3).

Gambar 1.3 contoh dari senyawa aromatik

           2. Senyawa heterosiklik

Ketika lebih dari satu jenis atom berada dalam satu senyawa cincin, mereka dikenal sebagai senyawa heterosiklik (gambar 1.4). Dalam senyawa ini umumnya satu atau lebih atom unsur seperti nitrogen 'N', oksigen 'O', atau sulfur 'S' ada di dalam cincin. Atom selain karbon yaitu N, O atau S yang ada dalam cincin disebut heteroatom. Senyawa heterosiklik banyak terdapat di alam sebagai suatu alkaloid (seperti, morfin, nikotin dan kokain), asam-asam nukleat (pengemban kode genetik), dan senyawa biologi lainnya(gambar 1.5).

Gambar 1.4 contoh senyawa heterosiklik

Gambar 1.5 contoh senyawa heterosiklik terdapat dialam sebagai alkaloid