KEISOMERAN SENYAWA KARBON

            Keisomeran adalah yaitu suatu senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama, tetapi rumus struktur dan konfigurasinya berbeda. Keisomeran yang terjadi akibat perbedaan struktur disebut isomer struktur, sedangkan keisomeran karena perbedaan konfigurasi disebut isomer ruang. Isomer struktur terdiri dari isomer rangka, isomer posisi, dan isomer fungsi, sedangkan isomer ruang terdiri dari isomer geometris dan isomer optis.

A.    Isomer Struktur

a.       Isomer Rangka

Isomer kerangka terjadi pada senyawa yang memiliki molekul dan gugus fungsi yang sama, tetapi rantai induknya berbeda.

·         Contoh :

Keisomeran 1-butanol dengan 2-metil-propanol

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH                    1-butanol

CH₃ – CH – CH₂ – OH                                2-metil-propanol

             ǀ

           CH₃

b.      Isomer Posisi

Isomer posisi terjadi pada senyawa yang memiliki rumus molekul dan gugus fungsi serta kerangka yang sama, tetapi berbeda letak (posisi) gugus fungsinya.

·         Contoh :

Keisomeran 1-propanol dengan 2-propanol

CH₃ – CH₂ – CH₂ – OH                               1-propanol

CH₃ – CH – CH₃                                          2-propanol

             ǀ

           OH

c.       Isomer Fungsi

Isomer fungsi terjadi pada senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi berbeda gugus fungsinya.

·         Contoh :

1)      Alkanol (alkohol) dengan Alkoksi Alkana (eter), rumus umunya C_nH_2n+2O

§  Contoh : C₂H₆O

CH₃ – CH₂ – OH                            CH₃ – O – CH₃

        etanol                                         dimetil eter

     (alkohol)                                             (eter)

2)      Alkanal (aldehid) dengan Alkanon (keton), rumus umumnya C_nH_2nO

§  Contoh : C₃H₆O

      O

       ǁ

CH₃ - CH₂ – C – H                         CH₃ – C – CH₃

  ǁ

 O

          propanal                                     propanon

          (aldehid)                                      (keton)

3)      Asam Alkanoat (asam karboksilat) dengan Alkil Alkanoat (ester), rumus umumnya C_nH_2nO₂

§  Contoh : C₃H₆O₂

     O                                       O

    ̸ ̸                                           ǁ

CH₃ – CH₂ – C                               CH₃ – C – CH₃

                        \

                        CH

B.     Isomer Ruang

a.       Isomer Geometris

Isomer geometris terjadi karena perbedaan konfigurasi molekul atau perbedaan susunan ruang atom-atom dalam molekul. Isomer geometris terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap seperti alkena. Gugus yang diikat dapat terjadi dalam satu ruang atau pada ruang yang berbeda.

Isomer geometris mempunyai dua bentuk, yaitu bentuk cis dan bentuk trans. Bentuk cis terjadi apabila gugus sejenis terletak pada ruang sama, sedangkan bentuk trans terjadi apabila gugus sejenis terletak pada ruang yang berbeda.

·         Contoh : C₂H₂Br

H               H                                   H            Br

   \             ̸                                          \          ̸

    C = C                                              C = C

   ̸             \                                          ̸          \

Br             Br                                  Br           H

 cis 1,2-dibromo-etena                 trans 1,2-dibromo etena

b.      Isomer Optis

Isomer optis terjadi pada senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi jika keduanya dilewatkan pada cahaya terpolarisasi keduanya mempunyai sifat yang berbeda. Perbedaan ini terletak pada perputaran bidang cahaya terpolarisasi. Satu isomer memutar ke kanan, isomer yang lain memutar ke kiri.

         Isomer yang memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan disebut senyawa dekstro. Sementara itu, senyawa yang memutar bidang cahaya ke kiri disebut senyawa levo.

·         Contoh : Asam Laktat

Asam lakta yang memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan disebut dekstro laktat (d-laktat). Sebalikanya, asam laktat yang memutar bidang cahaya polarisasi ke kiri disebut levo laktat (l-laktat).

                       H                                         COOH                COOH

                        ǀ                                           ̸                                     \

HC₃ – C – COOH                 H – C                                      C – H

                        ǀ                                       ̸    \                                    ̸    \

OH                             CH₃     OH                       HO      CH₃

               asam laktat                 d-laktat                           l-laktat

Senyawa destroy merupakan bayangan cermin levo. Hal ini berlaku juga sebaliknya.

Menurut Lebel dan van’t Hoff, keisomeran optis disebabkan karena adanya atom karbon asimetris dalam molekulnya. Atom karbon asimetris yaitu atom karbon yang mengikat empat gugus yang berbeda. Atom C asimetris ditandai dengan *.

·         Contoh :

           H

   ǀ

   H₃C – C* - COOH

                ǀ

OH

Pada senyawa asam laktat tersebut, atom C asimetris mengikat empat gugus yang berbeda yaitu H, COOH, CH₃, dan OH. Molekul yang mempunyai atom C asimetris dinamakan molekul kiral.

BENZANA dan TURUNANNYA

Benzana merupakan suatu senyawa hidrokarbon dengan rumus molekul C₆H₆ dan strukturnya merupakan rantai lingkar (siklik) dengan ikatan rangkap selang-seling.

1.      Struktur Benzana

Pada tahun 1865, Friedrich August Kekulé, kimiawan dari Jerman, memformulasikan rumus struktur benzena. Rumus struktur benzena merupakan segi enam beraturan dengan atom-atom karbon berikatan rangkap dengan sudut ikatan masing-masing 60^o. kedudukan ikatan rangkap pada senyawa karbon ini dapat berpindah-pindah posisi. Peristiwa ini disebut resonansi ikatan rangkap. Resonansi mengakibatkan ikatan rangkap delam benzena menjadi stabil. Rumus tersebut dituliskan sebagai berikut :

 

              

                                       atau      

Berbagai Senyawa Turunan Benzena

Atom/Gugus Atom Pengganti	Struktur	Nama
Metil : - CH3	CH3                             ̸	Metil benzena (toluena)
Nitro : - NO2	NO2                             ̸	Nitro benzena
Hidroksi : - OH	OH                             ̸	Fenol
Amina : - NH2	NH2                             ̸	Fenilamina (anilin)
O                            ̸ ̸ Karboksilat : - C – OH	COOH                             ̸	Asam benzena karboksilat (asam benzoat)
Sulfonat : SO3H	SO2H                             ̸	Asam benzena sulfanot
Etena : - CH = CH2	CH = CH2                             ̸	Vinil benzena (stirena)
O                      ̸ ̸ Aldehid : - C                     \                      H	COH                              ̸	Benzaldehid
Halogen : (- F, - Cl, - Br, - I)	F                              ̸                              Cl                              ̸                              Br                              ̸                               I                              ̸	Fluoro benzena Kloro benzena Bromo benzena Iodo benzena
Metoksi : - OCH3	OCH3                              ̸	Metoksi benzena (anisol)

v  Sifat-sifat Benzena

Benzena mempunyai sifat yang berbeda dengan senyawa hidrokarbon lain. Sifat-sifat benzena dibedakan menjadi dua, yaitu sifat fisis dan sifat kimia.

1)      Sifat Fisis

Sifat fisis benzena meliputi hal-hal berikut.

a.       Benzena merupakan senyawa nonpolar yang tidak berwarna, berbau khas, dan mudah menguap.

b.      Benzena larut dalam pelarut organic seperti CCl₄ (karbon tetra klorida), dietil eter, dan heksana, tetapi tidak larut dalam air.

c.       Titik leleh benzena 5,5^oC, sedangkan titik didihnya 80,1^oC.

2)      Sifat Kimia :

Sifat kimia benzena sebagai berikut.

a.       Uap benzena bersifat toksik dan sedikit karsinogenik.

b.      Benzena dapat dioksidasi menghasilkan gas CO₂ dan H₂O. Reaksi ini menghasilkan jelaga cukup tebal karena terbentuk banyak partikel karbon.

c.       Benzena tidak dapat dioksidasi dengan larutan KMnO₄.

d.      Benzena tidak dapat dioksidasi oleh Br₂, H₂O, dan KMnO₄tetapi dapat diadisi oleh H₂ dan Cl₂. Sulitnya reaksi adisi pada benzena disebabkan adanya delokalisasi electron dan resonansi ikatan rangkap pada struktur benzena. Sementara itu, reaksi adisi benzena dengan H₂ dan Cl₂ dapat berlangsung dengan bantuan katalis Ni atau sinar matahari.

e.       Atom-atom H pada molekul benzena dapat disubtitusikan oleh atom atau gugus atom menghasilkan turunan benzena. Berdasarkan jumlah atom H yang diganti dengan subtituen (atom atau gugus atom lain), benzena tersubtitusi dibedakan menjadi tiga.

1)      Satu Subtituen

Apabila hanya satu atom H diganti dengan satu subtituen, hanya dihasilkan satu bentuk, yaitu :

                      X

                     ̸

2)      Dua Subtituen

Apabila dua atom H diganti dengan dua subtituen, dihasilkan tiga bentuk isomer, yaitu orto (o), meta (m), dan para (p).

          X                                X                                 X

           ǀ         X                    ǀ                                  ǀ

                    ̸

                                                       \            

           X                       ǀ

                                                                                 X

  Orto (1,2)                     Meta (1,3)                para (1,4)

3)      Tiga Subtituen

Apabila tiga atom H diganti dengan tiga subtituen, dihasilkan tiga bentuk isomer visinal (v), asimetri (a), dan simetri (s).

         X                                 X                                 X

          ǀ         X                      ǀ        X                       ǀ

                   ̸                                   ̸       

                    

         \                                                      ̸                 \

                   X                       ǀ                        X                 X

                                             X

 Visinal (1, 2, 3)          asimetri (1, 2, 4)       simetri (1, 3, 5)

Selain ketiga subtituen tersebut, ada senyawa turunan benzena dari gabungan cincin benzena. Senyawa tersebut dikenal dengan polibenzena, beberapa contoh polibenzena sebagai berikut.

 

                       Naftalena                                  Antrasena                          Fenantrena

v  Reaksi-reaksi pada Benzena

1)      Reaksi Sulfonasi

Sulfonasi merupakan reaksi antara benzena dengan asam sulfat. Pada reaksi ini akan terjadi penggantian atom H dengan gugus –SO₃H menghasilkan asam benzena sulfonat.

                                                                     HO     O

                                                                          \    ̸ ̸

                  H                                                       S

                 ̸                                                         ̸   \\

                        + H₂SO₄        à                              O    +    H₂O

Asam benzena sulfonat merupakan bahan yang sangat penting untuk pembuatan fenol.

               ¯O     O

                    \   ̸ ̸

                     S                                                          OH

                    ̸   \\                                                        ̸

                         O     +   OH¯        à                                +    

Ion benzena sulfanot                                 Fenol

2)      Reaksi Alkilasi

Reaksi alkilasi merupakan reaksi antara benzena dengan gugus alkil. Reaksi ini berlangsung melalui sintesis Friedel-Crafts. Pada reaksi alkilasi, atom H dari benzena diganti dengan gugus alkil. Agar reaksi berlangsung cepat digunakan katalis AlCl₃.

                      H                                                        CH₃

                     ̸                                                            ̸

                              +  CH₃Cl    à                                     +   HCl

        Benzena                                   Metil  benzena (toluena)

Apabila menggunakan katalis AlCl₃ dan HCl maka reaksi antara benzena dengan etena dapat terjadi. Reaksi ini menghasilkan etil benzena.

                      H                                                        CH₂CH₃

                     ̸                                                            ̸

                            +  CH₂ = CH₂      à

                                                                               Etil benzena

Etil benzena merupakan bahan dasar pembuatan stirena.

3)      Reaksi Asilasi

Reaksi asilasi merupakan reaksi subtitusi atom H oleh gugus asil (CH₃C=O). Pada reaksi tersebut biasanya digunakan halide asam, seperti CH₃COCl (asetil klorida) dan CH₃C=OCl (propanoil klorida) sebagai pereaksi dengan bantuan katalis aluminium klorida (AlCl₃).

                      H                                                        COCl

                     ̸                                                            ̸

                            + CH₃COCl       à                                   +  HCl

      Benzena                                             Benzoil klorida

4)      Reaksi Nitrasi

Reaksi antara benzena dengan asam nitrat pekat dengan bantuan katalis asam sulfat pekat (H₂SO₄) menghasilkan nitro benzena. Pada reaksi ini atom H dari benzena disubtitusikan oleh gugus nitro (-NO₂). Reaksi berlangsung pada suhu 50^o dan dalam suasana asam.

                      H                                                        NO₂

                     ̸                                                            ̸

                                +  HN₃         à                                      +  H₂O

      Benzena                                            Nitro benzena

5)      Reaksi Adisi

Benzena dapat mengalami reaksi adisi oleh hidrogen (h₂) dan klorin (Cl₂).

a.       Adisi Hidrogen

Adisi benzena dengan hidrogen menghasilkan sikloheksana. Reaksi ini berlangsung pada suhu 150^oC menggunakan katalis nikel.

 

                        +  3H₂         à       

                                                       Sikloheksana

b.      Adisi Klorin

Adisi benzena oleh klorin (Cl₂) dapat berlangsung dengan bantuan sinar matahari. Pada adisi ini dihasilkan senyawa 1, 2, 3, 4, 5, 6 heksakloro sikloheksana. Senyawa ini merupakan suatu insektisida, dikenal dengan nama gamexan (BHC).

                                                                Cl

                                                     Cl        ǀ        Cl

                                                       \                  ̸

                       +  3Cl₂         à          

                                                       ̸                   \

                                                    Cl        ǀ           Cl

                                                               Cl

                                                           Gamexan

6)      Reaksi Oksidasi

Reaksi oksidasi disebut juga reaksi pembakaran. Oksidasi benzena menghasilkan partikel-partikel karbon sehingga disertai terbentuknya asap tebal.

 

 2                         + 14O₂          à         4CO₂ + 6H₂O + 8C

7)      Reaksi Halogenasi

Reaksi dalam keadaan gelap tidak dapat bereaksi dengan klorin, bromin, dan iodin. Namun, dengan bantuan katalis benzena dapat bereaksi dengan klorin menghasilkan senyawa kloro benzena. Katalis yang digunakan berupa serbuk besi, besi (III) bromide, dan aluminium klorida.

                                                                     Cl

                     H                                             ǀ

                     ̸

                            + Cl₂           à                                 +  HCl

      Benzena                                        Kloro benzena

v  Kegunaan dan Dampak Negatif Benzena

1)      Kegunaan Benzena

Benzena digunakan sebagai pelarut dalam berbagai industri, zat aditif bensin untuk meningkatkan bilangan oktan dan menurunkan ketukan, serta sebagai bahan baku pembuatan senyawa-senyawa lain yang merupakan senyawa turunan benzena. Selain itu, benzena juga merupakan bahan baku pembuatan stirena, fenol (bahan baku resin dan plastik bakelit), dan sikloheksana (bahan dalam industri serat nilon).

2)      Dampak Negatif Benzena

Benzena merupakan zat cair yang mudah menguap. Mengisap benzena dalam jumlah banyak dapat mengakibatkan kematian. Benzena merupakan zat karsinogen terhadap manusia yang dapat mengakibatkan penyakit leukemia.