TUGAS TERSTRUKTUR TATAP MUKA KE-2 DAN KE- 3

KIMIA ORGANIK 1

TUGAS TERSTRUKTUR TATAP MUKA KE-2 DAN KE- 3

1.      Menurut Louis de Broglie bahwa elektron mempunyai sifat gelombang sekaligus juga partikel. Jelaskan keterkaitannya dengan teori mekanika kuantum  dan Teori Orbital Molekul?

Jawaban :

Menurut teori mekanika klasik dari Maxwell, yang menyatakan bahwa partikel bermuatan bergerak maka akan memancarkan energi. Maka menurut Maxwell bila elektron bergerak mengelilingi inti juga akan memancarkan energi.

Pemancaran energi ini menyebabkan elektron kehilangan energinya, sehingga lintasannya berbentuk spiral dengan jari-jari yang mengecil, laju elektron semakin lambat dan akhirnya dapat tertarik ke inti atom. Jika hal ini terjadi maka atom akan musnah, akan tetapi pada kenyataannya atom stabil.

Pada tahun 1913, NIELS BOHR menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum unsur. Berdasarkan pengamatan, unsur-unsur dapat memancarkan spektrum garis dan tiap unsur mempunyai spektrum yang khas.  Menurut Bohr, Spektrum garis menunjukkan elektron dalam atom hanya dapat beredar pada lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Pada lintasannya elektron dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Oleh karena itu, energi elektron tidak berubah sehingga lintasannya tetap.
Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah energi yang harganya sama dengan selisih kedua tingkat energi tersebut.

Namun teori Bohr ini memiliki kelemahan, yaitu:

·         Bohr hanya dapat menjelaskan spektrum gas hidrogen, tidak dapat menjelaskan spektrum dari unsur yang jumlah elektronnya lebih dari satu.

·         Tidak dapat menjelaskan adanya garis-garis halus pada spektrum gas hidrogen.

Kelemahan dari model atom Bohr dapat dijelaskan oleh LOUIS VICTOR DE BROGLIE pada tahun 1924 dengan teori dualisme partikel gelombang

Pada tahun 1924, Louis de Broglie, seorang ahli fisika dari prancis mengemukakan hipotesis tentang gelombang materi. Gagasan ini adalah timbal balik daripada gagasan partikel cahaya yang dikemukakan Max Planck. Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas.

sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya. Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Louis Victor de Broglie : menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagaigelombang

Menurut de Broglie, pada kondisi tertentu, materi yang bergerak memiliki ciri-ciri gelombang.

Hipotesis tersebut terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dibenarkan.

   gelombang satu partikel diperoleh:

Hipotesis de Broglie terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi seperti halnya sinar–X. Sebagai akibat dari dualisme sifat elektron sebagai materi dan sebagai

gelombang, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dapat dibenarkan. Gelombang  tidak bergerak menurut suatu garis, melainkan menyebar pada suatu daerah tertentu.
Partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang.

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

Jawaban:

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

Aborsi sinar UV mampu menyebabkan perpindahan elektron (transisi elektronik). Transisi elektronik dapat diartikan sebagai perpindahan elektron ke orbital yang berenergi lebih tinggi jika menyerap energi, atau sebaliknya elektron dapat berpindah dari orbital yang memiliki energi lebih rendah jika melepaskan energi. Energi yang diterima atau diserap berupa radiasi elektromagnetik

Pengukuran dengan metoda spektrometer ultra violet didasarkan pada absorbsi sinar ultraviolet  oleh senyawa  yang mengakibatkan terjadi transisi elektronik, yaitu elektron pada orbital ikatan tereksitasi ke orbital anti ikatan.  Pada saat elektron berada pada orbital anti ikatan, elektron mempunyai energi yang tinggi sehingga elektron melakukan de-eksitasi ke orbital ikatan. Hubungan antara panjang gelombang dengan energi dinyatakan dengan persamaan planck;  E = hc/l

Jenis-jenis transisi elektronik yang dapat terjadi sangat tergantung pada jumlah energi yang diserap sesuai dengan persamaan Plank,  jika energi yang diserap tinggi maka panjang gelombang absorpsinya kecil. 

Berbagai jenis transisi elektronik dapat dilihat pada gambar 1 :        

              

Gambar 1.  Diagram energi transisi elektronik

Dimana:           s  dan  p   orbital molekul ikatan

s^*  dan   p^*  orbital anti ikatan

n  orbital non ikatan

Dari diagram di atas terlihat bahwa transisi dari  s ­-- s^*  memerlukan energi yang besar sehingga absorpsi terjadi pada panjang gelombang yang kecil yaitu pada daerah ultraviolet jauh. 

Hal yang sama terjadi pada transisi  p ----- s^*  dan  n -----s^*, sedangkan transisi n ------ p^*  dan p ------ p^* memerlukan energi yang kecil sehingga mengabsorpsi pada panjang gelombang  yang besar yaitu pada daerah ultraviolet  dekat.

Absorbsi sinar oleh suatu senyawa  selain ditentukan oleh panjang gelombang juga ditentukan oleh harga absorbsivitas molar = e, yaitu kemampuan suatu gugus untuk menyerap sinar yang dinyatakan dengan  e   =   a. P x 10 ^–23.

dimana :   a  =  Luas target,  P  = Kemungkinan target menyerap sinar

Transisi elektronik dari s -­--- s^*  terletak di daerah ultraviolet jauh dengan nilai e yang  tinggi, transisi elektronik dari  p ---- p^* terletak di daerah ultraviolet dekat dengan nilai e yang tinggi, sedangkan transisi dari  n --- p^* terletak pada daerah ultraviolet dekat dengan e yang kecil, oleh sebab itu transisi elektronik dari  n --- p^* dinamakan  transisi terlarang.          

Pola spektrum absorpsi  dari transisi elektronik  s ­-- s^* , p -- p^*, dan n --- p^* dapat dilihat pada gambar-2  :

Gambar 2. Kurva spektrum absorpsi dari: a. transisi elektronik  s ­-- s^*  , b. transisi elektronik n --- p^* , c. transisi elektronik  n --- p^*

Kedudukan orbital molekul pada keadaan dasar umumnya dinyatakan sebagai orbital ikatan p , s, n . sedangkan dalam keadaan tereksitasi dinyatakan orbital molekuler anti ikatan (ditandai dgn tanda bintang *)
Transisi yg berperan dalam penyerapan sinar UV –Vis adalah s – s*, n – s*, n – p* dan p – p *. Bagian molekul yang bertanggung jawab terhadap transisi tersebut disebut Kromofor.

Kromofor yang paling sederhana adalah ikatan jenuh yang berikatan oleh tansisi s – s*, dan mempunyai energi yang tinggi sehingga hanya teramati pada  daerah uv  vakum (l < 190 nm).
Contoh :  Metana dan etana

Semua senyawa organik mampu mengabsorbsi cahaya sebab semua senyawa organik mengandung elektron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih besar / tinggi. Oleh karena itu penyelidikan untuk senyawa organik dilakukan pada UV lebih besar 185 nm. Hal ini disebabkan apabila <185 nm  komponen-komponen atmosfer akan mengabsorbsi secara kuat.