TUGAS TERSTRUKTUR
1.
Menurut
Louis de Broglie bahwa elektron mempunyai sifat gelombang sekaligus juga
partikel. Jelaskan keterkaitannya dengan teori mekanika kuantum dan Teori
Orbital Molekul?
Jawab :
Pada tahun 1924, Louis
de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu
yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu
waktu sehingga untuk menghitung panjang gelombang satu partikelArgumen de Broglie menghasilkan hal sebagai
berikut.
Einstein
: E = mc2
Max
Planck : E = h · ʋ
sehingga
untuk menghitung panjang gelombang satu partikel diperoleh :
λ = h
/ (m . ʋ)
dengan:
λ =
panjang gelombang (m)
m =
massa partikel (kg)
ʋ =
kecepatan partikel (m/s)
h =
tetapan Planck (6,626 × 10–34 Joule s)
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.
Teori orbital molekul
(OM) menggambarkan ikatan kovalen melalui istilah orbital molekul yang dihasilkan
dari interaksi orbital-orbital atom dari atom-atom yang berikatan dan yang
terkait dengan molekul secara keseluruhan (lischer, 2009). Konstruksi
orbital molekul dari orbital atom, bagian dalam pembentukan molekul. Separuh
dari orbital molekul mempunyai energi yang lebih besar daripada energi orbital
atom. Orbital yang dibentuk yaitu orbital molekul pengikatan (bonding) dan
orbital molekul antiikatan (anti bonding). Elektron yang tidak mengambil bagian
dalam pengikatan disebut elektron tidak berikatan (nonbonding) dan mempunyai
energy yang sama dengan energy yang dimiliki atom-atom yang terpisah. Energi
–energi relatif dari setiap jenis orbital secara umum terlihat pada gambar 2
berikut ini (Dogra, 1990):
Orbital atom yang
mengambil bagian dalam pembentukan orbital molekul harus memenuhi persyaratan
sebgai berikut:
a.
Orbital atom yang
membentuk orbital molekulm harus mempunyai energi yang dapat dibandingkan.
b.
Fungsi gelombang
dari masing-masing orbital atom harus bertumpang tindih dalam ruangan sebanyak
mungkin..
c.
Fungsi gelombang orbital
atom harus mempunyai simetri yang relatif sama dengan sumbu molekul.
Yang paling umum
membentuk orbital molekul adalah σ (sigma) dan orbital π (pi). Orbital sigma
simetris disekitar sumbu antarnuklir. Penampang tegak lurus terhadap sumbu
nuklir (biasanya sumbu x) memberikan suatu bentuk elips. Ini terbentuk dari
orbital s maupun dari p dan orbital d yang mempunyai telinga sepanjang sumbu
antar nuklir. Orbital π terbentuk ketika orbital p pada setiap atom mengarah
tegak lurus terhadap sumbu antarnuklir. Daerah tumpang tindih ada di atas dan
di bawah sumbu ikatan (lihat gambar 3).
Gambar 3. Bentuk orbital
molekul yang terbentuk dari orbital atom
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?
Jawab:
Transisi Elektronik adalah 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.
Disebut transisi elektronik karena
elektron yang menempati satu orbital dengan energi terendah dapat berpindah ke
orbital lain yang memiliki energi lebih tinggi jika menyerap energi, begitupun
sebaliknya elektron dapat berpindah dari orbital yang memiliki energi lebih
rendah jika melepaskan energi. Energi yang diterima atau diserap
berupa radiasi elektromagnetik.
Berdasarkan simetri dan spin suatu transisi elektronik
diperbolehkan bila:
1. Berlangsung antara orbital-orbital dalam bidang yang
sama.
2. Selama transisi orientasi spin harus tetap.
Dalam
satu molekul terdapat dua jenis orbital yakni Orbital
Ikatan (bonding orbital) dan
Orbital Anti-ikatan (antibonding orbital). Orbital
ikatan di bagi menjadi beberapa jenis yakni orbital ikatan sigma (σ, = ikatan
tunggal) dan orbital phi (π, = ikatan rangkap), sedangkan orbital nonikatan
berupa elektron bebas yang biasanya dilambangkan dengan n. Orbital nonikatan umumnya terdapat
pada molekul-molekul yang mengandung atom nitrogen, oksigen, sulfur dan
halogen.
Orbital ikatan sigam (σ) dan orbital phi (π) terbentuk
karena terjadinya tumpang tindih dua orbital atom atau orbital-orbital hibrida.
Dari dua orbital atom dapat dibentuk dua orbital molekul yakni orbital ikatan
dan orbital anti ikatan.
Dengan demikian jika suatu molekul mempunyai orbital ikatan
maka molekul tersebut mempunyai orbital anti ikatan. Orbital anti-ikatan
biasanya diberi notasi atau tanda asterisk atau bintang (*) pada setiap orbital
yang sesuai. Orbital ikatan α orbital anti-ikatannya adalah α*, sedangkan
orbital ikatan π orbital anti-ikatannya adalah π*.
Transisi elektronik atau perpindahan elektron dapat
terjadi dari orbital ikatan ke orbital anti-ikatan atau dari orbital non-ikatan
(nonbonding orbital) ke orbital anti-ikatan. Terjadinya transisi elektronik
atau promosi elektron dari orbital ikatan ke orbital antiikatan tidak
menyebabkan terjadinya disosiasi atau pemutusan ikatan, karena transisi
elektronik terjadi dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi dari pada vibrasi
inti.
Pada transisi elektronik inti-inti atom dapat dianggap
berada pada posisi yang tepat. Hal ini dikenal dengan prinsip Franck-Condon.
Disamping itu dalam proses transisi ini tidak semua elektron ikatan
terpromosikan ke orbital antiikatan.
Berdasarkan jenis orbital tersebut maka, jenis-jenis
transisi elektronik dibedakan menjadi empat macam, yakni:
1) Transisi σ → σ*
2) Transisi π → π*
3) Transisi n → π*
4) Transisi n → σ*
Keterangan
· σ : senyawa-senyawa yang memiliki ikatan tunggal
· π : senyawa-senyawa yang memiliki ikatan rangkap
· n menyatakan orbital non-ikatan: untuk senyawa-senyawa
yang memiliki elektron bebas.
· σ* dan π* merupakan orbital yang kosong (tanpa
elektron), orbital ini akan terisi elektron ketika telah atau bila terjadi
eksitasi elektron atau perpindahan elektron atau promosi elektron dari orbital
ikatan.
Energi yang diperlukan untuk menyebabkan terjadinya
transisi berbeda antara transisi satu dengan transisi yang lain. Transisi σ ke
σ* memerlukan energi paling besar, sedangkan energi terkecil diperlukan untuk
transisi dari n ke π.
Untuk memberikan gambaran dan memudahkan pemahaman
tentang jenis transisi beserta perbandingan energi yang diperlukan dapat
dilihat pada gambar berikut:
Pada gambar di atas transisi dari σ ke π* sebenarnya
tidak ada. Transisi demikian dapat pula terjadi tapi sangat kecil sehingga
tidak dapat diamati pada spektrum atau spektra. Karena bertolak belakang dengan
kaidah seleksi.
Pada setiap jenis transisi elektronik
yang terjadi, terdapat karakter dan melibatkan energi yang berbeda. Suatu kromofor dengan pasangan
elektron bebas (n) dapat menjalani transisi dari orbital non-ikatan (n) ke
orbital anti-ikatan, baik pada obital sigma bintang (α*) maupun phi
bintang(π*). Sedangkan, kromofor dengan elektron ikatan rangap (menghuni
orbital phi) akan menjalani transisi dari orbital π ke orbital π*. Demikian
seterusnya untuk jenis transisi yang lain.
Dalam penentuan struktur molekul, tansisi σ → σ* tidak
begitu penting karena puncak absorbsi berada pada daerah ultraviolet vakum yang
berarti tidak terukur oleh peralatan atau instrumen pada umumnya.
Walaupun transisi π→π* pada ikatan ganda
terisolasi mempunyai puncak absorbsi di daerah UV vakum tetapi transisi π→π*
tergantung pada konjugasi ikatan ganda dengan suatu gugus fungsi substituen. Akibatnya
transisi π→π* pada ikatan ganda terkonjugasi mempunyai puncak absorbsi pada
daerah ultraviolet dekat, dengan panjang gelombang lebih besar dari 200 nm.
Dengan demikian transisi yang penting dalam penentuan struktur molekul adalah
transisi π→π* serta beberapa transisi n→π* dan n→σ*.
Anaslisis menggunakan spektrofotometer
UV, senyawa-senyawa dengan kromofor yang sama, misalnya sama-sama ada ikatan
rangkap atau ada elektron bebas, maka akan memberikan spektrum yang sama atau
hampir sama walaupun strkturnya molekulnya berbeda. Contoh
dapat di lihat pada Gambar berikut.
Pola pita absorpsi UV untuk dua senyawa dengan kromofor
yang sama
Tidak ada komentar:
Posting Komentar