PENDAHULUAN

Kimia Organik Fisik adalah ilmu yang mengkaji aspek fisik dari suatu senyawa organik. Dengan mengetahui secara baik aspek fisik suatu molekul organik maka dapat dirancang suatu sintesa molekul target tertentu dengan pendekatan diskoneksi terutama mensintesis suatu senyawa yang bermanfaat khususnya untuk obat-obatan yang secara alami kadarnya sangat rendah dalam makhluk hidup. Dalam perancangan suatu sintetik mutlak memahami reaktivitas starting material, jenis dan mekanisme reaksinya serta kemungkinan reksi samping yang terjadi dan bagaimana agar suatu reaksi bersifat kemoselektif (Sitorus,2013).

Bahasan umum dalam kimia organik fisik yaitu mencakup 10 konsep yang akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut :

1. Elektronegatifitas

           Elektronegativitas adalah sifat yang menggambarkan kecenderungan atom untuk menarik elektron (atau kerapatan elektron). Elektronegativitas atom dipengaruhi oleh jumlah atom dan ukuran atom. Semakin tinggi elektronegativitas, unsur semakin menarik elektron. Kebalikan dari elektronegativitas adalah elektropositivitas, yang merupakan ukuran kemampuan unsur untuk menyumbangkan elektron.

Pada tingkat yang paling dasar, elektronegativitas ditentukan oleh faktor-faktor seperti muatan inti dan jumlah/lokasi elektron lain yang hadir dalam kulit terluar. Muatan inti penting karena semakin banyak atom proton, semakin “menarik” yang akan terjadi pada elektron negatif. Di mana elektron berada dalam ruang merupakan faktor karena memiliki elektron atom lebih, semakin jauh dari inti akan menjadi elektron valensi, dan sebagai akibatnya mereka akan mengalami muatan kurang positif; hal ini disebabkan meningkatnya jarak dari inti, dan karena elektron lain di orbital inti-energi yang lebih rendah akan bertindak untuk melindungi elektron valensi dari inti bermuatan positif (Anonim,2015).

2. Ikatan Hidrogen

Menurut Rahmi (2011), ikatan hidrogen merupakan ikatan yang terjadi akibat gaya tarik antarmolekul antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Ikatan hidrogen seperti interaksi dipol-dipol dari Van der Waals. Perbedaannya adalah muatan parsial positifnya berasal dari sebuah atom hidrogen dalam sebuah molekul. Sedangkan muatan parsial negatifnya berasal dari sebuah molekul yang dibangun oleh atom yang memiliki elektronegatifitas yang besar, seperti atom Flor (F), Oksigen (O), Nitrogen (N), Belerang (S) dan Posfor (P). Adanya ikatan hidroen ternyata mempengaruhi sifat fisik dari zat yang berpengaruh terhadap titik leleh, titik didih, dan kalor penguapan. Pada gambar dibawah ini ditunjukkan pengaruh ikatan hydrogen terhadap titik didih dari senyawa hydrogen.

3. Gaya Van Der Waals

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada salah satu jenis gaya antara molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada semua jenis gaya antar molekul, dan hingga saat ini masih kadang digunakan dalam pengertian tersebut, tetapi saat ini lebih umum merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasimolekul menjadi dipol. Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan elektron (gaya London).Nama gaya ini diambil dari nama kimiawan Belanda Johannes van der Waals, yang pertama kali mencatat jenis gaya ini. Potensial Lennard-Jones sering digunakan sebagai model hampiran untuk gaya van der Waals sebagai fungsi dari waktu..

Interaksi van der Waals teramati pada gas mulia, yang amat stabil dan cenderung tak berinteraksi. Hal ini menjelaskan sulitnya gas mulia untuk mengembun. Tetapi, makin besar ukuran atom gas mulia (makin banyak elektronnya) makin mudah gas tersebut berubah menjadi cairan. Gas mempunyal sifat bentuk dan volumenya dapat berubah sesuai tempatnya. Jarak antara molekul-molekul gas relatif jauh dan gaya tarik menariknya sangat lemah. Pada penurunan suhu, fasa gas dapat berubah menjadi fasa cair atau padat. Pada keadaan ini jarak antara molekul-molekulnya menjadi lebih dekat dan gaya tarik menariknya relatif lebih kuat. Gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang berdekatan inidisebut gaya Van der walls. Gaya van der waals : gaya tarik di antara atom atau molekul, gaya ini jauh lebih lemah dibandingkan gaya yang timbul karena ikatan valensi dan besarnya ialah 10-7 kali jarak antara atom-atom atau molekul-molekul. Gaya ini menyebabkan sifat tak ideal pada gas dan menimbulkan energi kisi pada kristal molekular (Yunan,2012).

4. Polarizabilitas

             Gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas adalah gaya tarik-menarik antar molekul dalam zat yang non polar. Fakta menunjukkan bahwa zat dengan molekul nonpolar dapat dicairkan. Proses pengembunan hanya dapat terjadi jika gaya antarmolekul mampu menyatukan molekul-molekul dalam gas menjadi fase cair. Pada waktu membahas struktur atom, kita mengacu pada peluang untuk menemukanelektron di daerah tertentu. Elektron senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahan elektron dari suatu daerah ke daerah lainnya menyebabkan suatu molekul yang secara normal bersifat nonpolar menjadi polar sesaat, sehingga terbentuk suatu dipol sesaat. Dipol yang terbentuk dengan cara ini disebut dipol sesaat karena dipol itu dapat merubah milyaran kali dalam satu detik. Pada saat berikutnya, dipol ini dapat hilang atau bahkan berbalik arahnya. Hasilnya adalah suatu gaya tarrik-menarik antarmolekul yang lemah

Kemudian suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau untuk mengimbas suatu dipol disebut polarisabilitas. Selain efek polarisasi, gaya tarik antar molekul juga dipengaruhi oleh area kontak antarmolekul (Wahyu,2012).

5. Gugus Fungsi

                Gugus fungsi mengacu pada atom tertentu yang terikat dalam susunan tertentu yang memberikan sifat fisik dan kimia tertentu senyawa. Gugus fungsi adalah sekelompok atom yang bertanggung jawab untuk reaksi karakteristik senyawa (Anonim,2012).

6. Efek Induksi 

          Dalam suatu ikatan kovalen tunggal dari atom yang tak sejenis, pasangan electron yang membentuk ikatan sigma, tidak pernah terbagi secara merata di antara kedua atom. Electron memiliki kecenderungan untuk tertarik sedikit ataupun banyak kea rah atom yang lebih elektronegatif dari keduanya. Misalnya dalam suatu alkil klorida, kerapatan electron cenderung lebih besar pada daerah didekat atom Cl daripada atom C.

Jika atom karbon terikat pada klorin dan ia sendiri berikatan pada atom karbon selanjutnya, efek induksi dapat diteruskan pada karbon tetangganya. Akibat dari pengaruh atom klorin, electron pada ikatan karbon klorin didermakan sebagian ke klorin, sehingga menyebabkan C1 sedikit kekurangan electron. Keadaan C1 ini menyebabkan C2 mesti mendermakan juga sebagian elektronnya pada ikatan C2 dengan C1 agar menutupi kekurangan electron di C1. Begitu seterusnya. Namun, efek ini dapat hilang pada suatu ikatan jenuh (ikatan rangkap), efek induktif ini juga semakin mengecil jika melewati C2. Pengaruh distribusi electron pada ikatan sigma ini dikenal sebagai efek induksi. Sebagai perbandingan relatifitas efek induksi, kita memilih atom hydrogen sebagai molekul standarnya, misalnya CR3-H (Firdaus,2009).

7. Resonansi

Resonansi adalah delokalisasi elektron pada molekul atau ion poliatomik tertentu dimana ikatannya tidak dapat dituliskan dalam satu struktur Lewis. Struktur molekul atau ion yang mempunyai delokaliasi elektron disebut dengan struktur resonansi (Asyanto,2014).

            Resonansi dalam kimia diberi simbol garis dengan dua arah panah (↔). Perhatikan contoh resonansi ozon (O3) berikut ini:

Pada ozon, terdapat perpindahan elektron antar inti yang dijelaskan dengan anak panah. Perhatikan contoh berikut:

8. Hiperkonjugasi

Merupakan delokalisasi yang melibatkan elektron σ. Hiperkonjugasi di atas dapat dipandang sebagai overlap antara orbital σ ikatan C-H dengan orbital π ikatan C=C, analog dengan overlap π-π. Hiperkonjugasi disebut juga resonansi tanpa ikatan. Secara singkat efek hiperkonjugasi merupakan perubahan dari suatu ikatan C-H menjadi ikatan C=C atau C≡C oleh Hα. Hiperkonjugasi dapat meningkatakan kestabilan molekul dengan semakin banyaknya Hα maka suatu molekul tersebut akan semakin stabil.

Contoh:

Jika suatu karbon yang mengikat atom hydrogen dan terikat pada atom tak jenuh atau pada satu atom yang mempunyai orbital bukan ikatan maka untuknya dapat dituliskan bentuk kanonik seperti diatas. Di dalam bentuk kanonik seperti itu sama sekali tidak ada ikatan antara karbon dengan ion hidrogen, dan resonansi seperti itu disebut resonansi tanpa ikatan. Hidrogen tidak pergi (karena resonansi tersebut bukanlah suatu hal yang nyata melainkan hanya bentuk kanonik yang berkontribusi ke struktur molekul nyata). Efek struktur diatas pada molekul nyata adalah elektron dalam C-H lebih dekat ke karbon daripada jika struktur diatas  tidak berkontribusi (Anonim,2013).

9. Tautomeri

Suatu senyawa karbonil dengan suatu hidrogen alfa yang bersifat asam, dapat berada dalam dua bentuk yang disebut tautomer : suatu tautomer keto dan sebuah tautomer enol. Tautomer adalah isomer-isomer yang berbeda satu dengan yang lainnya hanya pada posisi ikatan rangkap dan sebuah atom hidrogen berhubungan. Tautomer keto suatu senyawa karbonil mempunyai struktur karbonil seperti diharapkan. Tautomer enol (dari –ena+-ol) yang merupakan suatu alcohol vinilik, terbentuk dengan serah-terima sebuah hidrogen asam dari karbon α ke oksigen karbonil. Karena atom hidrogen berada dalam posisi yang berlainan, kedua bentuk tautometrik ini bukanlah struktur-resonansi, melainkan dua struktur berlainan yang berada dalam kesetimbangan. (harus diingat bahwa struktur-struktur resonansi berbeda hanya dalam posisi elektron) 

Tatomeri dapat mempengaruhi kereaktifan suatu senyawa. Suatu pengecualian terhadap sifat keton yang tidak mudah teroksidasi, ialah oksidasi keton yang memiliki sekurang-kurangnya suatu hidrogen alfa. Suatu keton yang dapat menjalani tautomeri dapat dioksidasi oleh zat-pengoksidasi kuat pada ikatan rangkap karbon-karbon (dari) tautomer enolnya. Rendemen reaksi ini tidak digunakan untuk kerja sinetik, tetapi  sering digunakan dalam penuturan struktur (Anonim,2013).

10. Regangan Ruang

Regangan Ruang muncul pada tahun 1885 seorang ahli kimia jerman, Adolf Von Baeyer mangemukakan senyawa-senyawa siklik membentuk cincin-cincin datar. Menurut Baeyer semua senyawa siklik (kecuali siklopetana) mengalami regangan karena terjadinya penyimpangan dari sudut ikatan tetrahedal. Makin besar penyimpangan dari sudut iaktan tetrahedalmakin besar ragangannya, yang berakibat makin reaktif pula. Akibatnya sikli propana yang mempunyai sudut ikatan 60 dan siklo butana 90 lebih reaktif dari pada propana dan butana. Menurut baeyer siklo prapana adalah sistem yang paling stabil karena sudut ikatannya 108, yang hampir sama dengan sudut tetrahedal dan kemudian reaktifitasnya maningkat lagi mulai siklo hetsana. Namun teori Baeyer tidak seluruhnya benar, karena kenyataan bahwa siklo heksana dan cincin yang lebih besar tidak lebih reaktif dari siklo petana. Siklo heksana ternyata bukan merupakan cincin datar dengan sudut ikatan 120 melinkan suatu cincin yang agak terlipat dengan sudut ikatan 109, yang berarti hampir sama dengan sudut tetrahedal (Mutirakhela,2013).

SUMBER REFERENSI

Anonim.2015.http://budisma.net/2015/03/pengertian-elektronegativitas-dan-bilangan-oksidasi.html [Diakses pada 6 November 2016]

Anonim.2013. Gaya Van der Waals. (Online).http://kreatifitasbelajar.blogspot.co.id/2013/05/bismut.html [Diakses pada 5 November 2016]

Anonim, 2013. http://gigihkurniawan.blogspot.co.id/2013/11/Resonansi-Konjugasi-Hiperkonjugasi.html [Diakses pada 7 November 2016]

Anonim.2012.http://ilmualam.net/pengertian-gugus-fungsi.html [Diakses pada 6 November 2016]

Asyanto,I.2014.Resonansi.(Online). http://irwanda132.blogspot.co.id/2014/02/resonansi [Diakses pada 7 November 2016]

Firdaus.2009.Kimia Organik Fisik .Makasar: UNHAS

Mutirakhela.2013.Senyawa Hidrokarbon.(Online). http://zulfamutyrakhela.blogspot.co.id/. [Diakses pada 7 Nove,ber 2016]

Rahmi.2011. http://rahmiatkins.blogspot.co.id/2011/12/ikatan-hidrogen.html [Diakses pada 6 November 2016]

Sitorus,M.2013.Kimia Organik Fisik.Yogyakarta : Graha Ilmu.

Wahyu.2011.https://annisawahyufitriyanti.wordpress.com/kimia/gaya-tarik-antar-molekul/ [Diakses pada 5 November 2016]

Yunan.2012.http://yunanchemistry.blogspot.co.id/2012/07/bab-i-pendahuluan.html [Diakses pada 7 November 2016]