Resonansi

Review Resonansi

DOSEN PENGAMPU:

Dr. YUSNELTI, M.Si

NAMA : REFI RIZKIANDI

NIM : A1C217030

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENGETAHUAN

UNIVERSITAS JAMBI

2017

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

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 resonan. Masing-masing struktur resonan dapat melambangkan struktur Lewis, dengan hanya satu ikatan kovalen antara masing-masing pasangan atom. Beberapa struktur Lewis digunakan bersama-sama untuk menjelaskan struktur molekul. Namun struktur tersebut tidak tetap, melainkan ada sebuah osilasi antara ikatan rangkap dengan elektron, saling berbolak-balik. Maka dari itu disebut dengan resonansi. Struktur yang sebenarnya mungkin saja adalah peralihan dari dua struktur resonan. Bentuk peralihan (intermediet) dari struktut resonan disebut dengan hibrida resonan.

Pada makalah ini akan dibahas resonansi molekul organic dan efeknya terhadap kestabilan, hiperkonjugasi, mesomeri dan efek induktif.

1.2. Rumusan Masalah

a)      Apa yang dimaksud dengan Resonansi ?

b)      Adakah aturan yang digunakan untuk suatu molekul beresonansi?

c)      Apa yang dimaksud dengan Hiperkonjugasi?

d)     Apa yang dimaksud dengan Mesomeri?

e)      Apa yang dimaksud dengan Efek Induktif?

1.3.Tujuan

a)      Untuk mengetahui pengertian Resonansi

b)      Untuk mengetahui aturan yang digunakan untuk satu molekul beresonansi

c)      Untuk mengetahui pengertian Hiperkonjugasi

d)     Untuk mengetahui pengertian Mesomeri

e)      Untuk mengetahui pengertian Efek Induktif

BAB II PEMBAHASAN

2.1. RESONANSI

Resonansi terjadi apabila suatu molekul dapat dinyatakan atau digambarkan dengan lebih dari satu struktur yang satu sama lain berbeda hanya pada susunan elektronnya, sedangkan intinya sama. Resonansi merupakan suatu delokalisasi yang menyangkut elektron pi dan mempunyai tanda  ↔ .

Tanda ↔  berarti bahwa :

(a)    Tidak satupun dari struktur resonansi yang dihubungkan oleh tanda tersebut yang menunjukkan sifat molekul yang sebenarnya.

(b)   Struktur yang lebih tepat adalah hibrida dari semua struktur yang ada

(c)    Struktur resonansi yang satu dengan yang lainnya hanya berbeda dalam posisi elektronnya. Dalam hal ini tidak ada berlangsung perobahan mekanis seperti reaksi kesetimbangan, reaksi searah, tautomeri atau perobahan lainnya.

Ada beberapa petunjuk penting untuk menuliskan struktur resonansi (biasa disebut struktur kanonik) dan untuk prakiraan secara kualitatif tentang pentingnya.

i.      Struktur resonansi adalah perubahan bolak-balik oleh satu atau sederet pergeseran elektron.

Biasanya satu senyawa dapat dituliskan dengan satu struktur yang baik untuknya, dan beberapa struktur yang lain diturunkan dari struktur pertama tersebut untuk keperluan konsistensi dengan semua sifat-sifatnya yang teramati. Sebagai ilustrasi, kovalensi unsur-unsur di dalam vinil klorida, rumus molekul dan prinsip-prinsip kimia organik klasik mengarah pada struktur 10a sebagai rumus struktur yang baik untuk senyawa tersebut. Akan tetapi bila dikaitkan dengan hasil penghitungan panjang ikatan C-Cl, ikatan tersebut jauh lebih pendek daripada ikatan C-Cl dalam alkil klorida sederhana (1,78 Å), momen dipole-nya lebih kecil (1,44 D) daripada etil klorida (2,05 D), dan lebih inert terhadap nukleofil; maka bentuk struktur 10b dipandang memberi kontribusi yang penting kepada struktur hibrida resonansi vinil klorida. Struktur 10b diturunkan dari struktur 10a melalui dua pergeseran elektron yang melibatkan pasangan elektron bebas dan elektron π.

ii.        Struktur-struktur resonansi harus mempunyai elektron tak berpasangan dalam jumlah yang sama.

Apabila kedua struktur mempunyai total elektron yang berbeda maka strukturstruktur tersebut menyatakan spesies molekul yang berbeda dan tidak dapat menjadi kontributor resonansi kepada hidrida resonansi yang sama. Akan tetapi ada kemungkinan struktur-struktur mempunyai elektron yang sama tapi berbeda jumlah elektron tak berpasangannya.

Jika elektron tak berpasangan dalam 12 mempunyai spin antiparalel maka elektronelektron tersebut akan bergabung membentuk ikatan dan akan ekuivalen dengan 11. Jika spin antiparalel dalam 13 kemudian bergeser lagi sampai membentuk pasangan elektron menghasilkan 11 maka pastilah 13 ekuivalen dengan 11. Akan tetapi jika elektron tak berpasngan dalam 12 dan 13 mempunyai spin yang paralel maka struktur-struktur tersebut mempunyai multiplisitas yang berbeda, maka struktur-struktur tersebut bukan kontributor kepada spesiaes molekul yang sama seperti struktur 11.

iii.      Struktur resonansi yang mengikuti aturan (ii) adalah struktur yang paling stabil.

Sistem ikatan kovalen dengan dua, empat, atau enam elektron adalah lebih stabil daripada sistem ikatan satu atau tiga elektron. Panjang ikatan C-C dan kekuatan ikatan dalam benzena semuanya sama, dan berada di antara nilai ikatan dalam etana dan etilena. Hal yang perlu dipikirkan adalah ikatan dalam benzena adalah sistem ikatan tiga elektron. Meskipun demikian, sistem ikatan tiga elektron jauh lebih lemah (±60 kkal/mol) dibanding dengan ikatan yang ada dalam benzena. Struktur di mana hidrogen mempunyai lebih dari dua elektron dalam kulit valensinya (1s) atau atom unsur-unsur periode kedua mempunyai lebih dari delapan elektron dalam kulit valensinya adalah jauh lebih tidak stabil untuk menjadi kontributor dalam resonansi suatu molekul dalam kondisi normal. Telah menjadi kenyataan bahwa unsur-unsur berusaha untuk mempunyai delapan elektron valensi, dan prinsip ini disebut aturan oktet Lewis. Unsurunsur dalam periode ketiga dapat menggunakan orbital 3s, 3p, atau 3d dan bukanlah hal yang tidak umum bagi unsur-unsur periode tersebut untuk menampun lebih dari delapan elektron dalam kulit valensinya. Sebagai contoh adalah senyawa belerang dan fosfor.

iv.       Semakin kovalen ikatan-ikatan yang ada dalam suatu struktur ikatan kovalen, semakin tinggi kestabilannya.

Ketika atom-atom saling mendekati satu sama lain di dalam jarak ikatan kovalen, masing-masing orbital valensinya akan berganbung membentuk orbital molekul ikatan atau atom-atom tersebut saling tolak-menolak dengan kuat sampai berpisah. Setiap ikatan akan menambah sekitar 50-100 kkal/mol kepada kestabilan sistem, sedangkan perbedaan kestabilan bentuk resonansi hanyalah satu bagian dari jumlah tersebut, struktur resonansi dengan jumlah ikatan yang lebih besar biasanya akan lebih stabil.

v.         Struktur ikatan kovalen dipolar umumnya lebih kurang stabil daripada struktur nonpolar.

Dua struktur resonansi asam karboksilat (16a dan 16b) mempunyai jumlah ikatan yang sama tetapi 16b kurang stabil karena adanya pemisahan muatan. 35 Semakin jauh terpisah muatan yang tak sejenis, semakin tidak stabil bentuk resonansi tersebut.

Oleh karena itu, bentuk resonansi ionik butadiena 17d ialah yang paling tidak stabil, dan 17b yang paling stabil. Tentu saja bentuk non polar 17a yang paling stabil di antara semuanya dan memberikan kontribusi yang paling tinggi kepada hibrida resonansi. Dapat dikatakan bahwa struktur molekul normal adalah yang paling menyerupai 17a.

vi.       Struktur yang melibatkan muatan formal akan lebih stabil apabila muatan negatif berada pada atom yang paling elektronegatif dan muatan positif pada atom yang paling kurang elektronegatif.

Aturan ini menunjukkan bahwa bagi keton, bentuk ionik 18b lebih stabil daripada 18c, dan hal ini diperkuat secara eksperimen dengan momen dipole dan sifat-sifat kimia keton. Jadi jika pereaksi karbonil mengadisi ke ikatan rangkap dua suatu keton, bagian positif pengadisi selalu masuk kepada atom oksigen.

vii.     Semakin berdekatan derajat kestabilan struktur-struktur resonansi semakin tinggi derajat resonansinya.

Sistem yang melibatkan struktur-struktur ikatan valensi yang ekuivalen mempunyai derajat resonansi yang tinggi. Spesies-spesies tersebut boleh bermuatan atau tidak bermuatan. Beberapa contoh sebagai berikut:

Di dalam hal tersebut di atas, muatan berpindah-pindah sehingga memberikan efek penyebaran muatan dan menghindari akumulasi muatan berlebih pada satu atom. Prinsip elektronetralitas Pauling ini diketahui mempunyai efek penstabil. Resonansi struktur-struktur yang mempunyai jumlah ikatan yang sama (disebut resonansi isovalen) memberikatn kontribusi beberapa kali lipat daripada jika struktur kontributor mempunyai jumlah ikatan yang berbeda.

viii.   Resonansi hanya dapat terjadi antara struktur yang hubungannya sangat dekat di mana posisi semua inti atom relatif sama.

Hal ini harus karena berguna untuk membatasi antara resonansi dengan isomerisomer. Isomer adalah kenyataan sedangkan struktur resonansi adalah hipotetik dan hanya pendekatan kepada struktur nyata.

Contoh resonansi :

                                               +                             .. -          .. -                         +

·                H₂C = CH – CH = CH₂  ↔  CH₂ – CH = CH – CH₂  ↔  CH₂ – CH = CH – CH₂

-                   +

·                CH2 = CH – Cl  ↔  :CH2 – CH = Cl

Kestabilan resonansi dipengaruhi oleh beberapa faktor :

a.       Jumlah ikatan kovalen

Makin banyak jumlah ikatan kovalen dalam strukturnya, makin stabil resonansinya.

b.      Dalil Oktet

Jumlah elektron yang memenuhi dalil oktet adalah unsur perioda kedua, sedangkan untuk hidrogrn dan unsur-unsur mulai perioda ketiga dan seterusnya tidak oktet

c.       Pemisahan muatan

·         Adanya pemisahan muatan akan mengurangi kestabilan bentuk resonansi

·         Uatan yang sama pada atom karbon yang sama atau yang berdekatan akan mengurangi kestabilan bentuk resonansi.

·         Bentuk yang mempunyai muatan negatif pada atom yang paling elektronegatif merupakan bentuk yang paling stabil.

                   +     -

     ..                   ..                       -     +

C=O   ↔   C – O:         ↔       C – O 

                        ..                   ..

                            Paling stabil          tidak stabil

Makin banyak struktur resonansi yang ditulis makin stabil senyawanya karena energinya makin kecil. Efek resonansi menurunkan kerapatan elektron pada satu posisi dan menaikkan kerapatan elektron pada posisi yang lain.

a)      Hambatan ruang terhadap resonansi

Telah dinyatakan bahwa atom yang mengambil bagian dalam resonansi harus terletak pada suatu bidang datar. Hambatan ruang terhadap resonansi dapat terjadipada suatu senyawaan, contohnya pada senyawaan turunan trinitrobenzena.

Dalam sederet lambang resonansi, seringkali kita menunjukkan delokalisasi electron dengan panah lengkung kecil yang memungkinkan kita secara bersistem maju dari sat ke lain lambang resonansi. Geseran electron ini semata-mata buatan karena electron tidak benar-benar bergeser, melainkan memang terdelokalisasi. Panah geseran-elektron hanya dapat digambarkan dengan cara berikut :

Dari suatu ikatan pi ke sebuah atom sebelahnya :

           

Dari suatu ikatan pi ke suatu posisi ikatan sebelahnya :

Dari suatu atom ke posisi ikatan sebelahnya :

Bila suatu struktur merupakan hibrida resonansi dari dua atau lebih struktur resonansi, energy struktur yang nyata adalah lebih rendah dari pada setiap struktur resonansi tunggal. Struktur nyata dikatakan distabilkan-resonansi. Dalam kebanyakan hal, perbedaan energy kecil, tetapi untuk system aromatic, seperti benzene atau naftalena, perbedaan energinya berarti.

1.2.  HIPERKONJUGASI

Hiperkonjugasi adalah suatu jenis resonansi yang disebabkan oleh interaksi elektron suatu ikatan C-H dengan suatu sistem tak jenuh karena adanya tumpang tindih dari orbital p suatu atom karbon dengan orbital sp³ dari atom karbon yang berdekatan. Hiperkonjugasi ini merupakan suatu jenis delokalisasi ikatan yang menyangkut elektron sigma. Hiperkonjugasi terjadi bila sautu karbon mengandung hidrogen paling sedikit satu, diikat pada atom yang tak jenuh atau orbital tak berpasangan.

Bentuk utama                                                                     bentuk “ canonical”

Pada bentuk canonical dapat dilihat bahwa tidak ada ikatan antara atom karbon dengan atom hidrogen, sehingga resonansi ini disebut resonansi tak berikatan (no bond resonance)

JENIS HIPERKONJUGASI

Ada dua jenis hiperkonjugasi yaitu:

1)      “Sacrificial” Hiperkonjugasi.

Hiperkonjugasi ini terjadi pada keadaan dasar molekul netral. Pada bentuk canonical dari hiperkonjugasi ini selain tidak ada ikatan antara karbon dan hidrogen juga terjadi pemisahan muatan.

2)      “isovalent” hiperkonjugasi

Hiperkonjugasi ini terjadi pada ion karbonium, radikal bebas dan berbagai molekul dalam keadaan tereksitasi. Disini bentuk “ canonical” tidak memperlihatkan pemisahan muatan yang lebih banyak daripada bentuk yang utama.

2.2. MESOMERI

Efek mesomeri dianggap berlaku jika suatu gugus yang dapat menerima atau memberikan elektron berkonjugasi dengan suatu sistem ikatan tak jenuh. Jika gugus bersifat pemberi elektron, efek mesomeri adalah positif (+M), sedangkan gugus bersifat penerima elektron efek mesomerinya adalah negatif (-M).

Besarnya +M dapat ditinjau dari ukuran atom dan sifat keelektronegatifan gugus pemberi elektron. Untuk tumpang tindih memberikan ikatan rangkap. Ukuran atom harus sama atau hampir sama. Efek +M keempat atom F, Cl, Br, I adalah C-F>C-Cl>C-Br>C-I makin bertambah nomor atomnya makin berkurang efekk +M.

Jika gugus C=O terkonjugasi dengan C=C,  polarisasi di atas dapat diteruskan lebih lanjut oleh electron π, contohnya:

Delokalisasi terjadi, sehingga pada C₃ terjadi kekurangan electron, begitu jugan dengan C₁. Perbedaan antara transmisi dengan system terkonjugasi ini dengan efek indutif dalam suatu system jenuh adalah bahwa di sini efek kekurangan electron disebabkan oleh transmisi tersebut, dan polaritasnya bergantian antara atom karbon yang berdekatan.

Efek mesomerik, mirip dengan efek induksi, efeknya terpolarisasi secara ermanen dalam keadaan dasar molekul, dan oleh karena itu dinyatakan dalam sifat fisika senyawanya. Mesomeri hanya dapat terjadi pada senyawa tak jenuh, namun efek induktif dapat terjadi pada senyawa jenuh maupun tak jenuh. Efek induksi hanya terbatas pada jarak yang terbatas, sedangkan efek mesomeri dapat terjadi sepanjang molekul masih menyediakan system terkonjugasi.

2.3. EFEK INDUKSI

Elektron yang dipolarisasikan dalam ikatan kovalen menimbulkan efek induktif yaitu polarisai permanen pada ikatan tunggal antarberbagai atom yang berbeda keelektronegatifannya. Sebagai standar adalah hidrogen.

X ← CR₃    H – CR₃    Y → CR₃

     I^-              standar          I⁺

Substituen yang bersifat menarik elektron yang mempunyai efek induktif negatif (I^-), sedangkan substituen yang bersifat menolak elektron mempunyai efek induktif positif (I⁺). Efek induktif ini dipengaruhi oleh jarak, makin jauh jaraknya makin kecil pengaruhnya. Pada tabel dapat dilihat efek induktif bermacam-macam gugus fungsi.

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. sebagai penunjuk bahwa atom yang satu lebih elektronegatif, secara umum dituliskan sebagai berikut:

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.

BAB III PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Resonansi terjadi apabila suatu molekul dapat dinyatakan atau digambarkan dengan lebih dari satu struktur yang satu sama lain berbeda hanya pada susunan elektronnya, sedangkan intinya sama. Resonansi merupakan suatu delokalisasi yang menyangkut elektron pi dan mempunyai tanda  ↔. Hiperkonjugasi adalah suatu jenis resonansi yang disebabkan oleh interaksi elektron suatu ikatan C-H dengan suatu sistem tak jenuh karena adanya tumpang tindih dari orbital p suatu atom karbon dengan orbital sp³ dari atom karbon yang berdekatan. Hiperkonjugasi ini merupakan suatu jenis delokalisasi ikatan yang menyangkut elektron sigma. Hiperkonjugasi terjadi bila sautu karbon mengandung hidrogen paling sedikit satu, diikat pada atom yang tak jenuh atau orbital tak berpasangan. Efek mesomeri dianggap berlaku jika suatu gugus yang dapat menerima atau memberikan elektron berkonjugasi dengan suatu sistem ikatan tak jenuh. Elektron yang dipolarisasikan dalam ikatan kovalen menimbulkan efek induktif yaitu polarisai permanen pada ikatan tunggal antarberbagai atom yang berbeda keelektronegatifannya. Sebagai standar adalah hidrogen.

DAFTAR PUSTAKA

Firdaus, 2009, Modul Kimia Organik Fisis 1, Makassar : LAPORAN PMR-PS FMIPA UNHAS

Hart, dkk, 2003, Kimia Organik Edisi Sebelas, Jakarta : Erlangga

Sumo & Channah, 1992, Pengantar Kimia Organik, Jakarta : PT Gramedia Pustaka Umum

Tobing, dkk, 1989, Kimia Organik Fisik, Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Proyek Pengembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan.