UJIAN AKHIR SEMESTER

di susun Oleh           : ANNISAA (F1C111024)

MATA KULIAH      : KIMIA ORGANIK FISIK

SKS                          : 3 SKS

DOSEN                    : Drs. Syamsurizal

WAKTU                : KAMIS JAM 09.00 WIB SD JUMAT JAM 16.00 WIB

WAKTU              

NAMA KELOMPOK :

1.       ANNISAA

2.       LEGENDA OCTA

3.       MAGDALENA NORMA

4.       NOVA LILIYANI

PERTANYAAN :

1).    Sebagai seorang kimia,Anda tentu mengenal TNT,yaitu BOM yang banyak digunakan dalam medan perang.Kalau senyawa ini dibuat. Jelaskan bagaimana cara mengontrol laju reaksi da sekaligus mengontrol termodinamikanya . kemukakan pula pendekatan kimia untuk mengendalikan mengendalikan kemungkinan terjadinya ledakan.

 Jawab  1. : (Magdalena normalina.s_f1c111053)

Bahan kimia biasa digunakan sebagai Senjata kimia, Bahan penyusun sejata kimia   tersebut biasanya terdiri dari banyak komponen atau zat-zat yang memiliki sifat reaktif dan tidak stabil. diantaranya berbentuk cair, padat, gas. Salah satu contohnya adalah senyawa dalam bentuk cair yaitu TRINITROTOLUENA (TNT). Memiliki nama UIPAC 2-metil-1,3,5-trinitrobenzena.Yaitu  senyawa yang mencair pada suhu 80⁰C. Jauh dibawah suhu dimana dia akan meledak secara spontan dengan kekuatan ledakan sekitar 4,7 SR.

   Pada saat terjadi ledakan, TNT mengurai menjadi berikut :

Senyawa TNT (trinitotoluena) dalam hal ini dibuat dan digunakan  sebagai BOM dalam medan perang.Berdasarkan peryataan diatas.

Ø  Cara untuk mengontrol kinetika reaksi :

Kita perlu mengetahui terlebih dahulu apa itu kinetika reaksi dalam suatu senyawa organik.kineika reaksi erat hubungannya dengan laju reaksi.

Menurut Saya, dalam hal ini laju/kecepatan reaksi senyawa TNT yang digunakan.Dengan cara mengontrol Konsentrasi (M) yang akan digunakan dalam senyawa tersebut. Semakin besar konsentrasi senyawa yang digunakan maka semakin reaktif senyawa nya sehingga terjadi peledakan.Jika ditambahkan dengan bahan lain seperti Campuran Ammonium Nitrat.

Ø  Cara untuk mengontrol termodinamika :

Termodinamika berarti kaitannya dengan ‘thermo’ artinya perhatikan SUHU nya.
Menurut Saya, dengan kita melihat suhu yang dipakai dalam senyawa TRINITROTOLUENA (TNT) agar dapat meledak dengan suhu 80⁰C. Oleh karena itu kita control suhunya dengan cara menurunkan suhunya. Karena senyawa TNT itu bersifat peledak dengan Tekanan (P) maksimum maka itu mengontrolnya adalah dengan menaikkkan kapasitas jumlah (Volume) senyawa TNT.

Ø  Pendekatan kimia :

Satu hal yang harus diperhatikan dalam control kinetika ( kecepatan reaksi) dan kontrol termodinamika (Suhu (T⁰C ) berasal dari kata termo yang berarti "suhu " dan dinamika yang berarti "gerakan " dari partikel molekul-molekul reaktan yang digunakan dalam mnghasilkan produk yang lebih stabil.

Dengan memperhatikan KONSENTRASI (M), VOLUME (V) & TEKANAN (P) Untuk senyawa yang akan digunakan.

·         bila konsentrasi (M) di perbanyak,maka suhu (T0C).Karena akan diperoleh produk yang stabil.dimana terjadi tumbukan partikel molekul yang lambat karena terlalu banyak konsentrasinya.

·         bila konsentrasi (M) lebih sedikit,maka suhu (T0C ) dinaikkan untuk memperoleh produk yang lebih      stabil.

·         bila konsentrasinya besar (M),kemudian suhu (T0C ) dinaikkan maka akan berpengaruh pada tekanan,produk yang kita buat ( larutan ) menjadi lewat jenuh maka akan terjadi ledakan.Jika kita menginginkan hal ini terjadi.Adapun Cara kita yang dilakukan agar tidak terjadi ledakan yaitu dengan mengontrol tekanan (P)

·         pengaruh Tekanan yaitu,bila tekanan (P) tinggi maka akan terjadi ledakan pada larutan.agar supaya tidak terjadi ledakan maka perlu diperhatikannya Volume (V) karena akan menghindari adanya ledakan dan diperoleh lah suatu produk sebanyak-banyaknya yang lebih stabil.

2).    Reaksi-reaksi radikal bebas lazimnya sukar dikontrol untuk mendapatkan suatu produk tunggal dalam jumlah banyak. Kemukakan apa saja upaya yang dapat anda lakukan untuk mengendalikan laju propagasi reaksi, berikan contoh reaksinya.

Jawab 1: (Legenda okta. F1C111056)

. Pertumbuhan radikal rantai berlangsung dengan sangat cepat.  Salah satu reaksi rantai adalah propagasi rantai linear, dimana Radikal bebas menyerang reaktan menghasilkan molekul produk dan spesies reaktif yang lain. Radikal bebas yang baru ini bereaksi lebih lanjut dan membentuk lagi radikal bebas yang semula, yang sekali lagi menyerang molekul reaktan. Dengan jalan ini produk dan pembawa rantai terbentuk secara kontinyu. 

Berikut salah satu  upaya yang dapat dilakukan untuk mengendalikan laju propagasi reaksi :

·         Pendekatan keadaan mantap / tunak (stasioner)

            Dalam proses rantai linier, kondisi keadaan mantap bisa segera berlaku. Setelah waktu induksi yang sebentar saat konsentrasi radikal bebas meningkat, konsentrasinya menjadi mantap atau tidak berubah dan tidak mengalami perubahan sejalan dengan waktu hingga reaktan habis bereaksi. semua radikal bebas dalam sistem reaksi mencapai keadaan mantap dengan sangat cepat. Pendekatan ini amat membantu dalam penurunan persamaan laju untuk proses rantai. Pada reaksi rantai bercabang, dalam kenaikan yang sangat cepat menghasilkan sejumlah radikal bebas. Dalam sistem seperti ini, keadaan mantap  tidak tertahan dan laju reaksi meningkat dengan cepat sejalan dengan meningkatnya jumlah radikal bebas. Pada kondisi non-stasioner laju reaksi menjadi tak terbatas dan terjadi ledakan.

            Ledakan disebabkan oleh pencabangan rantai oleh karena itu terjadi saat konsentrasi radikal bebas dalam sistem meningkat dengan cepat. Disisi lain ledakan termal terjadi saat laju reaksi meningkat akibat dari kenaikan temperatur. Jika panas yang dilepaskan oleh reaksi eksotermik tidak dihilangkan dengan cepat, temperatur akan meningkat. Karena laju reaksi meningkat secara eksponensial dengan temperatur, ledakan termal dapat serta merta terjadi.

Contoh reaksi :

Sebagai contoh, satu proses propagasi yang mungkin pada reaksi hidrogen-oksigen yaitu :

Untuk kondisi keadaan mantap dapat ditahan, percabangan tidak boleh terjadi, itu artinya α = 1. Ketika cabang terjadi, αmenjadi lebih besar dari satu dan suku r_b (α - 1) bertambah sehingga penyebut dalam persamaan ke 3 menurun. Oleh karena itu dengan meningkatnya pencabangan, laju akan meningkat hingga penyebut menjadi sma dengan nol atau laju menjadi tak terhingga. Ini adalah kondisi untuk ledakan, yaitu:

Jawab 2 : ( Magdalena normalina.s_f1c111053)

Menurut saya upaya yang dilakukan untuk mengendalikan reaksi propagasi pada radikal bebas yang sukar membentuk suatu produk tunggal yaitu kita lihat dulu reaksi pembentukkan rantai yang panjang kenudian diupayakan untuk mencari pasangan elektron bebas yang lain.

Adapun contoh reaksinya :

Upaya : Yaitu dengan melihat atom O atau senyawa lain yang mengalami radikal bebas  yang memiliki pasangan electron bebas untuk mencari pasangan electron lain. Dan mengikat senyawa yang memiliki ikatan rangkap.

Salah satu contoh reaksi pembentukka radikal bebas untuk memperoleh produk tunggaldalam jumlah banyak adalah ‘PEMBENTUKKAN IKATAN C-C’ yaitu senyawa menghasilkan kovalen homolitik.

           

Jawab 3 : (Annisaa_f1c111024)

Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan electron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil electron dari molekul lain. Propagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana jumlah radikal bebas akan tetap sama dan upaya yang dapat dilakukan untuk mengendalikan laju propagasi reaksi dengan cara menurunkan waktu induksi, sehingga konsentrasinya berubah menjadi berkurang sehingga lajunya menjadi lambat, cara lain dengan menurunkan jumlah radikal bebasnya. Contoh reaksinya :

5.      Jelaskan peran kimia organik fisik dalam menjelaskan kemudahan suatu senyawa organic mengalami sublimasi.Berikan contoh senyawa organiknya.

Jawab 1.  : ( Magdalena normalina.s_f1c111053)

Menyublim berarti terjadi perubahan wujud zat padat ke gas atau dari gas ke padat. Ini terjadi karena memiliki perbedaan titik didih yang besar sehingga kita dapat menghasilkan uap dengan tingkat kemurnian yang tinggi. sifat kimia mudah menguap agar mudah proses sublimasinya.suatu zat diberikan dengan kenaikan suhu maka partikel tersebut akan menyublim menjadi gas, sebaliknya jika suhu gas tersebut diturunkan maka gas akan segera berubah wujudnya menjadi panas. Sehingga terbentuk lah Kristal proses hasil sublimasi.

Sehubungan dengan pernyataan diatas maka Peran dari ‘Kimia Organik Fisik’ yaitu cabang ilmu yang mempelajari/mengkaji  sifak-sifat fisik  dan kimia suatu senyawa organik seperti sifat fisis yang terjadi pada naftalen tersebut.. Adapun contoh senyawa Organik lainnya adalah Kapur Barus

Jawab 2. (Annisaa_f1c111024)

Kimia organic fisik pada hakikatnya mengkaji aspek fisik dari suatu senyawa organic. Sublimasi adalah proses dari perubahan bentuk padatan langsung menjadi uap tanpa melalui bentuk cair dan setelah mengalami pendinginan langsung terkondensasi menjadi padatan kembali. Dengan kimia organic fisik tentunya proses dari sublimasi senyawa organic tersebut dapat dijelaskan, karena kimia organic fisik berhubungan dengan fisik atau sruktur dari suatu senyawa organic. Sebagai contoh pada beberapa senyawa, tekanan uap pada titik triple sangat rendah. Misalnya benzena pada titik triple tekanannya 6 mmHg dan suhunya 122 ^oC, naftalen pada titik triple tekanannya 7 mmHg dan suhunya 80 ^oC. Karena tekanan uapnya sangat rendah, maka pada tekanan atmosfer zat tersebut dalam bentuk cairan sehingga kurang baik untuk disublimasikan. Teknik pemisahan dengan cara sublimasi sering dilakukan untuk beberapa senyawa organic, contohnya AlCl₃, NH₄Cl, As₂O₃, dll.

Jawab 3 : (Nova liliyani_f1c111057)

Sebelum masuk ke peranan kimia organik fisik, kita terlebih dahulu mengetahui pengertian dari sublimasi. yang dimaksud sublimasi adalah perubahan wujud dari padat ke gas tanpa mencair terlebih dahulu.

Sublimasi juga dapat diartikan sebagai metode pemisahan campuran yang didasarkan pada campuran zat yang memiliki satu zat yang dapat menyublim perubahan wujud ke gas.

Jadi, peran Kimia Organik Fisik dalam menjelaskan kemudahan suatu senyawa organik mengalami sublimasi adalah : terletak pada proses misalnya pada es yang langsung menguap tanpa mencair terlebih dahulu pada tekanan normal.  kebanyakan benda dan zat memiliki tiga bentuk yang berbeda pada suhu yang berbeda-beda. Pada kasus ini transisi dari wujud padat ke gas membutuhkan wujud antara. Namun untuk beberapa antara, wujudnya bisa langsung berubah ke gas tanpa harus mencair. Ini bisa terjadi apabila tekanan udara pada zat tersebut terlalu rendah untuk mencegah molekul-molekul ini melepaskan diri dari wujud padat. sehingga campuran es tadi dapat menyublim (wujud dari padat ke gas).

v  Contoh Senyawa organik yang mengalami sublimasi adalah : AlCl₃, NH₄Cl, I₂, As₂O₃.

Dalam hal ini, kami mengambil senyawa organik nya yaitu senyawa Naftalen (atau dalam pemurnian naftalen), dengan menggunakan proses sublimasi, dikarenakan sifat naftalen yang mudah menyublim dan merupakan padatan kristal yang tak berwarna. Reaksi dari naftalen berlangsung dengan sangat cepat, hal ini disebabkan zat padat dalam proses sublimasi mengalami proses perubahan langsung menjadi gas tanpa melalui fase cair.

Rumus kimia Naftalen adalah C₁₀H₈ dan berbentuk dua cincin benzena yang bersatu.

Pembentukan Ikatan C-C

Atom-atom dapat membentuk berbagai jenis ikatan kovalen yang berbeda. Dua atom yang berikatan melalui sepasang elektron disebut ikatan tunggal (single bond).  Atom karbon memiliki kemampuan untuk membentuk tiga macam ikatan, yaitu ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, dan ikatan rangkap tiga. Etana (C₂H₆) merupakan contoh molekul yang mengandung ikatan karbon-karbon. Reaksi senyawa karbon umumnya merupakan pembentukan dan pemutusan ikatan kovalen. Ada beberapa jenis reaksi senyawa karbon, diantaranya reaksi substitusi, adisi dan eliminasi. Pada reaksi adisi, senyawa yang memiliki ikatan rangkap, maka satu ikatannya akan membuka dan menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal.

Pembentukan ikatan C-C :

a. Melalui radikal bebas

b. Melalui reaksi antara C⁺ dengan C^-

c. Hidrohalogenasi

Hidrohalogenasi adalah reaksi alkena dengan hidrogen halida. Hasil reaksi antara alkena dengan hidrogen halida dipengaruhi oleh struktur alkena, menjadi alkena simetris atau alkena asimetris. 

Pertanyaan :

1. Bagaimana alkena simetris dan alkena asimetris menghasilkan suatu haloalkana ?

2. Bagaimana hubungan hibridisasi dengan sudut ikatan dan panjang ikatan pada atom karbon ?

Gugus Pergi dan Pengaruh Gugus Tetangga

Substitusi bermakna penggantian suatu gugus atau atom oleh gugus atau atom lain. Reaksi substitusi dapat berupa substitusi nukleofilik dan substitusi elektrofilik. Nukleofil adalah suatu spesi yang kaya elektron dan bereaksi dengan suatu elektrofil. Elektrofil adalah spesi yang kekurangan electron dan dapat menerima pasangan elektron. Substitusi nukleofilik terjadi pada senyawa alkil halida ,alkohol dan turunan asam karboksilat. Substitusi elektrofilik terjadi pada senyawa aromatik.

Pada reaksi substitusi nukleofilik, partisipasi gugus tetangga adalah gugus yang memberikan suatu reaksi intermediet yang baru pada pusat reaksi. Hasil dari partisipasi ini ialah pembentukan produk substitusi dengan konfigurasi yang berlawanan dengan konfigurasi yang seharusnya terjadi pada SN₂, dimana reaksi SN₂ pada umumnya membentuk konfigurasi yang berlawanan dengan substrat. Dengan adanya partisipasi gugus tetangga, konfigurasi produk sama dengan substrat. Partisipasi gugus tetangga ini juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi.

Dari gambar reaksi substitusi di atas, X sebagai gugus tetangga berperan dalam penyerangan nukleofilik intramolekul sehingga melepaskan Y sebagai gugus pergi, yang kemudian diikuti oleh substitusi intermolekul.

Atom atau gugus yang dapat meningkatkan laju SN₂ melalui partisipasi gugus tetangga ialah nitrogen dalam bentuk amina, oksigen dalam bentuk karboksilat dan ion alkoksida, dan cincin aromatik. Partisipasi hanya efektif jika interaksinya membentuk cincin segitiga, lima dan enam.

Gugus pergi yang baik penting untuk reaksi SN₁ atau pun SN₂.

Karbokation bisa bereaksi pada sisi yang berlawanan dengan sisi gugus lepas. Reaksi yang terjadi disarankan dengan karbokation yang berjarak dengan gugus pergi selama terjadi adisi nukleofilik. Reaksi SN₁ berlangsung dengan 2 tahap yaitu pembentukan karbokation yang dilanjutkan oleh reaksi antara nukleofil dan karbokation.

Pertanyaan :

1. Bagaimana cara mengetahui peningkatkan kecepatan reaksi pada gugus tetangga?

2. Bagaimanakah pengaruh kestabilan karbokation kekuatan nukleofil pada reaksi SN₁ ? 

Radikal bebas

Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain. Molekul-molekul radikal bebas dapat berdimerisasi atau berpolimerisasi secara spontan jika bersentuhan satu sama lain. Radikal bebas stabil hanya jika pada konsentrasi sangat rendah dalam media inert atau hampa.

Radikal bebas dapat terbentuk dari molekul melalui pemutusan ikatan sehingga masing-masing bagian membawa satu elektron. Energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan disuplai melalui dua cara:

1. Pemecahan termal. Pemanasan suatu molekul organik sampai suhu yang cukup tinggi di dalam fasa gas menyebabkan pembentukan radikal bebas. Jika molekul tersebut mengandung ikatan dengan D bernilai 20 sampai 40 kkal/mol maka pemutusan dapat berlangsung dalam fase cair. Contoh yang umum adalah pemecahan senyawa peroksida asil dan azo.

2. Pemecahan fotokimia. Energi sinar 600 sampai 300 nm adalah 48 sampai 96 kkal/mol. Energi ini sama dengan energi ikatan kovalen.

Radikal bebas terbentuk dari radikal bebas yang lain, salah satu melalui reaksi antara radikal dengan molekul atau melalui pemecahan radikal menghasilkan radikal lain. Radikal bebas dapat juga dibentuk melalui reaksi oksidasi atau reduksi. Reaksi dua radikal bebas memberikan produk yang stabil (reaksi terminasi) atau mengarah ke radikal lain (propagasi). Reaksi terminasi yang paling umum adalah kombinasi sederhana radikal yang sama atau dengan radikal yang berbeda. Proses terminasi yang lain adalah disproporsionasi.

Ada empat reaksi propagasi yang utama, di antaranya ada dua yang paling umum:

1.      Absraksi atom atau gugus lain, biasanya adalah atom hidrogen.

2.      Adisi ke suatu ikatan rangkap. Radikal yang terbentuk di sisni dapat mengadisi ke ikatan rangkap yang lain, dst. Ini adalah mekanisme utama untuk polimerisasi vinil.

3.      Dekomposisi. Hal ini digambarkan oleh dekomposisi radikal benzoksi.

4.      Penataan ulang. Penataan ini kurang umum daripada pentaan ulang karbokation, tetapi hal ini terjadi.

Radikal bebas dapat juga dibentuk melalui reaksi oksidasi atau reduksi. Sebagai contoh marilah kita perhatikan molekul air (H₂O). Ikatan atom oksigen dengan hidrogen merupakan ikatan kovalen, yaitu ikatan kimia yang timbul karena sepasang elektron dimiliki bersama (share) oleh dua atom :

    Atom  hidrogen :     ^·H

               

                                                                                                                                                                                                                                                         _{· ·                                                                                                                                                                   · ·                                                                     ¾}                    

                Atom oksigen :          ^·O^·     dan H₂O  :      H:O :H   atau  H– O –H

                                                                                                                                                                                                                                                       ^{· ·                                                                                                                                                                   · ·                                                                       ¾}

Bila terdapat sumber energi yang cukup besar, misalnya radiasi, molekul air dapat mengalami pembelahan homolitik (homolytical cleavage ) :

                                                                                                                                                       _{· ·                                                                                                     · ·}                                  

H:O:H   ¾®  H^·     +    ^·O-H

                                                                                                                                                       ^{· ·                                                                                                      · ·}                                             

                                                                   atom H     radikal hidroksil

Atom H ( ·H)  memiliki elektron yang tak berpasangan sehingga dapat pula dianggap sebagai radikal.. Molekul air dapat pula mengalami pembelahan jenis lain, yaitu pembelahan heterolitik (heterolytical cleavage )

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              _{· ·}:

H:O:H   ¾®   H⁺     +    :O -H^-

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 ^{· ·}                                                     

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ion H                                                           ion hidroksil

Dalam hal ini, yang terbentuk bukanlah radikal tetapi ion-ion, sehingga proses tersebut dinamakan ionisasi. Untuk ionisasi molekul air tak diperlukan masukan energi yang besar, sehingga dalam keadaan “biasa” air mengalami ionisasi.

Elektron yang tak berpasangan cenderung untuk membentuk pasangan, dan ini terjadi dengan menarik  elektron  dari senyawa lain sehingga terbentuk radikal baru :

X:H       +      ^·O-H          ¾®          X^·    +      H-O-H

                                                                                                                                 radikal hidroksil                                                  radikal baru

Dari contoh diatas jelaslah bahwa radikal bebas memiliki dua sifat, yaitu :

1. Reaktivitas tinggi, karena kecenderungan menarik elektron.

2. Dapat mengubah suatu molekul menjadi suatu radikal

Sifat radikal bebas yang mirip dengan oksidan terletak pada kecenderungannya untuk menarik elektron.Jadi sama halnya dengan oksidan, radikal bebas adalah penerima elektron. Itulah sebabnya dalam kepustakaan kedokteran, radikal bebas digolongkan dalam oksidan. Namun perlu diingat bahwa radikal bebas adalah oksidan tetapi tidak setiap oksidan adalah radikal bebas.

Radikal bebas lebih berbahaya dibanding dengan oksidan yang bukan radikal. Hal ini disebabkan oleh kedua sifat radikal bebas diatas, yaitu reaktifitas yang tinggi dan kecenderungannya membentuk radikal baru, yang pada gilirannya apabila menjumpai molekul lain akan membentuk radikal baru lagi, sehingga terjadilah rantai reaksi (chain reaction) Reaksi rantai tersebut baru berhenti apabila radikal bebas tersebut dapat diredam (quenched). Contohnya ialah reaksi radikal hidroksil dengan glutation yang telah dibahas diatas.. Reaksi akan berhenti karena dua radikal glutation (GS^·) akan bereaksi membentuk glutation teroksidasi (GSSG). Seluruh reaksi radikal bebas dapat dijabarkan menjadi 3 (tiga) tahap, yaitu :

1. tahap inisiasi

2. tahap propagasi

3. tahap terminasi

·        Inisiasi

Tahap ini adalah tahap untuk pemaksapisahan (cleavage) homolitik molekul Cl2 dengan bantuan panas dan uv menjadi 2 radial bebas klor.

·          Propagasi

Tahap ini adalah tahap untuk membuat suatu senyawa atau unsur menjadi radikal dengan mereaksikannya dengan suatu  radikal.           

·          Terminasi

Tahap ini adalah tahap untuk menghilangan atau mengubah radikal bebas menjadi radikal bebas stabil dan tidak reaktif.

Pertanyaan :

1. Bagaimana proses berlangsungnya reaksi radikal pada halogenasi alkana ?

2. Sebagai di-radikal, oksigen mestinya sangat reaktif, lebih reaktif dibanding dengan radikal hidroksil yang hanya memiliki satu elektron yang tak berpasangan. mengapa oksigen tak sereaktif radikal hidroksil ?