Penentuan Struktur Senyawa Kimia

29 12 2007

Bagi kalangan saintis, penentuan struktur suatu senyawa sudah menjadi kebutuhan primer. Ibaratnya, mereka mencari struktur seperti seorang ibu yang mencari anaknya yang hilang. Dahulu (sebelum tahun 1900 M), belum ada alat-alat modern (seperti IR, NMR, MS, dll) untuk menentukan struktur, tetapi yang namanya saintis tetap saja berusaha mengetahui struktur dari senyawa tertentu. Karena belum ada alat, dulunya para saintis hanya bisa melakukan pembandingan antara struktur senyawa yang ingin diketahui strukturnya dengan senyawa yang strukturnya sudah diketahui, yaitu dengan membandingkan sifat fisik dan kimianya. Jika sifat-sifatnya sama, maka senyawanya sama. Selain itu, dulu para saintis juga mengandalkan reaksi kimia dalam menentukan struktur, jika memiliki respon reaksi yang sama terhadap dengan reagen tertentu, maka struktur dari senyawa-senyawa tersebut diasumsikan sama. Misalnya, senyawa A dan B sama-sama direaksikan dengan reagen fehling, ternyata kedua senyawa sama-sama menghasilkan endapan merah bata, maka diasumsikan senyawanya adalah sama.

Padahal, hal itu jauh dari kebenaran, karena senyawa yang berbeda tetapi sama-sama pada golongan aldehid, reaksi dengan reagen fehling hampir semuanya akan menghasilkan endapan merah bata. Jadi, senyawa asetaldehid dengan butanaldehid sama-sama akan menghasilkan endapan merah bata jika direaksikan dengan reagen fehling. Sementara asetaldehid dan butanaldehid merupakan senyawa yang berbeda, sifat dan fungsinya pun berbeda.

Kebutuhan untuk menentukan struktur menjadi meningkat sejak para saintis berusaha mengisolasi atau mensintesis suatu senyawa. Isolasi adalah proses mengekstrak (mengambil) suatu senyawa kimia tertentu yang terkandung pada suatu bahan (seperti pada daun, batang, dll) dengan maksud tertentu. Umumnya, suatu senyawa diisolasi karena diketahui bahwa senyawa tersebut memiliki aktivitas untuk mengobati penyakit. Tentunya, senyawa yang diisolasi perlu ditentukan strukturnya agar diketahui senyawa apa yang sebenarnya diperoleh dari hasil isolasi tersebut. Selain isolasi, para saintis juga sering melakukan sintesis, yaitu membuat suatu senyawa yang diinginkan dari senyawa-senyawa lain. Senyawa yang disintesis perlu ditentukan strukturnya untuk membuktikan keberhasilan sintesis yang telah dilakukan.

Semakin bertambahnya usia zaman, teknologi semakin berkembang. Pada pertengahan abad ke-20, mulailah muncul alat-alat modern untuk penentuan struktur senyawa kimia. Ultraviolet Spectroscopy (UV) mulai diperkenalkan pada tahun 1930-an, Infrared Spectroscopy (IR) tahun 1940-an, Mass Spectroscopy (MS) tahun 1950-an.

Semenjak munculnya alat-alat modern tersebut, ilmu kimia semakin berkembang pesat dan terbang cepat laksana burung elang.

Struktur senyawa anorganik

Ditulis oleh Yoshito Takeuchi pada 11-08-2008

Struktur banyak senyawa anorganik dapat dijelaskan dengan menggunakan teori VSEPR atau secara sederhana dengan teori valensi. Namun, beberapa senyawa anorganik yang tidak masuk dalam kelompok ini sangat penting baik dari sudut pandang teori maupun praktis. Beberapa senyawa ini akan didiskusikan di bawah ini.

AMONIA

Amonia NH₃ seolah diturunkan dari metana dengan menggantikan atom karbon dengan atom nitrogen dan salah satu atom hidrogen dengan pasangan elektron bebas. Jadi, amonia memiliki seolah struktur tetrahedral. Namun untuk memahami struktur amonia, anda harus mempertimbangkan inversi atom nitrogen. Perilaku amonia sangat mirip dengan payung yang tertiup sehingga terbalik. Halangan inversinya hanya 5,8 kkal mol^-1, dan inversi amonia pada suhu kamar sangat cepat (Gambar 4.10).

Secara prinsip, atom nitrogen dari amina yang mengikat tiga atom atau gugus yang berbeda dapat merupakan pusat asimetrik sebab nitrogen memiliki empat substituen termasuk pasangan elektron bebas. Namun karena adanya inversi ini, atom nitrogen tidak dapat menjadi pusat asimetrik..

DIBORAN

Diharapkan reaksi antara magnesium borida dan air akan menghasilkan boron trihidrida BH₃. Namun, yang didapatkan adalah diboran B₂H₆. Nampaknya senyawa ini tidak dapat dijelaskan dengan teori valensi sederhana, dan banyak sekalai usaha telah dilakukan untuk mengelusidasi anomali ini.

Mg₃B₂ + 6H₂O → 3Mg(OH)₂ + B₂H₆ (4.1)

Kini telah dibuktikan bahwa senyawa ini memiliki struktur aneh sebagai beikut.

Kerangka molekulnya adalah jajaran genjang yang terbentuk dari dua atom boron dan dua atom hidrogen, dan atom hidrogen terikat pada dua atom boron disebut dengan hidrogen jembatan. Empat ikatan B-H terminal secara esensi terbentuk dari tumpang tindih orbital 1s hidrogen dan orbital hibrida boron. Sebaliknya, ikatan jembatan B—H—B adalah ikatan tiga pusat, dua elektron yang terbetuk dari hibridisasi hidrogen 1s dan dua orbital hibrida boron. Keberadaan ikatan seperti ini dikonfirmasi dengan mekanika kuantum.

SENYAWA GAS MULIA

Lama sekali dipercaya bahwa gas mulia hanya ada sebagai molekul monoatomik, dan tidak membentuk senyawa. Kimiawan Kanada Neil Bartlett (1932-) menemukan spesi ionik [O₂]⁺[PtF₆]^- dengan mereaksikan oksigen dengan platina heksafluorida PtF₆. Ia beranggapan reaksi yang mirip dengan ini yakni reaksi antara xenon dan PtF6 akan berlangsung karena energi ionisasi pertama xenon dekat nilainya dengan energi ionisasi perrtama molekul oksigen. Di tahun 1962 ia berhasil mendapatkan senyawa gas mulia pertama Xe(PtF₆)_x, (x = 1, 2).

Kemudian menjadi jelas bahwa gas mulia membentuk senyawa biner dengan oksigen dan fluorin yang keduanya memiliki keelektronegativan tinggi. XeF₂ adalah molekul linear dengan kelebihan elektron, sementara XeF₄ merupakan satu-satunya senyawa unsur berbentuk bujur sangkar. XeF₆ berbentuk oktahedron terdistorsi, dan di dekat titik lelehnya, senyawa ini ada sebagai kristal [XeF₅]⁺F^-.

FEROSEN

Ferosen adalah senyawa terdiri atas dua cincin sikopentadienil yang melapisi kedua sisi atom Fe dan senyawa ini merupakan contoh pertama kelompok senyawa yang disebut dengan senyawa sandwich (Gambar 4.12).

D awal tahun 1950-an , rekasi antara siklopentadienilmagnesium bromida dan FeCl₃ anhidrat dilakukan dengan harapan akan dihasilkan turuanan fulvalena. Namun, senyawa dengan struktur (C₆H₅)₂Fe yang diperoleh. Struktur senyawa ini didapatkan sangat unik: delapan belas elektron, dua belas dari dua molekul siklopentadienil (masing-masing enam elektron) dan enam dari kulit terluar Fe. Jadi, konfigurasi elektron gas mulia dicapai dan kestabilannya kira-kira sepadan. Kedua cincin siklopentadienail berputar layaknya piringan CD musik.

Latihan

4.1 Struktur senyawa inorganik; teori VSEPR.

Sarankan struktur senyawa anorganik berikut: (a) SeF₆ (b) N₂O (c) ClO^- (d) CF₃Cl (C atom pusat)

Jawab (a) oktahedron (b) linear (c) linear (d) tetrahedron

4.2 Isomer benzen tersubstitusi

Rumus molekul senyawa yang mengandung satu cincin benzen adalah C₈H₁₀. Gambarkan struktur isomer-isomer yang mungkin untuk senyawa ini.

Jawab: senyawa C₈H₁₀ mengandung satu cincin benzen dapat berupa etilbenzen C₆H₅C₂H₅ atau xylen C₆H₄(CH₃)₂. Xylena akan memiliki tiga isomer posisi, yakni, o-, m- dan p-xylene.

4.3 Isomer geometri

Baik asam fumarat dan maleat memiliki rumus HOOCCH=CHCOOH dan merupakan pasangan isomer geometri. Dengan pemanasan ke 150°C, asam maleat kehilangan satu mol H₂O menghasilkan anhidrat maleat sementara asam fumarat tidak akan berubah menjadi anhidrat maleat sampai pemanasan pada 300°C. Dengan menggunakan data ini, jelaskan struktur kedua senyawa.

Jawab: lihat teks di halaman

4.4 Struktur senyawa kompleks platina

Diamindikhloroplatina [PtCl₂(NH₃)₂] memiliki struktur bujur sangkar. Prediksikan struktur isomer-isomernya yang mungkin.

Dua isomer, bentuk cis- dan trans, mungkin ada. Struktur bujur sangkar planar disebabkan oleh hibridisasi dsp². Isomer cis merupakan obat antikanker yang terkenal.

4.5. Stereoisomer gula

Senyawa yang memiliki empat atom karbon, HOCH₂CHOHCHOHCHO, adalah gula yang kesederhanaanya sebanding dengan gliseraldehida.

(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini?
(b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.

Jawab (a) Ada dua. Dalam struktur di bawah ini, atom karbon asimterik ditandai dengan *. (b) Dua pasang enantiomer dengan jelas ditandai.

4.6 Stereoisomer gula

Glukosa, HOCH₂(CHOH)₄CHO, memiliki enam atom karbon dan merupakan salah satu senawa alam yang berlimpah.

(a) Ada berapa atom karbon asimetrik dalam molekul ini? (b) Gambarkan rumus struktur semua stereoisomer gula ini seperti yang ditunjukan dalam gambar 4.5.

Jawab: (a) Empat. Di struktur di bawah in, atom karbon asimetrik ditandai dengan *. (b) Jumlah stereoisomer adalah 2⁴ = 16. Struktur delapan isomer ditunjukkan di bawah ini.

Bagi masing-masing isomer di atas, anda dapat menggambarkan pasangan enantiomernya sebagai berikut:

4.7 Analisis konformasional konformer

Dalam kasus 1,2-dikhloroetana, bentuk trans lebih stabil daripada bentuk gauche. Di pihak lain, dalam kasus etilen glikol (1,2-etanadiol; digunakan secara luas sebagai cairan antibeku) bentuk gauche lebih stabil daripada bentuk trans walaupun struktur molekulnya sangat mirip dengan 1,2dikhloroetana. Jelaskan.

Jawab: Dalam bentuk gauche etilen glikol ikatan hidrogen intramolekul akan terjadi dan menstabilkan struktur. Ikatan semacam ini tidak ada dalam bentuk trans.

Bentuk gauche Bentuk trans

4.8 ikatan dalam diboran Jelaskan ikatan dalam diboran. Jawab: lihat teks halaman.

Selingan — Senyawa dengan struktur yang menarik

Terdapat sejumlah senyawa organik dengan struktur menarik dan unik. Contoh yang baik adalah kuban C₈H₈ dengan struktur yang hampir kubus. Walaupun banyak teknik telah dicoba, molekul tetrahedral, tetrahedran C₈H₈, belum pernah disintesis. Sudut ikatan ∠C-C-C terlalu berbeda dari sudut tetrahedral normal, dan mungkin inilah alasan mengapa sintesisnya belum dapat dilakukan.

kuban tetrahedran
demi kesederhanaan label atom dan ikatan C-H tidak digambarkan

Deret lain senyawa dengan struktur menarik dan aneh adalah katenan, cincin molekul yang penuh teka-teki. Bagaimana dua cincin saling mengait walaupun tidak ada ikatan antar keduanya. Bagaimana kimiawan dapat mensintesis senyawa semacam ini? Sungguhh ini merupakan prestasi pakung gemilang yang dicapai kimia organik sintetik.

Gambar skematik katenan

Sejak penemuannya di akhir abad 20, fuleren C60 telah menarik perhatian baik kimiawan teoritis maupun praktis. Bolanya dibentuk oleh kombinasi heksagon dan pentagon, dan sungguh sangat mirip dengan bola sepak. Menarik untuk dicatat bahwa keberadaan fulerene telah diprediksikan jauh sebelumnya oleh kimiawan Jepang Eiji Osawa.

padangan stereo fulleren

Struktur senyawa karbon

Ditulis oleh Yoshito Takeuchi pada 11-08-2008

a. Keisomeran karena atom karbon asimetrik, keisomeran optik

Sebelum ada teori valensi, kimiawan/fisiologis Perancis Louis Pasteur (1822-1895) telah mengenali pengaruh struktur molekul individual pada sifat gabungan molekul. Ia berhasil memisahkan asam rasemat tartarat (sebenarnya garam natrium amonium) menjadi (+) dan (-) berdasarkan arah muka hemihedral kristalnya (1848).

Kedua senyawa memiliki sifat fisika (misalnya titik leleh) dan kimia yang sama, tetapi ada perbedaan dalam sifat optik dalam larutan masing-masing senyawa. Keduanya memutar bidang polarisasi cahaya, dengan kata lain mempunyai keaktifan optik. Rotasi jenis kedua senyawa, yang mengkur kekuatan rotasi kedua senyawa, memiliki nilai absolut yang sama, namun tandanya berlawanan. Karena molekul berada bebas dalam larutan, perbedaan ini tidak dapat dijelaskan karena perbedaan struktur kristal. Sayangnya waktu itu, walaupun teori atom sudah ada, teori valensi belum ada. Dengan kondisi seperti ini Pasteur tidak dapat menjelaskan penemuannya.

Di tahun 1860-an, kimiawan Jerman Johannes Adolf Wislicenus (1835-1902) menemukan bahwa dua jenis asam laktat yang diketahui waktu itu keduanya adalah asam α-hidroksipropanoat CH₃CH(OH)COOH, bukan asam β- hidroksipropanoat HOCH₂CH₂COOH. Ia lebih lanjut menyarankan bahwa konsep baru untuk stereoisomer harus dibuat untuk menjelaskna fenomena ini. Konse baru ini menyatakan bahwa kedua senyawa yang memiliki rumus struktur yang sama dalam dua dimensu dapat menjadi stereoisomer bila susunan atom-atomnya di ruang berbeda.

Di tahun 1874, van’t Hoff dan Le Bel secara independen mengusulkan teori atom karbon tetrahedral. Menurut teori ini, kedua asam laktat yang dapat digambarkan di Gambar 4.4. Salah satu asam laktat adalah bayangan cermin asam laktat satunya. Dengan kata lain, hubungan kedua senyawa seperti hubungan tangan kanan dan tangan kiri, dan oleh karena itu disebut dengan antipoda atau enantiomer. Berkat teori van’t Hoff dan Le Bel, bidang kimia baru, stereokimia, berkembang dengan cepat.

(+)-asam laktat (-)-lactic acid

Gambar 4.4 Stereoisomer asam laktat.
Kedua isomer atau antipoda, berhubungan layaknya tangan kanan dan kiri

Pada atom karbon pusat di asam laktat, empat atom atau gigus yang berbeda terikat. Atom karbon semacam ini disebut dengan atom karbon asimetrik. Umumnya, jumlah stereoisomer akan sebanyak 2n, n adalah jumlah atom karbon asimetrik. Asam tartarat memiliki dua atom karbon asimetrik. Namun, karena keberadaan simetri molekul, jumlah stereoisomernya kurang dari 2n, dan lagi salah satu stereoisomer secara optik tidak aktif (Gambar 4.5). Semua fenomena ini dapat secara konsisten dijelaskan dengan teori atom karbon tetrahedral.

(+)-asam tartarat (-)-asam tartarat meso-asam tartarat

Gambar 4.5 Stereoisomer asam tartarat(+)-asam tartarat dan (-)-asam tartarat membentuk pasangan enantiomer.

Namun karena adanya simetri, meso-asam tartarat secara optik tidak aktif.

Latihan 4.2 Gliseraldehida Gambarkan perspektif gliseraldehida OHCCHOHCH₂OH, gula paling sederhana, seperti cara yang ditunjukkan pada gambar 4.4.

Jawab.

Catat ada banyak cara lain untuk menggambarkannya.

b. Isomer geometri

Van’t Hoff menjelaskan keisomeran asam fumarat dan maleat karena batasan rotasi di ikatan ganda, suatu penjelasan yang berbeda dengan untuk keisomeran optik. Isomer jenis ini disebut dengan isomer geometri. Dalam bentuk trans subtituennya (dalam kasus asam fumarat dan maleat, gugus karboksil) terletak di sisi yang berbeda dari ikatan rangkap, sementara dalam isomer cis-nya subtituennya terletak di sisi yang sama.

Dari dua isomer yang diisoasi, van’t Hoff menamai isomer yang mudah melepaskan air menjadi anhidrida maleat isomer cis sebab dalam isomer cis kedua gugus karboksi dekat satu sama lain. Dengan pemanasan sampai 300 °C, asam fuarat berubah menjadi anhidrida maleat. Hal ini cukup logis karena prosesnya harus melibatkan isomerisasi cis-trans yang merupakan proses dengan galangan energi yang cukup tinggi (Gambar 4.6)．

Karena beberapa pasangan isomer geometri telah diketahui, teori isomer geometri memberikan dukunagn yang baik bagi teori struktural van’t Hoff.

asam fumarat asam maleat anhidrida maleat

Gambar 4.6 Isomer geometri asam maleat (bentuk cis) mempunyai dua gugus karboksil yang dekat, dan mudah melepas air menjadi anhidrida (anhidrida maleat).

Latihan 4.3 Isomer dikhloroetilena

Gambarkan rumus struktur semua isomer dikhloroetilena C₂H₂Cl₂.

Jawab: Dua atom khlorin dapat terikat pada atom karbon yang sama, atau pada atom karbon yang

berbeda. Dan pada kasus yang kedua akan ada isomer geometri.

Struktur benzen

Struktur benzen menjadi enigma beberapa tahun. Di tahun 1865, Kekulé mengusulkan struktur siklik planar dengan tiga ikatan tunggal dan tiga ikatan ganda yang terhubungkan secara bergantian. Strukturnya disebut dengan struktur Kekulé. Bukti struktur semacam ini datang dari jumlah isomer benzen tersubstitusi. Dengan struktur Kekulé, akan ada tiga isomer kresol, yakni, o, m- dan p-kresol (Gambar 4.7).

Struktur Kekulé tidak dapat menyelesaikan semua masalah yang berkaitan dengan struktur benzene. Bila benzene memiliki struktur seperti yang diusulkan Kekulé, akan ada dua isomer okresol, yang tidak diamati. Kekulé mempostulatkan bahwa ada kesetimbangan cepat, yang disebut dengan resonansi antara kedua struktur. Istilah resonansi kemudian digunakan dalam mekanika kuantum.

d. Struktur etana: analisis konformasional

Teori atom karbon tetrahedral dan struktur benzene memberikan fondasi teori struktur senyawa organik. Namun, van’t Hoff dan kimiawan lain mengenali bahwa masih ada masalah yang tersisa dan tidak dapat dijelaskan dengan teori karbon tetrahedral. Masalah itu adalah keisomeran yang disebabkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal.

Bila rotasi di sekitar ikatan C-C dalam 1,2-dikhloroetana CH₂ClCH₂Cl terbatas sebagaimana dalam kasus asam fumarat dan maleat, maka akan didapati banyak sekali isomer. Walaupun van’t Hoff awalnya menganggap adanya kemungkinan seperti itu, ia akhirnya menyimpulkan bahwa rotasinya bebas (rotasi bebas) karena tidak didapati isomer rotasional akibat batasan rotasi tersebut. Ia menambahkan bahwa struktur yang diamati adalah rata-rata dari semua struktur yang mungkin.

Di tahun 1930-an dibuktikan dengan teori dan percobaan bahwa rotasi di sekitar ikatan tunggal tidak sepenuhnya bebas. Dalam kasus etana, tolakan antara atom hidrogen yang terikat di atom karbon dekatnya akan membentuk halangan bagi rotasi bebas, dan besarnya tolakan akan bervariasi ketika rotasi tersebut berlangsung. Gambar 4.8(a) adalah proyeksi Newman etana, dan Gambar 4.8(b) adalah plot energi-sudut torsi.

Gambar 4.8 Analisis konformasional.

Dalam gambar (a) (proyeksi Newman), Anda dapat melihat molekul di arah ikatan C-C. Atom karbon depan dinyatakan dengan titik potong tiga garis pendek (masing-masing mewakili ikatan CH) sementara lingkaran mewakili arom karbon yang belakang. Keseluruhan gambar akan berkaitan dengan proyeksi molekul di dinding di belakangnya. Demi kesederhanaan atom hidrogennya tidak digambarkan (b) Bila sudut orsinya 0°, 120°, 240° dan 360°, bagian belakang molekul “berimpitan” eclipsed dengan bagian depan. Bila anda menggambarkan proyeksi Newman dengan tepat berimpit, anda sama sekali tidak dapat melihat bagian belakang. Secara konvensi, bagian belakang diputar sedikit agar dapat dilihat.

Bila sudut rotasi (sudut torsi) 0°, 60°, 120° dan 180°, energi molekul kalau tidak maksimum akan minimum. Struktur (konformasi) dengan sudut torsi 0° atau 120° disebut dengan bentuk eklips, dan konformasi dengan sudut torsi 60°atau 180° disebut bentuk staggered. Studi perubahan >struktur molekular yang diakibatkan oleh rotasi di sekitar ikatan tunggal disebut dengan analisis konformasional. Analisis ini telah berkembang sejak tahun 1950-an hingga kini.

Analisis konformasional butana CH₃CH₂CH₂CH₃ atas rotasi di sekitar ikatan C-C pusat, mengungkapkan bahwa ada dua bentuk staggered. Bentuk trans, dengan dua gugus metil terminal di sisi yang berlawanan, berenergi 0,7 kkal mol^–1 lebih rendah (lebih stabil) daripada isomer gauche yang dua gugus metilnya berdekatan.

Hasil ini dapat diperluas ke senyawa-senyawa semacam pentana dan heksana yang memiliki lingkungan metilena tambahan, dan akhirnya pada poloetilena yang dibentuk oleh sejumlah besar metilen yang terikat. Dalam semua analisis ini, struktur trans, yakni struktur zig zag, adalah yang paling stabil. Namun, ini hanya benar dalam larutan. Untuk wujud padatnya faktor lain harus ikut diperhatikan.

Latihan 4.4 Analisis konformasional 1,2-dikhloroetana

Lakukan analisis konformasional 1,2-dikhloroetan dengan memutar di sekitar ikatan C-C dan menggambarkan proyeksi Newman sebagaimana diperlihatkan di Gambar 4.8(a).

Jawab:

Sebagai rangkuman, struktur senyawa karbon terutama ditentukan oleh keadaan hibridisasi atom karbon yang terlibat. Bila banyak konformasi dimungkinkan oleh adanya rotasi di sekitar ikatan tunggal, konformasi yang paling stabil akan dipilih.

Bila molekulnya memiliki sisi polar, faktor lain mungkin akan terlibat. Interaksi tarik menarik antara sisi positif dan negatif akan mengakibatkan struktur dengan halangan sterik terbesar lebih stabil. Dalam kasus asam salisilat, ikatan hidrogen antara gugus hidroksi dan karboksi akan membuat struktur yang lebih rapat lebih stabil.

Sebagai kesimpulan, struktur senyawa karbon dapat dijelaskan dengan cukup baik bila berbagai faktor dipertimbangkan.

Rumus Empiris

Kata Kunci: rasio perbandingan, rumus empiris

Ditulis oleh Zulfikar pada 23-09-2010

Rumus empiris adalah rumus kimia yang menyatakan rasio perbandingan terkecil dari atom-atom pembentuk sebuah senyawa.

Untuk lebih mudah membedakan antara rumus molekul dan rumus empiris, kita bahas contoh untuk senyawa glukosa dan asam cuka. Glukosa memiliki rumus molekul C6H12O6 yang mengindikasikan bahwa rasio C : H : O adalah 6 : 12 : 6. Rasio ini dapat kita sederhanakan kembali misalnya kita bagi dengan angka 6, maka rasionya menjadi 1 : 2 : 1, Rasio ini adalah rasi terkecil. Jika kita tuliskan rasio ini, maka rumus kimia yang kita dapat adalah CH2O, rumus ini disebut dengan rumus empiris.

Kita ambil contoh kedua, yaitu asam cuka dengan rumus molekul C2H4O2, dengan mudah kita katakan bahwa rasio terkecilnya 1 : 2 : 1, sehingga rumus empirsnya adalah CH2O. Menarik bukan? bahwa glukosa dan asam cuka memiliki rumus empiris yang sama.

Ingat, bahwa rumus empiris bukan menyatakan sebuah senyawa atau zat. Rumus empiris hanya memberikan informasi rasio paling sederhana dari sebuah molekul.

Kasus menarik untuk Vanili C8H8O3, komposisi atom penyusunnya adalah C, H dan O, dengan rasio 8 : 8 : 3, rasio ini tidak dapat kita sederhanakan lagi sehingga untuk kasus vanili rumus molekulnya sama dengan rumus empirisnya. Kasus ini juga terjadi pada senyawa air H2O, dimana perbandingan antara atom H dan O nya sudah merupakan rasio terkecil. Demikian pula dengan karbon dioksida CO2, juga sudah memiliki rasio rasio terkecil. Untuk kedua zat ini rumus molekul sama dengan rumus empirisnya.

Pada table 2.13 disajikan beberapa contoh rumus molekul dan rumus empirisnya dari beberapa senyawa.

Tabel. 2.13. Rumus molekul, empiris dan rasio atom penyusunnya

Karbohidrat Jan 13, '08 3:53 AM for everyone Pengertian Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. contoh; glukosa C6H12O6, sukrosa C12H22O11, sellulosa (C6H10O5)n. Rumus umum karbohidrat Cn(H2O)m. Karena komposisi yang demikian, senyawa ini pernah disangka sebagai hidrat karbon, tetapi sejak 1880, senyawa tersebut bukan hidrat dari karbon. Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa Arab "sakkar" artinya gula. Karbohidrat sederhana mempunyai rasa manis sehingga dikaitkan dengan gula. Melihat struktur molekulnya, karbohidrat lebih tepat didefinisikan sebagai suatu polihidroksialdehid atau polihidroksiketon. Contoh glukosa; adalah suatu polihidroksi aldehid karena mempunyai satu gugus aldehid da 5 gugus hidroksil (OH). Klasifikasi Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok; monosakarida, yi terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yg lebih sederhana. disakarida, yi senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis atau tidak. Disakarida dpt dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2 molekul monosakarida. polisakarida, yi senyawa yg terdiri dari gabungan molekul2 monosakarida yg banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Fungsi Bagi manusia; sbg sumber energi. Bagi tumbuhan; amilum sebagai cadangan makanan, sellulosa sbg pembentuk kerangka bagi tumbuhan. Tumbuhan mendapat amilum dan selulosa dari glukosa. Glukosa dihasilkan pada fotosintesis Beberapa monosakarida penting Glukosa Glukosa disebut juga gula anggur karena terdapat dalam buah anggur, gula darah karena terdapat dalam darah atau dekstrosa karena memutarkan bidang polarisasi kekanan. Glukosa merupakan monomer dari polisakarida terpenting yaitu amilum, selulosa dan glikogen. Glukosa merupakan senyawa organik terbanyak. terdapat pada hidrolisis amilum, sukrosa, maltosa, dan laktosa. Fruktosa Fruktosa terdapat dalam buah2an, merupakan gula yang paling manis. Bersama2 dengan glukosa merupakan komponen utama dari madu. Larutannya merupakan pemutar kiri sehingga fruktosa disebut juga levulosa. Ribosa dan 2-deoksiribosa Ribosa da 2-deoksiribosa adalah gula pentosa yg membentuk RNA dan DNA. Sifat2 monosakarida semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air. larutannya bersifat optis aktif. larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi. contoh larutan alfaglukosa yang baru dibuat mempunyai putaran jenis + 113` akhirnya tetap pada + 52,7`. umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi polisakarida tidak. semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi. Identifikasi monosakarida uji umum utk karbohidrat adalah uji Molisch. bila larutan karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfa-naftol, kemudian H2SO4 pekat secukupnya sehingga terbentuk 2 lapisan cairan, pada bidang batas kedua lapisan itu terbentuk cincin ungu. gula pereduksi yaitu monosakarida dan disakarida kecuali sukrosa dapat ditunjukkan dg pereaksi Fehling atau Bennedict. Gula pereduksi bereaksi dg pereaksi Fehling atau Benedict menghasilkan endapan merah bata (Cu2O). Selain Pereaksi Benedict dan Fehling, gula pereduksi juga bereaksi positif dg pereaksi Tollens. reaksi Seliwanoff (khusus menunjukkan adanya fruktosa). Pereaksi seliwanoff terdiri dari serbuk resorsinol + HCl encer. Bila fruktosa diberi pereaksi seliwanoff dan dipanaskan dlm air mendidih selama 10 menit akan terjadi perubahan warna menjadi lebih tua. O O ║ ║ C H C OH │ │ (CHOH)4 + 2CUO (CHOH)4 + CU2O↓ │ Fehling │ cermin tembaga CH2OH CH2OH Glukosa as. glukonat

Karbohidrat

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Belum Diperiksa

Langsung ke: navigasi, cari

Butir-butir pati, salah satu jenis karbohidrat cadangan makanan pada tumbuhan, dilihat dengan mikroskop cahaya.

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur).^[1] Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.^[2] Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH₂O)_n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air.^[3] Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.^[2]

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).

Daftar isi [sembunyikan] 1 Peran biologis 1.1 Peran dalam biosfer 1.2 Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi 1.3 Peran sebagai cadangan energi 1.4 Peran sebagai materi pembangun 2 Klasifikasi karbohidrat 2.1 Monosakarida 2.2 Disakarida dan oligosakarida 2.3 Polisakarida 3 Referensi 4 Pranala luar

[sunting] Peran biologis

[sunting] Peran dalam biosfer

Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara langsung atau tidak langsung. Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan alga fotosintetik memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu, hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan.^[4]

Pada proses fotosintesis, karbon dioksida diubah menjadi karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk mensintesis materi organik lainnya. Karbohidrat yang dihasilkan oleh fotosintesis ialah gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehida 3-fosfat.menurut rozison (2009) Senyawa ini merupakan bahan dasar senyawa-senyawa lain yang digunakan langsung oleh organisme autotrof, misalnya glukosa, selulosa, dan pati.

[sunting] Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi

Kentang merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung banyak karbohidrat.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada proses respirasi seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil lainnya, termasuk asam amino dan asam lemak.^[1]

Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram karbohidrat memiliki nilai energi 4 Kalori.^[5] Dalam menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan sumber karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian (kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.^[6]

Namun demikian, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi antara 90%–98%. Serat menurunkan daya cerna karbohidrat menjadi 85%.^[7] Manusia tidak dapat mencerna selulosa sehingga serat selulosa yang dikonsumsi manusia hanya lewat melalui saluran pencernaan dan keluar bersama feses. Serat-serat selulosa mengikis dinding saluran pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan lendir yang membantu makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga selulosa disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat. Contoh makanan yang sangat kaya akan serat selulosa ialah buah-buahan segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.^[8]

Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam basa di dalam tubuh^[rujukan?], berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk struktur sel dengan mengikat protein dan lemak.

[sunting] Peran sebagai cadangan energi

Beberapa jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya akan dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan. Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati, tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi cadangan.^[9]

Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian glikogen pada sel-sel ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun demikian, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi hewan untuk jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras habis hanya dalam waktu sehari kecuali kalau dipulihkan kembali dengan mengonsumsi makanan.^[9]

[sunting] Peran sebagai materi pembangun

Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya, selulosa ialah komponen utama dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut di dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.^[10] Kayu terutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, misalnya hemiselulosa dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari selulosa.

Polisakarida struktural penting lainnya ialah kitin, karbohidrat yang menyusun kerangka luar (eksoskeleton) arthropoda (serangga, laba-laba, crustacea, dan hewan-hewan lain sejenis). Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan mengeras ketika dilapisi kalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel berbagai jenis fungi.^[8]

Sementara itu, dinding sel bakteri terbuat dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida dengan peptida, disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku dan berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagi membran sel yang lunak dan sitoplasma di dalam sel.^[11]

Karbohidrat struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein, dan glikolipid. Proteoglikan maupun glikoprotein terdiri atas karbohidrat dan protein, namun proteoglikan terdiri terutama atas karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan misalnya pada perekat antarsel pada jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang melicinkan sendi otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat dan lipid) banyak ditemukan pada permukaan sel hewan.^[12] Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa oligosakarida dan dapat berfungsi sebagai penanda sel. Misalnya, empat golongan darah manusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O) mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.^[13]

[sunting] Klasifikasi karbohidrat

[sunting] Monosakarida

Monosakarida merupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom C dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa yaitu glukosa dan galaktosa. Contoh ketosa yaitu fruktosa.

[sunting] Disakarida dan oligosakarida

Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh dari disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

[sunting] Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C₆(H₁₀O₅)_n. Contoh polisakarida adalah selulosa, glikogen, dan amilum.

Pertanyaan: saya sangat membutuhkan komposisi kandungan senyawa di dalam pati tapioka. yang saya ketahui pati terdiri dari 51,36%, amilosa 17,41%, amilopektin 82,13%, sedangkan komponen yang lain itu apa dan masing-masing berapa persen? misalnya glukosa, serat kasar, hemiselulosa dan apa saja?

[sunting] Referensi

1. ^ ^{a b} Campbell, N.A.; Reece, J.B.; Mitchell, L.G. (2002) (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku). Biologi (edisi ke-Edisi ke-5, Jilid 1, diterjemahkan oleh R. Lestari dkk.). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 65–70. ISBN 9796884682, 9789796884681. http://books.google.co.id/books?id=dwjGlYV4t8gC&pg=PA65&vq=karbohidrat&source=gbs_search_s&cad=0. Diakses pada 2009-01-30.
2. ^ ^{a b} Lehninger, A.L. (1997). Dasar-dasar Biokimia (edisi ke-Jilid 1, diterjemahkan oleh M. Thenawidjaja). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 313.
3. ^ Kuchel, P.; Ralston, G.B. (2006) (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku). Schaum's Easy Outlines: Biokimia (edisi ke-diterjemahkan oleh E. Laelasari). Jakarta: Erlangga. hlm. hlm. 1. ISBN 9797812405, 9789797812409. http://books.google.co.id/books?id=KNYYSNIXcTsC&pg=PA1&vq=karbohidrat&source=gbs_search_r&cad=1_1. Diakses pada 2009-01-30.
4. ^ Campbell et al. (2002), hlm. 181-182. Diakses pada 1 Februari 2009.
5. ^ Suhardjo; Kusharto, C.M. (1992) (Didigitalisasi oleh Google Penelusuran Buku). Prinsip-prinsip Ilmu Gizi. Yogyakarta: Kanisius. hlm. hlm. 5. ISBN 9794137650, 9789794137659. http://books.google.co.id/books?id=OJOKmjPHvnoC&pg=PA5&vq=karbohidrat&source=gbs_search_s&cad=0. Diakses pada 2009-02-02.
6. ^ Suhardjo & Kusharto (1992), hlm. 19–20. Diakses pada 2 Februari 2009.
7. ^ Suhardjo & Kusharto (1992), hlm. 101. Diakses pada 2 Februari 2009.
8. ^ ^{a b} Campbell et al. (2002), hlm. 69. Diakses pada 2 Februari 2009.
9. ^ ^{a b} Campbell et al. (2002) hlm. 67–68. Diakses pada 5 Februari 2009
10. ^ Lehninger (1997), hlm. 326.
11. ^ Lehninger (1997), hlm. 329–330.
12. ^ Lehninger (1997), hlm. 331–335.
13. ^ Campbell et al. (2002), hlm. 146. Diakses pada 9 Februari 2009

[sunting] Pranala luar