Language
Country/Area
No result found
Elektron Pi dalam molekul terkonjugasi: Seberapa misteriusnya mereka?
Dalam kimia teoretis, "sistem terkonjugasi" adalah sistem yang memiliki elektron terdelokalisasi dalam orbital p yang terhubung. Kombinasi ini umumnya menurunkan energi keseluruhan molekul dan meningkatkan stabilitas. Representasi klasik dari sistem terkonjugasi adalah ikatan tunggal dan ganda yang bergantian. Konjugasi terjadi ketika orbital p berikatan σ yang berdekatan tumpang tindih, istilah yang dicetuskan oleh kimiawan Jerman Johannes Thiele pada tahun 1899. Sering kali, orang menerapkan sifat ini pada molekul karena elektron pi yang digabungkan tidak termasuk dalam ikatan atau atom tunggal, melainkan pada sekelompok atom.
Karena tumpang tindih orbital p yang berdekatan dalam molekul terkonjugasi, elektron dapat mengalir lebih bebas, sehingga membentuk sistem terkonjugasi yang lebih stabil.
Dalam sistem terkonjugasi, selain kombinasi orbital p tradisional, komponen lain seperti pasangan elektron bebas, radikal bebas, atau kation karboksil juga terlibat. Molekul-molekul terkonjugasi ini dapat berupa siklik, asiklik, linier, atau campuran. Molekul-molekul terkonjugasi organik yang umum meliputi 1,3-butadiena, benzena, dan kation alil, sedangkan sistem terkonjugasi terbesar ditemukan dalam grafena, grafit, polimer konduktif, dan karbon nanotube.
Ikatan kimia dalam sistem terkonjugasi
Konjugasi biasanya dicapai dengan ikatan tunggal dan ganda secara bergantian, dengan setiap atom menyediakan orbital p yang tegak lurus terhadap bidang molekul. Bahkan molekul kompleks, seperti furan, memiliki dua ikatan ganda yang bergantian dalam cincin beranggota lima ini, di kedua sisi oksigen. Salah satu pasangan oksigen bebas mempertahankan tumpang tindihnya pada orbital p pada posisi itu, sehingga mempertahankan hubungan terkonjugasi. Namun, tidak semua pasangan oksigen bebas berpartisipasi dalam konjugasi; misalnya, dalam piridina, atom nitrogen sudah termasuk dalam sistem terkonjugasi melalui ikatan rangkap formal ke karbon yang berdekatan, sehingga pasangan bebas terletak pada bidang datar dan tidak berpartisipasi dalam konjugasi.
Sistem terkonjugasi harus planar (atau hampir planar) sehingga pasangan bebas yang berpartisipasi menempati orbital dengan karakter p murni, bukan orbital hibrida spn yang merupakan ciri khas pasangan bebas tak terkonjugasi.
Energi Stabilisasi
Perkiraan kuantitatif energi stabilisasi konjugasi cukup kontroversial karena bergantung pada asumsi yang mendasari sistem dasar perbandingan atau proses reaksi. Ketika energi konjugasi didefinisikan secara formal, kita menyebutnya energi resonansi, yang merupakan perbedaan energi antara ikatan kimia aktual dan ikatan π terfokus hipotetis. Meskipun energi ini tidak dapat diukur secara langsung, ada beberapa konsensus bahwa sistem kationik umumnya lebih tidak stabil daripada sistem netral.
Menariknya, jika menyangkut konjugat polivalen, seperti benzena, energi resonansi untuk spesies ini berkisar antara sekitar 36–73 kkal/mol, yang menunjukkan kontribusi besar konjugasi terhadap stabilitas kimia.Pigmen dan warna biru
Dalam senyawa dengan sistem π terkonjugasi, elektron mampu menangkap foton tertentu, mirip dengan cara antena radio mendeteksi foton di sepanjang panjangnya. Secara umum, semakin tinggi derajat konjugasi (yaitu, semakin panjang sistem π), semakin panjang panjang gelombang foton yang dapat ditangkapnya. Molekul yang menyerap cahaya dalam rentang tampak sering kali tampak berwarna, terutama jika mengandung sejumlah besar ikatan terkonjugasi; warna umum termasuk kuning atau merah.
Misalnya, pada beta-karoten, rantai hidrokarbon terkonjugasi yang panjang memberikan warna jingga yang pekat, yang disebabkan oleh eksitasi elektron, yang meningkat ke tingkat energi yang lebih tinggi saat sistem menyerap foton dengan panjang gelombang tertentu.
Hubungan antara stabilitas dan struktur
Stabilitas molekul terkonjugasi sering kali mengungkap hubungan yang halus antara struktur dan reaktivitas. Dengan memanfaatkan delokalisasi elektron dan sifat mekanika kuantum berbagai spesies, para peneliti mampu mengungkap rahasia molekul misterius ini. Seiring pemahaman kita tentang sistem terkonjugasi semakin mendalam, kita tidak dapat menahan diri untuk bertanya, rahasia apa yang tersembunyi dalam struktur kimia yang tampaknya biasa ini?
