Language
Country/Area
No result found
Pesona sistem terkonjugasi: bagaimana mereka meningkatkan stabilitas molekuler?
Dalam kimia teoretis, sistem terkonjugasi adalah sistem molekuler yang berisi orbital p yang terhubung dan elektron yang terdelokalisasi, yang umumnya menurunkan energi keseluruhan dan meningkatkan stabilitas molekuler. Representasi tradisional dari sistem tersebut adalah kombinasi ikatan tunggal dan ganda yang bergantian. Pasangan elektron tunggal, radikal bebas, atau karbokation semuanya dapat menjadi bagian dari sistem ini, membentuk struktur siklik atau asiklik, linier atau campuran.
Daya tarik sistem terkonjugasi terletak pada kemampuannya untuk mendorong delokalisasi elektron π melalui tumpang tindih orbital p, sehingga meningkatkan stabilitas molekul.
Istilah ini dicetuskan pada tahun 1899 oleh kimiawan Jerman Johannes Thiele. Fenomena konjugasi mengacu pada tumpang tindih satu orbital p dengan ikatan σ lain yang berdekatan. Dalam sistem ini, elektron pi tidak lagi menjadi milik satu ikatan atau atom, tetapi dimiliki oleh banyak atom. Molekul yang mengandung sistem terkonjugasi disebut molekul terkonjugasi, seperti 1,3-butadiena, benzena, dan kation alil.
Ikatan kimia dalam sistem terkonjugasi
Konjugasi dapat dicapai dengan mengganti ikatan tunggal dan ganda, dengan setiap atom menyediakan orbital p yang tegak lurus terhadap bidang molekul. Namun, ini bukan satu-satunya cara untuk mencapai konjugasi. Selama setiap atom yang berurutan memiliki orbital p yang tersedia, sistem tersebut dapat dianggap terkonjugasi. Misalnya, furan adalah cincin beranggota lima dengan dua ikatan ganda yang bergantian di tepinya dan atom oksigen memiliki dua pasangan elektron bebas, yang salah satunya berpartisipasi dalam konjugasi dan tumpang tindih dengan orbital p dari atom karbon yang berdekatan. Pasangan elektron bebas lainnya tetap berada di bidang tersebut dan karenanya tidak berpartisipasi dalam konjugasi.
Untuk mencapai konjugasi, syarat pertama adalah orbital tumpang tindih. Oleh karena itu, sistem terkonjugasi perlu mempertahankan struktur planar.
Energi Stabilisasi
Stabilitas sistem terkonjugasi sangat penting, terutama dalam sistem kationik. Meskipun efek stabilisasi pada sistem netral relatif kecil, efek stabilisasi aromatik cukup signifikan. Mengambil benzena sebagai contoh, energi resonansi sistem terkonjugasinya diperkirakan antara 36 dan 73 kkal/mol, yang menunjukkan stabilitas termodinamika dan kinetik yang kuat.
Energi resonansi adalah perbedaan energi antara spesies kimia nyata dan ikatan π terlokalisasinya.
Senyawa siklik terkonjugasi
Senyawa siklik dapat terkonjugasi sebagian atau seluruhnya. Hidrokarbon monosiklik terkonjugasi lengkap dapat menunjukkan sifat aromatik, nonaromatik, atau antiaromatik. Jika sistem terkonjugasi bersifat planar dan menunjukkan sejumlah elektron π (4n + 2), senyawa tersebut disebut aromatik dan memiliki stabilitas yang luar biasa.
Warna dan Penyerapan Cahaya
Dalam sistem π terkonjugasi, elektron mampu menangkap foton tertentu, mirip dengan cara antena radio mendeteksi foton di sepanjang panjangnya. Senyawa dengan jumlah ikatan terkonjugasi yang cukup dapat menyerap cahaya dalam rentang tampak. Oleh karena itu, senyawa tersebut sering kali muncul dalam warna yang kaya. Saat sistem menjadi lebih panjang, ia dapat menyerap panjang gelombang cahaya yang lebih panjang dibandingkan dengan sistem terkonjugasi pendek. Misalnya, rantai karbon-hidrogen terkonjugasi panjang dari beta-karoten memberinya warna jingga yang intens.
Kapasitas penyerapan cahaya tampak sebanding dengan jumlah ikatan rangkap dalam sistem terkonjugasi, dan warnanya berkisar dari kuning hingga merah saat jumlah ikatan rangkap terkonjugasi meningkat.
Selain itu, senyawa mirip ftalosianin juga banyak digunakan dalam pigmen sintetis. Senyawa ini tidak hanya memiliki eksitasi energi rendah dalam rentang cahaya tampak, tetapi juga dapat dengan mudah menerima atau menyumbangkan elektron. Namun, apakah pigmen ini akan terus populer di masa mendatang?
