1.1 Definisi dan Sejarah Kimia Organik

Kimia organik adalah ilmu yang mempelajari senyawa-senyawa yang mengandung unsur karbon (C). Senyawa ini mencakup sebagian besar molekul yang menyusun makhluk hidup (biomolekul) dan banyak bahan buatan manusia (plastik, obat-obatan, bahan bakar).

A. Konsep Awal (Vitalisme)

Secara historis, kimia organik dimulai dengan anggapan Vitalisme, yaitu teori yang menyatakan bahwa senyawa organik hanya dapat diproduksi oleh makhluk hidup karena adanya “gaya hidup” (vis vitalis).

B. Titik Balik (Sintesis Wöhler)

Pada tahun 1828, ahli kimia Jerman Friedrich Wöhler berhasil mensintesis senyawa organik urea (CO(NH2​)2​) dari senyawa anorganik amonium sianat (NH4​OCN).

NH4​OCNPemanasan​CO(NH2​)2​

Penemuan ini menggugurkan teori vitalisme dan mendefinisikan kembali kimia organik sebagai studi tentang senyawa karbon, terlepas dari asalnya.

1.2 Kekhasan dan Keunikan Atom Karbon

Atom Karbon (Nomor Atom 6) adalah basis fundamental senyawa organik karena keunikannya, yang memungkinkan pembentukan jutaan senyawa:

A. Tetravalensi (Pembentukan 4 Ikatan Kovalen)

• Konfigurasi Elektron: C memiliki konfigurasi 1s22s22p2.
• Elektron Valensi: C memiliki empat elektron valensi (dua di 2s dan dua di 2p).
• Kecenderungan Berikatan: Untuk mencapai kestabilan (aturan oktet), atom C cenderung membentuk empat ikatan kovalen dengan atom lain (H, O, N, S, Halogen) atau dengan atom C itu sendiri.

B. Katenasi (Kemampuan Berantai)

Atom C memiliki kemampuan unik yang sangat kuat untuk berikatan secara kovalen dengan atom C lainnya. Kemampuan ini disebut katenasi. Hal ini menghasilkan struktur rantai yang beragam:

1. Rantai Lurus: Contoh: n-heksana.
2. Rantai Bercabang: Contoh: isobutana.
3. Rantai Siklik (Cincin): Contoh: sikloheksana.

C. Pembentukan Ikatan Rangkap

Karbon dapat berikatan dengan atom lain (termasuk C lain) melalui:

• Ikatan Tunggal (1 pasang elektron bersama): C−C (ditemukan pada Alkana).
• Ikatan Rangkap Dua (2 pasang elektron bersama): C=C (ditemukan pada Alkena).
• Ikatan Rangkap Tiga (3 pasang elektron bersama): C≡C (ditemukan pada Alkuna).

1.3 Hibridisasi Atom Karbon dan Geometri Molekul

Hibridisasi adalah konsep kunci yang menjelaskan bagaimana atom C mencapai empat ikatan valensi dan menentukan geometri molekul:

Jenis Hibridisasi	Orbital yang Terlibat	Jumlah Ikatan σ (Sigma)	Geometri Molekul	Sudut Ikatan
sp3	Satu s, tiga p	4	Tetrahedral	≈109.5∘
sp2	Satu s, dua p	3	Trigonal Planar	≈120∘
sp	Satu s, satu p	2	Linear	180∘

Ekspor ke Spreadsheet

Jenis Ikatan C-C	Hibridisasi C	Ikatan yang Terbentuk
Tunggal (C−C)	sp3	1 ikatan σ
Rangkap Dua (C=C)	sp2	1 ikatan σ dan 1 ikatan π (Pi)
Rangkap Tiga (C≡C)	sp	1 ikatan σ dan 2 ikatan π

Ekspor ke Spreadsheet

1.4 Jenis-Jenis Rumus Kimia dalam Kimia Organik

Untuk menggambarkan struktur molekul yang kompleks secara jelas, digunakan berbagai jenis rumus:

Jenis Rumus	Keterangan	Contoh (Etanol, C2​H6​O)
Rumus Molekul	Menunjukkan jenis dan jumlah atom yang sebenarnya dalam molekul.	C2​H6​O
Rumus Empiris	Menunjukkan perbandingan atom paling sederhana.	C2​H6​O (Dalam kasus ini sama)
Rumus Struktur Lewis (Titik)	Menunjukkan semua atom dan semua elektron valensi (ikatan dan non-ikatan).

Ekspor ke Spreadsheet

Getty Images

| | Rumus Struktur Kekulé (Garis) | Menunjukkan ikatan kovalen sebagai garis. | | | Rumus Termampatkan/Ringkas | Ditulis dalam satu baris, menghilangkan garis ikatan C−H dan beberapa ikatan C−C. | CH3​CH2​OH | | Rumus Kerangka (Skeletal) | Hanya menunjukkan ikatan C−C sebagai garis zig-zag; atom C ada di setiap sudut dan ujung, atom H tidak ditulis tetapi diasumsikan. | C−C−O−H (dengan CH3​ dan CH2​ diasumsikan)

Getty Images

|

1.5 Isomerisme (Fondasi Keanekaragaman Senyawa Organik)

Isomer adalah senyawa-senyawa berbeda yang memiliki rumus molekul yang sama tetapi struktur yang berbeda. Isomerisme adalah alasan utama mengapa ada begitu banyak senyawa organik.

A. Isomer Struktural (Konstitusional)

Senyawa memiliki rumus molekul yang sama tetapi urutan ikatan atomnya berbeda. Jenisnya meliputi:

1. Isomer Rantai: Perbedaan pada susunan rantai karbon (lurus vs. bercabang). Contoh: n-butana (CH3​CH2​CH2​CH3​) dan isobutana (CH(CH3​)3​).
2. Isomer Posisi: Perbedaan pada posisi gugus fungsi atau ikatan rangkap pada rantai yang sama. Contoh: 1-butanol (OH di C−1) dan 2-butanol (OH di C−2).
3. Isomer Gugus Fungsi: Perbedaan gugus fungsi (memiliki sifat kimia yang sangat berbeda). Contoh: Etanol (CH3​CH2​OH) dan dimetil eter (CH3​OCH3​) keduanya C2​H6​O.

B. Stereoisomer

Senyawa memiliki rumus molekul dan urutan ikatan yang sama, tetapi susunan spasial (tiga dimensi) atom-atomnya berbeda.

1. Isomer Geometri (cis-trans): Terjadi pada alkena karena keterbatasan rotasi pada ikatan rangkap dua.
   • cis: Gugus substituen sejenis berada pada sisi yang sama.
   • trans: Gugus substituen sejenis berada pada sisi yang berlawanan.
2. Isomer Optik (Enantiomer): Senyawa yang merupakan bayangan cermin non-superimposable (tidak dapat ditumpukkan sempurna) satu sama lain, terjadi pada molekul dengan atom karbon kiral (berikatan dengan empat gugus berbeda).

source : https://www.quipper.com/id/blog/mapel/kimia/kekhasan-atom-karbon-kimia-kelas-11-pengertian-dan-jenisnya/