24.1 Klasifikasi Senyawa Organik

Atom Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur lain karena atom karbon tidak hanya mampu membentuk ikatan karbon-karbon tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga, tetapi juga saling terikat dalam rantai dan struktur cincin. Cabang kimia yang berhubungan dengan senyawa karbon adalah kimia organik.

Golongan senyawa organik dapat dibedakan menurut gugus fungsi yang dikandungnya. Gugus fungsional adalah sekelompok atom yang sebagian besar bertanggung jawab atas perilaku kimia molekul induk. Molekul berbeda yang mengandung gugus fungsi yang sama atau gugus yang mengalami reaksi yang serupa. Jadi, dengan mempelajari sifat-sifat karakteristik beberapa gugus fungsi, kita dapat mempelajari dan memahami sifat-sifat banyak senyawa organik. Pada paruh kedua bab ini, kita akan membahas gugus fungsi yang dikenal sebagai alkohol, eter, aldehida dan keton, asam karboksilat, dan amina.

Sebagian besar senyawa organik berasal dari kelompok senyawa yang dikenal sebagai hidrokarbon karena hanya terdiri dari hidrogen dan karbon. Berdasarkan strukturnya, hidrokarbon dibagi menjadi dua kelas utama—alifatik dan aromatik. Hidrokarbon alifatik tidak mengandung gugus benzena, atau cincin benzena, sedangkan hidrokarbon aromatik mengandung satu atau lebih cincin benzena.

24. Kimia Organik

Konsep apa yang akan kita pelajarai pada BAB ini? 

• Kita akan memulai pelajaran dengan mendefinisikan ruang lingkup dan sifat kimia organik. (24.1)
• Selanjutnya, kita akan memeriksa hidrokarbon alifatik. Pertama-tama kita mempelajari nomenklatur atau tatanama dan reaksi alkana. Kita  akan memeriksa isomerisasi optik dari alkana tersubstitusi dan juga sifat sikloalkana. Kemudian, kita juga akan mempelajari hidrokarbon tak jenuh, molekul yang mengandung ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga karbon-karbon. Kita fokus pada tata nama, sifat, dan isomer geometrinya. (24.2)
• Senyawa aromatik semuanya mengandung satu atau lebih cincin benzena. Senyawa-senyawa ini pada umumnya lebih stabil daripada hidrokarbon alifatik. (24.3)
• Pada akhir BAB, kita akan melihat bahwa reaktivitas senyawa organik sebagian besar dapat diperhitungkan dengan adanya gugus fungsi. Kita akan mengklasifikasikan gugus fungsional yang mengandung oksigen dan nitrogen dalam alkohol, eter, aldehida dan keton, asam karboksilat, ester, dan amina. (24.4)

Kimia organik adalah studi tentang senyawa karbon. Kata "organik" awalnya digunakan oleh ahli kimia pada abad kedelapan belas untuk menggambarkan zat yang diperoleh dari sumber makhluk hidup — tumbuhan dan hewan. Ahli kimia pada masa ini percaya bahwa alam memiliki kekuatan vital tertentu dan hanya makhluk hidup yang dapat menghasilkan senyawa organik. Gagasan di era romantisme ini dibantah pada tahun 1828 oleh Friedrich Wohler, seorang ahli kimia Jerman yang mampu menyediakan urea, senyawa organik, dari reaksi antara senyawa anorganik timbal sianat dan amonia cair:

Pb(OCN)2 + 2NH3 + 2H2O → 2(NH2)2CO + Pb(OH)2

                                                                    (Urea)

Saat ini, lebih dari 20 juta senyawa organik sintetik dan alami telah diketahui. Jumlah ini secara signifikan lebih besar dari 100.000 atau lebih senyawa anorganik yang diketahui.

Tugas 23

Selesaikan persamaan nuklir berikut dan identifikasi X dalam setiap kasus: (a) 135 53I ¡135 54Xe 1 X (b) 40 19K ¡0 21b 1 X (c) 59 27Co 1 1 0n ¡56 25Mn 1 X (d) 235 92U 1 1 0n ¡99 40Zr 1 135 52Untuk 1 2X

Latihan 23

Bagaimana reaksi nuklir berbeda dari reaksi kimia biasa?

Kata Kunci

Reaktor pemulia, hal. 1005
Massa kritis, hal. 1002
Cacat massa, hal. 992
Moderator, hlm. 1003
Energi pengikat nuklir

Ringkasan Pengetahuan Faktual dan Konseptual

1. Untuk nukleus stabil dengan nomor atom rendah, rasio neutron-toproton mendekati 1. Untuk nukleus stabil yang lebih berat, nisbahnya menjadi lebih besar dari 1. Semua nukleus dengan 84 atau lebih proton tidak stabil dan radioaktif. Nukleus dengan nomor atom genap cenderung memiliki jumlah isotop stabil yang lebih banyak dibandingkan dengan nomor atom ganjil.

Rumus Penting

E = mc² (23.1) Hubungan kesetaraan massa-energi Einstein ¢
E = (¢ m) c² (23.2) Hubungan antara cacat massa dan energi yang dilepaskan

Terapi Penangkapan Boron Neutron

Setiap tahun lebih dari setengah juta orang di dunia menderita tumor otak dan sekitar 2.000 meninggal akibat penyakit ini. Pengobatan tumor otak adalah salah satu kasus kanker yang paling menantang karena tempat pertumbuhan ganas, yang membuat eksisi bedah sulit dan seringkali tidak mungkin. Demikian juga, terapi radiasi konvensional menggunakan sinar X atau sinar g dari luar tengkorak jarang efektif.

Iradiasi Makanan

Jika Anda makan makanan olahan, Anda mungkin makan bahan yang terpapar sinar radioaktif. Di Amerika Serikat, hingga 10 persen herbal dan rempah-rempah diiradiasi untuk mengendalikan jamur, disemprot dengan sinar X dengan dosis yang sama dengan 60 juta sinar X dada. Meskipun iradiasi makanan telah digunakan dalam satu atau lain cara selama lebih dari 40 tahun, ia menghadapi masa depan yang tidak pasti di negara ini.

Reaktor Fisi Alam Sendiri

Semuanya dimulai dengan analisis rutin pada Mei 1972 di pabrik pemrosesan bahan bakar nuklir di Pierrelatte, Prancis. Seorang anggota staf sedang memeriksa rasio isotop U-235 terhadap U-238 dalam bijih uranium dan memperoleh hasil yang membingungkan. Sudah lama diketahui bahwa kejadian relatif alami U-235 dan U-238 masing-masing adalah 0,7202 persen dan 99,2798 persen. Namun dalam hal ini, jumlah U-235 yang ada hanya 0,7171 persen. Ini mungkin tampak seperti penyimpangan yang sangat kecil, tetapi pengukurannya sangat tepat sehingga perbedaan ini dianggap sangat signifikan. Bijih itu berasal dari tambang Oklo di Republik Gabon, sebuah negara kecil di pantai barat Afrika. Analisis selanjutnya dari sampel lain menunjukkan bahwa beberapa mengandung bahkan lebih sedikit U-235, dalam beberapa kasus hanya 0,44 persen.

23.8 Efek Biologis dari Radiasi

Pada bagian ini, kita akan membahas secara singkat efek radiasi pada sistem biologis. Tetapi pertama-tama marilah kita mendefinisikan ukuran kuantitatif radiasi. Unit dasar dari radioaktivitas adalah curie (Ci); 1 Ci sesuai dengan 3.70 3 1010 disintegrasi nuklir per detik. Laju peluruhan ini setara dengan 1 g radium. Milicurie (mCi) adalah seperseribu curie. Jadi, 10 mCi dari sampel karbon-14 adalah kuantitas yang mengalami

23.7 Penggunaan Isotop

Isotop radioaktif dan stabil juga memiliki banyak aplikasi dalam sains dan kedokteran. Kami sebelumnya telah menggambarkan penggunaan isotop dalam studi mekanisme reaksi (lihat Bagian 13.5) dan dalam penanggalan artefak (hal. 580 dan Bagian 23.3). Pada bagian ini kita akan membahas beberapa contoh lagi.

23.6 Fusi Inti

Berbeda dengan proses fisi nuklir, fusi nuklir, penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar, sebagian besar dibebaskan dari masalah pembuangan limbah.

23.5 Fisi Inti

Fisi nuklir adalah proses di mana nukleus berat (jumlah massa. 200) membelah untuk membentuk nuklei yang lebih kecil dari massa menengah dan satu atau lebih neutron. Karena nukleus berat kurang stabil daripada produknya (lihat Gambar 23.2), proses ini melepaskan sejumlah besar energi.

23.4 Transmutasi Inti

Ruang lingkup kimia nuklir akan agak sempit jika studi terbatas pada unsur radioaktif alami. Namun, sebuah percobaan yang dilakukan oleh Rutherford pada tahun 1919, menyarankan kemungkinan memproduksi radioaktivitas secara artifisial. Ketika dia membombardir sampel nitrogen dengan partikel, reaksi berikut terjadi:

23.3 Radioaktifitas Alami

Inti di luar sabuk stabilitas, serta nukleus dengan lebih dari 83 proton, cenderung tidak stabil. Emisi spontan oleh inti partikel yang tidak stabil atau radiasi elektromagnetik, atau keduanya, dikenal sebagai radioaktivitas. Jenis utama radiasi adalah: partikel (atau inti helium bermuatan ganda, He21); b partikel (atau elektron); sinar g, yang merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek (0,1 nm hingga 1024 nm); emisi positron; dan penangkapan elektron. Disintegrasi nukleus radioaktif

23.2 Stabilitas Inti

Inti menempati bagian yang sangat kecil dari total volume atom, tetapi ia mengandung sebagian besar massa atom karena baik proton maupun neutron berada di sana. Dalam mempelajari stabilitas inti atom, akan sangat membantu untuk mengetahui sesuatu tentang kerapatannya, karena ia memberi tahu kita betapa rapatnya partikel-partikel tersebut. Sebagai perhitungan sampel, mari kita asumsikan bahwa sebuah nukleus memiliki jari-jari 5 3 1023 pm dan massa 1 3 10222 g. Angka-angka ini secara kasar sesuai dengan nukleus yang mengandung 30 proton dan 30 neutron. Kepadatan adalah massa / volume, dan kita dapat menghitung volume dari jari-jari yang diketahui (volume bola adalah 4 3pr3, di mana r adalah jari-jari bola). Pertama, kami mengonversi satuan pm ke cm. Lalu kami menghitung kepadatan dalam g / cm3:

23.1 Sifat Reaksi Inti

Dengan pengecualian hidrogen (1 1H), semua inti mengandung dua jenis partikel fundamental, yang disebut proton dan neutron. Beberapa nukleus tidak stabil; mereka memancarkan partikel dan / atau radiasi elektromagnetik secara spontan (lihat Bagian 2.2). Nama untuk fenomena ini adalah radioaktivitas. Semua elemen yang memiliki nomor atom lebih besar dari 83 adalah radioaktif. Misalnya, isotop polonium, polonium-210 (210 84Po), meluruh secara spontan hingga 206 82Pb dengan memancarkan partikel.

23. Kimia Inti

Konsep Penting
• Kita mulai dengan membandingkan reaksi nuklir dengan reaksi kimia biasa. Kita belajar untuk menyeimbangkan persamaan nuklir dalam hal partikel elementer seperti elektron, proton, neutron, dan partikel alfa. (23.1)
• Selanjutnya, kami menguji stabilitas nukleus dalam hal rasio neutron-ke-proton. Kami menggunakan persamaan energi massa Einstein untuk menghitung energi ikatan nuklir. (23.2)
• Kami kemudian mempelajari peluruhan 238U sebagai contoh radioaktivitas alami. Kita juga melihat bagaimana peluruhan radioaktif, yang semuanya merupakan proses tingkat pemesanan pertama, digunakan untuk objek tanggal. (23.3)
• Transmutasi nuklir adalah reaksi nuklir yang diinduksi oleh bombardir nukleus oleh partikel seperti neutron, partikel alfa, atau inti kecil lainnya. Semua elemen transuranium dibuat dengan cara ini dalam akselerator partikel. (23.4)
• Dalam ruang nuklir, sebuah nukleus yang besar terbelah menjadi dua nuklei yang lebih kecil ketika dibombardir dengan sebuah neutron. Proses melepaskan sejumlah besar energi dan neutron tambahan, yang dapat menyebabkan reaksi berantai jika ada massa kritis. Reaksi reaksi nuklir digunakan dalam bom atom dan reaktor nuklir. (23.5)
• Dalam fusi nuklir, dua nukleus kecil berfusi untuk menghasilkan nukleus yang lebih besar dengan melepaskan sejumlah besar energi. Reaksi fusi nuklir digunakan dalam hidrogen atau bom termonuklir, tetapi reaktor fusi nuklir untuk pembangkit energi masih belum tersedia secara komersial. (23.6)
• Isotop, terutama isotop radioaktif, menemukan banyak aplikasi dalam penentuan struktural dan studi mekanistik serta dalam kedokteran. (23.7)
• Bab ini diakhiri dengan diskusi tentang efek biologis radiasi. (23.8)

Tugas 22

Lengkapi pernyataan berikut untuk ion kompleks [Cr (C2O4) 2 (H2O) 2] 2. (a) Jumlah oksidasi Cr adalah. (B) Jumlah koordinasi Cr adalah. (c) adalah ligan bidentat.