Unsur Karbon Bukan Berasal dari Big Bang

Teori terbentuknya alam semesta yang saat ini dipercaya dan telah memiliki banyak bukti pendukung adalah teori ledakan besar (Big Bang). Namun pertanyaan besar masih muncul mengenai misteri terbentuknya kehidupan di Bumi setelah terjadinya Big Bang. Telah diketahui bahwa sebenarnya Big Bang tidak memproduksi karbon secara langsung. Lalu bagaimanakah unsur karbon terbentuk sehingga menghasilkan bentuk kehidupan berbasis karbon di Bumi? Pertanyaan itulah yang menjadi dasar riset tim peneliti dari North Carolina State University. Tim ini menggunakan simulasi superkomputer untuk mendemonstrasikan bagaimana karbon terbentuk di bintang untuk membuktikan sebuah teori lama. Lebih dari 50 tahun yang lalu, seorang astronom bernama Fred Hoyle berhipotesis bahwa isotop karbon-12 (C-12) dapat terbentuk dari tiga atom helium-4 (He-4) atau partikel alfa yang bergabung di dalam inti bintang. Namun, ketiga partikel alfa itu sulit untuk berkombinasi membentuk karbon. Sehingga dari hipotesisnya tersebut, Hoyle beranggapan bahwa terbentuk isotop karbon-12 dengan keadaan energi yang berbeda sehingga memungkinkan terbentuknya karbon di dalam inti bintang. Keadaan baru ini disebut sebagai “keadaan Hoyle”. Eksperimen terakhir menunjukkan bahwa teori tersebut benar namun simulasi pembentukan karbon dari partikel alfa masih belum berhasil. Fisikawan NCSU, Dean Lee bersama koleganya dari Jerman Evgeny Epelbaum, Hermann Krebs, dan Ulf-G. Meissner telah mengembangkan suatu metode baru yang menjelaskan seluruh cara yang mungkin agar proton dan neutron dapat berikatan satu sama lain di dalam inti. Metode ini disebut sebagai “teori medan efektif” yang diformulasi dari kisi bilangan kompleks. Bilangan kompleks merupakan bilangan yang terdiri atas bilangan real dan imajiner. Bentuk umum persamaan bilangan kompleks mengandung unit imajiner (i) yaitu akar kuadrat –1. Persamaan yang menggunakan bilangan kompleks tidak dapat menghasilkan solusi apabila hanya digunakan bilangan real saja atau bilangan imajiner saja. Persamaan matematis yang mengandung bilangan kompleks biasanya digambarkan dalam diagram Argand. Diagram ini memuat sumbu-x sebagai bilangan real dan sumbu-y sebagai bilangan imajiner, serta daerah di antaranya disebut bidang kompleks. Dengan pemodelan yang menggunakan analisis kompleks ini, peneliti dapat mensimulasikan interaksi antar partikel. Ketika peneliti menempatkan 6 proton dan 6 neutron pada kisi kubus dalam simulasi superkomputer tersebut, isotop karbon-12 dalam keadaan Hoyle terbentuk. Melalui hasil tersebut disimpulkan bahwa simulasi ini valid dan terbukti dapat menjelaskan pembentukan karbon. Dengan menggunakan simulasi superkomputer berbasis bilangan kompleks ini, persamaan yang menggambarkan keadaan Hoyle pada pembentukan karbon-12 di dalam inti bintang dapat dicari. Selain itu, simulasi ini juga dapat menjelaskan bagaimana unsur karbon terbentuk dan kehidupan berbasis karbon di Bumi berawal.

Menuai Bahan Bakar Alternatif dari Sampah Kebun

Tidak dapat dipungkiri bahwa hingga saat ini, bahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang paling luas dan paling sering digunakan oleh seluruh manusia di dunia ini. Penggunaan jenis bahan bakar ini semakin lama semakin tinggi, seiring dengan meningkatnya aktivitas dan jumlah penduduk bumi ini. Kenyataan itulah yang membuat dunia sekarang berada pada dua ancaman sekaligus: pemanasan global yang terus meningkat sekaligus kelangkaan sumber energi masa depan akibat berkurangnya bahan bakar fosil. Beberapa solusi pun mulai ditawarkan oleh para ilmuwan. Salah satu yang paling efektif dan ramai diperbincangkan adalah penggunaan bahan bakar alternatif. Bahan bakar alternatif yang ramai diteliti para ilmuwan saat ini biasanya berasal dari sumber yang terbarukan atau tidak dapat habis seperti cahaya matahari, air, angin, panas bumi, dan biomassa. Hingga saat ini umumnya penelitian mengenai pemanfaatan terhadap sumber energi terbarukan tersebut cukup banyak, namun belum seluruhnya efektif dan efisien. Suatu terobosan ilmiah terbaru berhasil ditemukan sebuah tim riset yang terdiri atas para insinyur teknik kimia dari University of Massachusetts Amherst berhasil mengembangkan suatu mesin yang dapat memproduksi berbagai macam senyawa hidrokarbon dengan bahan baku minyak pirolisis sampah kebun atau sejenisnya. Ya, sampah kebun seperti kayu, ranting, cabang, kulit pohon, rumput-rumput, dedaunan, dan bagian tumbuhan lainnya merupakan sumber alami biomassa yang mengandung banyak selulosa dan minyak bio. Suatu proses pirolisis terhadap biomassa seperti ini dapat mengekstrak minyak bio yang terkandung di dalamnya untuk selanjutnya dapat diolah kembali menjadi berbagai senyawa hidrokarbon. Pirolisis merupakan dekomposisi termal bahan-bahan organik tanpa keberadaan oksigen, sehingga bahan organik yang terkandung di dalamnya tidak teroksidasi. Tim peneliti tersebut telah berhasil membuat mesin yang dapat memproduksi berbagai senyawa hidrokarbon secara lebih efektif dan efisien dari minyak bio hasil pirolisis karena dapat menhasilkan rendemen produk yang lebih tinggi. Senyawa yang dihasilkan antara lain benzena, toluena, xilena, berbagai senyawa olefin (alkena), dan senyawa alkohol (seperti metanol dan etanol). Senyawa-senyawa hidrokarbon tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku kimia maupun sebagai sumber energi alternatif. Tim ini memperkirakan jika seluruh industri kimia di dunia dapat menggunakan senyawa biopirolisis yang dihasilkan mesin ini daripada menggunakan bahan bakar fosil akan terjadi penghematan hingga USD 400 milyar setiap tahunnya. Suatu jumlah yang sangat besar. Hasil penelitian ini tentu dapat memberi nilai tambah terhadap sampah-sampah organik yang ada di kebun pekarangan rumah kita ataupun di lingkungan lain yang serupa. Selain dapat diubah menjadi pupuk kompos, sampah tersebut juga dapat menghasilkan berbagai senyawa kimia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produk kimia maupun sumber energi alternatif.

Dunia Tak Lagi Butuh Energi Fosil

Sekiranya hal itulah yang dapat dikatakan dari hasil studi terbaru yang dirilis oleh tim riset yang dipimpin oleh Mark Z. Jacobson dari Stanford University. Hal tersebut dapat dicapai dengan mengkonversi seluruh jenis penggunaan bahan bakar fosil dengan sumber energi terbarukan dan bersih, dengan begitu dunia dapat meninggalkan bahan bakar fosil. “Berdasarkan penemuan kami, sebenarnya tidak ada kendala dari segi ekonomi dan teknologi,” kata Jacobson, yang merupakan professor teknik sipil di institusi tersebut. “yang menjadi pertanyaan adalah dari segi aspek sosial dan politik.” Ia dan Mark Delucchi dari University of California-Davis telah menulis dua bagian makalah yang dipublikasikan pada Energy Policy, dimana mereka menilai harga, teknologi, dan materi yang dibutuhkan untuk mengubah dunia berdasarkan rancangan yang mereka buat. Dunia yang mereka impikan akan sangat bergantung kepada listrik. Rancangan mereka membutuhkan energi angin, air dan cahaya matahari sebagai sumber energi, dengan energi angin dan matahari berkontribusi sekitar 90% dari total energi yang dibutuhkan dunia. Energi geotermal dan hidroelektrik (energi listrik yang berasal dari energi potensial air) masing-masing menyumbangkan 4% dari total energi yang dibutuhkan, dan 2% sisanya akan berasal dari energi ombak dan gelombang pasang-surut. Kendaraan, kapal, dan kereta akan ditenagai oleh listrik dan sel bahan bakar hidrogen. Pesawat terbang dapat menggunakan bahan bakar hidrogen cair. Rumah-rumah dapat menggunakan pendingin atau pemanas ruangan bertenaga listrik, tidak lagi gas alam atau batubara. Proses komersial dan indutri dapat menggunakan hidrogen atau listrik. Hidrogen dapat dihasilkan dari elektrolisis air. Maka dari itu, energi angin, air, dan matahari akan mendominasi energi dunia. Salah satu keuntungan yang dapat diperoleh dari rancangan yg dibuat Jacobson dan Delucchi ini adalah reduksi kebutuhan energi dunia hingga 30% dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Listrik dan penggunaan sel bahan bakar hidrogen jauh lebih efektif dan efisien dibandingkan pembakaran bahan bakar fosil. Kendala yang paling nyata untuk mewujudkan rancangan ini adalah material yang dibutuhkan untuk membangun instalasi panel surya dan turbin angin. Diperlukan berbagai jenis logam dalam jumlah yang cukup besar, seperti besi, nikel, tembaga, aluminium, kromium dan bahkan logam langka seperti platina. Selain itu dalam mewujudkan infrastruktur generator angin yang ideal dibutuhkan lahan yang luas untuk menyediakan jarak agar tidak terjadi interferensi dan turbulensi angin yang digunakan. “Tetapi rancangan ini sangat mungkin untuk dilaksanakan, bahkan tanpa perlu menggunakan teknologi terbaru. Kita sangat membutuhkan keputusan kolektif tentang bagaimana masa depan dunia yang kita inginkan sebagai masyarakat dunia,” kata Jacobson. Bagaimanapun rancangan ini sangatlah revolusioner dan merupakan solusi yang baik dalam berbagai permasalahan energi dunia.

Evolusi Mikroorganisme di Laut Mati

Mikrobiologis dari Institute of Biology II University of Freiburg telah menemukan suatu jalur metabolisme sentral dari mikroorganisme yang sebelumnya tidak diketahui. Mikroorganisme ekstremofil (extremophile) atau mikroorganisme yang biasa hidup di tempat-tempat ekstrem ini menggunakan jalur metabolisme ini untuk dapat bertahan hidup di tempat-tempat ekstrem seperti halnya Laut Mati yang salinitasnya sangat tinggi. Bertentangan dengan anggapan yang popoler di masyarakat, Laut Mati tidaklah mati. Laut Mati yang berada di antara Yordania dan Israel ini berisi berbagai macam populasi mikroorganisme. Kebanyakan mikroorganisme ini termasuk dalam kelompok archaea yang toleran terhadap kadar garam tinggi. Archaea merupakan salah satu bentuk kehidupan yang paling awal terbentuk di muka bumi dan mampu bertahan hidup pada kondisi ekstrem. Tim riset di Freiburg yang dikepalai oleh Dr. Ivan Berg telah mempelajari proses metabolisme mikroorganisme ini yang sebelumnya selalu dihindari oleh ahli biologi evolusi. Ilmuwan telah lama mengetahui bahwa archaea yang toleran terhadap salinitas tinggi menggunakan berbagai macam senyawa organik sebagai sumber nutrisi mereka yang kemudian digunakan untuk mensintesis pelindung dinding sel dan vitamin yang teraktivasi asam asetat (asetil koenzim A). dengan menggunakan mikroorganisme Haloarcula marismortui sebagai model, Dr. Ivan Berg bersama koleganya di Freiburg Dr. Maria Khomyakova, Özlem Bükmez, Lorenz Thomas, dan Dr. Tobias Erb telah berhasil menguraikan secara detil jalur metabolisme mikroorganisme tersebut. Kabar terbaru dari jurnal Science, para peneliti menjelaskan bagaimana mereka dapat mengetahui keseluruhan siklus reaksi, termasuk seluruh intermediet yang terbentuk, dengan berbagai bantuan metode biokimia dan mikrobiologi. Tim ini memberi nama jalur metabolisme lengkap ini sebagai “siklus metilaspartat” setelah mengkarakterisasi zat antara yang penting dalam siklus tersebut. Grup riset Freiburg ini belum mengetahui awal terjadinya jalur metabolisme seperti ini dan diperkirakan merupakan salah satu bentuk evolusi dari pendahulunya yang harus menemukan jalur metabolisme tersendiri demi beradaptasi dengan habitatnya yang berkadar garam sangat tinggi. Para peneliti ini juga terkejut saat menemukan bahwa gen leluhur archaea yang mengandung informasi jalur metabolisme ini didapat dari mikroorganisme lain. Fenomena transfer gen antar-organisme ini sekarang biasa dikenal sebagai “transfer gen bercabang”. Bagaimanapun, ilmuwan belum mengobservasi gen terdahulu yang mengandung informasi siklus metilaspartat dan digolongkan sebagai jalur metabolisme yang benar-benar baru. Kemungkinan, rekombinasi gen lelulur archaea mengarah kepada jalur metabolisme ini. Para peneliti menyatakan bahwa lebih sulit untuk menemukan sebuah gen baru dibandingkan dengan mengkombinasikan gen-gen yang sudah ada.

Tembakau Untuk Penderita Diabetes

Bidang pertanian saat ini menghasilkan perkembangan bioteknologi molekular yang pesat, yang dapat menawarkan cara yang lebih murah daripada pembuatan vaksin dan obat tradisional melalui pabrik. Para ilmuwan telah menemukan tembakau yang menyehatkan setelah memodifikasi faktor genetiknya. Tembakau ini dapat digunakan untuk mengobati diabetes tipe 1. Peneliti Eropa mengatakan telah menghasilkan tembakau yang mengandung senyawa anti-inflamasi (anti-peradangan) yang disebut interleukin-10 (IL-10) yang dapat membantu pasien diabetes tipe 1 yang masih menggantungkan insulin. Sejumlah perusahaan kimia pertanian, termasuk Bayer dan Syngenta, telah mencari cara untuk membuat kompleks protein dalam tanaman obat-obatan, meskipun membutuhkan proses yang lambat. Pada saat ini, kebanyakan obat-obatan dan vaksin diproduksi melalui kultur sel dan kultur jaringan. Namun, Mario Pezzotti dari Universitas Verona, yang memimpin studi tentang tembakau yang diterbitkan dalam jurnal BMC Biotechnology, percaya bahwa tembakau tumbuh lebih efisien semenjak tanaman dunia memiliki biaya rendah untuk menghasilkan protein obat. Berbagai jenis tanaman telah dipelajari oleh sejumlah ilmuwan di seluruh dunia, tetapi tembakau merupakan tanaman yang paling digemari dalam hal riset. “Tembakau adalah tanaman yang fantastis karena mudah mentransformasi genetik dan dengan mudah dapat mempelajari seluruh tanaman dari satu sel,” ungkap Pezzotti. Kelompoknya bekerja dan menaruh minat terhadap tembakau raksasa, yaitu Philip Morris, yang mendukung konferensi tanaman berbasis obat di Verona pada bulan Juni. Pezzotti dan koleganya – yang menerima dana untuk penelitiannya dari Uni Eropa – sekarang berencana untuk megujicobakan tanaman tersebut ke tikus yang memiliki penyakit autoimmune untuk mengetahui responnya. Selanjutnya, mereka ingin menguji apakah pengulangan dosis kecil dapat membantu mencegah penyakit kencing manis pada orang, ketika diberikan bersamaan dengan senyawa lain yaitu glutamic acid decarboxylase (GAD65), yang juga telah diproduksi di tanaman tembakau. Diamyd, perusahaan bioteknologi di Swedia sudah menguji secara konvensional vaksin GAD65 terhadap penderita diabetes dalam masa uji coba klinis. Bidang pertanian molekuler belum menghasilkan produk komersial pertama, walaupun Israel Protalix BioTherapeutics telah melakukan uji klinis lanjutan pada enzim untuk pengobatan penyakit Gaucher yang dihasilkan melalui kultur sel wortel. Protalix rencana untuk mengirimkan obatnya untuk persetujuan dari Amerika Serikat dan Israel.

Sabtu, 29 Oktober 2011

Sifat-Sifat Hidroksida Periode 3


Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Halaman ini menjelaskan secara singkat tentang sifat-sifat kimia "hidroksida" unsur-unsur periode 3 dari natrium hingga klor dalam satu periode.

Ringkasan

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya mengandung ion hidroksida, dan merupakan hidroksida basa sederhana.

Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida, seperti halnya aluminium oksida, bersifat mfoter – memiliki sifat basa sekaligus asam.

"Hidroksida-hidroksida" lain

Semuanya mempunyai gugus -OH yang berikatan kovalen dengan atom dari periode 3. Semua senyawa ini bersifat asam – berkisar dari asam silikat yang sangat lemah (salah satu yang ditunjukkan di bawah) sampai asam sulfat dan asam klor(VII) yang sangat kuat.
Ada asam-asam yang lain (juga mengandung gugus -OH) yang dibentuk oleh unsur-unsur ini, tetapi berada dalam bentuk oksidasi tertingginya.

Menambahkan beberapa detail

Natrium dan magnesium hidroksida

Keduanya bersifat basa karena mengandung ion-ion hidroksida – suatu basa kuat.
Keduanya bereaksi dengan asam membentuk garam. Sebagai contoh, dengan asam klorida encer, anda mendapatkan larutan natrium klorida yang tak berwarna atau magnesium klorida.


Aluminium hidroksida

Aluminium hidroksida merupakan senyawa amfoter.
Seperti natrium atau magnesium hidroksida, akan bereaksi dengan asam. Ini menunjukkan sisi sifat basanya.
Dengan asam klorida encer, terbentuk larutan aluminium klorida yang tak berwarna.

Tetapi aluminium hidroksida juga mempunyai sifat asam. Dalam hal ini akan bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tak berwarna.

"Hidroksida-hidroksida" lain

Sedikit mengingatkan apa yang kita bahas di sini:
Tidak ada yang tidak mengandung ion hidroksida. Pada masing-masing contoh gugus -OH berikatan kovalen dengan unsur periode 3, dan ada kemungkinan hidrogen pada gugus -OH ditarik oleh basa. Dengan kata lain, semua senyawa ini merupakan asam.
Tetapi kekuatannya bervariasi:
  • Asam ortosilikat merupakan asam yang sangat lemah.
  • Asam fosfor(V) merupakan asam lemah – meskipun sedikit lebih kuat daripada asam organik sederhana seperti asam etanoat.
  • Asam sulfat dan asam klor(VII) merupakan asam yang sangat kuat.
Faktor utama dalam menentukan kekuatan asam adalah seberapa stabil anionnya (ion negatif) jika satu hidrogen dilepaskan. Ini tergantung pada seberapa banyak muatan negatif dapat disebarkan di sekitar ion yang tersisa.
Jika seluruh muatan negatif berada pada atom oksigen dari gugus -OH, oksigen akan menarik kembali ion hidrogen. Ion hidrogen yang telah dilepaskan akan dengan mudah diambil kembali dan menjadi asam yang lemah.
Pada bagian lain, jika muatan dapat disebarkan (terdelokalisasi) ke seluruh bagian ion, ion tidak akan menarik kembali hidrogen dengan mudah. Asam akan menjadi kuat.
Kemungkinan, muatan negatif terdelokalisasi oleh interaksi dengan oksigen ikatan rangkap dua.
Sebagai contoh, pada asam klor(VII), ion yang dihasilkan adalah ion klor(VII) (juga dikenal sebagai ion perklorat), ClO4-.
Struktur ionnya tidak tetap seperti ini:
Muatan negatif terdelokalisasi ke seluruh ion, dan semua ikatan klor-oksigen adalah sama.
Ketika asam sulfat kehilangan satu ion hidrogen dan membentuk ion hidrogensulfat, HSO4-, muatan dapat disebarkan ke ketiga oksigen (satu yang asli dengan muatan negatif, dan dua ikatan rangkap dua sulfur-oksigen). Ini masih merupakan delokalisasi yang efektif, dan asam sulfat hampir sekuat asam klor(VII).
Catatan: asam sulfat, tentu saja, dapat kehilangan ion hidrogen kedua dari gugus -OH dan membentuk ion sulfat. Bagaimanapun, itu sedikit sulit. Jika anda kehilangan hidrogen kedua, anda dapat menggunakan keempat oksigen untuk delokalisasi muatan – tetapi sekarang anda mendelokalisasikan dua muatan negatif bukan hanya satu. Ion hidrogen sulfat bukanlah asam kuat. Kekuatannya sama dengan asam fosfor(V).

Asam fosfor(V) merupakan asam yang lebih lemah daripada asam sulfat karena ia hanya mempunyai satu ikatan rangkap fosfor-oksigen yang dapat digunakan untuk membantu delokalisasi muatan pada ion yang terbentuk dengan hilangnya satu ion hidrogen – jadi muatan pada ion itu kurang terdelokalisasi secara efektif.
Pada asam ortosilikat, tidak ada ikatan rangkap silikon-oksigen untuk mendelokalisasikan muatan. Itu artinya ion yang terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen tidak stabil, dan akan merebut kembali hidrogennya.

Pendahuluan tentang Merkuri


Kata Kunci: Barometer, Spignometer, Termometer, Tragedi Minamata
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Merkuri merupakan salah satu unsur kimia yang sangat berbahaya. Unsur ini hadir dalam kehidupan kita sehari-hari dalam berbagai bentuk. Amalgam yang digunakan pada penambalan gigi merupakan salah satu contoh pemakaian merkuri dalam dunia kedokteran. Berbagai senyawa merkuri tertentu digunakan sebagai pestisida dan fungisida dalam bidang pertanian. Termometer, Barometer dan Spignometer merupakan alat-alat yang menggunakan logam merkuri sebagai standar ukur. Selain itu berbagai senyawa merkuri digunakan sebagai  preparat dalam praktikum dan penelitian.
Tragedi Minamata di Jepang merupakan salah satu kasus pencemaran merkuri yang menjadi sorotan dunia. Kasus yang persis sama juga terjadi di Indonesia. Pembuangan limbah pengolahan (tailing) tambang emas yang mengandung merkuri milik  PT Newmont, mencemari teluk Buyat. Akibatnya ratusan keluarga terpaksa di relokasi, karena lingkungan tersebut sudah terkontaminasi oleh merkuri sehingga tidak layak lagi digunakan sebagai tempat tinggal.
Pemakaian merkuri dan senyawanya yang sangat luas, menyebabkan unsur ini mudah masuk dan mencermari lingkungan. Asosiasi Makanan dan  Obat-obatan  Amerika (FDA) mengkategorikan merkuri sebagai logam pencemar ketiga terbanyak setelah timbal dan arsen (Patrick; 2002). Fakta ini menimbulkan kekhawatiran bahwa manusia semakin mudah terkontaminasi oleh merkuri. Kehadiran merkuri dalam tubuh manusia menyebabkan berbagai efek negatif. Denaturasi protein, inhibisi kerja enzim, gangguan biosintesa protein dan lemak, gangguan transport antar membran, gangguan pada sistem saraf pusat, merupakan sebagian efek yang ditimbulkan oleh merkuri.
Sayangnya, merkuri yang masuk dalam tubuh manusia tidak mudah keluar dengan sendirinya. Unsur ini terakumulasi dalam tubuh manusia terutama pada ginjal, hati dan otak. Akumulasi ini dalam jangka waktu yang lama, dapat menyebabkan gangguan dan kerusakan bagi organ-organ tersebut. Oleh karena itu, unsur merkuri yang berada dalam tubuh manusia mesti dikeluarkan. Salah satu metoda yang telah digunakan  adalah terapi khelasi menggunakan 2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA).
A. Merkuri
Merkuri dilambangkan dengan Hg, akronim dari Hydragyrum yang berarti perak cair. Merkuri merupakan salah satu unsur logam yang terletak pada golongan II B pada sistem periodik, dengan nomor atom 80 dan nomor massa 200.59. Logam merkuri dihasilkan secara alamiah diperoleh dari pengolahan  bijihnya, Cinabar, dengan oksigen (Palar;1994).
merkuri_01
Logam merkuri yang dihasilkan  ini, digunakan dalam sintesa senyawa senyawa anorganik dan organik yang mengandung merkuri. Dalam kehidupan sehari-hari, merkuri berada dalam tiga bentuk dasar, yaitu : merkuri metalik, merkuri anorganik dan merkuri organik.

Merkuri metalik


Kata Kunci: elektrolisis natrium klorida, Merkuri metalik
Ditulis oleh Ramadhan Wahyu
Merkuri metalik dikenal juga dengan istilah merkuri unsur (mercury element), merupakan bentuk logam dari merkuri. logam ini berwarna perak. Jenis merkuri ini digunakan pada alat-alat laboratorium seperti termometer raksa, termostat, spignometer, barometer dan lainya. Logam merkuri Berwujud cair pada suhu kamar (250C) dengan titik beku (-390C), Merupakan logam yang paling mudah menguap, memiliki tahanan listrik yang sangat rendah, sehingga digunakan sebagai penghantar listrik yang baik, dapat membentuk alloy dengan logam lain (disebut juga dengan amalgam)
Merkuri metalik digunakan secara luas dalam industri, diantaranya sebagai katoda dalam elektrolisis natrium klorida untuk menghasilkan soda kautik dan gas klorin. Logam ini juga digunakan proses ektraksi logam mulia, terutama ekstraksi emas dari bijihnya, digunakan juga sebagai katalis dalam industri kimia serta sebagai zat anti kusam dalam cat.
Merkuri metalik dapat masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernapasan. Termometer merkuri yang pecah merupakan salah satu contohnya. Ketika termometer pecah, sebagian dari merkuri menguap ke udara. Merkuri metalik tersebut dapat terhirup oleh manusia yang berada di dekatnya. Delapan puluh persen  (80%) dari merkuri uap  yang terhirup, diabsorbsi oleh alveoli paru-paru. Merkuri metalik ini masuk dalam sistem peredaran darah manusia dan dengan bantuan hidrogen peroksidase merkuri metalik akan dikonversi menjadi merkuri anorganik.
Penggunaan merkuri metalik yang lain dan paling umum adalah pada amalgam gigi. Amalgam gigi mengandung 50 % unsur merkuri, 35 % perak, 9 % timah 6 % tembaga dan seng.  Amalgam  ini digunakan sebagai penambal gigi berlobang. Tambalan amalgam melepaskan partikel mikroskopik dan uap merkuri. Kegiatan mengunyah dan  meminum makanan dan minuman yang panas menaikan frekuensi lepasnya tambalan gigi. Uap merkuri tersebut akan di serap oleh akar gigi, selaput lendir dari mulut dan gusi, dan ditelan, lalu sampai ke kerongkongan dan saluran cerna.
Merkuri metalik dalam saluran gastrointestinal akan dikonversi menjadi merkuri sulfida dan diekskresikan melalui feces. Para peneliti dari Universitas Of Calgari melaporkan bahwa 10 % merkuri yang berasal dari amalgam pada akhirnya terakumulasi di dalam organ-organ tubuh (McCandless;2003). Merkuri metalik larut dalam lemak dan didistribusikan keseluruh tubuh. Merkuri metalik dapat menembus Blood-Brain Barier (B3) atau Plasenta Barier. Keduanya merupakan selaput yang melindungi otak atau janin dari senyawa yang membahayakan. Setelah menembus Blood-Brain Barier, merkuri metalik akan terakumulasi dalam otak. Sedangkan merkuri yang menembus  Placenta Barier akan merusak pertumbuhan dan perkembangan janin.

Merkuri Anorganik


Kata Kunci: garam, Merkuri anorganik, merkuri klorida, merkuri nitrat, merkuri oksida
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Merkuri anorganik (Hg+, Hg2+) merupakan senyawa merkuri dalam bentuk garam. Contohnya merkuri nitrat (Hg(NO3)2), merkuri klorida (HgCl2) dan merkuri oksida (HgO). Jenis merkuri ini banyak digunakan pada kosmetika, obat pencahar, pemutih gigi, obat diuretik dan antiseptik. Merkuri anorganik juga dapat terbentuk dari metabolisme merkuri metalik atau organomerkuri.
Berdasarkan hasil penelitian pada beberapa hewan percobaan, senyawa merkuri anorganik seperti merkuri nitrat (Hg(NO3)2), merkuri klorida (HgCl2) dan merkuri oksida (HgO), menumpuk terutama di dalam organ hati, ginjal dan otak. Ekskresi senyawa tersebut melalui urin sangat sedikit, hanya sekitar 2,3 % (Palar, 1994).
Keracunan merkuri anorganik terutama meliputi masalah saluran pencernaan ( colitis, gingivitis, stomatitis, dan permasalahan kelenjar saliva) serta kelainan metabolismee tubuh (proteinuria, hematuria, dysuria dan uremia). Iritasi kulit dapat terjadi apabila senyawa ini kontak dengan kulit.
Dalam tubuh manusia merkuri anorganik dapat membentuk kompleks dengan gluthation pada hati dan disekresikan dalam bentuk kompleks merkuri-glutathion atau merkuri-sistein. Selain membentuk kompleks dengan gluthation dan sistein, merkuri anorganik juga membentuk kompleks dengan garam empedu yang selanjutnya disekresikan  bersamaan dengan feces. Sayangnya kompleks merkuri anorganik dengan garam empedu  ini dalam usus besar dapat diabsorbsi  kembali kedalam tubuh manusia.

Merkuri Organik


Kata Kunci: Merkuri disiano diamida, Merkuri Organik, Metil merkuri, metil merkuri asetat, metil merkuri nitril, Thimerosal
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Merkuri organik (RHg, R2Hg, ArHg) merupakan bentuk senyawa merkuri yang paling berbahaya. Sebagian besar peristiwa keracunan merkuri disebabkan oleh senyawa ini. Merkuri organik digunakan secara luas pada industri pertanian, industri pulp dan kertas, dan dalam bidang kedokteran. Senyawa ini juga dapat terbentuk dari metabolisme merkuri metalik atau dari merkuri anorganik dengan bantuan mikroorganime tertentu baik dalam lingkungan perairan ataupun dalam tubuh manusia.
Merkuri disiano diamida (CH3-Hg-NHCNHNHCN), metil merkuri nitril (CH3-Hg-CN), metil merkuri asetat (CH3-Hg-COOH) dan senyawa etil merkuri klorida (C2H5-Hg-Cl) merupakan senyawa-senyawa merkuri organik yang  digunakan sebagai penghalang pertumbuhan jamur pada produk pertanian. Senyawa-senyawa ini juga digunakan sebagai insektisida dan pemakaiannya dilakukan dengan cara penyemprotan pada areal yang luas, bahkan kadang kala dengan menggunakan pesawat terbang. Penyemprotan pada areal yang luas tersebut dapat membunuh organime lain, karena senyawa-senyawa ini dengan bantuan angin akan  menyebar secara meluas.
Fenil merkuri asetat (FMA) digunakan dalam industri pulp dan kertas. Penggunaan FMA bertujuan untuk mencegah pembentukan kapur dan anti bakteri/jamur pada pulp dan kertas basah selama proses penyimpanan. Hal ini sangat berbahaya karena kertas seringkali digunakan sebagai penmbungkus makanan.
Thimerosal mengandung 49.6 % etil merkuri, yang digunakan secara luas sejak tahun 1930-an sebagai antibakteri pada vaksin hepatitis. Pengunaan vaksin hepatitis yang mengandung thimerosal terhadap ibu hamil dan bayi lima tahun (balita) diduga menyebabkan meningkatnya epidemik  autisme, suatu kelainan pada sistem saraf yang ditandai dengan menurunnya kemampuan interaksi sosial (McCandless;2003).
Thimerosal
Gambar 1. Struktur molekul Thimerosal
Metil merkuri merupakan senyawa organik yang paling yang paling berbahaya yang telah dipelajari oleh manusia. Metilasi merkuri dapat terjadi dalam tubuh organime manapun, termasuk manusia. Metil merkuri dapat berikatan dengan basa adenine. Posisi ikatan metil merkuri pada basa adenin bergantung pada pH  (Kaim; 1951).
Adanya variasi posisi metilmerkuri ini dapat menjelaskan bagaimana merkuri sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia. Dalam jaringan tubuh manusia terdapat  30 %  adenina, 30 % timina, 20 % sitosina dan 20 % guanina Merkuri yang terikat pada adenina dapat mengganggu enzim, mengganggu biosintesis protein dan lemak serta merusak DNA dan RNA.

Toksisitas dan transformasi merkuri


Kata Kunci: denaturasi protein, Toksisitas merkuri, transformasi merkuri
Ditulis oleh Ramadhan Wahyu
Toksisitas merkuri tergantung kepada jenis merkuri, rute masuknya kedalam tubuh, dosis dan umur saat terjadi paparan. Merkuri organik merupakan jenis merkuri yang paling berbahaya bagi manusia. Diduga merkuri ini dapat melewati Blood Brain Barier (BBB) dan Placenta Barier. Meskipun demikian merkuri ini tidak bisa keluar dari otak. Namun akan terakumulasi dalam otak dalam jangka waktu yang lama.
Keracunan akut yang disebabkan oleh merkuri umumnya terjadi pada pekerja-pekerja industri, pertambangan, dan pertanian yang menggunakan merkuri sebagai bahan baku, katalis dan atau pembentuk amalgam ataupun pestisida. Keracunan akut terjadi karena pemaparan merkuri langsung dalam dosis besar.  Merkuri (II) klorida (HgCl2) sebesar  29 mg/kg BB dapat menyebabkan kematian. Merkuri (II) iodide (HgI2) baru menyebabkan kematian  bila konsentrasinya melewati 357 mg/kgBB.  Sedangkan merkuri sianida (HgCN) dapat menyebabkan kematian hanya dengan konsentrasi 10 mg/kgBB. Keracunan akut dapat terjadi bila konsentrasi merkuri diatas 0.5 mg/kgBB.
Keracunan kronis merupakan yang disebabkan secara perlahan dan berlangsung dalam selang waktu yang panjang. Penderita keracunan kronis biasanya tidak menyadari bahwa dirinya mengalami kontaminasi merkuri. Sebab konsentrasi yang masuk sedikit demi sedikit sehingga tidak memperlihatkan pengaruh yang jelas. Namun keracunan kronis lebih berbahaya karena masuknya merkuri ini secara terus menerus akan menumpuk dalam tubuh. Penderita biasanya adalah teknisi laboratorium, analis kimia, dan pengerajin emas (tukang emas).
Semua orang mendapatkan paparan merkuri dalam jumlah yang sedikit.  Paparan tersebut diduga berasal dari merkuri pada Thimerosal, yang terkandung hampir pada semua vaksin hepatitis B. Vaksinasi pada bayi kurang lebih 18 bulan memberikan 12.5-50 µg merkuri. Janin dan bayi memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dari pada orang dewasa. Pada bayi sistem ekskresi dan sistem kekebalan tubuh belum berkembang dengan sempurna, sehingga merkuri lebih mudah  merusak jaringan tubuh bahkan akan terakumulasi dalam jaringan tubuh.
Olek karena itu, Environment Protection Agency (EPA) menetapkan batas aman paparan merkuri 0,1 mg/kgBB/hari. Agency for Toxic Substance and Disease Registry (ATSDR) menetapkan 0,3 mg/kgBB/hari. Sementara Food and Drug Agency (FDA) menetapkan  0,4 mg/kgBB/hari dan World Health Organitation (WHO) mentapkan 0,47 mg/kgBB/hari.(Ardyanto;2007)
Paparan merkuri tidak hanya berasal dari Thimerosal yang terkandung pada vaksin. Aktivitas volkanik (letusan gunung berapi) dan pemakaian  bahan bakar fosil juga menghasilkan merkuri dalam jumlah sedikit. Pemaparan merkuri yang mengkhawatirkan berasal dari pembuangan limbah industri. Pengolahan limbah yang tidak tepat mengakibatkan merkuri mencemari lingkungan dan masuk dalam rantai makanan serta mengalami transformasi dari satu jenis menjadi jenis lain(Charles;2005)
Merkuri dapat membentuk ikatan dengan gugus thiol, ikatan yang terbentuk sangat kuat dan stabil hal ini disebabkan oleh tingginya kosntanta kestabilan merkuri-thiol . Dalam pembentukan kompleks merkuri dengan gugus thiol (baik itu berasal dari gluthatioein, albumin, sistein dan lai-lain) merkuri akan berikatan dengan gugus thiol bebas yang tersedia.
merkuri_03
Gambar 2. Pengaruh metil merkuri terhadap gugus thiol pada residu sistein
Adanya  merkuri yang terikat pada gugus thiol pada residu sistein ini menyebabkan fungsi dari sistein tidak berjalan dengan semestinya. Sebab gugus thiol sangat berperan dalam metabolisme tubuh, diantaranya adalah sebagai pusat aktif dari enzim. Adanya atom merkuri menyebabkan enzim tidak berfungsi sebab enzim bekerja secara spesifik.
Ikatan merkuri yang lain adalah antara merkuri dengan disulfida. Pengaruh merkuri pada ikatan disulfida dapat menyebabkan dua hal. Pertama metil merkuri menyebabkan ikatan disulfida putus. Ikatan disulfida merupakan pembentuk struktur tersier dari suatu protein. Putusnya ikatan disulfida ini mengakibatkan protein kehilangan sifat biologisnya (denaturasi protein).
merkuri_04
Gambar 3. Pengaruh metil merkuri terhadap ikatan disulfida
Akibat lebih lanjut adalah merkuri membentuk suatu jembatan mengantikan ikatan disulfida sebelumnya. Meskipun kelihatan tidak berpengaruh terhadap struktur awalnya, namum secara alami tubuh akan mendeteksi protein asing dalam tubuh. Reaksi penolakan bisa saja terjadi karena adanya pengaruh unsure merkuri dalam protein. Selanjutnya kompleks ini dapat menyebabkan kerusakan protein yang telah terbentuk. Mekanisme pembentukannya dapat diamati pada gambar 8.

Terapi khelasi merkuri dengan DMSA


Kata Kunci: DMSA, keracunan logam berat, Terapi khelasi merkuri
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Khelasi (Chelation), berasal dari bahasa Yunani chele yang berarti sepit, merujuk kepada tangan kepiting atau kalajengking. Khelasi merupakan suatu proses reversible pembentukan ikatan dari suatu ligan, yang disebut khelator atau agen khelasi, dengan suatu ion logam membentuk suatu komplek metal yang disebut khelat. Tipe ikatan yan terbetuk dapat berupa ikatan kovalen atau ikatan kovalen koordinasi
Terapi khelasi merupakan suatu metoda yang digunakan dalam mengatasi keracunan logam berat seperti merkuri. Dalam metoda ini digunakan senyawa organik tertentu yang dapat mengikat merkuri dan mengeluarkannya dari dalam tubuh manusia. Senyawa tersebut  memiliki gugus atom dengan pasangan elektron bebas, elektron tersebut akan digunakan dalam pembentukan ikatan dengan merkuri. Salah satu senyawa organik yang bisa digunakan sebagai khelator adalah dimercaprol, 2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA).
2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA) merupakan senyawa organik larut dalam air, yang mengandung dua gugus tiol (-SH). DMSA merupakan khelator yang efektif dan aman digunakan dalam penanganan keracunan logam berat seperti timbal, arsen dan merkuri. Senyawa ini telah digunakan dalam penanganan keracunan merkuri sejak tahun 1950-an di Jepang, Rusia dan Republik Rakyat China, dan sejak tahun 1970-an digunakan di Eropa dan Amerika Serikat.
merkuri_05
Gambar 4. Senyawa 2,3-dimercapto-succinic acid (DMSA)
Senyawa organik yang dikenal juga dengan nama dagang chemet ini merupakan khelator yang efektif dalam penanganan keracunan logam berat seperti timbal, arsen dan merkuri. Serangkaian penelitian menunjukkan bahwa DMSA mampu mengeluarkan 65 % merkuri dari dalam tubuh manusia dalam selang waktu tiga jam (Patrick : 2002)
DMSA relatif aman digunakan sebagai khelator. Pada manusia normal, manusia, yang tidak terkontaminasi merkuri, 90 % DMSA yang diabsorbsi tubuh, diekskresikan melalui urin dalam bentuk disulfida dengan gugus thiol sistein. Sedangkan sisanya berada dalam bentuk bebas atau tanpa ikatan dengan gugus lain.
Dalam upaya mempercepat proses pengeluaran merkuri dalam tubuh manusia, DMSA dapat digunakan bersamaan dengan khelator lain seperti ALA (Alpha Lipoic Acid). DMSA juga dapat digunakan  bersamaan  dengan anti oksidan, seperti vitamin E dan vitamin C, dalam upaya mengurangi gangguan kesehatan sebagai akibat pembentukan radikal bebas oleh merkuri (Patrick : 2003)

Proses pembentukan kompleks merkuri dengan DMSA


Kata Kunci: ikatan disulfida, Mekanisme khelasi merkuri
Ditulis oleh Ramadhan Wahyu
Mekanisme khelasi merkuri dengan menggunakan DMSA  terjadi melalui beberapa proses. Pada penggunaan oral, DMSA diabsorbsi dalam usus halus dan diedarkan keseluruh tubuh. Satu gugus thiol pada DMSA akan berikatan dengan gugus thiol pada residu sistein, membentuk suatu ikatan disulfida. Gugus thiol DMSA yang lain berada dalam bentuk bebas. Gugus thiol bebas ini akan berperan dalam mengikat merkuri.
merkuri_06
Gambar 5. Pembentukan ikatan disulfida antara residu sistein dengan DMSA
Proses selanjutnya adalah pengikatan merkuri oleh DMSA yang terikat pada residu sistein. Gugus thiol bebas pada DMSA akan mengikat merkuri yang terikat pada residu sistein. Jika merkuri yang terikat pada residu sistein merupakan metil merkuri (CH3Hg+), maka yang pertama terjadi adalah pemutusan ikatan CH3-Hg, setelah ikatan ini putus akan terbentuk kompleks (sistein)-S-Hg-S-(DMSA)-S-S-(sistein).
Meskipun ikatan thiol-Hg sangat kuat, namun ikatan ini dapat putus dengan kehadiran gugus thiol atau gugus disulfida yang lain. Pada kompleks (sistein)-S-Hg-S-(DMSA)-S-S-(sistein), gugus disulfida pada (DMSA)-S-S-(sistein) saling mempengaruhi ikatan thiol-merkuri pada (sistein)-S-Hg-. Adanya pengaruh ini menyebabkan pembentukan ikatan thiol pada DMSA dengan merkuri pada residu sistein. Pembentukan ikatan yang baru menyebabkan ikatan disulfida (DMSA)-S-S-(sistein) dan ikatan thiol-merkuri (sistein)-S-Hg putus. Putusnya ikatan tersebut menghasilkan residu-residu sistein yang bebas merkuri dan bebas DMSA, serta menghasilkan khelat DMSA-merkuri.
merkuri_07
Gambar 6.  Mekanisme khelasi merkuri oleh DMSA
Komplek Hg-DMSA dengan bentuk ini yang stabil lebih larut dalam air. Dengan demikian kompleks akan lebih mudah diekskresikan dari tubuh melalui urine. Akhirnya merkuri dapat dikeluarkan dari dalam tubuh.

Penetapan Kadar Logam Dengan Ekstraksi Menggunakan Metode Air-Acetylene Flame


Ditulis oleh Ramadhan Wahyu
Metode ekstraksi ini digunakan untuk menetapkan kadar logam berkonsentrasi kecil. Logam-logam yang dapat ditetapkan yaitu Kadmium, Kromium, Kobalt, Tembaga, Besi, Timbal, Mangan, Nikel Perak dan Seng. Metode ini terdiri dari tahap pengkelatan dengan Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC) dan pengektraksian dalam Methyl Isobuthyl Ketone (MIBK), lalu dilakukan pengukuran dengan menggunakan metode air-acetylene flame.  Dengan metode ini diharapkan kadar logam yang sedikit tersebut dapat diukur dengan tepat dan kesalahan pengukuran yang kecil, jika dibandingkan dengan metode secara langsung.
Alat-alat yang dibutuhkan
1.       Spektrofotometri Serapan Atom dan alat-alat pelengkapnya
2.       Burner Head. Konfirmasi dengan petunjuk penggunaan alat SSA mengenai Burner Head yang cocok untuk pengukuran metode ini
Peraksi dan Bahan yang dibutuhkan
1.       Udara bebas (sumber O2)
2.       Asetilen
3.       Logam murni bebas air
4.       Methyl Isobuthyl Ketone (MIBK), grade pereaksi. Untuk analisis sekelumit, digunakan MIBK murni dengan redistillation (destilasi kembali)  atau dengan sub-boiling distillation
5.       Larutan Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC)
6.       Asam Nitrat pekat, HNO3 kemurnian tinggi
7.       Larutan Logam Standar
8.       Larutan Kalium Permanganat, KMnO4 5% (w/v)
9.       Natrium Sulfat, Na2SO4 anhidrat
10.   Larutan campuran Air-MIBK jenuh: Campurkan satu bagian MIBK murni dengan satu bagian air pada corong pisah. Kocok selama 30 detik dan pisahkan. Buang bagian yang terlarut pada air. Lalu simpan lapisan MIBK.
11.   Larutan Hydroxylamine Hydrochloride 10% (w/v)
Prosedur
1.       Operasional Instrument
Setelah posisi burner tepat, aspirasikan larutan air-MIBK jenuh dalam api dan kurangi secara bertahap laju fuel sampai warna api sama seperti sebelum pengaspirasian pelarut
2.       Standarisasi
Pilih tiga konsentrasi dari larutan logam standar dimana kira-kira kandungan logam dalam sampel berada pada kisaran konsentrasi standar yang telah ditentukan. Adjust 100 ml dari setiap standar dan 100 ml dari blanko logam-bebas air sampai pH 3 dengan penambahan HNO3 1N atau NaOH 1N. Untuk ekstraksi unsur tunggal, gunakan kisaran pH dibawah ini untuk memperoleh efisiensi ekstraksi yang optimum:
Unsur
Kisaran pH untuk Ekstraksi Optimum
Ag
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Mn
Ni
Pb
Zn
2-5 (kompleks, labil)
1-6
2-10
3-9
0,1-8
2-5
2-4 (kompleks, labil)
2-4
0,1-6
2-6

Catatan: Untuk ekstraksi Ag dan Pb nilai pH optimumnya adalah 2,3 ± 0,2.  Mn cepat membentuk senyawa kompleks pada temperatur ruangan, yang mengakibatkan berkurangnya respon instrument. Pendinginan ekstraks sampai 0oC dapat mencegah pembentukan senyawa kompleks selama beberapa jam. Jika hal ini tidak mungkin dan Mn tidak dapat dianalisis segera setelah ekstraksi, gunakan prosedur analisis lainnya.
Transfer setiap larutan standar dan blanko 200 ml kepada setiap labu ukur, tambahkan 1ml larutan APDC , dan kocok untuk mencampurkan. Tambahkan 10 ml MIBK dan kocok dengan kuat selama 30 detik. Volume rasio maksimal untuk sampel dengan MIBK adalah 40. Setiap isi dipisahkan kedalam lapisan organic yang mengandung air, lalu tambahkan air dengan hati-hati (sesuaikan ke pH yang sama dimana ekstraksi dilaksanakan). Pada labu ukur, lapisan organik dibawa ke leher labu dan dapat dideteksi untuk diaspirasikan kedalam api.
Aspirasikan langsung ekstraksi organik kedalam api (nolkan instrument pada blanko air-MIBK jenuh) dan catat absorbansinya.
Siapkan kurva kalibrasi dengan memplot pada absorbansi dari ektraksi standar pada kertas grafik linear kepada masing-masing konsentrasinya sebelum ekstraksi.
3.       Analisis  sampel
Siapkan sampel dengan cara yang sama seperti penyiapan standar. Bilas atomizer dengan mengaspirasikan larutan air-MIBK jenuh. Tangani pengaspirasian ekstraks organik seperti diatas secara langsung ke dalam api dan catat absorbansinya.

Dengan mengikuti  prosedur ekstraksi  diatas  hanya hexavalent kromium saja yang diukur. Untuk menetapkan total kromium, oksidasikan trivalent kromium menjadi  hexavalent kromium dengan mendidihkan sampel dan ditambahkan larutan KMnO4 secukupnya setetes demi setetes untuk memberikan warna pink ketika larutan didihkan selama 10 menit. Hilangkan kelebihan KMnO4 dengan menambahkan 1 sampai 2 tetes larutan Hydroxylamine Hydrochloride kedalam larutan yang mendidih, biarkan selama 2 menit untuk berlangsungnya reaksi. Jika warna pink tetap ada, tambahkan 1 sampai 2 tetes lagi larutan Hydroxylamine Hydrochloride dan tunngu selama 2 menit. Panaskan lagi selama 5 menit. Dinginkan, ekstrak dengan MIBK dan aspirasikan.
Selama ekstraksi, jika terbentuk emulsi pada larutan air-MIBK, tambahkan Na2SO4 anhidrat untuk memperoleh fase organik yang homogen. Pada kasus ini, juga tambahkan Na2SO4 untuk semua standar dan blanko.
Untuk mencegah masalah dengan tidak stabilnya komplekson ekstrak logam, tetapkan logam sesegera mungkin stelah ekstraksi.
Perhitungan
Hitung konsentrasi dari setiap ion logam pada mikrogram per liter dengan indikasi sesuai dengan kurva kalibrasi.

Ikatan Ionik (Elektrovalen)


Kata Kunci: anion, energi ionisasi, gas mulia, ikatan ionik, kation, proton, transisi
Ditulis oleh Ramadhan Wahyu
Tinjauan sederhana mengenai ikatan ionik

Pentingnya struktur gas mulia

Seberapa penting struktur gas mulia adalah terletak pada struktur elektronik gas mulia seperti neon atau argon yang memiliki delapan elektron pada tingkat energi terluarnya (atau dua elektron pada kasus helium). Struktur gas mulia tersebut merupakan gagasan secara keseluruhan dalam suatu cara “yang diinginkan” untuk menjelaskan atom supaya dimengerti.

Kamu mungkin akan menangkap kesan yang kuat bahwa ketika atom-atom bereaksi, atom-atom tersebut berusaha untuk mengorganisasi sesuatu hal tertentu seperti tingkat energi terluarnya supaya terisi penuh atau kosong sama sekali.Ikatan ionik pada natrium klorida

Natrium (2,8,1) memiliki satu elektron lebih banyak dibandingkan struktur gas mulia (2,8). Jika natrium tersebut memberikan kelebihan elektron tersebut maka natrium akan menjadi lebih stabil.

Klor (2,8,7) memiliki satu elektron lebih sedikit dibandingkan struktur gas mulia (2,8,8). Jika klor tersebut memperoleh satu elektron dari tempat yang lain maka klor juga akan menjadi lebih stabil.

Jawabannya sangatlah jelas. Jika atom natrium memberikan satu elektron ke atom klor, maka keduanya akan menjadi lebih stabil
Natrium telah kehilangan satu elektron, karena itu natrium tidak lagi memiliki jumlah elektron dan proton yang sebanding. Karena natrium memiliki jumlah proton satu lebih banyak dibanding jumlah elektron, maka natrium memiliki muatan 1+. Jika elektron dihilangkan dari sebuah atom, maka terbentuk ion positif.

Ion positif kadang-kadang disebut dengan kation.

Klor memperoleh sebuah elektron, karena itu klor memiliki jumlah elektron satu lebih banyak dibanding jumlah proton. Karena itu klor memiliki muatan 1-. Jika elektron diperoleh oleh sebuah atom, maka terbentuk ion negatif.

Ion negatif kadang-kadang disebut anion.
Khuluk (sifat alami) ikatan

Ion natrium dan ion klorida berikatan satu sama lain melalui dayatarik elektrostatik yang kuat antara muatan positif dengan muatan negatif.

Rumus kimia natrium klorida

Kamu membutuhkan satu atom natrium untuk menyediakan kelebihan elektron bagi satu atom klor, karena itu keduanya bergabung secara bersamaan dengan perbandingan 1:1. Karena itu rumus kimianya adalah NaCl.

Contoh yang lain mengenai ikatan ionik

magnesium oksida
Sekali lagi, terbentuk struktur gas mulia, dan magnesium oksida berikatan satu sama lain melalui dayatarik yang sangat kuat antara kedua ion. Ikatan ionik yang terbentuk lebih kuat dibandingkan dengan ikatan ionik pada natrium klorida karena pada kondisi ini kamu memiliki ion 2+ yang menarik ion 2-. Muatan lebih besar, dayatarik lebih besar.

Rumus kimia magnesium oksida adalah MgO.

kalsium klorida

Saat ini kamu membutuhkan dua atom klor untuk digunakan oleh dua elektron terluar pada kalsium. Karena itu rumus kimia kalsium klorida adalah CaCl2.

kalium oksida
Sekali lagi, terbentuk struktur gas mulia. Dibutuhkan dua atom kalium untuk mensuplai kebutuhan elektron oksigen. Rumus kimia kalium oksida adalah K2O.

Tinjauan Mengenai Ikatan Ionik
  • Elektron ditransferkan dari satu atom ke atom yang lain sebagai hasil pembentukan ion positif dan ion negatif.
  • Dayatarik elektrostatik antara ion positif dan ion negatif mengikat senyawa secara bersama-sama.
Jadi apa yang baru? Pada intinya – tidak. Yang perlu diubah adalah tinjauan dimana terdapat suatu yang menarik mengenai struktur gas mulia. Banyak sekali ion yang tidak memiliki struktur gas mulia dibandingkan dengan yang memiliki struktur gas mulia.

Beberapa ion yang lazim dijumpai yang tidak memiliki struktur gas mulia

Kamu dapat menjumpai beberapa ion berikut pada pelajaran tingkat dasar. Semua ion tersebut bersifat sangat stabil, tetapi tidak satupun yang memiliki struktur gas mulia.

Fe3+[Ar]3d5
Cu2+[Ar]3d9
Zn2+[Ar]3d10
Ag+[Kr]4d10
Pb2+[Xe]4f145d106s2
Gas mulia (kecuali helium) memiliki struktur elektronik terluar ns2np6.
Selain beberapa unsur pada permulaan deret transisi (skandium membentuk Sc3+ dengan struktur argon, sebagai contohnya), semua unsur transisi dan setiap logam mengikuti deret transisi (seperti timah dan timbal pada golongan 4, sebagai contohnya) akan memiliki struktur seperti yang disebutkan diatas.

Hal itu berarti bahwa hanya unsur-unsur yang terletak pada golongan 1 dan golongan 2 pada tabel periodik (terlepas dari hal aneh seperti skandium) dan alumunium pada golongan 3 saja yang dapat membentuk ion positif dengan struktur gas mulia (boron pada golongan 3 tidak dapat membentuk ion).

Ion negatif lebih teratur! Unsur-unsur yang terletak pada golongan 5,6 dan 7 yang membentuk ion negatif sederhana semuanya memiliki struktur gas mulia.

Jika unsur-unsur tidak membentuk struktur gas mulia ketika membentuk ion, bagaimana cara menentukan seberapa banyak elektron yang ditransferkan? Jawabannya terletak pada proses energetika pembentukan senyawa.
Bagaimana cara menentukan muatan yang terdapat pada ion?

Unsur-unsur bergabung untuk membentuk senyawa yang se-stabil mungkin – senyawa yang menghasilkan energi paling besar pada saat proses pembentukannya. Lebih besar muatan ion positif yang dimiliki, menghasilkan dayatarik yang lebih besar terhadap ion negatif. Daya tarik yang lebih besar, maka lebih banyak energi yang dilepaskan ketika ion-ion bergabung.

Hal ini berarti bahwa selama unsur membentuk ion positif akan cenderung untuk memberikan elektron sebanyak mungkin.

Dibutuhkan energi untuk menghilangkan elektron dari atom. Energi ini disebut dengan energi ionisasi. Semakin banyak elektron yang kamu hilangkan, total energi ionisasi menjadi semakin besar. Pada akhirnya energi ionisasi total yang dibutuhkan menjadi sangat besar yang mana energi yang dilepaskan ketika terjadi dayatarik antara ion positif dan ion negatif tidak cukup besar untuk menutupinya.

Unsur-unsur membentuk ion yang menghasilkan senyawa yang paling stabil – yaitu senyawa yang melepaskan energi paling banyak secara keseluruhan (over-all).

Sebagai contoh, kenapa kalsium klorida CaCl2 lebih mudah terbentuk dibandingkan dengan CaCl atau CaCl3?

Jika satu mol CaCl (mengandung ion Ca+) terbentuk dari unsurnya, sesuatu hal yang memungkinkan untuk memperkirakan bahwa dihasilkan kalor sekitar 171 kJ.

Akan tetapi, pembuatan CaCl2 (mengandung ion Ca2+) melepaskan lebih banyak kalor. Kamu dapat memperoleh 795 kJ. Kelebihan jumlah kalor yang dihasilkan menjadikan senyawa lebih stabil, hal inilah yang menyebabkan kenapa kamu akan lebih mudah memperoleh CaCl2 dibandingkan CaCl.

Bagaimana dengan CaCl3 (mengandung ion Ca3+)? Untuk membuat satu mol senyawa ini, kamu dapat memperkirakan bahwa kamu membutuhkan 1342 kJ. Hal ini menjadikan senyawa menjadi sangat tidak stabil. Kenapa begitu banyak energi yang dibutuhkan untuk membuat CaCl3? Hal ini karena energi ionisasi ketiga (energi yang diperlukan untuk menghilangkan elektron yang ketiga) sangat tinggi (4940 kJ mol-1) karena elektron yang dihilangkan berasal dari tingkat-3 dibandingkan daripada elektron dari tingkat-4. Karena elektron lebih dekat ke inti dibandingkan dua elektron pertama yang dihilangkan, hal ini menghasilkan tarikan yang lebih kuat.Argumentasi yang sama digunakan untuk ion negatif. Sebagai contoh, oksigen dapat lebih mudah membentuk ion O- dibandingkan ion O- atau ion O3-, karena senyawa yang mengandung ion O2- menjadikan senyawa tersebut paling stabil secara energetik.

katan Kovalen – Ikatan Tunggal


Kata Kunci: hibrida, hibridisasi, ikatan kovalen, kubik, orbital, piramida, tetrahedron
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Tinjauan sederhana mengenai ikatan kovalen

Pentingnya struktur gas mulia

Pada tingkatan yang sederhana seberapa penting struktur gas mulia terletak pada struktur elektronik gas mulia seperti neon atau argon yang memiliki delapan elektron pada tingkat energi terluarnya (atau dua elektron pada kasus helium). Struktur gas mulia tersebut merupakan gagasan secara keseluruhan dalam suatu cara "yang diinginkan" untuk menjelaskan atom supaya dimengerti.

Kamu mungkin akan memperoleh kesan yang kuat bahwa ketika atom-atom bereaksi satu sama lain, atom-atom tersebut berusaha untuk mencapai struktur gas mulia.

Setelah dicapai struktur gas mulia melalui pen-transfer-an elektron dari satu atom ke atom yang lainnya seperti pada ikatan ionik, hal ini juga memungkinkan bagi atom untuk mencapai struktur yang stabil melalui pembagian (sharing) elektron untuk menghasilkan ikatan kovalen.

Beberapa molekul kovalen yang sangat sederhana

Klor

Sebagai contoh, dua atom klor dapat mencapai struktur stabil melalui pembagian (sharing) elektron tunggal yang tidak berpasangan yang mereka miliki seperti pada diagram.
Kenyataan bahwa satu atom klor digambarkan dengan elektron yang ditulis dengan tanda silang dan atom yang lainnya dengan tanda titik adalah bentuk penyederhanaan untuk menunjukkan dari mana saja semua elektron itu berasal. Pada kenyataannya tidak ada perbedaan diantara keduanya.

Dua atom klor dapat dikatakan bergabung malalui ikatan kovalen. Alasan bahwa kedua atom klor tetap bersatu adalah pasangan elektron yang sudah dibagikan (shared) ditarik menuju inti kedua atom klor.
.
Hidrogen
Atom hidrogen hanya mambutuhkan dua elektron pada level terluarnya untuk mencapai struktur gas mulia helium. Sekali lagi, ikatan kovalen mengikat dua atom secara bersamaan karena pasangan elektron ditarik menuju kedua inti.
Hidrogen klorida
Hidrogen memiliki struktur helium, dan klor memiliki struktur argon.

Ikatan kovalen

Kasus yang terjadi disini tidak berbeda dari tinjauan yang sederhana

Satu hal yang perlu diubah adalah terlalu tergantung pada konsep struktur gas mulia. Kebanyakan dari molekul sederhana yang kamu gambarkan pada faktanya seluruhnya memiliki atom dengan struktur gas mulia.

Sebagai contoh:
Setara dengan molekul yang lebih rumit seperti PCl3, tidak terdapat masalah. Pada kasus ini, hanya elektron terluar saja yang ditunjukkan untuk tujuan penyederhanaan. Tiap atom pada struktur ini memiliki elektron pada lapisan yang lebih dalam 2,8. Sekali lagi, semuanya yang ada memiliki struktur gas mulia.
Kasus dimana tinjauan sederhana melepaskan permasalahan

Boron trifluorida, BF3

Sebuah atom boron hanya memiliki 3 elektron pada tingkat terluarnya, dan kondisi ini tidak memungkinkan bagi boron untuk untuk mencapai struktur gas mulia melalui sharing elektron yang sederhana. Apakah ini suatu masalah? Tidak. Boron membentuk jumlah ikatan yang maksimum yang dapat dilakukannya pada keadaan ini, dan struktur ini merupakan struktur yang benar.

Sejumlah energi dilepaskan ketika terbentuknya ikatan kovalen. Karena energi menghilang dari sistem maka hal ini menjadikannya lebih stabil setelah terbentuknya seluruh ikatan kovalen. Hal ini diikuti, oleh karena itu, atom akan cenderung untuk membentuk ikatan kovalen sebanyak mungkin. Pada kasus boron dalam BF3, tiga ikatan yang terbentuk merupakan suatu kemungkinan yang maksimum karena boron hanya memiliki 3 elektron untuk dibagikan ke yang lain.
Fosfor(V) klorida, PCl5
Pada kasus fosfor lima ikatan kovalen adalah sesuatu hal yang memungkinkan – seperti pada PCl5.

Fosfor membentuk dua senyawa klorida – PCl3 and PCl5. Ketika fosfor dibakar dalam klor keduanya dapat terbentuk – produk utama yang dihasilkan tergantung pada seberapa banyak klor yang digunakan. Kita sudah melihat struktur dari PCl3.

Diagram PCl5 (seperti diagram PCl3 sebelumnnya) hanya menunjukkan elektron terluarnya saja.
Harus diperhatikan bahwa fosfor sekarang memiliki 5 pasang elektron pada tingkat terluarnya – tentu saja tidak memenuhi struktur gas mulia. Kamu dapat menggambarkan PCl3 pada tingkatan GCSE dengan memuaskan, tetapi akan terlihat menghkawatirkan untuk menggambarkan PCl5.

Kenapa kadang-kadang fosfor melepaskan diri dari struktur gas mulia dan membentuk lima ikatan? Supaya dapat menjawab pertanyaan tersebut kita perlu menjelajahi terlebih dahulu batas-batas A’level syllabuses. Hal ini jangan dijadikan penghalang! Hal ini tidak terlalu sulit, dan ini sangat berguna jika kamu mencoba untuk memahami ikatan pada beberapa senyawa organik yang penting.

Tinjauan yang lebih rumit mengenai ikatan kovalen

Ikatan pada metana, CH4
Apakah ada yang salah dengan gambar titik-silang ikatan pada metana?

Kita memulainya dengan metana karena metana merupakan kasus yang paling sederhana yang menggambarkan ringkasan dari proses yang rumit. Kamu akan mengingat bahwa gambar titik-silang metana akan tampak seperti berikut.
Terdapat ketidakcocokan yang cukup serius antara struktur diatas dan struktur modern dari karbon,, 1s22s22px12py1. Struktur modern menunjukkan bahwa terdapat 2 elektron tidak berpasangan untuk dibagikan (share) kepada hidrogen, sebagai pengganti 4 elektron yang dibutuhkan.
Kamu dapat melihat hal berikutnya dengan lebih mudah yaitu dengan menggunakan notasi elektron dalam kotak. Hanya tingkat-2 saja yang ditunjukkan. Elektron 1s2 terletak terlalu kedalam atom untuk dilibatkan dalam ikatan. Hanya elektron 2p yang secara langsung dapat digunakan untuk sharing elektron. Kemudian kenapa metana bukan CH2?
Promosi elektron
Ketika ikatan terbentuk, energi dilepaskan dan sistem menjadi lebih stabil. Jika karbon lebih membentuk 4 ikatan dibanding 2 ikatan, dua kali lipat energi dilepaskan dan karena itu molekul yang dihasilkan menjadi lebih stabil.

Hanya terdapat perbedaan energi yang kecil antara orbital 2p dan 2s, dan karena itu menjadikan karbon untuk menyediakan sejumlah kecil energi untuk mempromosikan elektron dari 2s ke 2p yang kosong untuk memberikan 4 elektron tidak berpasangan. Kelebihan energi dilepaskan ketika pembentukan ikatan lebh dari sekedar untuk menggantikan energi yang masuk.
Sekarang kita memiliki 4 elektron tak berpasangan yang siap untuk berikatan, muncul masalah yang lain. Pada metana semua ikatan karbon-hidrogen adalah identik, akan tetapi elektron yang kita miliki berada pada dua orbital yang berbeda. Kamu tidak akan memperoleh empat ikatan yang identik kecuali kamu memulainya dari empat orbital yang identik.
Hibridisasi
Elektron tersusun kembali dengan sendirinya dalam proses yang disebut dengan hibridisasi. Proses hibridisasi mereorganisasi elektron menjadi empat orbital hibrida yang identik yang disebut dengan orbital hibrida sp3 (karena orbital hibrida tersebut berasal dari satu orbital s dan tiga orbital p). Kamu harus membaca "sp3" dengan "s p tiga" – bukan "s p kubik".
Orbital hibrida sp3 terlihat sedikit seperti setengah bagian orbital p, dan orbital-orbiatal tersebut tersusun kembali dengan sendirinya dalam jarak tertentu karena itu terpisah sejauh mungkin. Kamu dapat menggambarkan inti pada pusat tetrahedron (piramida dasar segitiga) dengan orbital-orbital yang mengarah ke sudut. Supaya lebih jelas, inti digambarkan dengan ukuran yang jauh lebih besar dari ukuran sebenarnya.
Apa yang terjadi ketika ikatan terbentuk?
Harus diingat bahwa elektron yang dimiliki oleh hidrogen terletak pada orbital 1s ? jarak daerah simetris berbentuk bola di sekeliling inti dimana terdapat kemungkinan (katakanlah 95%) untuk menemukan elektron. Ketika ikatan kovalen terbentuk, orbital atomik (orbital pada tiap atom) bergabung untuk menghasilkan orbital molekul yang baru yang mengandung pasangan elektron yang menimbulkan ikatan.
Empat orbital molekul terbentuk, terlihat seperti hibrida sp3, tetapi dengan inti hidrogen melekat pada tiap cuping. Tiap orbital mengikat 2 elektron yang telah kita gambarkan sebelumnya dengan tanda titik dan silang.

Prinsipnya meliputi – promosi elektron jika dibutuhkan, kemudian hibridisasi, diikuti dengan pembentukan orbital molekul – dapat diaplikasikan pada tiap molekul yang berikatan kovalen.
Ikatan pada fosfor klorida, PCl3 dan PCl5

Apakah ada yang salah dengan tinjauan sederhana mengenai PCl3?

Diagram berikut hanya menunjukkan elektron (ikatan) terluar saja
Tidak ada yang salah dalam hal ini! (meskipun tidak ada catatan untuk bentuk molekul sebagaimana mestinya). Jika kamu meninjau hal ini dengan tinjauan yang lebih modern, alasannya akan seperti ini:

Fosfor memiliki struktur elektronik 1s22s22p63s23px13py13pz1. Jika kita hanya memperhatikan elektron terluar seperti “elektron dalam kotak” maka:
Terdapat tiga elektron tak berpasangan yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan dengan tiga atom klor. Keempat orbital tingkat-3 mengalami hibridisasi untuk menghasilkan empat hibrida sp3 yang sebanding seperti pada karbon – kecuali salah satu diantara orbital hibrida tersebut mengandung pasangan elektron mandiri.
Masing-masing dari ketiga atom klor tersebut kemudian membentuk ikatan kovalen dengan menggabungkan orbital atomik yang mengandung elektron tak berpasangan dengan salah satu elektron yang tak berpasangan yang dimiliki fosfor untuk membentuk 3 orbital molekul.
Kamu mungkin heran apakah semuanya ini cukup menyulitkan! Sebenarnya tidak! Kesulitan ini hanya dengan PCl5 saja.

Apakah ada yang salah dengan tinjauan sederhana tentang PCl5?

Kamu akan mengingat bahwa gambar titik-silang PCl5 terlihat aneh karena fosfor tidak berakhir pada kondisi yang sama dengan struktur gas mulia. Diagram berikut juga hanya menunjukkan elektron terluar saja.
Pada kasus ini, tinjauan yang lebih modern membuat sesuatu kelihatan lebih baik dengan menghilangkan segala sesuatu yang menimbulkan kekhawatiran tentang struktur gas mulia.
Jika fosfor membentuk PCl5 maka yang pertama dilakuakan adalah menurunkan 5 elektron tak berpasangan. Hal ini berlangsung melalui promosi salah satu elektron pada orbital 3s ke orbital yang memiliki energi lebih tinggi berikutnya.
Orbital yang memiliki energi lebih tinggi yang mana? Salah satu orbital 3d. Kamu mungkin mengira hal tersebut menggunakan orbital 4s karena orbital ini yang pertama diisi sebelum 3d ketika atom disusun dari awal. Tidak begitu! Berbeda ketika kamu menyusun atom pada tempat pertama, orbital 3d selalu dihitung sebagai orbital yang memiliki energi lebih rendah.
Hal ini membiarkan fosfor dengan susunan elektron:
Sekarang elektron tingkat-3 disusun ulang (terhibridisasi) dengan sendirinya untuk memberikan orbital hibrida, semuanya memiliki energi yang setara. Orbital-orbital tersebut disebut dengan hibrida sp3d karena menunjukkan asal mula orbital hibrida tersebut.
Elektron di tiap orbital tersebut kemudian berbagi (share) ruang dengan elektron dari lima atom klor untuk membuat lima orbital molekul yang baru – dan karena itu terbentuk lima ikatan kovalen.

Kenapa fosfor membentuk kelebihan dua ikatan? Ini berawal dari penggunaan sejumlah energi untuk mempromosikan elektron, yang mana lebih disukai daripada mengantinya kembali ketika terjadi pembentukan ikatan yang baru. Secara sederhana, hal ini menguntungkan secara energetik bagi fosfor untuk membentuk kelebihan ikatan.

Keuntungan dari pendapat seperti ini terletak pada suatu jalur yang mengabaikan pertanyaan secara menyeluruh apakah kamu dapat memperoleh struktur gas mulia, dan karena itu kamu tidak perlu khawatir tentang hal ini.

Senyawa non-eksis – NCl5

Nitrogen berada pada golongan yang sama dengan fosfor pada tabel periodik, dan kamu mungkin mengira bahwa nitrogen membentuk senyawa yang sama. Pada faktanya, tidak terbentuk! Sebagai contoh, keberadaan senyawa NCl3 itu ada, tetapi tidak dengan NCl5.

Nitrogen memiliki struktur elektronik 1s22s22px12py12pz1. Alasan kenapa NCl5 tidak eksis adalah nitrogen membentuk lima ikatan, nitrogen dapat mempromosikan salah satu elektron 2s. Masalahnya adalah tidak terdapat orbital 2d untuk mempromosikan elektron ke dalamnya – dan perbedaan energi ke tingkat berikutnya (orbital 3s) terlalu besar.

Pada kasus ini, kemudian, energi dilepaskan ketika kelebihan ikatan yang terbentuk tidak cukup untuk menggantikan energi yang diperlukan untuk mempromosikan elektron – dan karena itu promosi elektron tidak terjadi.
Atom akan membentuk banyak ikatan sebanyak yang mungkin dan ini menguntungkan secara energetik.

Ikatan Koordinasi (Kovalen Dativ)


Kata Kunci: ikatan koordinasi, ikatan kovalen
Ditulis oleh Ramadhan wahyu
Halaman ini menjelaskan apa yang dimaksud dengan ikatan koordinasi (juga disebut dengan kovalen dativ). Kamu membutuhkan pemahaman yang baik tentang ikatan kovalen sederhana sebelum kamu memulainya
Ikatan Koordinasi (kovalen dativ)

Ikatan kovalen terbentuk melalui dua atom yang saling membagikan (sharing) pasangan elektron. Atom berikatan satu sama lain karena pasangan elektron ditarik oleh kedua inti atom.

Pada pembentukan ikatan kovalen yang sederhana, tiap atom mensuplai satu elektron pada ikatan – tetapi hal itu tidak terjadi pada kasus disini. Ikatan koordiansi (biasa juga disebut dengan ikatan kovalen dativ) adalah ikatan kovalen (penggunaan bersama pasangan elektron) yang mana kedua elektron berasal dari satu atom.

Untuk memudahkan halaman ini, kita akan menggunakan istilah ikatan koordinasi ? tetapi jika kamu lebih menyukai untuk mengebutnya dengan ikatan kovalen dativ, itu bukanlah suatu masalah!

Reaksi antara amonia dan hidrogen klorida

Jika kedua gas tak berwarna tersebut dicampurkan, maka akan terbentuk padatan berwarna putih seperti asap amonium klorida.
Ion amonium, NH4+, terbentuk melalui transfer ion hidrogen dari hidrogen klorida ke pasangan elektron mandiri pada molekul amonia.
Ketika ion amonium, NH4+, terbentuk, empat hidrogen ditarik melalui ikatan kovalen dativ, karena hanya inti hidrogen yang ditransferkan dari klor ke nitrogen. Elektron kepunyaan hidrogen tertinggal pada klor untuk membentuk ion klorida negatif.

Sekali saja ion amonium terbentuk hal ini menjadikannya tidak mungkin untuk membedakan antara kovalen dativ dengan ikatan kovalen biasa. Meskipun elektron ditunjukkan secara berlainan pada diagram, pada kenyataannya tidak ada perbedaan diantara keduanya.

Penggambaran ikatan koordinasi

Pada diagram yang sederhana, ikatan koordinasi ditunjukkan oleh tanda panah. Arah panah berasal dari atom yang mendonasikan pasangan elektron mandiri menuju atom yang menerimanya.
Proses pelarutan hidrogen klorida di air untuk membuat asam hidroklorida

Terjadi sesuatu hal yang mirip. Ion hidrogen (H+) ditransferkan dari klor ke salah satu pasangan elektron mandiri pada atom oksigen.

Ion H3O+ sering kali disebut dengan ion hidroksonium, ion hidronium atau ion oksonium.

Pada pelajaran pengantar kimia, meskipun kamu berbicara tentang ion hidrogen (sebagai contoh pada asam), kamu sesungguhnaya membicarakan mengenai ion hidroksonium. Ion hidrogen secara sederhana adalah sebuah proton, dan terlalu reaktif untuk eksis dalam bentuk yang sebenarnya pada tabung reaksi.

Jika kamu menuliskan ion hidrogen dengan H+(aq), "(aq)" menunjukkan molekul air yang mana ion hidrogen tertarik pada molekul air tersebut. Ketika ion hidrogen bereaksi dengan sesuatu (alkali, misalnya), secara sederhana ion hidrogen menjadi terlepas dari molekul air lagi.

Catatan bahwa sekali saja ikatan koordinasi terbentuk, semua atom hidrogen yang menempel pada oksigen semuanya sepadan. Ketika ion hidrogen diuraikan kembali, ion hidrogen dapat menjadi yang tiga.

Reaksi antara amonia dan boron trifluorida, BF3

Jika sebelumnya kamu membaca halaman sebelumnya mengenai ikatan kovalen, kamu dapat mengingat bahwa boron trifluorida merupakan suatu senyawa yang tidak memiliki struktur gas mulia di sekeliling atom boronnya. Boron hanya mempunyai 3 pasangan elektron pada tingkat ikatannya, sedangkan boron sendiri memiliki ruangan untuk ditempati 4 pasang elektron. BF3 digambarkan sebagai molekul yang kekurangan elektron.

Pasangan elektron mandiri pada nitrogen dari molekul amonia dapat digunakan untuk menanggulangi kekurangan ini, dan senyawa yang terbentuk melibatkan ikatan koordinasi.
Penggunaan garis untuk menunjukkan ikatan, hal ini dapat digambarkan dengan lebih sederhana sebagai:
Diagram yang kedua menunjukkan cara lain yang dapat kamu gunakan untuk menggambarkan ikatan koordinasi. Ujung nitrogen pada ikatan menjadi positif karena pasangan elektron bergerak menjauh dari nitrogen menuju ke arah boron ? yang karena itu menjadi negatif. Kita tidak akan menggunakan metode ini lagi ? metode ini lebih membingungkan dibandingkan dengan metode yang hanya menggunakan tanda panah.
Struktur alumunium klorida
Alumunium klorida menyublim (berubah dari keadaan padat menjadi gas) pada suhu sekitar 180°C. Jika senyawa ini mengandung ion maka senyawa ini akan memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena dayatarik yang kuat antara ion positif dengan ion negatif. Akibat hal ini ketika alumunium klorida menyublim pada temperatur yang relatif rendah, maka harus kovalen. Diagram titik-silang menunjukkan elektron terluar saja.
AlCl3, seperti BF3, merupakan molekul yang kekurangan elektron. Keduanya mirip, karena alumunium dan boron terletak pada golongan yang sama pada tabel periodik, sama halnya juga dengan fluor dan klor.

Pengukuran massa atom relatif rumus alumunium klorida menunjukkan bahwa rumus alumunium klorida dalam bentuk uap pada temperatur sublimasi bukan AlCl3, melainkan Al2Cl6. Alumuniun klorida eksis sebagai dimer (dua molekul bergabung menjadi satu). Ikatan antara dua molekul ini merupakan ikatan koordinasi, penggunaan pasangan elektron mandiri pada atom klor. Tiap-tiap atom klor memiliki tiga pasangan elektron mandiri, akan tetapi hanya dua yang penting saja yang ditunjukkan pada diagram.
Energi dilepaskan ketika dua ikatan koordinasi terbentuk, dan karena itu dimer lebih stabil dibandingkan dua molekul AlCl3 yang terpisah.
Ikatan pada ion logan yang terhidrasi

Molekul air ditarik dengan kuat ke arah ion dalam larutan – molekul air berkelompok di sekeliling ion positif atau ion negatif. Pada banyak kasus, dayatarik yang terjadi sangat besar yang mana terjadi pembentukan ikatan formal, dan ini hampir selalu benar pada semua ion logam positif. Ion dengan molekul air yang tertarik dinyatakan sebagai ion terhidrasi.
Meskipun alumunium klorida kovalen, ketika alumunium klorida dilarutkan dalam air, dapat terbentuk ion. Ikatan enam molekul air pada alumunium menghasilkan sebuah ion dengan rumus kimia Al(H2O)63+. Ion ini disebut ion heksaaquoalumunium – yang diterjemahkan sebagai enam ("hexa") molekul air (“aquo”) yang membungkus ion aluminium.
Ikatan yang terjadi disini (dan juga ion yang sejenis yang terbentuk dari sebagian besar logam yang lain) adalah koordinasi (kovalen dativ) dengan menggunakan pasangan elektron mandiri pada molekul air.

Aluminium adalah 1s22s22p63s23px1. Ketika terbentuk ion Al3+ alumunium kehilangan elektron pada tingkat ketiga menghasilkan 1s22s22p6.
Hal tersebut berarti bahwa semua orbital tingkat-3 sekarang menjadi kosong. Alumunium mereorganisasi (hibridisasi) enam orbital (3s, tiga 3p, dan dua 3d) untuk menghasilkan enam orbital baru yang semuanya memiliki energi yang sama. Keenam orbital hibrida tersebut menerima pasangan elektron mandiri dari enam molekul air.

Kamu mungkin heran kenapa alumunium memilih untuk menggunakan enam orbital dibandingkan empat atau delapan atau berapapun. Enam merupakan angka maksimal bagi molekul air yang memungkinkan untuk tepat mengelilingi ion alumunium (dan juga kebanyakan ion logan). Dengan membentuk jumlah ikatan maksimal, kondisi ini melepaskan paling banyak energi dan karena itu menjadikan paling stabil secara energetik. .
Hanya satu pasangan elektron mandiri yang ditunjukkan pada tiap molekul. Pasangan elektron mandiri yang lain terletak menjauh dari alumunium dan karena itu tidak terlibat dalam ikatan. Ion yang dihasilkan terlihat seperti ini:
Karena pergerakan elektron mengarah ke tengah ion, muatan 3+ tidak lagi berlokasi sepenuhnya pada alumunium, tetapi sekarang melebar meliputi keseluruhan ion.
Dua molekul lebih
Karbon monoksida, CO
Karbon monoksida dapat diperhatikan sebagai molekul yang memiliki dua ikatan kovalen biasa antara karbon dan oksigen ditambah ikatan koordinasi dengan menggunakan pasangan elektron mandiri pada atom oksigen.
Asam nitrat, HNO3
Pada kasus ini, satu atom oksigen dapat tertarik pada nitrogen melalui ikatan koordinasi dengan menggunakan pasangan elektron mandiri pada atom nitrogen.
Pada faktanya struktur seperti ini menyesatkan karena memberikan kesan bahwa dua atom oksigen pada bagian sebelah kanan diagram bergabung ke atom nitrogen dengan cara yang berbeda. Kedua ikatan merupakan ikatan yang identik pada panjang dan kekuatannya, dan karena itu penata-ulangan elektron harus identik. Tidak ada cara untuk menunjukan hal ini dengan mengunakan gambar titik-silang. Ikatan mengalami delokalisasi.

Entri Populer

twitter


ShoutMix chat widget

Share

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More