Konjugasi dalam kimia mengacu pada tiga atau lebih atom resonansi yang berdekatan yang tumpang tindih satu sama lain. Ada lima jenis atom yang menunjukkan resonansi:

1. Atom ikatan rangkap

2. Atom ikatan rangkap tiga

3. Anion

4. Radikal

5. Kation

Sistem terkonjugasi melibatkan senyawa yang memiliki ikatan kovalen atau gugus/rantai atom yang tidak berada dalam formasi ikatan tunggal. Atom-atom dalam kelompok atau rantai memiliki kapasitas untuk mengubah perilaku yang lain. Dalam sistem terkonjugasi, energi molekul berkurang dan stabilitas meningkat. Kita akan menemukan beberapa sistem terkonjugasi terbesar dalam material canggih seperti graphene dan polimer konduktif.

Apa itu Sistem Terkonjugasi?

Istilah ‘terkonjugasi’ yang berlaku untuk kimia pertama kali digunakan oleh ahli kimia Jerman Johannes Thiele pada tahun 1899. Thiele menyelidiki struktur-sistem tak jenuh yang memiliki ikatan tunggal dan ganda bergantian dalam rantai atom. Valensi parsial atom meniadakan satu sama lain, hanya menyisakan ujung molekul yang reaktif. Model orbital elektron atom didasarkan pada mekanika kuantum, yang belum dikembangkan ketika Thiele menerbitkan makalahnya pada tahun 1899.

Definisi modern dari sistem terkonjugasi didasarkan pada konsep orbital yang tumpang tindih. Jenis sistem ini terdiri dari orbital p yang terhubung dengan elektron yang terdelokalisasi. Sebuah orbital p tumpang tindih dengan orbital lain yang berdekatan melintasi ikatan sigma (σ) yang berdekatan. Ikatan sigma dianggap yang terkuat dari semua ikatan kovalen.

Arti Konjugasi dalam Kimia

Banyak digunakan dalam kimia organik, konjugasi adalah deskripsi ikatan pi (ikatan rangkap) yang dihubungkan bersama. Biasanya, konjugasi terjadi ketika ada ikatan tunggal dan rangkap yang berselang-seling. Setiap atom dalam rantai menyediakan orbital p yang berorientasi tegak lurus terhadap bidang molekul.

Konjugasi juga terjadi ketika ada orbital p yang tersedia di semua atom yang berdekatan dalam sebuah rantai. Salah satu contohnya adalah furan (C₄H₄O). Secara struktural, senyawa ini adalah cincin beranggota lima dengan dua ikatan rangkap yang berselang-seling. Ikatan rangkap mengapit atom oksigen, yang memiliki dua pasang elektron bebas.

Salah satu dari pasangan mandiri ini menempati orbital p yang berorientasi tegak lurus terhadap bidang cincin. Ini berarti mempertahankan konjugasi cincin dengan tumpang tindih dengan atom karbon yang berdekatan, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini. Pasangan mandiri lainnya tidak berpartisipasi dalam konjugasi.

Kimia Organik dan Konjugasi

Konjugasi terjadi di bawah dua kondisi berikut:

1. Ada orbital p yang tumpang tindih atau terhubung

2. Ada elektron terdelokalisasi di antara mereka

Kondisi ini dipenuhi dalam beberapa cara dalam banyak senyawa organik tak jenuh. ‘Tak jenuh’ berarti ada ikatan kovalen rangkap dua atau tiga di antara atom. Sistem terkonjugasi merupakan pusat kimia organik dan aplikasi praktisnya. Banyak bahan sintetik berasal dari atau merupakan sistem terkonjugasi itu sendiri. Polimer sintetis seperti polietena, polipropilen, dan polistirena, misalnya, memiliki berbagai kegunaan komersial dan industri.

Sistem terkonjugasi secara inheren stabil dalam hal termodinamika dan struktur molekul. Stabilitasnya dapat diverifikasi secara empiris dengan mengukur panas hidrogenasi yang dihasilkan oleh dua diena yang berbeda. Diena juga dikenal sebagai alkadiena adalah senyawa organik dengan dua ikatan kovalen rangkap. Hidrogenasi adalah proses kimia yang menambahkan molekul hidrogen ke ikatan-p. Diena yang tidak terkonjugasi memiliki dua ikatan rangkap yang dipisahkan oleh lebih dari satu ikatan tunggal, seperti dalam kasus 2,5 heptadiena.

Diena terkonjugasi memiliki hasil energi yang lebih rendah selama proses hidrogenasi jika dibandingkan dengan diena tidak terkonjugasi. Pentana, misalnya, dapat diturunkan dari dua senyawa diena melalui hidrogenasi 1,3-pentadiena atau 1,4-pentadiena. Opsi pertama menampilkan ikatan rangkap terkonjugasi dan melepaskan hasil energi sekitar 225 kJ per mol pentana. Metode kedua (tidak terkonjugasi) menghasilkan hasil energi yang lebih tinggi sekitar 250 kJ per mol.

Contoh Pasangan Konjugasi dalam Kimia

Pasangan konjugasi dalam kimia adalah konsep yang berbeda dengan konjugasi dan sistem terkonjugasi. Dalam kimia, pasangan konjugasi selalu mengacu pada pasangan asam-basa. Ini bisa berupa kombinasi asam lemah dan basa kuat, atau asam kuat dan basa lemah. Berikut adalah beberapa contoh pasangan konjugasi:

Pasangan konjugat terkait dengan teori asam dan basa Bronsted-Lowry, di mana asam bertindak sebagai donor proton dan basa bertindak sebagai akseptor proton. Pasangan juga berbeda dalam afinitas ion hidrogen mereka. Seperti yang lihat dari persamaan seimbang di atas, pasangan konjugasi berada dalam kesetimbangan dinamis. Produk ditulis sebagai ion, berbeda dengan satu ion hidrogen. Beberapa contoh lain dari pasangan konjugasi diuraikan di bawah ini.

Asam perklorat

Asam perklorat memiliki rumus kimia HClO₄ dan basa konjugasinya adalah ion perklorat (ClO4).

Asam sulfat

Asam sulfat memiliki rumus kimia H₂SO₄ dan basa konjugasinya adalah ion hidrogen sulfat (HSO4).

Asam Nitrat

Asam nitrat memiliki rumus kimia HNO₃ dan basa konjugasinya adalah ion nitrat (NO₃).

Ion hidronium

Ion hidronium memiliki rumus kimia H₃O⁺. Basa konjugasinya adalah air, atau dikenal sebagai H₂O. Contoh di atas adalah dalam urutan kekuatan asam dan kekuatan basa naik.

Baca Juga

Pengertian dan Penjelasan Tentang Gerak Brown