Laporan Kimia Komputasi Percobaan VII Dn VIII
-
Upload
syaeful-bahri -
Category
Documents
-
view
301 -
download
99
description
Transcript of Laporan Kimia Komputasi Percobaan VII Dn VIII
-
LAPORAN KIMIA KOMPUTASI
PERCOBAAN VII dan VIII
STABILITAS KARBOKATION DAN HIPERKONJUGASI SERTA STABILITAS DAN
STRUKTUR BENZYL DAN ALIL KARBOKATION
DISUSUN OLEH:
NAMA : SYAEFUL BAHRI
NIM : 12/331452/PA/14706
FAK/JURUSAN : MIPA/KIMIA
HARI/TANGGAL : JUMAT, 8 Mei 2015
LABORATORIUM KIMIA KOMPUTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015
-
STABILITAS KARBOKATION DAN HIPERKONJUGASI SERTA STABILITAS DAN
STRUKTUR BENZYL DAN ALIL KARBOKATION
1. Tujuan
Menyelidiki stabilitas beberapa karbokation dan pengaruh hiperkonjugasi terhadap panjang
ikatan dan kerapatan muatan menggunakan perhitungan semiempiris, serta untuk menyelidiki
stabilitas kabokation benzil dan alil menggunakan semiempiris AM1
2. Pendahuluan
Untuk memahami mengapa aturan Markovnikov bekerja, kita perlu belajar lebih banyak tentang
struktur dan stabilitas karbokation dan tentang sifat umum reaksi dan negara-negara transisi. Titik
pertama yang mengeksplorasi melibatkan struktur. Banyak bukti eksperimental telah menunjukkan
bahwa karbokation yang planar. Karbon trivalen adalah hibridisasi sp2, dan tiga substituen
berorientasi menuju sudut-sudut segitiga sama sisi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.9. Karena
hanya ada enam valensi elektron pada karbon dan semua enam digunakan dalam tiga s obligasi, p
orbital memperluas atas dan di bawah bidang adalah unoccupied.
Poin kedua untuk mengeksplorasi melibatkan stabilitas karbokation. 2-methylpropene
mungkin bereaksi dengan H1 untuk membentuk karbokation memiliki tiga substituen alkil (ion tersier,
3 ), atau mungkin bereaksi membentuk karbokation memiliki satu alkil substituen (ion utama, 1 ).
Karena alkil klorida tersier, 2-kloro-2-metilpropana, adalah satu-satunya produk yang diamati,
pembentukan kation tersier jelas disukai lebih pembentukan kation utama. Pengukuran
termodinamika menunjukkan bahwa, memang, stabilitas karbokation meningkat dengan
meningkatnya substitusi sehingga urutan stabilitas tersier > sekunder > primer > metil.
(McMurry, 2012)
Distribusi muatan dalam molekul lebih stabil daripada muatan yang lebih lokal. Telah ditentukan
secara eksperimental bahwa ikatan ganda satu kelompok vinil yang berdekatan menyediakan sekitar
-
sebanyak stabilisasi dua gugus alkil. Dengan demikian, kation alil dan 2 isopropil kation yang stabilitas
sebanding.
Klasifikasi kation allylic sebagai 1 , 2 , dan 3 ditentukan oleh lokasi dari muatan positif dalam
struktur kontribusi lebih penting. berikut ini adalah contoh 2 dan 3 karbokation allylic.
Karbokation benzilik menunjukkan sekitar stabilitas sama karbokation allylic. Keduanya distabilkan
oleh delokalisasi resonansi muatan positif karena berdekatan ikatan phi. Hal ini dapat ditulis sebagai
C6H5-CH2+.
(Brown, 2012)
-
3. Pembahasan
Karbokation Panjang Ikatan C-C Panjang Ikatan Csp3-H
Sudut Terhadap Csp2
Panas Pembentukan
t-butil
C2-C1 = 1.45539 C1-H = 1.12365
CCC = 119.994 174.6194912 C2-C3 = 1.4554 C1-H = 1.13401
C2-C4 = 1.45539 C1-H = 1.12365
sek-butil
C1-C2 = 1.43802 C1-H = 1.12075 CCC = 123.279
183.7927229 C2-C3 = 1.44329 C1-H = 1.13476 CCH = 118.304
C3-C4 = 1.50802 C1-H = 1.13535
n-butil
C1-C2 = 1.42305 C2-H = 1.13026 CCH = 113.029
202.9641829 C2-C3 = 1.57082 C2-H = 1.13026 HCH = 117.117
C3-C4 = 1.50328
t-butil sek-butil n-butil
0.169 0.211 0.191
0.169 0.21 0.101
0.201 0.159
0.261
0.211
Panjang Ikatan C-C Muatan atom C
Alil Tegak lurus
C2-C1 = 1.3332 C1 = 0.391
C2-C3 = 1.40218 C2 = 0.395
C3 = 0.003
Alil Planar
C1-C2 = 1.37964 C1 = 0.184
C2-C3 = 1.37964 C2 = -0.295
C3 = 0.184
Karbokation Panas Pembentukan
Alil Planar 226.119408
Alil Tegak lurus 244.694136
Benzil Planar 221.939014
Benzil Tegak Lurus 253.050694
-
Percobaan ini bertujuan untuk menyelidiki stabilitas beberapa karbokation dan pengaruh
hiperkonjugasi terhadap panjang ikatan dan kerapatan muatan menggunakan perhitungan semi
empiris AM1. Perhitungan semiempiris AM1 ini lebih mudah dan cepat dalam mengelolah data
perhitungan dibandingkan dengan metode ab initio. Metode ini digunakan untuk mencari panjang
ikatan, sudut ikatan, dan energi ikat dari molekul yang dianalisis.
Panjang ikatan C-H yang terlibat hiperkonjugasi akan bernilai lebih besar daripada yang tidak
terlibat konjugasi. Hiperkonjugasi akan memanjangan ikatan C-H yang ditandai perubahan kerapan
elektron pada orbital p. Atom H yang terlibat hiperkonjugasi akan selalu ditarik oleh orbital p kosong.
Akibat dari tarikan ini maka atom H akan lebih menjauh dari atom C dan akan memperpanjang
ikatannya. Muatan pada atom H yang terlibat hiperkonjugasi akan lebih besar daripada yang tidak
mengalami hiperkonjugasi.karena muatan positif pada atom karbon dipindahkan ke atom H yang
terlibat hiperkonjugasi.
Hiperkonjugasi akan meningkatkan order ikatan dari ikatan C-C dan akan berakibat terjadinya
pemendekkan ikatan C-C. Panjang ikatan C-C yang terlibat hiperkonjugasi lebih pendek daripada yang
tidak terlibat hiperkonjugasi. Hal ini dikarenakan hiperkonjugsi yang melibatkan tumpang tindih
antara suatu ikatan dengan orbital p yang kosong yang terdapat pada atom karbon yang bermuatan
positif. Satu ikatan sigma pada gugus alkil selalu sebidang dengan orbital p kosong pada karbokation.
Pasangan elektron pada ikatan sigma ini disebarkan ke orbital p kosong sehingga menstabilkan atom
karbon yang kekurangan elektron.
Sudut terhadap Csp2 pada karbokation t-butil lebih kecil dibandingkan pada karbokation sek-butil
dan n-butil. Karena pada karbokation sek-butil terjadi deviasi sudut ikatan, dima atom C yang terlibat
hiperkonjugasi mengalami tarikkan sehingga sudutnya menjadi lebih besar dari hibridisasi. Sedangkan
untuk atom C yang tidak terlibat hiperkonjugasi tidak mengalami tarikkan dengan antar atom C.
Berdasarkan pada uji panas pembentukkan ketiga karbokation ini, dapat dikatakan bahwa
karbokation t-butil memiliki panas pembentukan yang lebih kecil dibandingkan dengan sek-butil dan
n-butil. Hal ini bekaitan dengan kestabilan karbokation tersebut. Karbokation t-butil lebih stabil
sehingga untuk menangkap nukleofil membentuk suatu senyawa baru tidak memerlukan energi yang
besar. Sedangkan karbokation n-butil sangat tidak stabil, sehingga nukleofil sulit untuk masuk kedalam
karbokation dan membentuk senyawa baru. Oleh sebab itu energi yang diperlukan besar.
Berdasarkan pada nilai panas pembentukannya maka dapat dikatakan bahwa urutan kestabilan
karbotion t-butil lebih besar dari sek-butil lebih besar dari n-butil. Selain itu kestabilan karbokation
juga dipengaruhi oleh seberapa banyak atom karbon yang terlibat dalam hiperkonjugasi. Pada t-butil,
ketiga atom karbon terlibat dalam hiperkonjugasi. Pada sek-butil yang terlibat hiperkonjugasi hanya 2
atom C dan ada satu gugus alkil yang tidak terlibat dalam hiperkonjugasi. Sedangkan pada n-butil
hanya satu gugus alkil yang terlibat dalam hiperkonjugasi. Sehingga pada t-butil pasangan elektron
ketiga gugus alkilnya tumpang tindih dengan orbital p yang kosong pada atom C bermuatan positif.
Dan ini juga yang menstabilkan atom karbon yang bermuatan negatif. Sedangkan pada n-butil hanya
1 gugus alkil yang memberikan pasangan elektronnya untuk disebarkan pada orbital p kosong dan ini
menyebabkan n-butil sangat tidak stabil.
Pada percobaan yang pertama kita bisa lihat bahwa urutan stabilitas alkil karbokation adalah tersier >
sekunder > primer > metil. Untuk daftar ini kita juga harus menambahkan resonansi-menstabilkan alil
dan benzil kation. Sama seperti radikal allylic yang luar biasa stabil karena elektron tidak berpasangan
dapat terdelokalisasi lebih dari satu sistem orbital phi yang extended, sehingga allylic dan karbokation
benzilik yang luar biasa stabil. (Kata berarti benzilik "di samping cincin aromatik.") Di bawah ini kita
bisa lihat gambar yang menunjukkan, kation allylic memiliki dua bentuk resonansi. Dalam salah satu
-
bentuk ikatan ganda pada "kiri"; dalam bentuk lain itu pada "benar." Sebuah kation benzilik memiliki
lima bentuk resonansi, yang semuanya berkontribusi terhadap hibrida resonansi keseluruhan.
Berdasrkan data yang dihasilkan, panjang ikatan yang paling konsisten adalah ikatan tunggal,
sementara itu panas pembentukan menhasilkan nilai yang lebih kecil pada bentuk palanar, baik untuk
Allil maupun Benzil.
4. Kesimpulan
Berdasarkan panas pembentukan karbokation maka, Urutan kestabilan karbokation : t-butil> sek-butil
> n-butil. Sementara untuk Benzil dan Allil akan lebih stabil pada sturuktur planar.
5. Daftar Pustaka
Brown William H., 2012, Organic Chemistry Sixth Edition,Brooks/ColeCengage Learning, USA
McMurry, J. 2012, Organic Chemistry. 3rd edition, Brooks/Cole Publishing Company, Callifornia
Smith, Janice Gorzynski., 2011, Organic ChemistryThird Edition, The McGraw-Hill Companies, Inc., New
York
6. Lampiran
-
Sekunder butil
-
tersier butil
n-butil