EFEK INDUKSI
Nesya el
Hikmah
Kimia,
Fakultas Sains dan Teknologi
Dalam suatu ikatan kovalen tunggal dari atom yang
tak sejenis, pasangan electron yang membentuk ikatan sigma, tidak pernah
terbagi secara merata di antara kedua atom. Electron memiliki kecenderungan
untuk tertarik sedikit ataupun banyak kearah atom yang lebih elektronegatif
dari keduanya. Misalnya dalam suatu alkil klorida, kerapatan electron cenderung
lebih besar pada daerah didekat atom Cl daripada atom C. sebagai penunjuk bahwa
atom yang satu lebih elektronegatif, secara umum dituliskan sebagai berikut :
“Jika atom karbon
terikat pada klorin dan ia sendiri berikatan pada atom karbon selanjutnya, efek
induksi dapat diteruskan pada karbon tetangganya. Akibat dari pengaruh
atom klorin, electron pada ikatan karbon klorin didermakan sebagian ke klorin,
sehingga menyebabkan C1 sedikit kekurangan electron. Keadaan C1 ini menyebabkan
C2 mesti mendermakan juga sebagian elektronnya pada ikatan C2 dengan C1 agar
menutupi kekurangan electron di C1. Begitu seterusnya.”
Namun, efek ini dapat hilang pada suatu ikatan
jenuh (ikatan rangkap), efek induktif ini juga semakin mengecil jika melewati
C2. Pengaruh distribusi electron pada ikatan sigma ini dikenal sebagai efek
induksi. Sebagai perbandingan relatifitas efek induksi, kita memilih atom hydrogen
sebagai molekul standarnya, misalnya CR3-H. Jika
ketika atom H dalam molekul ini diganti dengan Z (atom ataupun gugus), kemudian
kerapatan electron pada bagian CR3 pada molekul ini berkurang
daripada dalam CR3-H, maka Z dapat dikatakan
memiliki suatu efek I- (efek penarik electron / electron-withdrawing / electron-attracting).
Contoh gugus dan atom yang memiliki efek I-: NO2, F, Cl, Br, I, OH, C6H5-.
Jika kerapatan electron dalam CR3 bertambah besar dari pada dalam CR3-H,
maka Z dikatakan memiliki efek I+ (efek pendorong electron / electron-repelling / electron-releasing).
Contoh gugus dan atom yang memiliki efek I+ :
(CH3)3C-R, (CH3)2CH-R, CH3CH2-R, CH3-.R
Efek induksi adalah suatu aksi elektrostatik yang diteruskan melalui
rantai atom dalam suatu molekul (lewat ikatan σ). Dan efek itu dapat dinyatakan sebagai I+ dan I–. Jika subtituen yang terikat mendorong
elektron (melepaskan e -) dinamakan I+, sedangkan I - jika subtituen yang terikat
menarik Elektron (mengambil e-) Efek induksi dari gugus yang terikat pada rantai R dari asam karboksilat
(gugus COOH). H2O, R–COOH , H+ + R-COO–.
Sifat
induksi terjadi karena adanya perbedaan keelektronegatifan. Gejala elektrostatik
diteruskan melalui rantai karbon. Efek induksi terdiri atas dua
yaitu I+ (pendorong
electron) dan I-
(penarik electron). Menurut konvensi gugus penarik electron yang lebih
besar dari hydrogen H merupakan efek induksi I- sedangkan gugus
penarik electron yang lebih lemah dari hydrogen H merupakan efek induksi I-.
Gugus alkyl yang terikat pada
gugus fungsi senyawa organik merupakan gugus pendorong electron, dimana semakin
besar alkyl yang terikat pada gugus fungsi akan mengakibatkan factor I-
semakin besar.
Berikut ini urutan reaktifitas induksi –I
(penarik electron) adalah sebagai berikut:
-Cl > -Br
> -I > -OCH3 > -OH > -C6H5 >
-CH+CH2 > -H
Efek induksi dari beberapa gugus yang
terikat pada gugus fungsi senyawa organic dapat dilihat pada tabel berikut ini,
Tabel 1. Efek
induksi beberapa gugus fungsi
-I
|
+I
|
||
-NH3+
|
-OR
|
-CH3
|
|
-NR3+
|
-SH
|
-CH2R
|
|
-NO2
|
-F
|
-SR
|
-CHR2
|
-Cl
|
-CH=CH2
|
-CR3
|
|
-COOH
|
-Br
|
-CR=CH2
|
|
-COOR
|
-OH
|
||
Sifat induksi yang dimiliki sernyawa mempengaruhi reaktivitas molekul senyawa
organic tersebut, misalnya senyawa asam karboksilat akan mempengaruhi sifat
keasaman senyawa asam karboksilat dan pada senyawa alkyl halide akan
mempengaruhi gugus lepas pada reaksi substitusi dan eliminasi sedangkan senyawa
karbonil akan mempengaruhi jalannya reaksi adisi nukleofil, dan sebagainya.
Senyawa asam karboksilat antara asam asetat dengan asam ά-kloro asetat, sifat
keasaman ke dua senyawa akan berbeda, dimana gugus metil CH3 pada
asam asetat bersifat I+ (pendorong electron) sehingga atom C pada
gugus karboksilat lebih bermuatan positif sehingga H+ dari asam
asetat sulit lepas daripada asam ά-kloro asetat. Jika H+ susah
lepas maka keasaman akan berkurang (Ka kecil) dan pKa besar. Gugus Cl pada posisi
ά pada asam ά-kloro asetat bersifat sebagai I- (penarik electron)
sehingga atom C pada gugus karboksilat kurang bermuatan positif sehingga H+
dari asam asetat mudah lepas maka keasaman akan bertambah (Ka besar) dan pKa
kecil. Jadi sifat keasaman senyawa ά-kloro asetat > asam asetat.
Untuk senyawa asam karboksilat yang mempunyai sifat induksi I+
(pendorong electron) yang semakin besar maka sifat keasaman senyawa akan
berkurang, misalnya sifat keasaman dari asam asetat > asam propionate. Senyawa
asam karboksilat yang sifat penarik electron semakin kuat maka sifat keasaman
senyawa akan bertambah, misalnya senyawa ά-kloro asetat dengan ά-fluoro asetat.
Fluor F lebih elektronegatif daripada klor Cl, maka keasaman ά-fluoro
asetat > ά-kloro asetat.
Untuk senyawa asam karboksilat yang
mempunyai sifat induksi -I (penarik electron) yang semakin besar maka sifat
keasaman senyawa akan bertambah. Semakin jauh gugus penarik electron maka sifat
keasaman senyawa asam karboksilat akan berkurang. Faktor induksi pada berbagai
senyawa asam karboksilat yang telah diterangkan di atas maka harga pKa beberapa
senyawa asam karboksilat dalam air pada suhu 25oC dapat dilihat pada
table 2.
Tabel 2. Harga pKa beberapa senyawa
asam karboksilat
Asam
|
pKa
|
Asam
|
pKa
|
Asam
|
pKa
|
CH3COOH
|
4,80
|
FCH2COOH
|
2,66
|
OHCH2COOH
|
3,83
|
(CH3)3N+-CH2COOH
|
1,83
|
ClCH2COOH
|
2,86
|
2,43
|
|
NH3+-(CH2)4COOH
|
4,27
|
Cl2CHCOOH
|
1,30
|
HOOCCH2COOH
|
2,83
|
-O2C-CH2COOH
|
5,69
|
Cl3CCOOH
|
0,65
|
CH3CH2COOH
|
4,88
|
-O2C-(CH2)4COOH
|
5,41
|
Cl(CH2)COOH
|
4,0
|
(CH3)3CCOOH
|
5,05
|
HCOOH
|
3,77
|
Bila ada gugus yang terkait pada alkil dari asam karboksilat bersifat
menarik elektron, maka efek induktif akan diteruskan kesemua atom, oksigen dari
hidroksida pada asam menjadi relatif lebih positif, hidrogen mudah lepas
kesamaan karboksilat bertambah. Contoh: Bandingkan
keasaman dari CH3COOH pka = 4,80 dan Cl – CH2 – COOH pka = 2,86 .
Bila ada gugus yang terikat pada alkil dari asam karboksilat bersifat
mendorong elektron, maka efek induktif akan diteruskan kesemua atom, oksigen
dari hidroksida pada asam menjadi relatif lebih negatif, hidrogen sukar lepas
keasmaan karboksilat berkurang. Contoh:
Bandingkan keasaman dari CH3COOH pka = 4,80 dan (CH3)3 C – COOH pka = 5,05 dan
Catatan :
1. pka adalah = - log ka,
jika pka kecil berarti asam kuat dan sebaliknya
2. Keasaman lebih besar berarti
kebasaan lebih kecil dan sebaliknya.
Efek
Induksi (E elektrostatik) akan berkurang dengan adanya jarak gugus induksi
dengan pusat reaksi (COOH). Menurut consensus :
1. Gugus yang menarik elektron lebih dari atom H disebut I-
2. Gugus yang mendorong electron lebih besar dari atom H disebut I- .
Factor lain disamping resonansi
stabil dari ion karboksilat mempengaruhi keasaman dari senyawa. Delokalisasi
lebih jauh dari muatan negatif ion karboksilat menstabilkan anion, relative
terhadap asamnya. Penambahan kestabilan dari anion menyebabkan bertambahnya
keasaman dari suatu asam. Misalnya, khlor elektronegatif. Dalam asam
khloroasetat, khlor menarik keerapatan elektron dari elektron dari gugusan
karboksil ke dirinya. Penarikan elektron ini menyebabkan delokalisasi lebih
jauh dari muatan negatif, jadi menstabilkan anion dan menambah kekuatan asam
dari asamnya. Asam khloroasetat lebih kuat dari asam asetat.
Makin besar penarikan elektron oleh
efek induktif, lebih kuat asamnya. Asam dikloroasetat mengandung dua atom khlor
yang menarik elektron dan merupakan asam yang lebih kuat dari pada asam
khlorasetat. Asam trikhloroasetat mempunyai tiga atom khlor dan lebih kuat lagi
daripada asam dikhloroasetat. Faktor-faktor yang mempengaruhi hubungan antara
struktur dan reaktivitas secara intramolekuler antara lain:
1.
Induksi,
2.
Mesomeri atau resonansi,
3.
Efek sterik,
4.
Ikatan hydrogen
Reaktivitas molekul ditentukan oleh
gugus fungsi senyawa dimana gugus fungsi tersebut menjadi pusat reaktivitas
atom. Senyawa asam karboksilat antara asam asetat dengan asam ά-kloro asetat
reaktivitas masing-masing senyawa berbeda satu sama lainnya, baik dari segi
keasamannya maupun dari reaksinya.
Dalam suatu ikatan kovalen tunggal
dari atom yang tak sejenis, pasangan elektron yang membentuk ikatan sigma,
tidak pernah terbagi secara merata diantara kedua atom. Elektron memiliki
kecenderungan untuk tertarik sedikit atapun banyak ke arah atom yang lebih
elektronegatif dari keduanya
DAFTAR
PUSTAKA
