kimia organik fisik, efek induksi

EFEK INDUKSI

Nesya el Hikmah

Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

Nesyaelhikmah96@gmail.com

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 25^oC 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

http://dokumen.tips/documents/efek-induksi-dan-mesomeri.html

http://febeunike18.blogspot.co.id/2013/03/keasaman-asam-karboksilat-pengantar.html

http://aura28.blogspot.co.id/2012/10/efek-induksi-dan-mesomeri.html