Bab11 Senyawa kompleks dan polimer

DEPARTEMEN KIMIA

FMIPA IPB

BAB 11

Created by

Created by: : BAR – TWSBAR – TWS

SENYAWA KOMPLEKS

BAB 11. SENYAWA KOMPLEKS

DAN POLIMER

11.1 KIMIA LOGAM TRANSISI

11.2 PEMBENTUKAN KOMPLEKS KOORDINASI

11.3 ISOMERISASI DALAM KOMPLEKS KOORDINASI 11.4 PENERAPAN KIMIA KOORDINASI

11.5 A. DEFINISI & KLASIFIKASI POLIMER 11.6 B. PROSES POLIMERISASI

11.7 C. SERAT, PLASTIK, DAN ELASTOMER 11.8 D. PROTEIN

Titik Leleh

W = 3410

o

C

Hg = -39

o

C

BILANGAN OKSIDASI

Sc max +3

Mn max +7

sangat beragam

Dalam satu gol biloks



11. 2 PEMBENTUKAN KOMPLEKS

KOORDINASI

 _{Logam transisi mampu membentuk kompleks}

koordinasi

 _{Ion Logam : Asam Lewis}  _{Ligan : Basa Lewis}

Misal [Cu(H2O)4]2+ - ion kompleks

Jenis Ligan Unidentat

Rumus Nama Rumus Nama Rumus Nama

Netral Anion Anion

OH₂ Akuo NO₂- _{Nitro F}- _Floro

NH₃ Amina OCO₂2- Karbonato Cl- Kloro

CO Karbonil ONO- _{Nitrito Br}- _Bromo

NO Nitrosil CN- _{Siano I}- _Iodo

NH₂CH₃ Metilamina SCN- _{Tiosianato O}2- _Okso

NC₆H₅ Piridina NCS- _{Isotiosianato}

JENIS LIGAN MULTIDENTAT



etilenadiamina en



oksalato oks



o-fenantrolina o-fen



dietilenatriamina dien



trietilenatetramina trien

Penyelesaian

a. Biloks K = +1 maka muatan ion kompleks = -1.

muatan ligan NH3 = 0 dan CN = -1, maka biloks atom logam pusat =

(2 x 0) + (4 x -1) + (X) = -1; X = +3

b. Muatan ligan CO = 0 maka muatan senyawa kompleks = 0 berarti biloks Os = 0

c. Biloks Na = +1 maka muatan ion kompleks = -1

muatan ligan H2O = 0 dan OH = -1, maka biloks atom logam pusat =

(3 x 0) + (3 x -1) + (X) = -1; X = +2

Tentukan bilangan oksidasi atom logam pusat yang ter-koordinasi dalam senyawa berikut:

a. K[Co(CN)₄(NH₃)₂] b. [Os(CO)₅]

Penyelesaian

a. Muatan ion kompleks = -3 diperlukan 3 kation Na rumus senyawanya = Na3[Co(CO3)3]

b. Muatan ion kompleks = +2 diperlukan 2 anion Br rumus senyawanya = [PtCl2(NH3)2(H2O)2]Br2

c. Muatan ion kompleks = -1 diperlukan 1 kation Na rumus senyawanya = Na[B(NO3)4]

Tafsirkan rumus senyawa kompleks dari nama-nama

senyawa di bawah ini:

a. natrium trikarbonatokobaltat(3-)

b. diaminadiakuodikloroplatinum(2+)bromida

c. natrium tetranitratoborat(1-)

PENULISAN RUMUS SENYAWA KOORDINASI

1.

Penulisan: bermuatan positif terlebih dahulu baru

yang bermuatan negatif.

2.

Dalam tiap ion kompleks atau kompleks netral: atom

pusat (logam) dituliskan dahulu, disusul ligan

bermuatan negatif lalu ligan netral dan terakhir ligan

bermuatan positif.

Penulisan ligan yang bermuatan sejenis diurutkan

berdasarkan abjad dalam bahasa inggris dari tiap

simbol pertama ligan

3.

Baik ion kompleks maupun kompleks netral

TATA NAMA SENYAWA KOORDINASI

1.

Penamaan: ion bermuatan positif lalu bermuatan

negatif.

2.

Nama ion kompleks: ligan dahulu lalu ion logam

pusatnya.

3.

Urutan penamaan ligan: abaikan muatan ligan &

urutkan berdasarkan urutan abjad nama ligan dalam

bahasa inggrisnya tetapi nama ligan tetap dituliskan

dalam bahasa Indonesia

4.

Aturan umum nama ligan:



ligan bermuatan negatif: diberi akhiran -o dari

nama dasarnya (Cl

-

: klorida menjadi kloro)



ligan bermuatan positif: diberi akhiran ium dari

5.

Jumlah tiap jenis ligan dalam awalan Yunani.

6.

Muatan ion kompleks dituliskan setelah nama atom

logam pusat tanpa jarak. Jumlah muatan ion

kompleks ditulis dalam nomor Arab dan diikuti

dengan tanda jenis muatannya di

dalam tanda kurung

7.

nama logam pada ion kompleks bermuatan negatif di

beri akhiran at



ligan bermuatan netral, diberi nama sesuai

11.3 ISOMERISASI DALAM KOMPLEKS

KOORDINASI



 ISOMER STRUKTUR

1. Isomer ionisasi, [PtCl

2

(NH

3

)

4

]Br

2

[PtBr

2

(NH

3

)

4

]Cl

2

2. Isomer akua, [Cr(H

2

O)

6

]Cl

3

ungu

[CrCl(H

2

O)

5

]Cl

2

.H

2

O biru hijau

[CrCl

2

(H

2

O)

4

]Cl.2H

2

O hijau

3. Isomer koordinasi,

[Co(NH

3

)

6

][Cr(CN)

6

] dan [Cr(NH

3

)

6

][Co(CN)

6

]

4. Isomer ikatan, ligan nitro –NO

2

nitrito –ONO,

siano (CN

-

) isosiano (NC

-

),

•

ISOMER RUANG

11.4 PENERAPAN KIMIA KOORDINASI

1.

Proses fotografi

AgBr (p) + S

2

O

32-

 [Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

+ Br

-2. Proses penyepuhan

Anoda : Cu + 3CN

-



[Cu(CN)

₃

]

2-

+ e

-katoda : [Cu(CN)

3

]

2-

+ e

-

 Cu + 3CN

-3. Metalurgi emas

ekstraksi Au di alam dengan proses pengkompleksan

oleh CN

-4Au(p) + 8CN

-

+ O

₂

+ 2H

₂

O 

4[Au(CN)

₂

]

-

+ 4OH

4.

Pengolahan air



menghilangkan logam tertentu dalam air

dengan cara pengkelatan



pengkelatan besi dengan EDTA



Fe

2+

+ EDTA 

[Fe(EDTA)]

[Fe

2+

] dalam air <<< tak menimbulkan

endapan walaupun ditambahkan basa

5. Membersihkan darah

pengikatan ion Ca

2+

dalam darah dengan EDTA

6. Menghilangkan logam berat dalam tubuh

DEPARTEMEN KIMIA

FMIPA IPB

Diktat Kuliah Kimia TPB Bab13

Created by

Created by: : BAR – TWSBAR – TWS

Edited by

A. Definisi & Klasifikasi

Polimer: molekul raksasa yang terdiri atas unit berulang yang bergabung melalui ikatan kovalen.

Bahasa Latin: poli = banyak & meros = bagian

Klasifikasi:

1. Berdasarkan sumber/asalnya: alami dan sintetik

2. Gugus fungsi monomernya: poliamida, poliester, polisulfida, dll. 3. Struktur molekulnya: linear, bercabang, bertaut-silang

amorf, kristalin homopolimer,

heteropolimer/kopolimer

A. Definisi & Klasifikasi

Struktur polimer:

A. Definisi & Klasifikasi

Homopolimer: polimer yang dibuat dari 1 jenis monomer.

AAAAA AAAAA

AA AA

AAAAA AAAAA

Kopolimer/heteropolimer: campuran > 1 jenis monomer.

linear bercabang taut-silang

ABABAB AABABBA AAAAABBBB AAAAAAA BBB BBB

A. Definisi & Klasifikasi

(1)

Termoplastik: meleleh atau melunak jika dipanaskan dan

mengeras kembali jika didinginkan.

Sifat polimer terhadap kalor:

Contoh: Polistirena, Polietilena, Polipropilena

(2)

Termoset: jika dipanaskan, dihasilkan material tak terleburkan

yang keras dan tidak dapat dilelehkan lagi.

B. Proses Polimerisasi

(1)

Polimerisasi adisi:

 _{Tidak ada atom yang hilang: polimer mengandung semua} atom yang ada pada monomer.

 _{Monomer memiliki ikatan rangkap}

 _{Produknya merupakan polimer yang biasanya tergolong}

sebagai plastik.

Contoh: Polimerisasi polietilena dari etilena

H₂C CH₂ H₂C CH₂

n n

B. Proses Polimerisasi

Polimer vinil:

H₂C CH inisiator

radikal H2C CH

n n

L L

L = –CH₃  polipropilena (PP): karpet, koper, tali

L = –Cl  poli(vinil klorida) (PVC):

pipa air, atap, kartu kredit, piringan hitam

L = –C₆H₅  polistirena (PS):

mebel, mainan, pelapis refrigerator, isolasi L = –CN  poliakrilonitril (PAN, Orlon, Acrilan):

B. Proses Polimerisasi

(2)

Polimerisasi kondensasi:

 _{Biasanya terjadi antara 2 monomer yang masing-masing} memiliki sekurang-kurangnya 2 gugus fungsi.

 Lepasnya molekul kecil (umumnya H₂O)

B. Proses Polimerisasi

Biasanya dilakukan pada polimer yang sudah terbentuk, untuk mendapatkan sifat polimer yang sesuai dengan kebutuhan:

(a) menambah atau mengubah gugus fungsi. Contoh: PVC  polivinil diklorida (PVDC)

(tahan suhu tinggi)

(3)

Modifikasi polimer:

(b) pertautan-silang (crosslinking) untuk membentuk jejaring. Syarat: monomer memiliki > 3 tapak reaktif.

C. Serat, Plastik, dan Elastomer

Ketahanan terhadap uluran

SERAT

(memanjang <10% tanpa putus)

PLASTIK (20–100%)

ELASTOMER (100–1000%)

(1)

Serat:

(a) Bersimetri molekular tinggi dan berenergi kohesif kuat antar-rantai akibat adanya gugus polar.

(b) Derajat kristalinitas tinggi yang dicirikan oleh adanya ikatan hidrogen antarmolekul dan tidak adanya percabangan.

(2)

Plastik:

C. Serat, Plastik, dan Elastomer

Tidak dapat dipintal seperti serat, tetapi dapat dicetak atau diekstrusi menjadi bentuk yang diinginkan atau dibentang menjadi film pengemas.

Sintetik:

Bakelit (resin fenol-formaldehida), PE, PP, PVC, PS, PMMA, poli(asam laktat) (PLA), poli(-kaprolakton) (PCL);

Alami:

(3)

Elastomer:

C. Serat, Plastik, dan Elastomer

Bersifat amorf pada kondisi normal (strukturnya tidak teratur dengan gaya tarik antarmolekul yang lemah), tetapi secara reversibel menjadi teratur bila ditarik/diregangkan.

Elastomer alami yang paling penting ialah karet alam, yaitu polimer semua cis dari isoprena (metilbutadiena).

n CH_{2 C} CH₃

CH CH2 C C

CH₃

CH₂

H

CH₂

n

dan/atau _{C C}

CH₂ CH₃ H CH₂ n isoprena (metilbutadiena)

poli-cis-isoprena

(karet alam)

poli-trans-isoprena

C. Serat, Plastik, dan Elastomer

Karet alam lembek dan tidak sepenuhnya kembali ke bentuk semula jika diulur  diperkeras dengan vulkanisasi (Charles

Goodyear, 1839).

Karet direaksikan dengan zink oksida sehingga terbentuk taut-silang sulfur (jembatan disulfida) antarrantai hidrokarbon.

sebelum vulkanisasi

setelah vulkanisasi

C. Serat, Plastik, dan Elastomer

Poli-cis-isoprena (diproduksi dengan katalis Ziegler-Natta; sifat-sifatnya nyaris sama dengan karet alam).

Contoh Karet Sintetik:

Karet SBR (tahun 1950 volume produksinya telah melampaui karet alam).

Kopolimer butadiena-akrilonitril (karet NBR).

D. Protein

Biopolimer polipeptida, tersusun dari sejumlah asam amino

yang dihubungkan dengan ikatan peptida.

 _{Protein struktural pada sel, jaringan, atau organ}  _{Enzim (biokatalis)}

 _{Pembawa zat melalui membran sel: protein transpor}  _{Zat pengatur: hormon, antibodi}

R CH NH₂

C O

OH 

asam amino

(R = rantai samping) Rumus Umum Asam Amino

–COOH = asam –NH₂ = basa

D. Protein

Penggolongan protein:

 _{Struktur : 1}o, 2o, 3o, 4o

 _{Sumber : hewani, nabati, mikrob}  _{Lokasi dalam sel : inti, sitoplasma, membran}  _{Bentuk : serat, globular}

 _{BM/ukuran : kecil, menengah, besar}  _{Polaritas (kelarutan) : netral, bermuatan +/–}

 _{Asosiasi dgn senyawa lain : nukleo-, lipo-, glikoprotein}

Lambang Struktur Gugus Samping

“Gugus Samping” Hidrogen

Glisina Gly –H

Gugus Samping Alkil

Alanina Ala –CH₃ Valina Val –CH(CH₃)₂ Leusina* Leu –CH₂CH(CH₃)₂ Isoleusina* Ile –CH(CH₃)CH₂CH₃ Prolina Pro

(struktur seluruh

asam amino) NH

Lambang Struktur Gugus Samping

Gugus Samping Aromatik

Fenilalanina* Phe Tirosina Tyr

Triptofan* Trp

Gugus Samping Mengandung Alkohol

Serina Ser –CH₂OH Treonina* Thr –CH(OH)CH₃

Gugus Samping Basa

Lisina* Lys –(CH₂)₄NH₂

Arginina* Arg –(CH₂)₃NHC(NH₂)=NH Histidina* Hys

CH₂

CH₂ OH

N H CH₂

HN N

Lambang Struktur Gugus Samping

Gugus Samping Asam

Asam aspartat Asp –CH₂COOH Asam glutamat Glu –(CH₂)₂COOH

Gugus Samping Mengandung Amida

Asparagina Asn

Glutamina Gln

Gugus Samping Mengandung Sulfur

Sisteina Cys –CH₂SH Metionina* Met –CH₂CH₂SCH₃

CH₂ C O

NH₂

CH₂ CH₂ C O

NH₂

* asam amino esensial (tidak dapat disintesis oleh manusia dewasa)

D. Protein

Struktur primer protein:

Struktur 2 dimensi yang menggambarkan urutan residu asam amino penyusun protein dan ikatan tulang-punggung peptida.

H₂N C H C R₁ O OH N H C H C R₂ O OH aa1 aa2

H₂O

H₂N C H C R₁ O NH C H C R₂ O OH dipeptida

H₂N C H C R₃ O OH aa3

H₂O

D. Protein

Contoh: Tripeptida glisilalanilserina (Gly-Ala-Ser)

H₂N CH H C O NH CH CH₃ C O NH CH

CH₂OH C O

OH

[image:37.720.39.652.135.346.2]

LATIHAN:

Gambarkan struktur tetrapeptida sisteiltreonilleusilmetionina jika rantai samping Cys = CH₂SH, Thr = CH(OH)CH₃, Leu = CH₂CH(CH₃)₂, dan Met = CH₂CH₂SCH₃. Lingkari semua ikatan peptida dalam struktur tersebut.

D. Protein

Struktur sekunder protein:

Struktur 3 dimensi hasil pelipatan polipeptida akibat ikatan hidrogen antara O-karboksil dan N-amino dari ikatan peptida:

C O H N

 _Intrarantai  heliks- (wol, rambut)

(a) terjadi jika R berukuran besar (b) gugus R menonjol keluar heliks

D. Protein

 _{Antarrantai  lembaran terlipat- (sutera)}

(a) terjadi jika monomer utamanya Gly dan Ala (R kecil) (b) gugus nonhidrogen terletak pada 1 sisi lembaran

D. Protein

Struktur tersier protein:

Struktur 3 dimensi hasil pelipatan polipeptida akibat interaksi antargugus R dari residu asam amino penyusun protein:

(1) Jembatan garam:

Terjadi antara residu asam amino-asam (Asp & Glu) dan

-basa (Lys, Arg, Hys), yaitu antara gugus CO₂ dan NH

3+.

(2) Ikatan hidrogen:

D. Protein

(3)

Jembatan disulfida:

Terjadi di antara 2 residu Cys yang teroksidasi.

NH CH

CH₂SH C O

NH CH C CH₂SH

O

NH CH CH₂

C O

NH CH C CH₂ O S S oksidasi reduksi ikatan disulfida

2 residu sisteina residu sistina

D. Protein

(4)

Interaksi hidrofobik:

Terjadi karena residu-residu

nonpolar (Ala, Val, Leu, Ile, Phe, Cys) secara termodinamika lebih suka mengelompok untuk

D. Protein

Struktur kuaterner protein:

Struktur yang dihasilkan dari interaksi struktur tersier dengan senyawa lain, baik protein maupun nonprotein.

MIOGLOBIN

(contoh struktur tersier)

E. Karbohidrat

Polihidroksialdehida atau polihidroksiketon, atau zat yang

memberikan senyawa tersebut ketika dihidrolisis.

 _{Sumber energi kimia utama bagi makhluk hidup} Contoh: pati pada tumbuhan,

glikogen pada hewan & manusia.

Definisi sebagai hidrat dari karbon C_x(H₂O)_y, tidak dipakai lagi.

 _{Komponen pembentuk struktur}

E. Karbohidrat

Penggolongan karbohidrat berdasarkan jumlah monomer:

Polisakarida H2O

H+ Oligosakarida Monosakarida H₂O

H+

Polisakarida : > 10 unit monosakarida

Oligosakarida : gabungan 2–10 monosakarida

 disakarida, trisakarida, dst.

E. Karbohidrat

Penggolongan monosakarida:

3 atom C  triosa 5 atom C  pentosa

4 atom C  tetrosa 6 atom C  heksosa dst.

☼ Berdasarkan jenis gugus karbonil:

aldosa ketosa

n = jumlah C kiral

1

2 1

E. Karbohidrat

Lima monosakarida yang penting:

CHO OH H OH H OH H

CH₂OH

CHO OH H H HO OH H OH H

CH₂OH

CH₂OH C O H HO OH H OH H

CH₂OH CHO OH H H HO H HO OH H

CH₂OH

D-ribosa D-glukosa D-galaktosa D-fruktosa

CHO H HO H HO OH H OH H

CH₂OH

D-manosa

E. Karbohidrat

Glukosa (dektrosa)  paling banyak di alam

Disebut juga gula darah; kandungan normalnya dalam darah ialah 100–120 mg/100 ml.

Fruktosa (levulosa)  banyak ditemukan di madu, sirup jagung, dan buah-buahan manis.

Ribosa  penyusun nukleotida dalam RNA

Galaktosa  penyusun laktosa (gula susu)

E. Karbohidrat

Empat disakarida yang penting:

(1)

Maltosa:

Glukosa + glukosa

(2)

Selobiosa:

Glukosa + glukosa

(3)

Laktosa:

Galaktosa + glukosa

(4)

Sukrosa:

Fruktosa + glukosa

Laktosa  gula utama dalam susu (kadarnya bervariasi: 4,5–4,8% pada susu sapi & kambing, 7% pada ASI).

E. Karbohidrat

Beberapa orang dewasa sangat rendah kandungan enzim laktasenya  laktosa menumpuk di usus dan difermentasi menjadi asam laktat  mengiritasi usus, menyebabkan diare.

(a) Yoghurt (laktosa diubah menjadi asam laktat). (b) Susu rendah-laktosa

(c) Susu yang telah ditambahkan enzim laktase.

Galaktosemia: tingginya kadar galaktosa pada urin dan darah bayi karena rendahnya kadar enzim yang

E. Karbohidrat

Empat polisakarida yang penting:

(1)

Amilosa:

Polimer dari maltosa

(a) Rantai linear dari 50–300 unit D-glukosa dengan tautan glikosidik -(14), memiliki BM ~ 106_.

(b) Berbentuk heliks (spiral) dalam larutan karena adanya tautan  pada setiap unit glukosa.

E. Karbohidrat

(2)

Amilopektin:

Rantai amilosa dengan percabangan

(a) Rantai sangat bercabang dengan 300–5000 unit D-glukosa, memiliki BM 107_–5108_.

(b) Pada setiap 25-30 unit D-glukosa yang bertautan -(14) seperti pada amilosa, terdapat percabangan dengan

tautan -(16) pada titik cabang.

E. Karbohidrat

(3)

Glikogen:

(a) BM dan percabangan > amilopektin  Kira-kira 100 000

unit D-glukosa, dengan 1 cabang per 8–12 unit.

(b) Merupakan cadangan karbohidrat pada hati dan otot hewan.

(4)

Selulosa:

Polimer dari selobiosa

(a) Rantai linear dari rerata 5000 unit D-glukosa dengan tautan glikosidik -(14), memiliki BM ~ 106_.

(b) Ikatan hidrogen antarrantai  agregasi menjadi fibril

E. Karbohidrat

(d) Dapat dicerna oleh bakteri pada rayap dan ruminansia (sapi, kambing, dsb.), yang menghasilkan enzim

-glukosidase.

(c) Tidak dapat dicerna oleh manusia dan sebagian besar hewan, yang hanya memiliki enzim -glukosidase.

Pati, glikogen, dan selulosa tergolong homoglikan, karena hanya terdiri dari 1 jenis monosakarida, yaitu D-glukosa.

Jika polisakarida terdiri dari >1 jenis monosakarida, disebut

F. Asam Nukleat

Biopolimer polinukleotida, tersusun dari sejumlah monomer

nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.

Nukleotida = nukleosida + gugus fosfat

Nukleosida = basa nitrogen + gula

purina

pirimidina basa

nitrogen

D-ribosa  RNA

D-2-deoksiribosa  DNA gula

(1) Basa nitrogen tergabung dengan C₁ gula pada N₁ untuk pirimidina dan N₉ untuk purina.

F. Asam Nukleat

Struktur DNA Watson-Crick:

(1) Heliks rangkap (2) Antiparalel

(3) Komplementer

ujung 3’ ujung 5’

timina adenina

(dua ikatan hidrogen)

sitosina guanina

LATIHAN

CF₂ CF_{2 n} 1. Gambarkan monomer dari Teflon:

2. Tuliskan persamaan reaksi polimerisasi yang menghasilkan

poli(metil metakrilat) (PMMA). Metil metakrilat merupakan ester dengan nama IUPAC metil 2-metilpropenoat.

3. Kodel ialah poliester dengan struktur sebagai berikut:

C O

C O

O CH₂ CH₂ O

n

LATIHAN

4. Nilon-6,6 dihasilkan dari reaksi 1,6-heksanadiamina dengan asam adipat. Polimer nilon lainnya diperoleh jika sebasil

klorida Cl(O)C(CH₂)₈C(O)Cl digunakan sebagai pengganti asam adipat. Bagaimana struktur nilon tersebut?

NH NH C

O

C O

n 5. Kevlar (bahan rompi antipeluru) ialah poliamida aromatik

(aramid) dengan struktur sebagai berikut:

LATIHAN

7. 1,1-Dikloroetena dan vinil klorida membentuk kopolimer berseling yang disebut Saran, yang digunakan dalam

pengemasan makanan. Tuliskan reaksi kopolimerisasinya.