BAB VIII KIMIA UNSUR
D. Oksigen
memiliki kestabilan yang tinggi seperti delapan orang malaikat menjunjung ´Arsy Tuhanmu di atas (kepala) mereka untuk menstabilkan poros bumi sebelum hari kiamat tiba.
Hal ini diterangkan dalam Alquran, "Siapa yang dikehendaki Allah menunjukinya, niscaya Dia melapangkan dadanya untuk memeluk Islam. Siapa yang dikehendaki Allah kesesatannya, niscaya Dia menjadikan dadanya sesak lagi sempit, seolah-olah ia sedang mendaki ke langit." (QS al-An‟am [6]: 125).
Alquran memberikan kiasan bagi orang-orang yang sesat dari jalan Allah seakan dada mereka sesak lagi sempit.
Mengapa Allah mengibaratkan mereka dengan orang yang mendaki ke langit? Karena, tentu saja di luar angkasa kadar oksigen sangatlah kurang. Mereka tidak mampu bernapas dengan baik sehingga dada mereka menjadi sesak.
Bagaimanakah Alquran mengemukakan sebuah teori bahwa di luar angkasa kadar oksigen sangatlah kurang?
Padahal dalam ilmu pengetahuan ilmiyah, istilah oksigen baru saja ditemukan tahun 1773. Tentu saja itu bukan suatu yang mustahil bagi orang yang mengimani bahwa Alquran merupakan kalamullah. Alquran adalah perkataan Rabb yang menciptakan oksigen, tata surya, dan alam semesta ini.
Lebih lanjut lagi, Alquran juga membahas bagaimana oksigen bisa terbentuk. Ilmu pengetahuan modern mengatakan, oksigen dihasilkan oleh fotosintesis tumbuh- tumbuhan. Tanpa adanya tanaman yang berfotosintesis, oksigen akan lenyap dari bumi. Itu pulalah alasannya mengapa hutan-hutan di bumi disebut paru-paru dunia.
Dalam Alquran disebutkan, "Tidakkah kamu perhatikan api yang kamu nyalakan. Kamukah yang menjadikan pohon itu atau Kami yang menjadikannya?" (QS al-Waaqi‟ah [56]: 71-72).
Dalam ayat ini, mengapa Allah SWT menyebutkan kata
"pohon" (syajarah) bukan disebut kayu (khusyub) ? Biasanya orang menyalakan api dari kayu, bukan pohon. Lalu, apa pula kaitannya antara menyalakan api dan pohon?
Alquran menyatakan sebuah rumus kimia yang saat ini dikenal dalam ilmu pengetahuan modern, "6CO2 + 6H2O + sinar matahari + klorofil = C6H12O6 + 6O2." Alquran menjelaskan, terbentuknya oksigen berasal dari sinar matahari, karbon dioksida, dan klorofil yang berasal dari pohon untuk melakukan fotosintesis. Salah satu unsur terbentuknya oksigen diperlukan kehadiran pohon yang hidup.
Tahapan selanjutnya, bisakah api menyala tanpa adanya oksigen? Jawabannya tentu saja tidak. Inilah dimaksudkan dalam ayat ini. "Tidakkah kamu perhatikan api yang kamu nyalakan?"
(QS al-Waaqi‟ah [56]: 71).
Ayat ini langsung bersambung dengan pertanyaan Allah SWT,
"Kamukah yang menjadikan pohon itu atau Kami yang menjadikannya?" (QS al-Waaqi‟ah [56]: 71-72).
Allah SWT ingin menyampaikan bahwa oksigen sebagai unsur yang menjadikan terbentuknya api tersebut berasal dari pohon. Tanpa adanya fotosintesis dari pohon-pohonan, tak akan ada zat yang bernama oksigen. Siapakah yang menumbuhkan pohon tersebut? Tentu hanya Allah SWT yang bisa.
Lebih rinci lagi, Allah SWT juga menjelaskan proses terbentuknya oksigen secara lebih mendalam dalam surah Yasin [36]: 80.
"Yaitu, Rabb yang menjadikan untukmu api dari pohon yang hijau. Maka, tiba-tiba kamu nyalakan daripadanya."
Ayat ini bercerita tentang warna pohon, yaitu akhdar (hijau). Ilmu pengetahuan modern menyebut zat hijau daun dengan istilah klorofil, yaitu aktor yang melakukan fotosintesis pada tumbuhan. Tanpa klorifil, tumbuh- tumbuhan tak akan mampu berfotosintesis dan selanjutnya menghasilkan oksigen.
Istilah fotosintesis baru dikumandangkan oleh ilmuwan modern pada abad ke-18. Namun, cara kerja dan urgensi dari fotosintesis ini sudah diterangkan Alquran 15 abad yang lalu.
e. Partikel Radioaktif
Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:
1) Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.
2) Dapat mengionkan gas yang disinari.
3) Dapat menghitamkan pelat film.
4) Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).
5) Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β, dan γ.
Tabel 4.12 Jenis jenis radioaktif
BAB IX
SENYAWA KARBON DAN BENZEN
QS al-Baqarah: 219
mereka bertanya kepadamu tentang khamar[136] dan judi.
Katakanlah: "Pada keduanya terdapat dosa yang besar dan beberapa manfaat bagi manusia, tetapi dosa keduanya lebih besar dari manfaatnya". dan mereka bertanya kepadamu apa yang mereka nafkahkan. Katakanlah: " yang lebih dari keperluan." Demikianlah Allah menerangkan ayat-ayat-Nya kepadamu supaya kamu berfikir,
[136] Segala minuman yang memabukkan.
Dalam ayat al Qur‟an di atas disebutkan bahwa alkohol memiliki manfaat yang lebih sedikit ketimbang mudlaratnya, hal ini karena alkohol mempengaruhi sistem saraf pusat dan dapat menimbulkan hilangnhya kesadaran. alkohol juga merusak sistem pencernaan dan dapat menyebabkan berbagai penyakit seperti Cirrhosis hati, alkoholisme, Ketergantungan Alkohol, gejala Hypoglicemia pada livermu bahkan dapat menyebabkan inflamasi pada liver sehingga berpotensi menyebabkan penyakit hepatitis.
Alkohol sebenarnya adalah racun (drug),tidak hanya dengan minum banyak atau seberapa sering dikonsumsi, tiap kali kamu menggunakan alkohol meskipun sedikit, alkohol akan mempengaruhi tubuhmu, dan akan mengganggu fungsi
normal organ-organ dalam tubuhmu, jadi benar adanya hadits Rasulullah SAW
Dalam QS Muhamad: 15 disebutkan
(apakah) perumpamaan (penghuni) jannah yang dijanjikan kepada orang-orang yang bertaqwa yang di dalamnya ada sungai- sungai dari air yang tiada beubah rasa dan baunya, sungai-sungai dari air susu yang tidak beubah rasanya, sungai-sungai dari khamar yang lezat rasanya bagi peminumnya dan sungai-sungai dari madu yang disaring; dan mereka memperoleh di dalamnya segala macam buah-buahan dan ampunan dari Rabb mereka, sama dengan orang yang kekal dalam Jahannam dan diberi minuman dengan air yang mendidih sehingga memotong ususnya?
Dalam ayat di atas menjelaskan bahwa khamar adalah minuman penduduk surga, tetapi khamar yang disebut itu bukanlah khamar atau “miras” yang beredar di masyarakat.
Karena khamar yang disebutkan tidaklah bersifat memabukkan tetapi merupakan khamar murni yang menyegarkan, seperti disebutkan dalam
QS Al-Muthoffifin: 25
mereka diberi minum dari khamar murni yang dilak (tempatnya),
Dan diberikan khamar yang tidak mengandung alkohol,seperti dalam Q.S Ash-Shooffaat 47 yang berbunyi
tidak ada dalam khamar itu alkohol dan mereka tiada mabuk karenanya.
Bahan yang berasal dari makhluk hidup umunya merupakan senyawa karbon. Hal ini dapat kita buktikan dalam kejadian sehari-hari. Perhatikan apa yang terjadi ketika sampel organik seperti kayu, telur, daging, atau beras dibakar atau dipanasakn pada suhu yang cukup tinggi. Bahan itu menjadi gosong, bukan? Hal itu menunjukkan bahwa bahan
tersebut mengandung senyawa karbon. Pemanasan menyebabkan senyawa karbon dalam bahan tersebut terurai, antara lain menjadi karbon, unsur yang berwarna.
Adanya unsur karbon dan hidrogen dalam sampel organik, secara lebih pasti dapat ditunjukkan melalui cara kimia, yaitu dengan uji pembakaran. Pembakaran sampel organik akan mengubah karbon (C) menjadi karbon dioksida (CO2) dan hidrogen (H) menjadi air (H2O). Gas karbon dioksida dapat dikenali berdasarkan sifatnya yang Mengeruhkan air kapur; sedangkan air dapat dikenali dengan kertas Kobalt. Air mengubah warna kertas kobalt dari biru menjadi merah muda (pink).
Sampel + oksidator CO2 (g) + H2O (l)
CO2 (g) + Ca (OH) 2 (aq) CaCO3 (s) + H2O (l)
Kertas kobalt biru + H2O (l) kertas kobalt merah muda
Jumlah senyawa karbon sangatlah banyak, jauh melampaui jumlah senyawa yang tidak mengandung karbon.
Sehingga karbon memiliki keistimewaan sendiri yaitu berkaitan dengan letaknya dalam sistem periodik unsur.
Sebagaimana anda ketahui karbon terletak pada periode kedua golongan IVA.
a. Atom Karbon Mempunyai 4 Elektron Valensi
Sesuai dengan nomor golongannya, atomkarbon mempunyai 4 elektron valensi. Hal itu menguntungkan karena untuk mencapai kestabilan, atom karbon dapat membentuk 4 ikatan kovalen. Atom unsur dari golongan lain tidak dapat membentuk ikatan kovalen sebanyak itu kecuali jika melebihi konfigurasi oktet.
b. Jari-Jari Atom Karbon Relatif Kecil
Sesuai dengan nomor periodeny, yaitu periode kedua, atom karbon hanya mempunyai 2 kulit atom, sehingga jari-jari atom karbon relatif kecil. Hal ini menyumbang dua keuntungan sebagai berikut.
1) Ikatan kovalen yang dibentukatom karbon relatif kuat 2) Atom karbon dapat membentuk ikatan rangkap dua
dan ikatan rangkap tiga
Mengenai energi ikatan dan syarat pembentukan ikatan rangkap/rangkap tiga akan dijelaskan kemudian. Akan tetapi dapat dikatakan bahwa kekuatan ikatan kovalen bergantung pada jari-jari dari atom yang berikatan. Semakin besar jari-jari atom, semakin lemah ikatan yang dibentuknya. Sementara itu, ikatan rangkap hanya dapat dibentuk oleh atom yang relatif kecil, yaitu unsur periode kedua dan beberapa unsur periode ketiga. Unsur periode keempat tidak membentuk ikatan rangkap.
Perwujudan dan keistimewaan atom karbon yang dibahas di atas adalah kemampuan atom karbon membentuk rantai atom karbon. karbon dengan empat elektron valensi dapat membentuk ikatan antarkarbon berupa ikatan tunggal, rangkap, atau rangkap tiga. Selain itu, dapat pula membentuk rantai lingkat atau siklik. Hal inilah yang menyebabkan mengapa jumlah senyawa karbon menjadi sangat banyak.
Perhatikan contoh senyawa berikut
a) Atom Karbon Primer, Sekunder, Tersier, dan Kuarterner Berdasarkan jumlah atom karbon yang diikatnya, atom karbon dengan empat ikatan kovalen tunggal dibedakan atas atom karbon primer, sekunder, tersier, kuarterner. Atom karbon primer adalah atom karbon yang terikat langsungoada satu atom karbon lainnya; atom karbon sekunder terikat langsung oada dua atom karbon lainnya;dan seterusnya.
Perhatikan contoh berikut ini.
b) Senyawa Karbon Organik dan Anorganik
Senyawa kimia lazim dibagi ke dalam dua golongan, yaitu senyawa organik dan senyawa anorganik.
Penggolongan ini mempunyai latar belakang sebagai berikut.
Dahulu, senyawa-senyawa yang diperoleh dari makhluk hidup seperti gula, cuka, dan karet tidak dapat dibuat di
laboraturium. Oleh karena itu, senyawa-senyawa itu digolongkan sebagai senyawa organik. Senyawa-senyawa lainnya yang tidak berasal dari makhluk hidup seperti air, pasir, dan batu kapur, digolongkan sebagai senyawa anorganik.
c. Gugus fungsi
Gugus fungsi bagian paling reaktif dari suatu senyawa karbon. Gugus fungsi menyebabkan perbedaan sifat yang khas pada senyawa karbon, sesuai dengan berbedanya gugus fungsi yang terdapat dalam suatu senyawa tersebut. Perbedaan ini disebabkan oleh gugus fungsi yang diikat berbeda.
Gugus fungsi bisa berupa ikatan karbon tunggal / rangkap 1, rangkap dua, rangkap tiga, dan atom/ gugus atom. Meskipun senyawa-senyawa karbon mempunyai unsur dasar sama yaitu karbon.
Tabel 4.13 Gugus Fungsi Senyawa Karbon
Alkohol merupakan kelompok senyawa karbon yang memiliki gugus fungsi hidroksil (-OH) dengan rumus umum R-OH atau CnH2n+1OH. Senyawa ini mempunyai nama IUPAC alkanol karena dianggap sebagai urutan alkana dengan mensubstitusi satu atom H dengan gugus –OH. Untuk penamaan -na dirubah menjadi -nol.
Eter atau dapat disebut alkoksi alkana berdasarkan aturan IUPAC, yang dianggap sebagai turunan alkana, mempunyai rumus umum R-O-R‟ atau CnH2n+2O. Bila R=R‟ disebut eter sederhana, sedangkan bila R bukan R‟ disebut eter majemuk.
R dan R‟ merupakan alkil.
Aldehida adalah senyawa karbonil (-C=O). Aldehid merupakan singkatan dari alkohol dehidrogenatus. Senyawa ini dianggap turunan dari alkana sehingga disebut alkanal dan mempunyai rumus umum CnH2nO. Aldehid dapat diperoleh dengan jalan oksidasi alkohol primer. Untuk tatanama yaitu akhiran -na ditambahkan -l menjadi -nal.
Keton termasuk senyawa karbonil (-C=O). Senyawa ini dianggap turunan dari alkana sehingga disebut alkanal dan mempunyai rumus umum CnH2nO. Seperti halnya eter, R yang sama dengan R‟ disebut katon sederhana, sedangkan R yang tidak sama dengan R‟ disebut keton majemuk. R dan R‟
merupakan alkil.
Asam karboksilat atau Alkanoat memiliki rumus umum CnH2nO2 atau R-COOH. Gugus karboksilat (-COOH) merupakan gabungan dari gugus karbonil dan hidroksil.
Senyawa ini dianggap turunan alkana dan diberi nama asam
alkanoat atau dengan nama yang lebih lama, asam alkana karboksilat.
Ester memiliki rumus umum CnH2nO2 atau R-COO-R‟.
Nama IUPAC dari ester adalah alkyl alkanoat. Kebanyakan senyawa ester berbau harum, karena itu banyak digunakan sebagai pengharum (esens). Ester dibuat dari asam dan alkohol melalui reaksi esterifikasi yang berupa reaksi setimbang.
Alkilamina adalah suatu senyawa karbon yang berikatan dengan gugus -NH2.
R-NH2
Haloalkana adalah suatu senyawa karbon atau alkil yang berikatan dengan salah satu unsur halogen.
R -X
x = unsur-unsur halogen atau VIIA ( F, Cl, Br, I, At) d. Benzena
Benzena Struktur benzena pertama kali diperkenalkan oleh Kekule pada tahun 1865. Menurutnya, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara melingkar membentuk segi enam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120 derajat. Ikatan antara karbon adalah ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal yang berselang seling, seperti diperlihatkan gambar di atas. Benzena termasuk senyawa aromatik dan memiliki rumus molekul C6H6. Rumus molekul benzena memperlihatkan sifat ketakjenuhan dengan adanya ikatan rangkap. Tetapi ketika dilakukan uji bromin benzena tidak memperlihatkan sifat ketakjenuhan karena benzena tidak melunturkan warna dari air bromin. Berdasarkan hasil
analisis, ikatan rangkap dua karbon-karbon pada benzena tidak terlokalisasi pada karbon tertentu melainkan dapat berpindah-pindah. Gejala ini disebut resonansi. Adanya resonansi pada benzena ini menyebabkan ikatan pada benzena menjadi stabil, sehingga ikatan rangkapnya tidak dapat diadisi oleh air bromin.
Benzena Resonansi terjadi karena adanya delokalisasi elektron dari ikatan rangkap ke ikatan tunggal. Delokalisasi elektron yang terjadi pada benzena pada struktur resonansi adalah sebagai berikut: Hal yang harus diperhatikan adalah, bahwa lambang resonasi bukan struktur nyata dari suatu senyawa, tetapi merupakan struktur khayalan. Sedangkan struktur nyatanya merupakan gabungan dari semua struktur resonansinya. Hal ini pun berlaku dalam struktur resonansi benzena, sehingga benzena lebih sering digambarkan sebagai berikut: Teori resonansi dapat menerangkan mengapa benzena sukar diadisi. Sebab, ikatan rangkap dua karbon- karbon dalam benzena terdelokalisasi dan membentuk semacam cincin yang kokoh terhadap serangan kimia, sehingga tidak mudah diganggu. Oleh karena itulah reaksi yang umum pada benzena adalah reaksi substitusi terhadap atom H tanpa mengganggu cincin karbonnya.
Sifat Fisik: Zat cair tidak berwarna, memiliki bau yang khas, mudah menguap, tidak larut dalam pelarut polar seperti air air, tetapi larut dalam pelarut yang kurang polar atau nonpolar, seperti eter dan tetraklorometana. Titik leleh: 5,5 derajat Celsius Titik didih: 80,1derajat Celsius Densitas: 0,88.
Sifat Kimia: Bersifat kasinogenik (racun), merupakan senyawa nonpolar, tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga, lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi. (untuk mengetahui beberapa reaksi subtitusi pada benzena
Benzena merupakan senyawa yang kaya akan elektron, sehingga jenis pereaksi yang akan menyerang cincin benzena
adalah pereaksi yang suka elektron. Pereaksi seperti ini disebut elektrofil. Contohnya adalah golongan halogen dan H2SO4
1) Halogenasi
Halogenasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh golongan halogen seperti F, Cl, Br, I. Pada reaksi ini atom H digantikan oleh atom dari golongan halogen dengan bantuan katalis besi (III) halida. Jika halogennya Cl2, maka katalis yang digunakan adalah FeCl3. Untuk lebih memahami reaksi halogenasi pada benzena perhatikan animasi dari mekanisme reaksi halogenasii di bawah ini:
2) Nitrasi
Nitrasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus nitro. Reaksi ini terjadi dengan mereaksikan benzena dengan asam nitrat (HNO3) pekat dengan bantuan H2SO4 sebagai katalis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: Untuk lebih memahami reaksi nitrasi pada benzena perhatikan animasi dari mekanisme reaksi nitrasi di bawah ini:
3) Sulfonasi
Sulfonasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus sulfonat. Reaksi ini terjadi apabila benzena dipanaskan dengan asam sulfat pekat sebagai pereaksi.
4) Alkilasi–Friedel Craft
Alkilbenzena dapat terbentuk jika benzena direaksikan dengan alkil halida dengan katalis alumunium klorida (AlCl3) Kemudahan benzena mengalami reaksi substitusi elektrofilik menyebabkan benzena memiliki banyak senyawa turunan. Semua senyawa karbon yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai turunan benzena. Berikut ini beberapa turunan benzena yang umum: Struktur Nama
Struktur Nama Toluena Fenol p-xilena Benzaldehida Stirena Asam Benzoat Anilina Benzil alkohol.
Selain senyawa-senyawa di atas, masih banyak lagi senyawa turunan benzena yang terdapat di sekitar kita baik itu dengan satu substituen yang terikat pada cincin benzena, ataupun dua substituen atau lebih. Dalam sistem penamaan IUPAC, cincin benzena dianggap sebagai induk, sama seperti rantai terpanjang dalam alkana. Gugus-gugus fungsi lain yang terikat pada benzena dianggap sebagai cabang.
Kegunaan benzena yang terpenting adalah sebagai pelarut dan sebagai bahan baku pembuatan senyawa- senyawa aromatik lainnya yang merupakan senyawa turunan benzena. Masing-masing dari senyawa turunan benzena tersebut memiliki kegunaan yang beragam bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa senyawa turunan Benzena dan kegunaannya:
1) Toluena
Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat TNT (trinitotoluena), senyawa yang digunakan sebagai bahan peledak (dinamit) 2) Stirena
Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan polimer sintetik polistirena melalui proses polimerisasi.
Polistirena banyak digunakan untuk membuat insolator listrik, boneka, sol sepatu serta piring dan cangkir. Struktur Polistirena.
3) Anilina
Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo. Anilina dapat diubah menjadi garam diazonium dengan bantuan asam nitrit dan asam klorida. Garam diazonium selanjutnya diubah menjadi berbagai macam zat warna. Salah satu contohnya adalah Red No.2 yang memiliki struktur sebagai berikut: Red No.2 dulunya digunakan seabagai pewarna minuman, tetapi ternyata bersifat sebagai
mutagen. Oleh karena itu, sekarang Red No.2 digunakan sebagai pewarna wol dan sutera.
4) Benzaldehida
Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet serta bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang khas. Benzaldehida dapat berkondensasi dengan asetaldehida (etanal), untuk menghasilkan sinamaldehida (minyak kayu manis).
5) Fenol
Dalam kehidupan sehari-hari fenol dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai zat disenfektan.
6) Asam Benzoat dan Turunannya
Terdapat beberapa turunan dari asam benzoat yang tanpa kita sadari sering kita gunakan, di antaranya adalah:
a) Asam asetil salisilat atau lebih dikenal dengan sebutan aspirin atau asetosal yang biasa digunakan sebagai obat penghilang rasa sakit (analgesik) dan penurun panas (antipiretik). Oleh karena itu aspirin juga digunakan sebagai obat sakit kepala, sakit gigi, demam dan sakit jantung. Penggunaan dalam jangka panjang dapat menyebabkan iritasi lapisan mukosa pada lambung sehingga menimbulkan sakit maag, gangguan ginjal, alergi, dan asma.
b) Natrium benzoat yang biasa ggunakan sebagai pengawet makanan dalam kaleng.
c) Metil salisilat adalah komponen utama obat gosok atau minyak angin.
d) Asam tereftalat merupakan bahan serat sintetik polyester.
e) Parasetamol (asetaminofen) memiliki fungsi yang sama dengan aspirin tetapi lebih aman bagi lambung.
Hampir semua obat yang beredar dipasaran menggunakan zat aktif parasetamol.
BAB X
MAKROMOLEKUL