Ikatan Pada Benzen

Struktur Kekule dari benzene,C6H6

Apa yang dimaksud struktur Kekule?
Kekule adalah orang pertama yang mengemukakan struktur benzene yang dapat diterima. Karbon tersusun dalam bentuk hexagon (segienam) dan ia mengemukakan ikatan tunggal dan rangkap yang bergantian diantara karbon karbon tersebut. Setiap karbon terikat pada sebuah hydrogen. Diagram berikut ini merupakan penyederhanaan dengan menghilangkan karbon dan hydrogen.

Dalam diagram seperti ini, karbon berada di setiap sudut. Anda harus menghitung ikatan dari tiap karbon untuk mengetahui berapa banyak hydrogen yang terikat.

Dalam kasus ini ada tiga ikatan dari setiap karbon. Karena atom karbon memiliki empat ikatan, ini berarti ada satu ikatan yang hilang dan ikatan itulah yang berikatan dengan atom hydrogen.

Masalah dengan struktur Kekule
Walau Struktur Kekule cukup baik untuk saat ini, ada masalah yang serius dengan struktur itu.....

Masalah dengan kimia
Karena ada tiga buah ikatan rangkap anda mungkin berharap benzene bereaksi seperti eten -hanya lebih!
Ethene melakukan reaksi adisi dengan ara satu dari antara ikatan rangkap putus dan elektronnya berikatan dengan atom yang lain.
Pada Benzen hal ini jarang terjadi . Sebaliknya reaksi substitusi -dengan atom lain mengantikan atom hydrogen- lebih sering terjadi.

Masalah dengan bentuk
Bentuk benzene adalah molekul planar (semua atom berada pada satu bidang datar), dan hal itu sesuai dengan struktur Kekule. Yang menjadi masalah adalah ikatan tunggal dan rangkap dari karbon memiliki panjang yang berbeda.
C-C 0.154 nm
C=C 0.134 nm

Itu berarti bentuk heksagon akan menjadi tidak beraturan jika menggunakan struktur Kekule, dengan sisi yang panjang dan pendek secara bergantian. Pada benzene yang sesungguhnya semua ikatan memiliki panjang yang sama yaitu diantara panjang C-C and C=C disekitar 0.139 nm. Benzen yang sesungguhnya berbentuk segienam sama sisi.

Masalah dengan kestabilan benzen
Benzen yang sebenarnya lebih stabil dari yang diberikan oleh struktur Kekule. Tiap kali anda melakukan perhitungan termokimia anda akan mendapatkan jawaban yang menyimpang kurang lebih 150 kJ mol-1. Hal ini akan lebih jelas digambarkan melalui perubahan entalpi pada hidrogenasi.
Untuk mendapatkan perbandingan yang baik dengan benzene (struktur cincin) kita akan membandingkannya dengan sikloheksen. sikloheksen, C6H10, adalah in in yang terbuat dari buah karbon yang hanya mengandung satu C= C.

Saat hirogen ditambahkan,sikloheksen, C6H12,terbentuk. Bagian "CH" menjadi CH2 dan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal.

Sikloheksan dan sikloheksen bisa disederhanakan seperti benzene dengan menghilangkan semua karbon dan hydrogen.

Sebagai ontoh dalam kasus sikloheksan, karbon terletak di tiap sudut dan untuk membuat ikatan yang penuh dimasing-masing sudut diperlukan 2 buah hydrogen. Sehingga tiap sudut mewakili H2.

Persamaan hidrogenasi dapat ditulis dengan:

Perubahan entalpi pada reaksi ini -120 kJ mol-1. Dengan kata lain setiap 1 mol sikloheksen bereaksi, energi sebesar 120 kJ dilepaskan.

Darimana energi ini didapatkan? Saat reaksi terjadi, ikatan terputus (C=C dan CH-CH) dan hal ini memerlukan energi. Ikatan lain harus dibentuk dan dari pembentukan itu energi dilepaskan.

Karena ikatan yang dibentuk lebih kuat dari yang diputus, lebih banyak energi yang dilepaskan dan dapat digunakan untuk memutus sikloheksen yang lain dan akhirnya terjadi jaring-jaring evolusi dari energi panas.

Jika cincin memiliki dua ikatan rangkap ( Cyclohexa-1,3-diene), dua kali lipat ikatan yang harus diputuskan dan dibentuk. Dengan kata lain Perubahan entalpi pada hidrogenasi cyclohexa-1,3-diene akan menjadi 2 kali lipat dari perubahan entalpi pada sikloheksen -yaitu, -240 kJ mol-1.

Namun perubahab entalpi ternyata sebesar -232 kJ mol-1 yang jauh berbeda dari yang kita prediksikan.

Dalam mengaplikasikan hal yang sama pada struktur Kekule dari benzen (yang juga disebut Cyclohexa-1,3,5-triene), anda mungkin mengharapkan perubahan entalpi sebesar -360 kJ mol-1,karena 3 kali lipat ikatan pada kasus sikloheksen yang diputuskan dan dibentuk.

Namun yang hasil yang benar adalah sekitar -208 kJ mol-1 jauh dari prediksi.

Hal ini akan lebih mudah dimengerti pada diagram enthalpy. Perhatikan bahwa setiap kasus energi panas dilepaskan dan menghasilkan hasil yang sama (Sikloheksan). Ini berarti semua reaksi jatuh pada titik akhir yang sama.


Garis, panah dan tulisan yang di cetak tebal melambangkan perubahan yang sebenarnya. Sedangkan garis titik-titik melambangkan perubahan yang diprediksikan.

Inti yang penting adalah bahwa benzene yang sebenarnya lebih rendah dari prediksi yang dibentuk oleh struktur Kekule Semakin rendah sebuah substansi maka energinya akan menjadi lebih stabil.

Ini berarti benzene yang sebenarnya lebih stabil kurang lebih 150 kJ mol-1 dari yang diberikan oleh struktur Kekule . Peningkatan stabilisasi ini disebut juga sebagai delokalisasi energi atau resonansi energi dari benzene. Delokalisasi energi lebih biasa digunakan.

Mengapa benzene lebih stabil dari yang diprediksikan dengan struktur Kekule Bacalah bagian tentang pandangan modern struktur benzene.

Ikatan Pada Eten

Eten,C2H4 Gambaran singkat mengenai ikatan pada eten.
Pada level yang simple digambarkan eten sebagai ikatan rangkap dari antara dua atom karbon. Masing-masing garis pada gambar ini mewakili sepasang elektron yang dibagi oleh kedua atom.

Eten sebenarnya jauh lebih menarik dari hal ini.

Gambaran orbital tentang ikatan pada eten
Eten dibentuk dari Atom hydrogen (1s1) dan atom karbon (1s22s22px12py1).

Atom karbon tidak memiliki elektron tidak berpasangan yang ukup untuk membentuk jumlah ikatan yang diperlukan, oleh karena itu dibutuhkan promosi dari elektron pada pasangan 2s2 ke orbital kosong dari 2pz orbital. Hal ini sama dengan yang terjadi setiap kali atom karbon membentuk ikatan dengan apapun juga.

Namun ada perbedaan, karena karbon hanya berikatan dengan 3 atom lain, bukannya empat atom, saat karbon menghibridasi ikatan terluarnya sebelum membentuk ikatan, kali ini hanya tiga dan bukan empat hibridasi yang terbentuk. Elekton 2s dan kedua elektron pada 2p terpakai namun sisa dari elektron 2p tidak berubah.


Orbital yang terbentuk dikenal sebagai hybrid sp2 karena terbuat dari orbital s dan 2 orbital p yang tersusun kembali. Orbital sp2 mirip dengan orbital sp3 ,yang telas dibahas pada metan, namun lebih pendek dan gemuk/tebal. Ketiga orbital sp2 teratur sejauh mungkin dari yang lain sehingga membentuk sudut 120‹ pada bidang datar. Sisa dari orbital p tegak lurus dengan ketiga atom tersebut.

Kedua atom karbon dan keempat atom hydrogen akan terlihat seperti ini sebelum mereka bergabung.


Orbital orbital atom saling berhadapan tersebut kini bergabung untuk membentuk orbital molekular, yang masing masing mengandung pasangan elektron. Ini merupakan ikatan sigma seperti yang dibentuk oleh overlap end-to-end pada etan.Orbital p pada masing-masing karbon tidak saling berhadapan dan bagian itu kita akan tinggalkan untuk sejenak. Pada diagram titik-titik hitam mewakili nukleus dari atom.


Dapat diperhatikan bahwa orbital dari p begitu dekat sehingga terjadi overlap.
Overlap ini juga membuat suatu orbital molekular, namun dengan jenis yang berbeda. Dijenis ini elektron tidak tertahan pada garis diantara dua nu lei, namun pada bagian atas dan bawah dari bentuk datar molekul. Ikatan yang dibentuk dengan ara ini disebut sebagai ikatan pi.

Untuk jelasnya, ikatan sigma ditunjukkan menggunakan garis .Masing masing garis mewakili sepasang elektron. Bermacam-macam garis juga menunjukkan arah dimana ikatan berada. Garis biasa melambangkan ikatan pada bidang datar (pada kertas jika anda mem-print-nya),garis putus-putus melambangkan ikatan yang menjauh, garis meruncing melambangkan ikatan yang mendekat kepada anda.

Dengan kata lain, ikatan pi adalah suatu daerah dimana anda dapat menemukan kedua elektron yang membentuk ikatan. Kedua elektron tersebut bisa berada di manapun di daerah tersebut. Suatu pikiran yang salah jika anda berpikir satu berada diatas dan yang lain berada dibawah.

Bahkan jika silabus anda tidak mengharapkan anda untuk mengerti tentang bagaimana ikatan pi terbentuk, anda pasti diharapkan untuk mengerti bahwa ikatan tersebut ada. Ikatan pi mendominasi sifat kimia dari eten. Dan sangat memungkinkan untuk diserang karena merupakan daerah yang sangat negatif diatas dan dibawah dari bentuk datar molekul. Juga merupakan ikatan yang lebih lemah dari ikatan sigma antara dua karbon.


Semua ikatan rangkap (dengan atom apapun) akan mengandung ikatan sigma dan ikatan pi.

Ikatan Pada Metan

Metan CH4

Gambaran singkat dari ikatan pada metan.

Anda akan terbiasa menggambar metan menggunakan diagram garis dan titik, tetapi akan lebih baik jika anda melihat struktur tersebut lebih dekat lagi.

Ada kesalahan serius pada penulisan struktur ini dan struktur elektron modern dari karbon,1s22s22px12py1. Struktur modern menunjukkan adanya 2 elektron yang tidak berpasangan untuk berikatan dengan hydrogen, sedangkan pada gambar struktur diatas diperlukan 4 buah elektron


Hal ini lebih mudah dilihat menggunakan notasi elektron dalam kotak. Hanya elektron pada level dua yang ditampilkan. Elektron 1s2 terlalu jauh didalam untuk mempengaruhi ikatan. Hanya elektron pada 2p yang tersedia untuk berikatan. Lalu mengapa metan bukan CH2?



Promosi elektron
Saat ikatan terbentuk, energi dilepaskan dan system menjadi lebih stabil. Jika Karbon membentuk 4 ikatan daripada 2 ikatan, energi yang dilepaskan 2 kali lipat dan system menjadi lebih stabil.

Hanya ada sedikit gap energi dari orbital 2s dan 2p dan karena itu hanya membutuhkan sedikit energi bagi arbon untuk pindah dari 2s ke 2p yang kosong untuk membentuk 4 elektron bebas. Ekstra energi yang dilepaskan saat ikatan dibentuk menghasilkan energi yang lebih besar dari itu.

Sekarang kita memiliki 4 elektron bebas yang siap untuk ikatan kimia, tetapi kini ada masalah yang lain. Pada metan semua ikatan karbon-hidrogen sama dan identik tetapi elektron berada pada dua orbital yang berbeda. Empat ikatan kimia yang serupa tidak mungkin didapat dari orbital yang berbeda.


Hibridisasi
Elektron tersusun ulang kembali pada proses yang disebut sebagai hibridisasi. Hibridisasi menyusun ulang elektron ke dalam 4 orbital hybrid yang sama yang disebut sebagai hybrid sp3 (karena terbentuk dari satu orbital s dan tiga orbital p). sp3 dibaca dengan s p tiga, bukan s p pangkat tiga.

Hibrid sp3 terlihat seperti setengah dari orbital p, yang selanjutnya tersusun ulang agar saling menjauh dari yang lain sejauh mungkin. Anda dapat bayangkan sebuah nukleus menjadi pusat dari tetrahedron (pyramid yang beralaskan segitiga) dengan orbital yang menunjuk ke sudut dari pyramid. Untuk jelasnya nukleus digambar lebih besar dari yang seseungguhnya.


Apa yang terjadi saat ikatan telah terbentuk?

Ingatlah bahwa elektron hydrogen terletak pada orbital 1s -daerah dengan bentuk bola simetris yang mengelilingi nu leus dimana jumlah yang tetap dari kemungkinan menemukan elektron (kurang lebih 95%). Saat ikatan kovalen terbentuk orbital atom (dari masing masing atom) bergabung dan membentuk orbital molekular yang baru yang mengandung pasangan elektron yang membentuk ikatan.


Empat buah Orbital molekular terbentuk, mirip dengan hybrid sp3 namun dengan nukleus hydrogen terikat pada tiap sudut. Tiap orbital mengandung 2 elektron yang sebelumnya digambarkan sebagai titik dan garis.

Prinsip ini berhubungan dengan promosi elektron jika dibutuhkan, lalu hibridasi, dilanjutkan dengan orbital molekular -bisa di praktekkan ke setiap ikatan molekul yang kovalen.

Etan, C2H6

Pembentukan orbit molekular pada etan
Etan sebenarnya tidak sebegitu penting, namun dimasukkan sebagai contoh dari bagaimana ikatan karbon terbentuk.

Setiap atom karbon pada etan mempromosikan sebuah elektron dan membentuk hybrid sp3 sama seperti pada metan. Jadi sebelum berikatan atom akan terlihat seperti berikut:


Hidrogen berikatan dengan dua buah karbon seperti pada metan. Kedua karbon berikatan dengan menggabungkan sisa dari orbital hybrid sp3 dari satu ujung keujung yang lain (end-to-end)untuk membuat orbital mole ular yang baru. Ikatan yang dibuat dari overlap end-to-end ini membuat orbital molekul yang baru. Ikatan yang dibuat dari overlap end-to-end dikenal sebagai ikatan sigma. Ikatan antara karbon dan hydrogen juga merupakan ikatan sigma.


Pada setiap ikatan sigma, tempat paling memungkinkan untuk menemukan elektron adalah pada garis diantara nuklei.

Rotasi bebas mengenai karbon-karbon ikatan tunggal
Kedua ujung dari molekul ini bisa berputar secara bebas pada ikatan sigma, sedemikian rupa sehingga ada jumlah yang tak terhingga dari struktur etan. Beberapa bentuk yang memungkinkan adalah sebagai berikut:



Dalam setiap kasus, tangan kanan dari group CH3 berada pada tempat yang konstan sehingga anda dapat melihat efe dari perputaran pada bagian kanan.

Alkana yang lain
Alkana yang lain juga akan berikatan menurut cara yang sama:

Atom karbon akan masing masing mempromosikan sebuah elektron dan lalu hibridasi untuk membentuk orbital hybrid sp3 .Karbon atom akan saling berikatan dengan membentuk ikatan sigma pada overlap end-to-end dari orbital hybrid sp3. Atom hydrogen akan bergabung pada dimanapun mereka diperlukan dengan overlap orbital 1s1 mereka dengan orbital hibrid sp3 dari atom karbon.

Struktur Elektron dan Orbital Atom

Di dalam setiap pembukaan kimia anda pasti melewati struktur elektron dari hidrogen dan karbon yang digambarkan seperti berikut ini:

Lingkaran menggambarkan tingkat energi –yang juga melambangkan jarak dari nukleus. Dari lingkaran tersebut struktur elektron bisa digambarkan dalam bentuk diagram energi seperti diagram berikut ini:

Orbital Atom

Orbit dan orbital kedengarannya serupa, padahal keduanya memiliki arti yang agak berbeda. Merupakan hal yang ukup penting untuk mengerti perbedaan tersebut.

Ketidakmungkinan menggambar orbit dari elektron

Untuk menggambar jalur dari sesuatu anda perlu tahu dengan tepat dimana objek tersebut berada dan akan berada dimana objek tersebut beberapa saat kemudian. Hal ini tidak dapat dilakukan untuk elektron.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg mengatakan bahwa tidak dapat ditentukan dengan tepat dimana dan akan kemana sebuah elektron. Itu menjadikan tidak mungkin untuk menggambar orbit dari elektron di sekitar nukleus. Tapi, apakah ini masalah yang besar? Tidak. Jika sesuatu tidak mungkin anda harus menerimanya dan mencari pemecahan dari masalah tersebut.

Elektron hidrogen -orbital 1s

Anggap anda memiliki sebuah atom hydrogen dan pada suatu saat tertentu anda menggambar posisi dari satu elektron tersebut. Beberapa saat kemudian anda melakukan hal yang sama dan menemukannya sudah berada di posisi yang baru. Anda mungkin tidak mengerti bagaimana ele tron tersebut berpindah dari posisi pertama ke posisi kedua.

Anda melakukan hal ini berulang-ulang kali dan pelan-pelan anda akan dapat menemukan suatu peta 3D dari letak elektron tersebut.

Pada kasus hidrogen Elektron dapat ditemukan dimanapun di dalam ruangan bola disekitar nukleus. Diagram diatas menggambarkan potongan melintang dari ruangan bola tersebut.

95% dari keseluruhan waktu (atau mungkin persentase lain yang anda pilih) elektron dapat ditemukan dengan mudah di daerah dekat dengan nu leus. Daerah seperti itu yang disebut dengan orbital. Anda dapat membayangkannya sebagai suatu daerah dimana elekron berada.

Apa yang elektron lakukan di orbital? Kita tidak tahu dan kita tidak bisa tahu. Jadi kita tidak akan membahas tentang hal tersebut. Yang bisa kita katakan hanyalah bila elektron berada di suatu orbital tertentu elektron tersebut akan memiliki tingkat energi tertentu. Tiap tingkat energi memiliki nama masing- masing.

Orbital yang dimiliki oleh ele tron hydrogen disebut sebagai orbital 1s. Angka 1 melambangkan bahwa orbital tersebut berada pada level energi terdekat dari nukleus. Dan huruf s melambangkan bentuk dari orbital tersebut. Orbital s berbentuk sebuah bola yang simetris di sekitar nukleus yang pada kasus tertentu seperti bola dengan isi yang kosong dengan nukleus sebagai pusatnya.

Orbital pada gambar diatas adalah orbital 2s. Sama seperti orbital 1s kecuali daerah dimana elektron mungkin berada lebih jauh dari nukleus orbital ini berada pada tingkat energi kedua.

Jika anda mengamati dengan seksama anda akan menemukan adanya suatu daerah dengan kepadatan elektron yang lebih besar (dimana titik-titik menjadi padat) disekitar nukleus. ("Kepadatan elektron" adalah cara lain menemkan elektron pada daerah tertentu.)

2s (juga 3s, 4s, dsb) elektron menghabiskan waktu di daerah yang lebih dekat dengan nukleus lebih dari yang anda bayangkan. Efek ini untuk sedikit mengurangi energi yang dipakai oleh elektron pada orbital s. Makin dekat dengan nukleus. Makin kecil energi yang diperlukan.

Orbital 3s, 4s (dsb) secara progresif makin jauh dari nukleus.

Orbital p


Tidak semua elektron berada pada orbital s. (Bahkan hanya sedikit). Pada tingkat energi yang pertama, satu-satunya orbital hanya cukup untuk orbital 1s. Tetapi pada tingkat 2, selain orbital 2s ada juga orbital lain yang disebut orbital 2p.

Orbital p seperti dua balon identik yang diikat pada bagian tengah. Diagram disamping adalah potongan melintang dari struktur 3D daerah tersebut. Sekali lagi orbital tersebut menunjukkan daerah dimana elektron 95% dapat ditemukan.

Tidak seperti orbital s, orbital p menunjuk ke arah arah tertentu.

Pada setiap tingkat energi ada tiga kemungkinan dari orbital p yang sama yang sama yang saling tegak lurus. Secara acak diberi nama sebagai px, py dan pz. Nama ini semata-mata hanya untuk memudahkan apa yang anda pikir sebagai arah x,y,z berganti secara terus menerus karena rotasi atom di ruang.

Orbital p pada tingkat dua disebut sebagai 2px, 2py dan 2pz. Dan pada tingkat yang lain disebut sebagai 3px, 3py, 3pz, 4px, 4py, 4pz dan seterusnya.

Semua level memiliki orbital p kecuali level satu. Pada level yang lebih tinggi elekton lebih banyak ditemukan pada jarak yang jauh dari nukleus.

Memasukkan elektron kedalam orbital.

Karena pada saat ini kita hanya tertarik pada struktur elektron dari hydrogen dan karbon, kita tidak perlu memikirkan apa yang terjadi diatas level energi tingkat dua.

Ingat:

Pada level 1 hanya ada satu orbital - orbital 1s.

Pada level empat ada empat orbital -orbital 2s, 2px, 2py and 2pz.

Tiap orbital mengandung 1 atau 2 elektron. Tidak lebih dari itu.

Elektron dalam kotak

Orbital dapat diwakili dengan kotak dan elektron dengan anak panah. Arah anak panah menunjukkan arah elektron yang berlawanan.

Orbital 1s yang memiliki 2 elektron dapat ditunjukkan seperti gambar disamping, atau bisa juga ditulis lebih ringkas dengan 1s2. Dibaca gsatu s duah, bukan gsatu s kuadrath.

Urutan dalam mengisi orbital

Elektron mengisi orbital energi rendah (yang dekat dengan nukleus) sebelum mengisi orbital di tingkat energi yang lebih tinggi. Saat ada pilihan antara orbital dengan tingkat energi yang sama elektron mengisi orbital satu satu sejauh mungkin.

Diagram berikut menunjukkan energi dari orbital di tingkat satu dan tingkat dua.

Perhatikan bahwa orbital 2s memiliki energi yang sedikit lebih rendah dari orbital 2p. Ini berarti bahwarbital 2s akan penuh dengan elektron terlebih dahulu sebelum orbital 2p. Semua orbital 2p memiliki tingkat energi yang sama.

Struktur elektron dari Hidrogen

Hidrogen hanya memiliki satu elektron dan itu akan mengisi orbital dengan tingkat energi terendah yaitu orbital 1s.

Struktur elektron hydrogen adalah 1s1. Kita telah bahas hal ini sebelumnya.

Struktur Elektron dari Karbon

Karbon memiliki enam buah elektron. Dua pada orbital 1s dari molekul. Lalu dua yang selanjutnya pada orbital 2s. Sisanya akan terbagi satu satu dalam orbital 2p. Hal ini karena orbital 2p memiliki tingkat energi yang sama dan stabil pada keadaan sendiri.



Struktur elektron Karbon biasanya ditulis sebagai 1s22s22px12py1.

Struktur Protein: Antibodi Bermuka Dua

Dengan mengkombinasikan kristalografi sinar X dan prinsip - prinsip kinetik larutan, sebuah tim biokimia telah membuktikan bahwa sebuah antibodi dapat mengambil dua bentuk yang cukup berbeda satu sama lain, sehingga memungkinkan antibodi tersebut mengikat 2 antigen yang sama sekali berbeda. Kedua bentuk ini
dapat ditemukan dalam larutan yang sama, fakta yang mungkin dapat menjelaskan pertanyaan yang sudah sekian lama tak terjawab mengenai bagaimana antibodi dapat mengenali begitu banyak macam
antigen secara selektif.

Penelitian ini dilaksanakan oleh rekan sejawat posdoktoral Leo C.
James dari Centre for Protein Engineering of the Medical Research Council Centre, Cambridge, England; ilmuwan senior Dan S.Tawfik yang sekarang berada di Weizmann Institute of Science di Rehovot, Israel; dan rekan sekerja dari Cambridge , Pietro Roversi.
Antibodi yang mereka pelajari adalah monoclonal immunoglobulin yang biasanya mengikat molekul kecil 2,4-dinitrophenol. Seperti yang ditampilkan di struktur berwarna merah muda, antigen diikat dalam sebuah lubang yang kecil dan dalam di dalam antibodi. Tapi antibodi yang sama dapat pula mengikat antigen yang ukuran molekulnya lebih besar seperti protein(hijau muda), seperti ditunjukkan pada struktur biru muda, di mana protein melekatkan diri pada bagian yang cukup luas dari lekukan yang dangkal pada permukaan antibodi.

Para peneliti telah mengetahui bahwa antibodi yang sedang mengikat antigen kadang mengambil bentuk yang berbeda dari bentuk awalnya dalam larutan.
Satu penjelasan yang memungkinkan ialah bahwa proses pengikatan itu sendirilah yang menyebabkan perubahan struktur. Kemungkinan lain ialah isomerasi struktur dari sebuah antibodi terjadi dalam larutan dan masing-masing dapat mengikat antigen yang berbeda.Dengan mengikat antigen, struktur baru antibodi itu sendiri menjadi stabil. Tim riset menemukan bahwa kedua efek ini dapat ditemukan dalam antibodi yang mereka teliti : antibodi tersebut mengambil dua bentuk yang berbeda secara bergantian, dan mengalami perubahan bentuk lebih lanjut segera setelah mengikat antigen.[SI]

Aren Sangat Potensial Menghasilkan Biofuel dibanding yang Lain

Tanaman aren (Arenga Pinnata) sangat potensial menghasilkan biofuel (bahan bakar nabati) dan perlu dikembangkan sebagai perkebunan besar seperti halnya kelapa sawit atau jarak pagar.

"Kelebihan tanaman aren ini bisa dipanen setiap hari sepanjang tahun, menghasilkan lebih banyak dan cepat bahan bakar dibanding tanaman lain," kata Kepala Bagian Jasa Iptek Puslit Kimia LIPI Dr Hery Haeruddin di Jakarta, Senin.

Pohon aren, ujarnya, tidak seperti tanaman lain penghasil bioethanol (bahan bakar pengganti bensin) yaitu singkong yang memiliki masa panen enam bulan atau tebu tiga bulan untuk sekali panen saja serta keterbatasan lainnya. Aren, lanjut dia, bisa dipanen terus-menerus di mana setiap satu pohon aren bisa menghasilkan nira 1-20 liter per hari yang 10 persennya bisa diproses menjadi ethanol.

"Setiap hektar bisa ditanami 75-100 pohon sehingga setiap hektar bisa menghasilkan 1.000 liter nira per hari atau sekitar 100 liter ethanol per hari. Bandingkan dengan sawit yang satu hektarnya hanya menghasilkan maksimal enam ton biodiesel per tahun," katanya.

Pada masa lalu penanaman aren, tanaman asli Indonesia ini, sangat sulit dan hanya bisa dilakukan oleh musang, tetapi kini Puslit Biologi LIPI telah mampu membudidayakannya dan menyediakan bibitnya, ujarnya.

Dari mulai bibit hingga menjadi tanaman aren yang menghasilkan, ia akui, memerlukan 6-8 tahun, namun demikian angka itu tidak terlalu lama jika dibandingkan dengan tanaman lain seperti kelapa sawit yang memerlukan waktu 5-6 tahun untuk menghasilkan minyak sawit.

Menurut dia, getah nira yang menetes dari bunganya, lebih mudah dijadikan bioethanol dibanding dijadikan gula aren. Getahnya cukup difermentasi (diberi ragi/mikroba) lalu setelah menjadi alkohol dipisahkan dari airnya.

Tanaman aren selain bisa diproses menjadi subtitusi bensin juga baik dalam hal menyimpan air tanah serta mencegah bencana banjir dan longsor. Saat ini aren banyak ditanam antara lain di Rangkas Bitung, Cianjur Selatan, Ciamis, hingga di Sulawesi Utara.

Reaksi Kimia Pada Pewarna Rambut

Pewarna rambut yang aman di-komersilkan pada tahun 1909 oleh seorang kimiawan asal Prancis, Eugene Schuller, dengan menggunakan bahan kimia paraphenylenediamine. Pewarna rambut sangat popular saat ini, lebih dari 7% perempuan mewarnai rambut mereka dan tak ketinggalan pula persentasi kaum pria yang mengikuti tren yang sama. Sebenarnya tahukah anda bagaimana pewarna rambut berkerja? Zat warna yang dihasilkan rambut adalah sebuah reaksi seri kimia antara molekul yang terdapat pada rambut dengan pigmen-pigmen yang reaksinya sama dengan peroxide dan ammonia yang dihasilkan.

Apa yang disebut dengan "rambut" ?

Rambut pada dasarnya adalah keratin, yaitu sejenis protein yang juga sama ditemukan pada kulit dan kuku. Warna alami pada rambut bergantung pada perbandingan dan jumlah dari 2 jenis protein yang terkandung di dalamnya. Dua jenis protein tersebut bernama Eumelanin dan Phaeomelanin. Eumelanin adalah zat yang berperan pada pewarnaan rambut coklat ke corak hitam sedangkan Phaeomelanin berperan pada pewarnaan rambut keemasan, kuning jahe, dan merah. Ketidakikutsertaan salah satu dari melanin tersebut akan mengakibatkan warna putih atau abu-abu pada rambut.

Pewarnaan Alami

Manusia telah mewarnai rambut mereka sejak ribuan tahun yang lalu dengan menggunakan tumbuhan dan mineral alami. Ada 2 kategori bahan yang digunakan untuk pewarnaan rambut tersebut yaitu :

1. Yang mengandung pigmen contohnya Inai dan kerak biji kacang kenari
2. Pemutih alami yang hasil reaksinya mengakibatkan rambut berwarna contohnya cuka (vinegar).

Pigmen alami pada umumnya bekerja degan cara menyelaput tangkai rambut dengan warna. Beberapa pewarna alami digunakan dengan cara yang sama seperti shampoo namun tidak membutuhkan waktu yang lama dan kepekatan yang tinggi seperti pada formula sintetis modern. Permasalahannya adalah sulit untuk mendapatkan hasil yang sama persis jika menggunakan bahan alami, ditambah lagi karakteristik beberapa orang yang alergi terhadap ramuan tradisional.

Pewarnaan Rambut Sementara

Rambut berwarna yang bersifat sementara atau permanen pada dasarnya disebabkan simpanan asam yang tercelup ke tangkai rambut bagian luar, atau bisa juga disebabkan karena molekul-molekul pigmen yang terdapat dalam tangkai rambut. Zat yang umum di gunakan pada proses ini adalah hidrogen peroksida, namun hanya dalam jumlah yang sedikit. Dalam beberapa kasus, pigmen warna buatan masuk kedalam tangkai rambut dan membentuk kompleks yang lebih besar di dalam tangkai-nya, . Namun sifat kesementaraan ini akan mudah hilang kita sering membasahi rambut atau keramas dengan shampoo yang tidak di-khususkan untuk rambut yang berwarna. Hal ini terjadi karena pewarna rambut tidak banyak mengandung ammonia yang menyebabkan tangkai rambut bagian atas tidak terbuka selama proses pewarnaan rambut sehingga sebenarnya pewarna rambut yang alami lebih mampu menahan produk pencuci atau shampoo jauh lebih baik.

Bagaimana Kesan Bercahaya Berkerja?

Bahan pemutih biasa digunakan untuk memberikan kesan bercahaya pada rambut. Reaksi pemutih dengan melanin di dalam rambut merupakan reaksi yang bersifat irreversible. Zat pemutih mengoksidasi molekul melanin. Namun, melanin masih tetap dapat ditemukan dalam bentuk hasil oksidasi yang telah berganti warna. Walau telah dioksidasi, warna rambut cenderung bercahaya dengan warna kuning muda, karena warna kuning merupakan warna alami dari zat keratin yaitu struktur protein yang terdapat pada rambut. Selain itu juga pemutih lebih mudah bereaksi dengan pigmen Eumelanin yang pekat dan Phaeomelamin, sehingga beberapa hasil sisa warna yaitu warna keemasan atau merah yang dapat terlihat kembali setelah pencahayaan. Salah satu zat yang digunakan sebagai kesan bercahaya adalah hydrogen peroksida .

Pewarna Rambut Tetap

Bagian luar lapisan dari tangkai rambut di sebut cuticle. Bagian ini harus terbuka sebelum pewarnaan. Sekali cuticle terbuka, reaksi pencelupan dengan bagian dalam rambut dan cortex, akan tersimpan dan mengganti warna baru. Kebanyakan pewarnaan rambut tetap atau permanent menggunakan 2 tahapan proses pewarnaan (biasanya terjadi bersama-sama). Proses yang pertama adalah mengganti warna asli rambut dan proses yang kedua adalah menyimpan warna barunya, dasar prosesnya sama seperti pada proses membuat efek bercahaya pada rambut, kecuali zat pewarna tersebut terikat dengan tangkai rambut.

Ammonia adalah zat kimia yang bersifat basa yang mampu membuka cuticle dan membiarkan pewarna rambut masuk ke dalam bagian cortex rambut. Ammonia juga bereaksi sebagai katalis ketika pewarna rambut permanen masuk bersama-sama dengan peroksida, kemudian peroksida mengganti posisi pigmen pada saat reaksi awal pergantian warna atau “pre-existing” atau disebut juga awal ketetapan warna. Pada saat itu, peroksida menghancurkan ikatan kimia pada rambut, melepaskan sulfur, dan kemudian memberikan karakteristik bau pada pewarna rambut.

Melanin yang telah ter-decolorinasi akan menjadi warna permanen yang baru karena telah membentuk ikatan dengan cortex rambut. Beberapa jenis alkohol serta condisioner juga dapat melakukan degradasi warna pada rambut, untuk condisioner prosesnya adalah penutupan cuticle setelah pewarna masuk kedalam selaput dalam dan kemudian mengikat warna baru.

Struktur Atom

1.Orbital Atom

Orbit dan orbital kedengarannya serupa, padahal keduanya memiliki arti yang agak berbeda. Merupakan hal yang ukup penting untuk mengerti perbedaan tersebut.

2.Ketidakmungkinan menggambar orbit dari elektron

Untuk menggambar jalur dari sesuatu anda perlu tahu dengan tepat dimana objek tersebut berada dan akan berada dimana objek tersebut beberapa saat kemudian. Hal ini tidak dapat dilakukan untuk elektron.

Prinsip ketidakpastian Heisenberg mengatakan bahwa tidak dapat ditentukan dengan tepat dimana dan akan kemana sebuah elektron. Itu menjadikan tidak mungkin untuk menggambar orbit dari elektron di sekitar nukleus. Tapi, apakah ini masalah yang besar? Tidak. Jika sesuatu tidak mungkin anda harus menerimanya dan mencari pemecahan dari masalah tersebut.
3. Elektron hidrogen -orbital 1s
Anggap anda memiliki sebuah atom hydrogen dan pada suatu saat tertentu anda menggambar posisi dari satu elektron tersebut. Beberapa saat kemudian anda melakukan hal yang sama dan menemukannya sudah berada di posisi yang baru. Anda mungkin tidak mengerti bagaimana ele tron tersebut berpindah dari posisi pertama ke posisi kedua.

Anda melakukan hal ini berulang-ulang kali dan pelan-pelan anda akan dapat menemukan suatu peta 3D dari letak elektron tersebut.

Pada kasus hidrogen Elektron dapat ditemukan dimanapun di dalam ruangan bola disekitar nukleus. Diagram diatas menggambarkan potongan melintang dari ruangan bola tersebut.

95% dari keseluruhan waktu (atau mungkin persentase lain yang anda pilih) elektron dapat ditemukan dengan mudah di daerah dekat dengan nu leus. Daerah seperti itu yang disebut dengan orbital. Anda dapat membayangkannya sebagai suatu daerah dimana elekron berada.

Apa yang elektron lakukan di orbital? Kita tidak tahu dan kita tidak bisa tahu. Jadi kita tidak akan membahas tentang hal tersebut. Yang bisa kita katakan hanyalah bila elektron berada di suatu orbital tertentu elektron tersebut akan memiliki tingkat energi tertentu. Tiap tingkat energi memiliki nama masing- masing.

Orbital yang dimiliki oleh ele tron hydrogen disebut sebagai orbital 1s. Angka 1 melambangkan bahwa orbital tersebut berada pada level energi terdekat dari nukleus. Dan huruf s melambangkan bentuk dari orbital tersebut. Orbital s berbentuk sebuah bola yang simetris di sekitar nukleus yang pada kasus tertentu seperti bola dengan isi yang kosong dengan nukleus sebagai pusatnya.
Orbital pada gambar diatas adalah orbital 2s. Sama seperti orbital 1s kecuali daerah dimana elektron mungkin berada lebih jauh dari nukleus orbital ini berada pada tingkat energi kedua.

Jika anda mengamati dengan seksama anda akan menemukan adanya suatu daerah dengan kepadatan elektron yang lebih besar (dimana titik-titik menjadi padat) disekitar nukleus. ("Kepadatan elektron" adalah cara lain menemkan elektron pada daerah tertentu.)

2s (juga 3s, 4s, dsb) elektron menghabiskan waktu di daerah yang lebih dekat dengan nukleus lebih dari yang anda bayangkan. Efek ini untuk sedikit mengurangi energi yang dipakai oleh elektron pada orbital s. Makin dekat dengan nukleus. Makin kecil energi yang diperlukan.

Orbital 3s, 4s (dsb) secara progresif makin jauh dari nukleus.

4. orbital p
Tidak semua elektron berada pada orbital s. (Bahkan hanya sedikit). Pada tingkat energi yang pertama, satu-satunya orbital hanya cukup untuk orbital 1s. Tetapi pada tingkat 2, selain orbital 2s ada juga orbital lain yang disebut orbital 2p.

Orbital p seperti dua balon identik yang diikat pada bagian tengah. Diagram disamping adalah potongan melintang dari struktur 3D daerah tersebut. Sekali lagi orbital tersebut menunjukkan daerah dimana elektron 95% dapat ditemukan.

Tidak seperti orbital s, orbital p menunjuk ke arah arah tertentu.

Pada setiap tingkat energi ada tiga kemungkinan dari orbital p yang sama yang sama yang saling tegak lurus. Secara acak diberi nama sebagai px, py dan pz. Nama ini semata-mata hanya untuk memudahkan apa yang anda pikir sebagai arah x,y,z berganti secara terus menerus karena rotasi atom di ruang.
Orbital p pada tingkat dua disebut sebagai 2px, 2py dan 2pz. Dan pada tingkat yang lain disebut sebagai 3px, 3py, 3pz, 4px, 4py, 4pz dan seterusnya.

Semua level memiliki orbital p kecuali level satu. Pada level yang lebih tinggi elekton lebih banyak ditemukan pada jarak yang jauh dari nukleus.

5. Memasukkan elektron kedalam orbital.

Karena pada saat ini kita hanya tertarik pada struktur elektron dari hydrogen dan karbon, kita tidak perlu memikirkan apa yang terjadi diatas level energi tingkat dua.

Ingat:

Pada level 1 hanya ada satu orbital - orbital 1s.

Pada level empat ada empat orbital -orbital 2s, 2px, 2py and 2pz.

Tiap orbital mengandung 1 atau 2 elektron. Tidak lebih dari itu.

6.Elektron dalam kotak

Orbital dapat diwakili dengan kotak dan elektron dengan anak panah. Arah anak panah menunjukkan arah elektron yang berlawanan.
Orbital 1s yang memiliki 2 elektron dapat ditunjukkan seperti gambar disamping, atau bisa juga ditulis lebih ringkas dengan 1s2. Dibaca �gsatu s dua�h, bukan �gsatu s kuadrat�h

7. Urutan dalam mengisi orbital

Elektron mengisi orbital energi rendah (yang dekat dengan nukleus) sebelum mengisi orbital di tingkat energi yang lebih tinggi. Saat ada pilihan antara orbital dengan tingkat energi yang sama elektron mengisi orbital satu satu sejauh mungkin.

Diagram berikut menunjukkan energi dari orbital di tingkat satu dan tingkat dua.

Perhatikan bahwa orbital 2s memiliki energi yang sedikit lebih rendah dari orbital 2p. Ini berarti bahwarbital 2s akan penuh dengan elektron terlebih dahulu sebelum orbital 2p. Semua orbital 2p memiliki tingkat energi yang sama.

8. Struktur elektron dari Hidrogen

Hidrogen hanya memiliki satu elektron dan itu akan mengisi orbital dengan tingkat energi terendah yaitu orbital 1s.

Struktur elektron hydrogen adalah 1s1. Kita telah bahas hal ini sebelumnya.

9. Struktur Elektron dari Karbon

Karbon memiliki enam buah elektron. Dua pada orbital 1s dari molekul. Lalu dua yang selanjutnya pada orbital 2s. Sisanya akan terbagi satu satu dalam orbital 2p. Hal ini karena orbital 2p memiliki tingkat energi yang sama dan stabil pada keadaan sendiri.
Struktur elektron Karbon biasanya ditulis sebagai 1s2s22px12py1.