ISOMER STRUKTUR SENYAWA HIDROKARBON DAN SISTIM NOMENKLATUR

A. Sistim Nomenklatur

Tata nama senyawa organik dalam sistim nomenklatur adalah metode sistematis penamaan senyawa kimia organik seperti yang direkomendasikan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Hal ini dijelaskan dalam buku Nomenklatur Kimia Organik (dalam bahasa informal disebut Blue Book). Idealnya, setiap senyawa organik yang mungkin harus memiliki nama yang merupakan rumus struktur yang jelas dan dapat dibuat.

Dalam kehidupan sehari-hari, tata nama IUPAC resmi tidak selalu digunakan, 

kecuali bila diperlukan untuk memberikan definisi jelas dan mutlak untuk senyawa, atau

ketika nama IUPAC lebih sederhana (misalnya etanol bukan etil alkohol). Jika tidak nama umum 

atau trivial,yang biasanya berasal dari sumber senyawa (lihat di bawah). Selain itu, rumus

sruktur yang sangat panjang tidak efektif dalam penggunaan sehari-hari.

Dalam kimia, sejumlah prefiks, sufiks dan infiks yang digunakan untuk menggambarkan jenis 

dan posisi gugus fungsi dalam senyawa.

Langkah-langkah untuk penamaan senyawa organik adalah:

1.      Identifikasi rantai induk hidrokarbon. Rantai ini harus mematuhi aturan berikut, dalam urutan prioritas:
a. Rantai ini harus memiliki jumlah maksimum substituen dari kelompok suffix. Dengan suffix, itu berarti bahwa kelompok parents  harus memiliki suffix, seperti substituen halogen. Jika terdapat lebih dari satu gugus fungsi, yang digunakan adalah yang memiliki hak tertinggi.
b. Harus memiliki jumlah maksimum ikatan rangkap.
c. Harus memiliki jumlah maksimum ikatan tunggal.
d. Rantai ini harus memiliki panjang maksimum.

2.       Identifikasi kelompok parents, jika ada, yang memiliki urutan tertinggilah yang didahulukan.

3.       Identifikasi sisi-rantai. rantai samping adalah rantai karbon yang tidak dalam rantai induk, tetapi bercabang dari itu.

4.      Identifikasi kelompok fungsional yang tersisa, jika ada, dan penamaan mereka dengan prefiks ionik mereka (seperti hidroksi untuk -OH, oxy untuk = O, oxyalkane untuk O-R, dll).
Berbeda dengan rantai samping  dan gugus fungsi  akan dikelompokkan bersama-sama dalam urutan abjad. (Awalan di-, tri-, dll tidak dipertimbangkan untuk mengelompokkan berdasarkan abjad. Misalnya, etil lebih dulu sebelum dihidroksi atau dimetil, sebagai "e" dalam "etil" mendahului "h" di "dihidroksi" dan "m" di "dimetil" dalam abjad.  "di" tidak dianggap dalam kedua kasus). Ketikaterdapat  kedua rantai samping dan gugus sekunder, mereka harus ditulis dicampur bersama-sama dalam satu kelompok daripada dalam dua kelompok terpisah.

5.       Identifikasi ikatan rangkap/ rangkap tiga.

6.      Penomoran rantai. Hal ini dilakukan dengan terlebih dahulu melihat penomoran rantai dari kedua arah (kiri ke kanan dan kanan ke kiri), dan kemudian memilih penomoran yang mengikuti aturan ini, dalam urutan prioritas
a. Memiliki nomor terendah (atau locants) untuk kelompok fungsional akhiran. Locants adalah angka pada karbon yang substituen tersebut langsung terpasang.
b. Memiliki angka termurah ( locant dari ikatan rangkap adalah jumlah karbon yang berdekatan dengan angka yang lebih rendah).
c. Memiliki locants terendah-nomor untuk awalan.

7.       Penomoran dari berbagai substituen dan ikatan  dengan locants mereka. Jika ada lebih dari satu jenis yang sama dari substituen / ikatan rangkap  awalan ditambahkan menunjukkan berapa banyak yang ada (di - 2 tri - 3 tetra - 4 kemudian sebagai untuk jumlah karbon di bawah ini dengan 'a' tambah)
Angka-angka untuk jenis rantai samping akan dikelompokkan dalam urutan dan ditulis sebelum nama sisi-rantai. Jika ada dua sisi-rantai dengan karbon alpha yang sama, jumlah tersebut akan ditulis dua kali. Contoh: 2,2,3-trimethyl-. Jika ada baik ikatan ganda dan ikatan rangkap tiga, "en" (double bond) ditulis sebelum "yne" (ikatan rangkap tiga). Ketika kelompok fungsional utama adalah kelompok fungsional terminal (Kelompok yang hanya bisa eksis di akhir rantai, seperti formil dan karboksil kelompok), tidak perlu ke nomor itu.

Angka-angka untuk jenis rantai samping akan dikelompokkan dalam urutan dan ditulis sebelum nama sisi-rantai. Jika ada dua sisi-rantai dengan karbon alpha yang sama, jumlah tersebut akan ditulis dua kali. Contoh: 2,2,3-trimethyl-. Jika ada baik ikatan rangkap  dan ikatan rangkap tiga,  pada akhiran ditambahkan "ena" (ikatan rangkap) dan  "una" (ikatan rangkap tiga). Ketika kelompok fungsional utama adalah kelompok fungsional terminal (Kelompok yang hanya bisa eksis di akhir rantai, seperti kelompok formil dan karboksil), tidak perlu menggunakan  penomor itu.
1. Pengaturan dalam bentuk ini: Kelompok rantai samping dan kelompok fungsional sekunder dengan nomor yang dibuat pada langkah 3 + awalan dari rantai induk hidrokarbon (eth, met) + ikatan rangkap / rangkap tiga dengan nomor (atau "ane") + utama kelompok akhiran fungsional dengan angka.
Di mana pun ia mengatakan "dengan nomor", dapat dipahami bahwa antara kata dan angka, awalan (di-, tri-) digunakan.
2. Menambahkan tanda baca:
a. Koma diletakkan di antara angka (2 5 5 menjadi 2,5,5)
b. Tanda hubung diletakkan antara jumlah dan surat (2 5 5 trimethylheptane menjadi 2,5,5-trimethylheptane)
c. kata Berturut-turut digabung menjadi satu kata (trimetil heptana menjadi trimethylheptane)
Catatan: IUPAC menggunakan nama satu kata di seluruh. Ini sebabnya mengapa semua bagian yang terhubung.

B. Isomer Struktural

Isomer struktural adalah senyawa dari rumus kimia yang sama yang memiliki struktur dan sifat yang berbeda didasarkan pada bagaimana konstituen atom mereka diurut.

Chain Isomersm (Perbedaan Rantai)
Isomer ini muncul karena kemungkinan rantai karbon akan membentuk rantai lurus atau rantai yang bercabang. Sebagai contoh :
 

n-butana memiliki rumus kimia C₄H₁₀ (CH₃CH₂CH₂CH₃) sedangkan 2-metilpropana memiliki rumus kimia (CH₃)₂CHCH₂CH₃. Ada yang menarik dari kedua isomer ini, n-butana mendidih pada -0,5˚C, sedangkan 2-metilpropana mendidih pada suhu -11,7˚C. Hal ini terjadi karena halangan sterik pada 2-metilpropana lebih besar daripada n-butana. Ini menyebabkan titik didih n-butana lebih besar daripada 2-metilpropana. Dari masalah  diatas terlihat bahwa titik didih rantai lurus lebih besar daripada rantai yang bercabang.  

Position Isomersm (Perbedaan Posisi Rantai)

Pada isomer posisi, kerangka karbon dasar tetap tidak berubah, namun kelompok-kelompok penting dipindahkan di sekitar kerangka itu.
Sebagai contoh, ada dua isomer struktur dengan rumus molekul C₄H₉Cl. Pada rantai pertama, Cl diletakkan diujung. Sedangkan pada rantai kedua, Cl diletakkan ditengah.  

Berdasarkan rantai diatas, 1-klorobutana lebih mudah di subtitusi. Hal ini terjadi karena rantai tersebut tidak stabil. Pada kasus ini berlaku hukum Markovnikov.  Ketidakstabilan terjadi karena Cl pada 1-klorobutana memiliki jumlah atom hidrogen yang sedikit (miskin atom hidrogen) daripada 2-klorobutana yang memiliki banyak atom hidrogen (kaya atom hidrogen). Sehingga Cl pada rantai tersebut mereposisi untuk menyetabilkan rantanya.

Functional Grup Isomerism (Perbedaan Gugus Fungsi)

Dalam isomer struktural ini, isomer mengandung gugus  fungsional yang berbeda, artinya  mereka milik seri homolog yang berbeda.

Contohnya adalah etanol dan dimetil eter

Keduanya memiliki rumus molekul C₂H₆O, tetapi struktur dan sifat dari senyawa tersebut berbeda. Ethanol bersifat polar, sedangkan Dimetil eter bersifat non-polar. Hal ini menyebabkan Dimetil eter lebih reaktif dibandingkan Ethanol.

C. Isomer pada Alkana

Alkana dengan 3 atom karbon atau lebih dapat disusun dengan banyak macam cara, membentuk isomer struktur yang berbeda-beda. Isomer dapat berisi jumlah komponen dan atom yang berbeda-beda, sehingga sebuah senyawa kimia dapat disusun berbeda-beda strukturnya membentuk kombinasi dan permutasi yang beraneka ragam. Isomer paling sederhana dari sebuah alkana adalah ketika atom karbonnya terpasang pada rantai tunggal tanpa ada cabang. Isomer ini disebut dengan n-isomer (n untuk "normal", penulisannya kadang-kadang tidak dibutuhkan). Meskipun begitu, rantai karbon dapat juga bercabang di banyak letak. Kemungkinan jumlah isomer akan meningkat tajam ketika jumlah atom karbonnya semakin besar.Contohnya:

• C₁: tidak memiliki isomer: metana
• C₂: tidak memiliki isomer: etana
• C₃: tidak memiliki isomer: propana
• C₄: 2 isomer: n-butana dan isobutana  
• C₅: 3 isomer: pentana, isopentana, neopentana
• C₆: 5 isomer: heksana, 2-Metilpentana, 3-Metilpentana, 2,3-Dimetilbutana, dan 2,2-Dimetilbutana
• C₁₂: 355 isomer
• C₃₂: 27.711.253.769 isomer
• C₆₀: 22.158.734.535.770.411.074.184 isomer, banyak di antaranya tidak stabil.

Pada etena, sudut ikatan C-C lebih besar daripada sudut ikatan C-H. Sudut ikatan C-C sebesar 121˚C, sedangkan sudut ikatan C-H sebesar 117˚C. Hal ini terjadi karena :

Pertama, dari sudut ikatan ini dan Teorema Coulson ini (ref_1, ref_2) kita dapat menentukan bahwa ikatan sigma C-H berada pada hibridisasi sp^2.2  dan C-C ikatan sigma adalah hibridisasi sp^1.7.

Dari indeks hibridisasi ini (indeks adalah eksponen "n" dalam ekspresi spn) kita melihat bahwa ikatan C-C sigma memiliki konten yang lebih tinggi s-karakter (1 bagian s ^1,7 bagian p - 37% s) dari ikatan  C-H (1 bagian s ^2,2 bagian p - 31% s). Karena ada lebih banyak karakter orbital s dalam ikatan C-C, menghasilkan energi yang lebih rendah sehingga elektron karbon sigma akan cenderung mengalir ke arah ikatan  C-C yang memiliki energi yang lebih rendah. Akibatnya, ikatan sigma C-C memiliki kerapatan electron yang lebih daripada  ikatan C-H. Oleh karena itu, tolakan elektron antara ikatan sigma C-C dan ikatan sigma C-H akan lebih besar dari tolakan elektron antara dua ikatan C-H. Oleh karena sudut ikatan H-C-C akan terbuka sedikit dari sp² ideal 120 derajat dan sudut H-C-H akan menutup sedikit untuk meminimalkan tolakan elektrostatik ikatan-ikatan.

Kedua, faktor sterik (yang juga merupakan  cara lain untuk menjelaskan tolakan elektron-elektron) juga ikut bermain. Sejauh apa pun tolakan cis H-C-C-H hidrogen-hidrogen lebih stabil daripada tolakan  geminal H-C-H hidrogen-hidrogen , itu juga akan berfungsi untuk meningkatkan sudut ikatan C-C-H dan mengecilkan sudut ikatan H-C-H.