Silikon menjadi aromatik

Cincin silikon ‘dismutasional kearomatikan’ (atas) – suatu ikatan tunggal, ikatan ganda dan pasangan sendiri interkonversi, dibandingkan dengan keraromatikan yang lebih tradisional dari benzene (bawah)

Para ilmuwan di Inggris telah mengkonstruksikan struktural analog benzene yang terbuat dari atom – atom silikon. Molekul tersebut tidaklah datar seperti halnya benzene, tetapi mengungkapkan suatu tipe baru stabilisasi aromatik.

Tim ini, yang dipimpin oleh David Scheschkewitz dan Henry Rzepa dari Imperial College London, mencoba untuk membuat persenyawaan cincin silikon dengan tiga anggota, namun setelah langkah akhir reduksi mereka mengisolasi kristal hijau gelap, Scheschkewitz menjelaskan bahwa hal ini dengan segera menegaskan bahwa mereka mempunyai suatu persenyawaan dengan beberapa ikatan delokalisasi, karena senyawa silikon tersaturasi biasanya tidak berwarna.

Tim ini menemukan bahwa mereka telah membuat suatu persenyawaan dengan atom – atom enam silikon digabungkan pada sistem cincin berbentuk kursi. Beberapa kristal tersebut tidak biasanya stabil, Scheschkewitz mengatakan, ‘mereka bersifat stabil jika di udara untuk waktu yang pendek, dan kita dapat memanaskan mereka hingga 200°C tanpa dekomposisi, yang sangat luar biasa.’ Ini mengarahkan mereka untuk melihat terhadapa adanya kemungkinan beberapa stabilisasi aromatik dari cincin silikon.

Kalkulasinya mengungkapkan bahwa ada beberapa kearomatikan, namun tidak pada arti yang konvensional. Ketimbang suatu struktur datar dengan beberapa elektron yang dilokalisasi pada enam dari jenis orbital – seperti pada karbon berdasarkan pada benzene – delokalisasi aromatik hanya di sekitar pusat atom – atom empat silikon yang mengatur ‘dudukan’ dari cincin yang berbentuk kursi. Rzepa menjelaskan bahwa enam elektron delokalisasi berasal dari campuran suatu ikatan tunggal (sigma), ikatan ganda (pi) dan tanpa ikatan ‘pasangan sendiri’. Dikarenakan delokalisasi bisa diartikan sebagai tiga set elektron tersebut yang secara konstan berinterkonversi, Rzepa meragukan konsep ‘dismutasional kearomatikan’.

‘Meskipun konsep kearomatikan meliputi tipe elektron yang berbeda (pi, sigma, pasangan sendiri) tidak sepenuhnya baru, realisasi eksperimental ini suatu langkah besar menuju sintesis elektron persilaaromatic 6-pi yang stabil,’ kata Akira Sekiguchi, yang kelompoknya ada pada University of Tsukuba, Jepang, yang telah membantu dalam penelitian mengenai persenyawaan silikon tak tersaturasi.

Rzepa menegaskan bahwa karbon berbasis analog pada senyawa silikon ini  muncul pada permukaan energi potensial sebagai struktur yang dapat dilihat, namun pada energi yang sangat tinggi dari pada struktur benzene dan lebih lanjut tidak seperti pernah dibuat sebelumnya. ‘Dan belum juga di sini, untuk silikon, lebih mudah untuk dibuat dari pada struktur benzene. Apa yang stabil dan normal untuk karbon tidaklah stabil bagi silikon, dan lagi pula apa yang tidak stabil bagi karbon adalah stabil untuk silikon. Ini seperti halnya dunia yang terbalik,’ dia menambahkan.

Scheschkewitz menunjukkan bahwa persenyawaan mereka berbeda dengan struktur benzene dimana beberapa atom – atom silikon memiliki dua kelompok substituen dan beberapa tidak memiliki sama sekali, ketimbang masing – masing yang memiliki satu kelompok yang ditempelkan. ‘Dengan suatu penanda, hal ini mugkin saja untuk membuat suatu hexasilabenzene yang nyata,’ tambahnaya, ‘dan jika kita dapat melakukannya maka akan menjadi suatu yang mengagumkan.’

‘Hexasilabenzene merupakan salah satunya molekul siliaromatik yang paling menantang,’ kata Sekiguchi. ‘Ini telah dipelajari secara komputasional, namun masih menghindarkan isolasi eksperimental, lebih lanjut penemuan isomer struktural ini tidak diragukan lagi sangatlah penting.’

Phillip Broadwith

Referensi

K Abersfelder et al, Science, 2009 DOI: 10.1126/science.1181771

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_anorganik/silikon-menjadi-aromatik/

Metalic Bond (Ikatan Logam)

Logam yang ada dialam kita temukan sebagai zat tunggal atau unsur, dan kita ketahui bahwa bagian terkecil dari unsur adalah atom, sehingga pasti logam yang kita temukan tersusun oleh banyak atom logam.

Ikatan logam terjadi karena adanya saling meminjamkan elektron, namun proses ini tidak hanya terjadi antara dua atau beberapa atom tetapi dalam jumlah yang tidak terbatas. Setiap atom memberikan elektron valensinya untuk digunakan bersama, sehingga terjadi ikatan atau tarik menarik antara atom-atom yang saling berdekatan.

Jarak antar atom dalam ikatan logam tetap sama, jika ada atom yang bergerak menjauh maka gaya tarik menarik akan “menariknya” kembali ke posisi semula. Demikian pula jika atom mendekat kesalah satu atom maka akan ada gaya tolak antar inti atom.

Jarak yang sama disebabkan oleh muatan listrik yang sama dari atom logam tersebut, lihat Gambar 5.18.

Gambar 5.18. Ikatan Logam, dalam atom Magnesium

Pada ikatan logam, inti-inti atom berjarak tertentu dan beraturan sedangkan elektron yang saling dipinjamkan bergerak sangat mobil seolah-olah membentuk “kabut elektron”. Hal ini yang meyebabkan munculnya sifat daya hantar listrik pada logam.

Keteraturan dari logam karena adanya ikatan antar atom, yang ditunjukan dengan jarak antar atom yang sama, dan atom-atom logam tersusun secara teratur menurut suatu pola tertentu. Susunan yang teratur inilah yang dinamakan dengan Kristal. Struktur Kristal pada logam cukup banyak, dalam bahasan ini kita ambil dua struktur Kristal.Body Centered Cubic (BCC), kubus berpusat badan, merupakan struktur kristal yang banyak dijumpai pada logam Crom (Cr), Besi Alpha, Molebdenum (Mo), Tantalum (Ta) dan lain-lain. Struktur kristal ini memiliki satu atom pusat dan dikelilingi oleh 8 atom lainnya yang berposisi diagonal ruang. Ciri khas dari struktur Kristal ini adalah jumlah atom yang berdekatan sebanyak 2 buah dan sering disebut dengan bilangan koordinasi. Untuk lebih mudahnya perhatikan Gambar 5.19.

Gambar 5.19. Struktur Kristal kubus berpusat badan

Face Centered Cubic (FCC), kubus berpusat muka, struktur kristal ini banyak dijumpai pada logam-logam seperti alumunium, besi gamma, Timbal, Nickel, Platina, Ag, dan lai-lain. Atom pusat terletak pada setiap bidang atau sisi, dan terdapat 6 atom. Sebagai ciri khas dari kristal ini, adalah bilangan koordinasinya 4. Struktur kristal kubus berpusat muka disajikan pada Gambar 5.20.

Gambar 5.20. Struktur Kristal kubus berpusat badan

Jika kita perhatikan besi yang memiliki dua struktur Kristal yaitu besi alpha (BCC) dan gamma (FCC), kedua kristal ini dapat terjadi pada suhu tinggi, untuk alpha terjadi pada suhu sekitar 700oC sedangkan struktur gamma terjadi pada suhu sekitar 1100oC.

Material mempunyai lebih dari satu struktur kristal tetapi dalam keadaan padat yang tergantung dari temperatur, maka inillah yang disebut dengan Allotropy.

Struktur Kristal tidak hanya dimiliki oleh logam, unsur bukan logam juga dapat berbentuk Kristal. Di alam unsur karbon terdapat dalam berbagai bentuk Kristal, seperti intan memiliki struktur kristal yang berbeda dengan struktur kristal grafit maupun buckminsterfullerene (buckyball). Jika sebuah material memiliki beberapa bentuk Kristal, material ini sering disebut juga dengan polymorphism.

Saat ini para ahli telah menemukan struktur Kristal dari karbon yaitu nanotube. Struktur Kristal ini telah diujicobakan ke berbagai bidang khususnya untuk miniaturisasi peralatan. Beberapa bentuk Kristal karbon disajikan pada Gambar 5.21. Gas mulia yang kita temukan bukan merupakan atom tunggal, namun sejumlah molekul atom dalam gas yang bergabung dan berikatan. Contoh menarik Pembentukan kristal gas mulia seperti (He, Ne, dan Ar). Proses tersebut diawali dari bentuk gas yang berubah menjadi cairan dilanjutkan dengan pembentukan kristal yang memiliki titik leleh rendah. Kristal tersebut umumnya transparan, dan bersifat sebagai isolator.

Gambar 5.21. Beberapa struktur kristal karbon yang telah ditemukan

Atom-atom dari gas memiliki orbital dengan elektron valensi yang terisi penuh elektron, sehingga elektron-elektron valensi tidak memungkinkan lagi membentuk ikatan. Pada kenyataannya atom-atom gas berinteraksi dan dapat membentuk kristal. Proses ikatan terjadi karena atom gas inert mengalami distorsi pada distribusi elektronnya walaupun sangat kecil, menyebabkan dispersi muatan positif atau dispersi muatan negatifnya, sehingga terjadinya dipol yang bersifat temporer dalam setiap atomnya, dan menimbulkan gaya tarik menarik. Gaya ini diamati oleh Fritz London dan Van der Waals, sehingga gaya tarik menarik dikenal dengan gaya Van der Waals atau gaya London. Gaya tarik menarik ini menyebabkan terjadinya ikatan pada atom gas mulia (Gambar 5.22).

Gambar 5.22. Gaya Van der Waals atau Gaya London, proses diawali dengan dispersi muatan dan dilanjutkan dengan interaksi dipol temporer antar atom

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/ikatan-kimia/ikatan-logam