WISATA ILMU: KIMIA ORGANIK FISIK

EFEK INDUKSI

Efek induksi adalah suatu aksi elektrostatik yang diteruskan melalui rantai atom dalam suatu molekul (lewat ikatan σ). Sifat induksi terjadi karena adanya perbedaan keelektronegatifan. Gejala elektrostatik diteruskan melalui rantai karbon.

Efek induksi bekerja pada ikatan sigma pada ketiga reaksi diatas. Dorongan dari gugus R membuat kerapatan electron pada H semakin tinggi sehingga sulit untuk terionisasi. pengaruh efek induksi terhadap kekuatan tiga jenis asam karboksilat yang di sintesis dari amida terletak pada kecenderungan mudahnya lepas gugus hidroksil dalam air yang di pengaruhi oleh efek induksi tersebut.

Hal tersebut dapat kita ketahui dari nilai pka yaitu pada asam format memiliki nilai pka 3,68. Nilai pka asam asetat 4,74 dan nilai pka asam butanoat 4,80. Dan semakin kecil nilai pka maka semakin kuat sifat asamnya, dimana hal ini dipengaruhi karena pada gugus alkil untuk mendorongsehingga kerapatan H meningkat dan sulit untuk terionisasi. Dan dari reaksi diatas gugus hidroksil pada asam format sangat sukar untuk terionisasi dan keasamanya lebih tinggi, begitu juga dengan gugus hidroksil pada asam asetat sukar terionisasi dan nilai keasamanya dibawah asam format, begitu juga untuk asam butanoat yang memiliki gugus hidroksil yang dapat terionisasi dan nilai keasamanyapun lebih rendah.

Dalam suatu ikatan kovalen tunggal dari atom yang tak sejenis, pasangan electron yang membentuk ikatan sigma, tidak pernah terbagi secara merata di antara kedua atom. Electron memiliki kecenderungan untuk tertarik sedikit ataupun banyak kearah atom yang lebih elektronegatif dari keduanya. Misalnya dalam suatu alkil klorida, kerapatan elektron cenderung lebih besar pada daerah didekat atom Cl daripada atom C. Sebagai penunjuk bahwa atom yang satu lebih elektronegatif.

Jika atom karbon terikat pada klorin dan ia sendiri berikatan pada atom karbon selanjutnya, efek induksi dapat diteruskan pada karbon tetangganya.
Akibat dari pengaruh atom klorin, electron pada ikatan karbon klorin didermakan sebagian ke klorin, sehingga menyebabkan C1 sedikit kekurangan electron. Keadaan C1 ini menyebabkan C2 mesti mendermakan juga sebagian elektronnya pada ikatan C2 dengan C1 agar menutupi kekurangan electron di C1. Begitu seterusnya. Namun, efek ini dapat hilang pada suatu ikatan jenuh (ikatan rangkap), efek induktif ini juga semakin mengecil jika melewati C2. Pengaruh distribusi electron pada ikatan sigma ini dikenal sebagai efek induksi.
· Jika ketika atom H dalam molekul ini diganti dengan Z (atom ataupun gugus), kemudian kerapatan electron pada bagian CR₃ pada molekul ini berkurang daripadadalam CR₃-H, maka Z dapat dikatakan memiliki suatu efek –I. Contoh gugus dan atom yang memiliki efek –I: NO₂, F, Cl, Br, I, OH, C₂H₅.
· Jika kerapatan elektron dalam CR₃ bertambah besar dari pada dalam CR₃-H, maka Z dikatakan memiliki efek +I. Contoh gugus dan atom yang memiliki efek +I: (CH₃)₃C-, (CH₃)₂CH-, CH₃CH₂-, CH₃-.

Efek induksi dapat dinyatakan sebagai I+ dan I–:

v I+ jika subtituen yang terikat mendorong elektron (melepaskan elektron)

v I– jika subtituen yang terikat menarik elektron (mengambil elektron)

Menurut consensus :

· Gugus yang menarik elektron lebih dari atom H disebut I-.

· Gugus yang mendorong electron lebih besar dari atom H disebut I+.

Faktor lain disamping resonansi stabil dari ion karboksilat mempengaruhi keasaman dari senyawa. Delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif ion karboksilat menstabilkan anion, relative terhadap asamnya. Penambahan kestabilan dari anion menyebabkan bertambahnya keasaman dari suatu asam. Misalnya, khlor elektronegatif. Dalam asam khloroasetat, khlor menarik keerapatan elektron dari elektron dari gugusan karboksil ke dirinya. Penarikan elektron ini menyebabkan delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif, jadi menstabilkan anion dan menambah kekuatan asam dari asamnya. Asam khloroasetat lebih kuat dari asam asetat. Semakin besar penarikan elektron oleh efek induktif, lebih kuat asamnya. Asam dikloroasetat mengandung dua atom khlor yang menarik elektron dan merupakan asam yang lebih kuat dari pada asam khlorasetat. Asam trikhloroasetat mempunyai tiga atom khlor dan lebih kuat lagi daripada asam dikhloroasetat.

Berikut ini urutan reaktifitas induksi I^- (penarik elektron) adalah sebagai berikut:

-Cl > -Br > -I > -OCH₃ > -OH > -C₆H₅ > -CH⁺CH₂ > -H

Sifat induksi yang dimiliki sernyawa tersebut mempengaruhi reaktivitas molekul senyawa organik tersebut, misalnya senyawa asam karboksilat akan mempengaruhi sifat keasaman senyawa asam karboksilat dan pada senyawa alkil halida akan mempengaruhi gugus lepas pada reaksi substitusi dan eliminasi sedangkan senyawa karbonil akan mempengaruhi jalannya reaksi adisi nukleofil dan sebagainya.

Senyawa asam karboksilat antara asam asetat dengan asam -kloro asetat, sifat keasaman kedua senyawa akan berbeda , dimana gugus metil CH₃ pada asam asetat bersifat I⁺ (pendorong elektron) sehingga atom C pada gugus karboksilat lebih bermuatan positif sehingga H⁺ dari asam asetat sulit lepas daripada asam -kloro asetat. Jika H⁺ susah lepas maka keasaman akan berkurang (Ka kecil) dan pKa besar. Gugus Cl pada posisi  pada asam -kloro asetat bersifat sebagai I^- (penarik elektron) sehingga atom C pada gugus karboksilat kurang bermuatan positif sehingga H⁺ dari asam asetat mudah lepas maka keasaman akan bertambah (Ka besar) dan pKa kecil. Jadi sifat keasaman senyawa -kloro asetat > asam asetat.

Untuk senyawa asam karboksilat yang mempunyai sifat induksi I⁺ (pendorong elektron) yang semakin besar maka sifat keasaman senyawa akan berkurang, misalnya sifat keasaman dari asam asetat > asam propionate.

Senyawa asam karboksilat yang sifat penarik elektron semakin kuat maka sifat keasaman senyawa akan bertambah, misalnya senyawa -kloro asetat dengan -fluoro asetat. Fluor (F) lebih elektronegatif daripada klor( Cl), maka keasaman -fluoro asetat > -kloro asetat.

Untuk senyawa asam karboksilat yang mempunyai sifat induksi I⁺ (penarik elektron) yang semakin besar maka sifat keasaman senyawa akan bertambah. Semakin jauh gugus penarik elektron maka sifat keasaman senyawa asam karboksilat akan berkurang.

Faktor induksi pada berbagai senyawa asam karboksilat yang telah diterangkan di atas maka harga pKa beberapa senyawa asam karboksilat dalam air pada suhu 25 °C dapat dilihat pada table berikut:

Asam	pKa	Asam	pKa	Asam	pKa
CH₃COOH	4,80	FCH₂COOH	2,66	OHCH₂COOH	3,83
(CH₃)₃N⁺-CH₂COOH	1,83	ClCH₂COOH	2,86		2,43
NH³⁺-(CH₂)COOH	4,27	Cl₂CHCOOH	1,30	HOOCCH₂COOH	2,83
-O₂C-CH₂COOH	5,69	Cl₃CCOOH	0,65	CH₃CH₂COOH	4,88
-O₂C-(CH₂)₄COOH	5,41	Cl(CH₂)COOH	4,0	(CH₃)₃CCOOH	5,05
				HCOOH	3,77