Pengertian Isomer, Jenis dan Cara Menghitungnya

Siapa disini yang pernah melihat proses pembuatan adonan donat? Tahukah Anda bahwa satu jenis adonan donat bisa digunakan untuk membuat beberapa masakan, Kamu tahu. Misalnya donat cincin, donat bomboloni, roti tawar, anjing jagungpizza, croissant, dan banyak lagi. Artinya, masakan ini memiliki adonan dasar yang sama namun berbeda bentuk. Ternyata hal semacam ini juga berlaku di Kimia. Molekul dengan rumus kimia yang sama dapat memiliki bentuk struktur yang berbeda atau biasa disebut isomer. Lalu, apa itu isomer? Yuk, lihat selengkapnya!

Definisi Isomer

Isomer adalah kelompok senyawa yang memiliki rumus kimia yang sama, tetapi bentuk atau strukturnya berbeda. Analoginya seperti adonan donat, dimana satu adonan bisa digunakan untuk membuat berbagai macam kue.

Isomer ini hanya berlaku untuk senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa yang didominasi oleh ikatan atom C dan H. Mengapa hanya berlaku untuk hidrokarbon? Hal ini disebabkan keunikan atom karbon yang memiliki empat elektron valensi, sehingga bebas berikatan, termasuk dengan dirinya sendiri. Dengan demikian, senyawa dengan rumus kimia yang sama belum tentu memiliki bentuk struktur yang sama karena bentuk rantai atom C bisa berbeda.

Jenis Isomer

Secara umum isomer dibedakan menjadi dua, yaitu isomer struktur dan isomer geometri. Apa bedanya?

Isomer Struktural

Isomer struktural adalah isomer yang memiliki perbedaan struktural dalam ikatannya. Isomer struktur dibagi menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.

Isomer rangka

Isomer kerangka adalah senyawa atau molekul yang memiliki rumus kimia yang sama, tetapi struktur kerangka berbeda. Struktur pada kerangka yang dimaksud adalah kerangka atom C, misalnya rantai lurus atau bercabang. Contoh isomer kerangka terjadi pada senyawa N-butana dan 2-metilpropana. Perhatikan isomer di bawah ini.

Dari gambar ikatan di atas, coba hitung berapa jumlah atom C dan H pada masing-masing senyawa?

• Pada senyawa n-butana, jumlah atom C = 4 dan H = 10 atom.
• Pada senyawa 2-metilpropana, jumlah atom C = 4 dan H = 10 atom.

Artinya, kedua senyawa tersebut memiliki jumlah atom C dan H yang sama dengan rumus kimia C₄H₁₀. Namun bentuk kerangkanya berbeda, dimana n-butana memiliki rantai C lurus, sedangkan 2-metilpropana memiliki rantai C bercabang. Contoh lain dari isomer kerangka ini terjadi pada 1-pentena, 3-metil-1-butena, dan 2-metil-1-butena. Untuk frameworknya coba bikin PR ya?

Isomer posisi

Isomer posisi adalah senyawa yang memiliki rumus dan kerangka molekul yang sama, tetapi posisi gugus fungsi berbeda. Pada isomer ini letak atom C sama atau tidak ada perbedaan. Contoh isomer posisi dalam 1-butanol dan 2-butanol adalah sebagai berikut.

Dari gambar ikatan di atas terlihat bahwa kedua senyawa tersebut memiliki bentuk rantai atom C yang sama? Namun, posisi gugus -OH berbeda. Pada 1-butanol, gugus -OH terikat pada atom C nomor 4. Sedangkan pada 2-butanol, atom -OH terikat pada atom C nomor 2.

Isomer gugus fungsi

Isomer gugus fungsi adalah senyawa yang memiliki rumus kimia yang sama, tetapi gugus fungsinya berbeda. Contohnya adalah etanol dan metoksimetana. Keduanya memiliki rumus kimia yang sama yaitu C₂H₆O. Hanya saja etanol termasuk golongan alkohol sedangkan metoksimetana termasuk golongan eter. Perhatikan contoh isomer berikut.

Dari gambar ikatan di atas terlihat adanya gugus -OH dan -O- kan? Gugus -OH adalah turunan dari senyawa hidrokarbon tipe alkohol. Sedangkan gugus -O- merupakan turunan dari senyawa hidrokarbon tipe eter.

Isomer Luar Angkasa (Stereoisomer)

Isomer spasial adalah senyawa yang memiliki rumus kimia yang sama, tetapi susunan atom yang berbeda di ruang angkasa. Isomer ruang dibagi menjadi dua, yaitu sebagai berikut.

isomer geometris

Isomer geometri adalah senyawa dengan rumus kimia yang sama, tetapi susunan atom yang berbeda di sekitar ikatan rangkap. Isomer ini, yang hanya berlaku untuk alkena, memiliki karakteristik susunan cis dan trans. Apa perbedaan antara keduanya?

• Isomer cis berlaku ketika gugus yang sama dalam ikatan rangkap C saling berhadapan.
• Isomer trans berlaku jika gugus yang sama pada ikatan rangkap C berada pada posisi yang berlawanan.

Perhatikan contoh isomer berikut.

Dari gambar ikatan di atas terlihat bahwa kedua senyawa tersebut memiliki rumus kimia yang sama. Namun, posisi gugus -Br yang melekat pada ikatan rangkap C berbeda. Dalam cis, posisi -Br saling berhadapan. Sedangkan pada trance, posisi -Br saling berlawanan. Dengan perbedaan posisi gugus -Br maka sifat kedua senyawa tersebut juga berbeda. Titik didih cis-1,2-dibromoetena lebih rendah daripada trans-1,2-dibromoetena.

Isomer optik

Isomer optik adalah isomer yang terjadi pada senyawa dengan atom C kiral. Apa itu atom C kiral? Atom C kiral adalah atom C yang keempat tangannya mengikat empat gugus atom yang berbeda, sehingga terlihat asimetris. Senyawa dengan susunan atom C kiral ini mampu memutar bidang polarisasi, sehingga biasa disebut isomer optis aktif. Lihatlah gambar berikut.

Keunikan dari atom C kiral ini adalah bayangannya tidak dapat sama dengan benda aslinya. Dengan kata lain, hasil pantulannya berlawanan atau berseberangan. Misalnya, senyawa R-2-butanol adalah bayangan cermin dari senyawa S-2-butanol. Isomer optik ini dapat ditemukan dalam senyawa kompleks, seperti ribosa dan glukosa. Berapa banyak isomer optik yang ada di senyawa ini? Untuk menentukan isomer optik senyawa dengan atom C kiral, gunakan persamaan 2^Ndengan N jumlah atom C kiral.

Bagaimana Menghitung Isomer Alkana?

Untuk menentukan isomer alkana, Anda dapat menggunakan metode berikut.

• Untuk 2 atom C tidak ada isomer.
• Untuk 3 atom C memiliki 1 isomer.
• Untuk 4-7 atom C, jumlah isomer mengikuti rumus = 1 + 2^(n-4).
• Untuk 9 atom C, jumlah isomer mengikuti rumus = 2 + 2^(n-4).
• Untuk 9 atom C, jumlah isomer mengikuti rumus = 3 + 2^(n-4).

Contoh Masalah Isomer

Untuk mengasah kemampuan Anda, mari kita lihat contoh soal berikut.

Contoh Soal 1

Lihatlah gambar berikut.

Tentukan jenis isomer dari gambar di atas!

Diskusi:

Rumus kimia senyawa dalam soal adalah C₅H₁₂.

• Senyawa paling atas memiliki nama n-pentana.
• Senyawa bawah memiliki nama 2,2-dimetil propana.

Untuk menentukan jenis isomer, coba lihat gugus fungsinya. Di antara kedua senyawa tersebut, apakah terdapat gugus fungsi tambahan? Jika tidak, maka keduanya merupakan isomer rangka, yaitu senyawa dengan rumus kimia yang sama, tetapi struktur rangkanya berbeda. Dimana n-pentana memiliki rantai atom C yang lurus, sedangkan 2,2-dimetil propana memiliki rantai atom C yang bercabang.

Contoh Soal 2

Antara propena dan 2-butena, senyawa manakah yang memiliki isomer cis-trans?

Diskusi:

Pertama-tama, Anda harus menggambar propena dan 2-butena terlebih dahulu.

Propena

2-butena

Dari struktur kedua senyawa tersebut, tentunya dapat disimpulkan senyawa mana yang memiliki isomer cis trans. Ya benar. Isomer cis-trans termasuk dalam senyawa 2-butena karena ikatan rangkap C memiliki gugus yang sama dan simetris.

Contoh Soal 3

Apa saja jenis isomer pada alkana? Apakah alkana memiliki isomer posisi?

Diskusi:

Alkana adalah senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan tunggal dan tidak mengikat gugus fungsi tertentu. Beberapa senyawa alkana dapat membentuk isomer. Namun, jenis isomernya adalah isomer kerangka, misalnya rantai atom C lurus atau bercabang.

Lalu, bagaimana dengan isomer posisi?

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, isomer posisi hanya terdapat pada turunan hidrokarbon atau senyawa dengan gugus fungsi tertentu. Sedangkan alkana tidak memiliki gugus fungsi tertentu. Artinya, alkana tidak memiliki isomer posisi.

Jadi, jenis isomer pada alkana adalah isomer kerangka dan tidak memiliki isomer posisi.

Contoh Soal 4

Ada berapa isomer heksana?

Diskusi:

Heksana adalah kelompok alkana yang memiliki rumus kimia C₆H₁₄. Heksana memiliki empat isomer kerangka, yaitu n-heksana, 2-metilpentana, 3-metilpentana, 2,3-dimetilbutana, dan 2,2-dimetilbutana.

Jadi, ada 5 isomer heksana.

Contoh Soal 5

Berapa banyak isomer alkuna yang memiliki rumus kimia C?₅H₈?

Diskusi:

Alkuna adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan rangkap tiga. Salah satu contoh senyawa alkuna adalah C₅H₈. Senyawa ini memiliki 3 isomer kerangka, yaitu sebagai berikut.

Jadi, isomer alkuna dengan rumus C₅H₈ adalah 3.

Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!