Anthrax

Anthrax is the disease caused by the bacterium Bacillus anthracis, which lives in soil. The bacterial cell lives as a hardy spore to survive harsh conditions. The spores germinate into thriving colonies of bacteria once inside an animal or person. Anthrax usually affects livestock far more than humans, but—as we know from the 2001 anthrax attacks in the United States—anthrax is feared as a modern biological weapon.
Anthrax occurs in three forms:

* Cutaneous (affecting the skin)
* Inhalational (in the lungs)
* Gastrointestinal (in the digestive tract)

Cutaneous Anthrax

Cutaneous anthrax is the most common form of the disease. People with cuts or open sores can get cutaneous anthrax if they come in direct contact with the bacteria or its spores, usually through contaminated animal products. The skin will redden and swell, much like an insect bite, and then develop a painless blackened lesion or ulcer that may form a brown or black scab, which is actually dead tissue. Cutaneous anthrax responds well to antibiotics but may spread throughout the body if untreated. People who work with certain animals or animal carcasses are at risk of getting this form of the disease. Cutaneous anthrax is rare in the United States. According to the Centers for Disease Control and Prevention (CDC), the United States sees only one to two cases per year.
Inhalational Anthrax

When a person inhales the spores of B. anthracis, they germinate and the bacteria infect the lungs, spreading to the lymph nodes in the chest. As the bacteria grow, they produce two kinds of deadly toxins.

Symptoms usually appear 1 to 7 days after exposure, but they may first appear more than a month later. Fever, nausea, vomiting, aches, and fatigue are among the early symptoms of inhalational anthrax; it progresses to labored breathing, shock, and often death.

Historically, the mortality rate for naturally occurring inhalational anthrax has been 75 percent, even with appropriate treatment. But inhalational anthrax is rare. In the 2001 anthrax attacks, 11 people were infected with inhalational anthrax and 6 survived. Prior to 2001, the last known U.S. case was in 1976, when a California craftsman died after getting the infection from imported yarn contaminated with anthrax spores.
Gastrointestinal Anthrax

People can get gastrointestinal anthrax from eating meat contaminated with anthrax bacteria or their spores. Symptoms are stomach pain, loss of appetite, diarrhea, and fever. Antibiotic treatment can cure this form of anthrax, but left untreated, it may kill half of those who get it.

Gastrointestinal anthrax occurs naturally in warm and tropical regions of Asia, Africa, and the Middle East. There have been no confirmed cases of gastrointestinal anthrax in the United States, although a Minnesota farm family may have experienced symptoms of the disease in 2000 after eating meat from a steer that had anthrax.

OPERASI ALJABAR

Operasi aljabar yang meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian dapat diterapkan pada suatu fungsi. Sebagai contoh, misalkan diberikan f(x) = x + 1 dan g(x) = x - 1. Apa hasil dari (f + g)(x), (f - g)(x), (f . g)(x) dan (f / g)(x) ?

Nah… dengan Maple Anda dapat melihat hasil operasi aljabar fungsi tersebut.

Berikut ini beberapa perintah untuk mencari hasil operasi aljabar fungsi pada contoh di atas.

> f := x -> x + 1;
> g := x -> x - 1;

Perintah berikut ini untuk mencari hasil dari (f + g)(x) dengan Maple yang akan menghasilkan 2x.

> (f + g)(x);

Perintah berikut ini untuk mencari hasil dari (f - g)(x) dengan Maple yang akan menghasilkan 2.

> (f - g)(x);

Perintah berikut ini untuk mencari hasil dari (f * g)(x) dengan Maple yang akan menghasilkan x^2 - 1.

> (f * g)(x);
> expand(%);

Catatan: perintah expand(%) digunakan untuk menjabarkan hasil operasi perintah sebelumnya.

Perintah berikut ini untuk mencari hasil dari (f / g)(x) dengan Maple yang akan menghasilkan (x + 1)/(x - 1)

> (f / g)(x);

Bagaimana dengan evaluasi fungsi pada fungsi hasil operasi aljabar, misalnya mencari nilai (f + g)(3.5) ? Untuk mencari hasil evaluasi fungsi dari fungsi hasil operasi aljabar, cukup mudah perintahnya, yaitu

> (f + g) (3.5);

Selanjutnya bagaimana dengan menggambar grafik dari fungsi hasil operasi aljabar? Lagi-lagi caranya cukup mudah, yaitu tinggal gunakan plot() selesai. Contoh:

> plot((f + g)(x), x=0..4);

Sebagai latihan, coba Anda definisikan fungsi f(x) = 2x + 3 dan g(x) = x + 2. Selanjutnya carilah (f + g)(x) lalu gambarlah f(x), g(x) dan (f + g)(x) dalam satu bidang gambar. Coba simpulkan sifat grafik fungsi (f + g)(x) tersebut.

Coelenterata

Mempunyai rongga besar di tengah-tengah tubuhnya yang berfungsi seperti Usus pada hewan-hewan tingkat tinggi. Rongga itu disebut rongga Gastrovaskuler. Simetri tubuhnya Radial dan terdapat Tentakel disekitar mulutnya yang berfungsi untuk menangkap dan memasukkan makanan ke dalam tubuhnya. Tentakel vang dilengkapi sel Knidoblas yang mengandung racun sengat disebut Nematokis (ciri khas dari hewan berongga).
Dinding tubuhnya terdiri dari 2 lapisan lembaga yaitu:
1. Ektoderm Þ bagian luar
2. Endoderm Þ bagian dalam

Diantara dua lapisan tersebut terdapat lapisan tipis yang disebut Mesoglea. Karena dinding tubuhnya terdiri dari dua lapisan lembaga maka hewan itu disebut Þ Hewan Diploblastik

Sebagian besar Coelenterata hidup di laut kecuali hydra sp. dan beberapa jenis lainnya. Hewan tersebut mempunyai dua fase bentuk tubuh yaitu fase Polip dan fase Medusa. Polip adalah fase saat hewan melekat pada suatu substrat (tidak dapat berpindah) sedangkan medusa adalah fase saat hewan dapat bergerak bebas.

Kelas-kelas yang termasuk di dalam filum Coelenterata adalah:
HYDROZOA Contoh jenis dari kelas tersebut adalah Hydra, yang hidup di dalam air tawar. Ujung tempat letaknya mulut disebut ujung Oral sedangkan yang melekat pada dasar
disebut ujung Aboral. Cara reproduksi hewan disebut adalah dengan cara vegetatif maupun generatif. Contoh lain adalah Obelia.
SCYPOZOA Sebagian besar hidup dalam bentuk medusa. Bentuk polip hanya pada tingkat larva.
Contoh jenis dari kelas tersebut adalah Aurelia sp. (ubur-ubur kuping) yang sering terdampar di pantai-pantai.
Larva disebut Þ Planula, kemudian menjadi polip yang disebut Skifistoma. Dari skifistoma terbentuk medusa yang disebut Efira.
ANTHOZOA Tidak mempunyai bentuk sebagai medusa (sepanjang hidupnya Þ Polip).
Contoh jenis dari kelas tersebut adalah anemon laut (Cribinopsis fernaldi). Mempunyai alat pernafasan sederhana disebut Þ Sifonoglifa.
CTENOPHORA Satu-satunya Coelenterata yang tidak memiliki mematokis.

PORIFERA

Porifera adalah hewan air yang hidup di laut. Hidupnva selalu melekat pada substrat (sesil) dan tidak dapat berpindahtempat secara bebas. Ciri utama Þ memiliki iubang (Pori) yang banyak dan membentuk suatu Sistem Saluran. Air dan makanan yang larutdidalamnya diarnbil oleh hewan tersebut masuk melalui lubang Ostium, kemudian masuk ke dalam rongga tubuh. Setelahmakanan diserap air yang berlebihan dikeluarkan melalui lubang yang di sebut Oskulum. Terdapat sel dengan bentuk khusus yang disebut Koanosit atau Sel Leher yang berfungsi untuk pencemaan makanan.Sel koanosit memiliki nukleus, vakuola dan flagel. Karena pencernaan berlangsung di dalam sel maka Þ pencernaan Intrasel. Mempunyai Eksoskeleton (Rangka Luar): terdiri dari serabut-serabut lentur yang disebut Spongin dan terdiri dari duriyang disebut Spikula. Pembiakan dengan cara generatif (kawin), hewan ini mempunyai daya Regenerasi yang tinggi. PORIFERA DIBEDAKAN MENJADI 3 GOLONGAN CALCAREA Þ Sycon dan Cluthrina HEXACTINELLIDA Þ Pheronima DEMOSPONGIA Þ Euspongila, Spongila (bertubuh lunak) Þ digunakan orang untuk alat pembersih kaca dan lainnya. TIPE SISTEM PEMBULUH AIR YANG DIMILIKI OLEH PORIFERA 1. Ascon 2. Sycon 3. Rhagon (Leucon) Gambar Struktur Tubuh Porifera

Platyhelminthes

Disebut Þ Cacing Pipih (Flat Worm) dengan ciri antara lain:

• Tubuh simetri bilateral
• Belum memiliki sistem peredaran darah
• Belum memiliki anus
• Belum memiliki rongga badan Þ termasuk
kelompok Triploblastik Aselomata
• Memiliki basil isap (sucker)

Sistem saraf terdiri dari ganglion otak dan saraf-saraf tepi Saraf Tangga Tali. Beberapa ada yang mempunyai alat keseimbangan Statotista.

TERDIRI DARI TIGA KELAS :

1

TURBELARIA (Cacing Berambut Getar) Satu-satunya kelas yang hidup bebas (non-parasit), contohnya adalah Planaria yang mempunyai sistem ekskresi dari sel-sel api (Flame Cell). Bersifat Hermafradit dan berdaya regenerasi cepat.

2

TREMATODA (Cacing Isap) Jenis-jenis kelas ini adalah : Fasciola hepatica (cacing hati ternak), bersifat hetmafrodit. Siklus hidupnya adalah : Telur Þ Larva Mirasidium masuk ke dalam tubuh siput Lymnea Þ Sporokista Þ berkembang menjadi Larva (II) : Redia Þ Larva (III) : Serkaria yang berekor, kemudian keluar dari tubuh keong Þ Kista yang menempel pada tetumbuhan air (terutama selada air Þ Nasturqium officinale) kemudian termakan hewan ternak (dapat tertular ke orang, apabila memakan selada air) Þ masuk ke tubuh dan menjadi Cacing dewasa menyebabkan Fascioliasis. Clonorchis sinensis / Opistorchis sinensis (cacing hati manusia) Siklus hidupnya adalah: Telur Þ Larva Mirasidium Þ Sporokista Þ Larva (II) : Redia Þ Larva (III) : Serkaria Þ Larva(IV) : Metaserkaria, masuk ke dalam tubuh Ikan kemudian termakan oleh Orang Cacing dewasa, menyebabkan Clonorchiasis. Schistosoma Contohnya adalah Schistosoma japonicum, Schistosoma haematobium dan Schistosoma mansoni. hidup dipembuluh darah dan merupakan parasit darah. Memiliki hospes perantara Siput. Menyebabkan Schistosomiasis. Paragonimus westermani (cacing paru) Cacing yang menjadi parasit dalam paru-paru manusia. Sebagai hospes perantara ialah ketam (Eriocheirsinensis) dan tetumbuhan air. Menyebabkan Paragonimiasis. Fasciolopsis buski Cacing yang menjadi parasit dalam tubuh manusia. Hidup di dalam usus halus. Hospes perantaranya adalah tetumbuhan air. Menyebabkan Fasciolopsiasis.

CESTODA (Cacing Pita)

Tubuhnya terdiri dari rangkaian segmen-segmen yang masing-masing disebut Proglottid.

Kepala disebut Skoleks dan memiliki alat isap (Sucker) yang memiliki kait (Rostelum) terbuat dari kitin. Pembentukan segmen (segmentasi) pada cacing pita disebut Strobilasi.

Contoh :

Taenia solium Þ Cacing pita manusia
Menyebabkan Taeniasis solium. Pada skoleknya terdapat kait-kait. Proglotid yang matang menjadi alat reproduksinya. Memiliki hospes perantara Þ Babi.

Siklus hidup :
Proglottid Masak (terdapat dalam feses) bila tertelan oleh babi Þ Embrio Heksakan, menembus usus dan melepaskan kait-kaitnya Þ Larva Sistiserkus (dalam otot lurik babi) tertelan manusia Þ Cacing dewasa.

Taenia saginata Þ Cacing pita manusia
Menyebabkan Taeniasis saginata. Pada skoleknya tidak terdapat kait-kait. Memiliki hospes perantara Þ Sapi. Daur hidupnya sama dengan Taenia solium.

Diphyllobothrium latum,
Menyebabkan Diphyllobothriasis. Parasit pada manusia dengan hospes perantara berupa katak sawah
(Rana cancrivora), ikan dan Cyclops.

Echinococcus granulosus
Cacing pita pada anjing.

Himenolepis nana
Cacing pita yang hidup dalam usus manusia dan tikus. Tidak memiliki hospes perantara.

PROTOZOA

Merupakan filum hewan bersel satu yang dapat melakukan reproduksi seksual (generatif) maupun aseksual (vegetatif).Habitat hidupnya adalah tempat yang basah atau berair. Jika kondisi lingkungan tempat hidupnya tidak menguntungkanmaka protozoa akan membentuk membran tebal dan kuat yang disebut Kista. Ilmuwan yang pertama kali mempelajariprotozoa adalah Anthony van Leeuwenhoek.

PROTOZOA DIBAGI MENJADI 4 KELAS Þ BERDASAR ALAT GERAK

1	Rhizopoda (Sarcodina), alat geraknya berupa pseudopoda (kaki semu) • Amoeba proteus memiliki dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan dan vakuola kontraktil. • Entamoeba histolityca menyebabkan disentri amuba (bedakan dengan disentri basiler yang disebabkan Shigella dysentriae) • Entamoeba gingivalis menyebabkan pembusukan makanan di dalam mulut radang gusi (Gingivitis) • Foraminifera sp. fosilnya dapat dipergunakan sebagai petunjuk adanya minyak bumi. Tanah yang mengandung fosil fotaminifera disebut tanah globigerina. • Radiolaria sp. endapan tanah yang mengandung hewan tersebut digunakan untuk bahan penggosok.
2	Flagellata (Mastigophora), alat geraknya berupa nagel (bulu cambuk). Dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu: • Golongan phytonagellata - Euglena viridis (makhluk hidup peralihah antara protozoa dengan ganggang) - Volvax globator (makhluh hidup peralihah antara protozoa dengan ganggang) - Noctiluca millaris (hidup di laut dan dapat mengeluarkan cahaya bila terkena rangsangan mekanik) • Golongan Zooflagellata, contohnya : - Trypanosoma gambiense & Trypanosoma rhodesiense. Menyebabkan penyakit tidur di Afrika dengan vektor (pembawa) Þ lalat Tsetse (Glossina sp.) Trypanosoma gambiense vektornya Glossina palpalis Þ tsetse sungai Trypanosoma rhodeslense vektornya Glossina morsitans Þ tsetse semak - Trypanosoma cruzl Þ penyakit chagas - Trypanosoma evansi Þ penyakit surra, pada hewan ternak (sapi). - Leishmaniadonovani Þ penyakit kalanzar - Trichomonas vaginalis Þ penyakit keputihan
3	Ciliata (Ciliophora), alat gerak berupa silia (rambut getar) • Paramaecium caudatum Þ disebut binatang sandal, yang memiliki dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan dan vakuola kontraktil yang berfungsi untuk mengatur kesetimbangan tekanan osmosis (osmoregulator). Memiliki dua jenis inti Þ Makronukleus dan Mikronukleus (inti reproduktif). Cara reproduksi, aseksual Þ membelah diri, seksual Þ konyugasi. • Balantidium coli Þ menyebabkan penyakit diare.
4	Sporozoa, adalah protozoa yang tidak memiliki alat gerak Cara bergerak hewan ini dengan cara mengubah kedudukan tubuhnya. Pembiakan secara vegetatif (aseksual) disebut juga Skizogoni dan secara generatif (seksual) disebut Sporogoni. Marga yang berhubungan dengan kesehatan manusia Þ Toxopinsma dan Plasmodium. Jenis-jenisnya antara lain: - Plasmodiumfalciparum Þ malaria tropika Þ sporulasi tiap hari - Plasmodium vivax Þ malaria tertiana Þ sporulasi tiap hari ke-3 (48 jam) - Plasmodium malariae Þ malaria knartana Þ sporulasi tiap hari ke-4 (72 jam) - Plasmodiumovale Þ malaria ovale

Siklus hidup Plasmodium mengalami metagenesis terjadi di dalam tubuh manusia (reproduksi vegetatif Þ skizogoni) dan didalam tubuh nyamuk Anopheles sp. (reproduksi generatif Þ sporogoni). secara lengkap sebagai berikut:

Sporozoit Þ Masuk Tubuh Di Dalam Hati (Ekstra Eritrositer) Þ Tropozoid Þ Merozoit (memakan eritrosit Þ Eritrositer) Þ Eritrosit Pecah (peristiwanya Þ Sporulasi) Þ Gametosit Þ Terhisap Nyamuk Þ Zygot Ookinet Þ Oosis Þ Sporozeit.

Pemberantasan malaria dapat dilakulcan dengan cara :

1. Menghindari gigitan nyamuk Anopheles sp.
2. Mengendalikan populasi nyamuk Anopheles dengan insektisida dan larvasida
3. Pengobatan penderita secara teratur dengan antimalaria Þ chloroquin, fansidar, dll

BRIYOPHYTA

Lumut merupakan tumbuhan darat sejati, walaupun masih menyukai tempat yang lembab dan basah. Lumut yang hidup di air jarang kita jumpai, kecuali lumut gambut (sphagnum sp.).

Pada lumut, akar yang sebenarnya tidak ada, tumbuhan ini melekata dengan perantaraan Rhizoid (akar semu), olehkaren aitu tumbuhan lumut merupakan bentuk peralihan antara tumbuhan ber-Talus (Talofita) dengan tumbuhan ber-Kormus (Kormofita).

Lumut mempunyai klorofil sehingga sifatnya autotrof.

Lumut tumbuh di berbagai tempat, yang hidup pada daun-daun disebut sebagai epifil. Jika pada hutan banyak pohon dijumpai epifil maka hutan demikian disebut hutan lumut.

Akar dan batang pada lumut tidak mempunyai pembuluh angkut (xilem dan floem). Pada tumbuhan lumut terdapat Gametangia (alat-alat kelamin) yaitu: a. Alat kelamin jantan disebut Anteridium yang menghasilkan Spermtozoid b. alat kelamin betina disebut Arkegonium yang menghasilkan Ovum

Jika kedua gametangia terdapat dalam satu individu disebut berumah satu (Monoesius). Jika terpisah pada dua individu disebut berumah dua (Dioesius).

Gerakan spermatozoid ke arah ovum berupakan Gerak Kemotaksis, karena adanya rangsangan zat kimia berupa lendir yang dihasilkna oleh sel telur.

Sporogonium adalah badan penghasil spora, dengan bagian bagian :
- Vaginula (kaki)
- Seta (tangkai)
- Apofisis (ujung seta yang melebar)
- Kotak Spora : Kaliptra (tudung) dan Kolumela (jaringan dalam kotak
spora yang tidak ikut membentuk spora). Spora lumut bersifat haploid.

CONTOH-CONTOH SPESIES LUMUT

a. Kelas HEPATICAE (lumut hati) :
Marchantia polymorpha >> bentuknya pipih seperti pita, dahulu digunakan untuk pengobatan hepatitis.

b. Kelas MUSCI (lumut daun) :
- Sphagnum fimbriatum
- Sphagnum acutilfolium
- Sphagnum squarrosum
- Sphagnum ruppinense
Semuanya dinamakan lumut gambut dan sering disterilkan dan digunakan orang sebagai pengganti kapas.

GANGGANG BIRU

Di dalam klasifikasi, ganggang biru digolongkan kedalam Divisio Cyanophyta.

CIRI-CIRI UMUM:
- tipe sel: sel Prokariotik (sama dengan bakteri)
- Uniseluler dan Multiseluler
- Memiliki pigmen fikosianin
- Klorofil tidak di dalam kloroplas, tetapi tersebar di seluruh sitoplasma

HABITAT
- Perairan (terutama perairan tawar) dan tempat-tempat lembab.
- Mampu hidup pada perairan dengan suhu sampai 85 derajat C (sumber air panas) sehingga Ganggang Biru merupakan salah satu vegetasi perintis.

Gbr. Nostoc

CONTOH SPESIES

1. Alga biru uniseluler
- Chroococcus -> hidup di air/kolam yang tenang
- Gloeocapsa -> hidup pada batu atau epifit pada tumbuhan lain

2. Alga biru uniseluler berkoloni
- Polycistis
- Spirulina -> dapat diolah menjadi makanan kesehatan (food
suplement)

3. Alga biru berbentuk benang
- Oscillatoria
- Nostoc commune
- anabaena azollae dan anabaena cycadae bersimbiosis dengan Azolla
pinnata dan Cycas rumphii. Simbiosis Anabaena azollae dnegan Azolla
pinnata sebagai alternatif pupuk Urea, karena simbiosis ini dapat
meningkatkan kadar Nitrogen di lahan persawahan.

BAKTERI

CIRI-CIRI UMUM
- Tubuh uniseluler (bersel satu)
- Tidak berklorofil (meskipun begitu ada beberapa jenis bakteri yang memiliki pigmen seperti klorofil sehingga mampu berfotosintesis dan hidupnya autotrof
- Reproduksi dengan cara membelah diri (dengan pembelahan Amitosis)
- Habitat: bakteri hidup dimana-mana (tanah, air, udara, mahluk hidup)
- Satuan ukuran bakteri adalah mikron (10-3)

Gbr. arsitektur suatu sel bakteri yang khas

BENTUK-BENTUK BAKTERI

-	Kokus	: bentuk bulat, monokokus, diplokokus, streptokokus, stafilokokus, sarkina
-	Basil	: bentuk batang, diplobasil, streptobasil
-	Spiral	: bentuk spiral, spirilium (spiri kasar), spirokaet (spiral halus)
-	Vibrio	: bentuk koma

ALAT GERAK BAKTERI

Beberapa bakteri mampu bergerak dengan menggunakan bulu cambuk/flagel. Berdasarkan ada tidaknya flagel dan kedudukan flagel tersebut, kita mengenal 5 macam bakteri.

-	Atrich	: bakteri tidak berflagel. contoh: Escherichia coli
-	Monotrich	: mempunyai satu flagel salah satu ujungnya. contoh: Vibrio cholera
-	Lopotrich	: mempunyai lebih dari satu flagel pada salah satu ujungnya. contoh: Rhodospirillum rubrum
-	Ampitrich	: mempunyai satu atau lebih flagel pada kedua ujungnya. contoh: Pseudomonas aeruginosa
-	Peritrich	: mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya. contoh: salmonella typhosa

NUTRISI BAKTERI

1. Dengan dasar cara memperoleh makanan, bakteri dapat dibedakan menjadi dua:
   Bakteri heterotrof: bakteri yang tidak dapat mensintesis makanannya sendiri. Kebutuhan makanan tergantung dari mahluk lain. Bakteri saprofit dan bakteri parasit tergolong bakteri heterotrof.
2. Bakteri autotrofl bakteri yagn dapat mensistesis makannya sendiri. Dibedakan menjadi dua yaitu (1) bakteri foto autotrof dan (2) bakteri kemoautotrof.

KEBUTUHAN AKAN OKSIGEN BEBAS
Dengan dasar kebutuhan akan oksigen bebas untuk kegiatan respirasi, bakteri dibagi menjadi 2:
- Bakteri aerob: memerlukan O2 bebas untuk kegiatan respirasinya
- Bakteri anaerob : tidak memerlukan O2 bebas untu kegiatan
respirasinya.

PERTUMBUHAN BAKTERI
dipengaruhi oleh beberapa faktor :

1. Temperatur, umumnya bakteri tumbuh baik pada suhu antara 25 - 35 derajat C.
2. Kelmbaban, lingkungan lembab dan tingginya kadar air sangat menguntungkan untuk pertumbuhan bakteri
3. Sinar Matahari, sinar ultraviolet yang terkandung dalam sinar matahari dapat mematikan bakteri.
4. Zat kimia, antibiotik, logam berat dan senyawa-senyawa kimia tertentu dapat menghambat bahkan mematikan

MACAM IKATAN

a. Ikatan logam

Setelah penemuan elektron, daya hantar logam yang tinggi dijelaskan dengan menggunakan model elektron bebas, yakni ide bahwa logam kaya akan elektron yang bebas bergerak dalam logam. Namun, hal ini tidak lebih dari model. Dengan kemajuan mekanika kuantum, sekitar tahun 1930, teori MO yang mirip dengan yang digunakan dalam molekul hidrogen digunakan untuk masalah kristal logam.

Elektron dalam kristal logam dimiliki oleh orbital-orbital dengan nilai energi diskontinyu, dan situasinya mirip dengan elektron yang mengelilingi inti atom. Namun, dengan meingkatnya jumlah orbital atom yang berinteraksi banyak, celah energi dari teori MO menjadi lebih sempit, dan akhirnya perbedaan antar tingkat-tingkat energi menjadi dapat diabaikan. Akibatnya banyak tingkat energi akan bergabung membentuk pita energi dengan lebar tertentu. Teori ini disebut dengan teori pita.

Tingkat energi logam magnesium merupakan contoh teori pita yang baik (Gambar 3.8). Elektron yang ada di orbital 1s, 2s dan 2p berada di dekat inti, dan akibatnya terlokalisasi di orbital-orbital tersebut. Hal ini ditunjukkan di bagian bawah Gambar 3.8. Namun, orbital 3s dan 3p bertumpang tindih dan bercampur satu dengan yang lain membentuk MO. MO ini diisi elektron sebagian, sehingga elektron-elektron ini secara terus menerus dipercepat oleh medan listrik menghasilkan arus listrik. Dengan demikian, magnesium adalah konduktor.

Bila orbital-orbital valensi (s) terisi penuh, elektron-elektron ini tidak dapat digerakkan oleh medan listrik kecuali elektron ini lompat dari orbital yang penuh ke orbital kosong di atasnya. Hal inilah yang terjadi dalam isolator.

b. Ikatan hidrogen

Awalnya diduga bahwa alasan mengapa hidrogen fluorida HF memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan hidrogen halida lain (gambar 3.9) adalah bahwa HF ada dalam bentuk polimer. Alasan tepatnya tidak begitu jelas untuk kurun waktu yang panjang. Di awal tahunh 1920-an, dengan jelas diperlihatkan bahwa polimer terbentuk antara dua atom flourin yang mengapit atom hidrogen.

Sangat tingginya titik didih dan titik leleh air juga merupakan masalah yang sangat menarik. Di awal tahun 1930-an, ditunjukkan bahwa dua atom oksigen membentk ikatan yang mengapit hidrogen seperti dalam kasus HF (gambar 3.9). Kemudian diketahui bahwa ikatan jenis ini umum didapatkan dan disebut dengan ikatan hidrogen.

Ikatan hidrogen dengan mudah terbentuk bila atom hidroegen terikat pada atom elektronegatif seperti oksigen atau nitrogen. Fakta bahwa beberapa senyawa organik dengan gugus hidroksi -OH atau gugus amino -NH₂ relatif lebih larut dalam air disebabkan karena pembentukan ikatan hidrogen dengan molekul air. Dimerisasi asam karboksilat seperti asama asetat CH₃COOH juga merupakan contoh yang sangat baik adanya ikatan hidrogen.

Ikatan Van der Waals

Gaya dorong pembentukan ikatan hidrogen adalah distribusi muatan yang tak seragam dalam molekul, atau polaritas molekul (dipol permanen). Polaritas molekul adalah sebab agregasi molekul menjadi cair atau padat. Namun, molekul non polar semacam metana CH₄, hidrogen H₂ atau He (molekul monoatomik) dapat juga dicairkan, dan pada suhu yang sangat rendah, mungkin juga dipadatkan. Hal ini berarti bahwa ada gaya agreagasi antar molekul-molekul ini.. Gaya semacam ini disebut dengan gaya antarmolekul.

Ikatan hidrogen yang didiskusikan di atas adalah salah satu jenis gaya antarmolekul. Gaya antarmolekul khas untuk molekul non polar adalah gaya van der Waals. Asal usul gaya ini adalah distribusi muatan yang sesaat tidak seragam (dipol sesaat) yang disebabkan oleh fluktuasi awan elektron di sekitar inti. Dalam kondisi yang sama, semakin banyak jumlah elektron dalam molekul semakin mudah molekul tersebut akan dipolarisasi sebab elektron-elektronnya akan tersebar luas. Bila dua awan elektron mendekati satu sama lain, dipol akan terinduksi ketika awan elektron mempolarisasi sedemikian sehingga menstabilkan yang bermuatan berlawanan. Dengan gaya van der Waals suatu sistem akan terstabilkan sebesar 1 kkal mol^-1. Bandingkan harga ini dengan nilai stabilisasi yang dicapai dengan pembentukan ikatan kimia (dalam orde 100 kkal mol^-1). Kimiawan kini sangat tertarik dengan supramolekul yang terbentuk dengan agregasi molekul dengan gaya antarmolekul.

Latihan 3.1 Kekuatan ikatan ion

Energi interaksi antara dua muatan listrik Q1 dan Q2 (keduanya adalah bilangan bulat positif atau negatif) yang dipisahkan dengan jarak r (nm) adalah E = 2,31×10^-19 Q1Q2/r (J nm). Hitung energi interaksi untuk kasus: (1) interaksi antara Na⁺ dan Cl^– dengan r = 0,276 nm; (2) interaksi antara Mg²⁺ dan O^2- dengan r = 0,25 nm.

3.1 Jawab

(1) E = 2,31 x 10^-19 (+1)(-1)/(0,276) = -8,37 x 10^-19 (J); atau untuk per mol,
(2) E = 2,31×10^-19 (+2)(-2)/(0,205) = -4,51 x 10^-18 (J); atau per mol,

E(mol) = -8,37 x 10^-19 x 6,022 x 10²³ J = 5,04 x 10⁵ J = 504,0 kJ.

E(mol) = -4,51 x 10^-18 x 6,022 x 10²³ J = 2,71 x 10⁵ J = 271,0 kJ

Alasan mengapa yang kedua lebih besar adalah lebih besarnya muatan ion dan kedua karena jarak antar ionnya lebih pendek.

3.2 Kepolaran ikatan

Besarnya kepolaran ikatan, yakni besarnya distribusi pasangan elektron yang tidak merata, ditentukan oleh perbedaan ke-elektronegativan dua atom yang membentuk ikatan. Susuanlah ikatan-ikatan berikut berdasarkan kenaikan kepolarannya. Anda dapat menggunakan Tabel 5.7 untuk melihat nilai keelektronegativannya.

H-H, O-H, Cl-H, S-H, F-H

3.2 Jawab

H-H <>

3.3 Rumus struktur Lewis

Dengan mengikuti aturan oktet, tuliskan rumus struktur Lewis senyawa-senyawa berikut:

(a) hidrogen fluorida HF (b) nitrogen N₂ (c) metana CH₄ (d) karbon tetrafluorida CF₄ (e) kation nitrosil NO⁺ (f) ion karbonat CO₃^2- (g) asetaldehida HCHO

3.3 Jawab

3.4 Senyawa-senyawa boron-nitrogen

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut:

(1) Tuliskan konfigurasi elektron boron dalam keadaan dasar. (2) Gambarkan rumus struktur Lewis BF₃. (3) Gambarkan rumus struktur Lewis NH₃. (4) Reaksi antara NH₃ dan BF₃ menghasilkan senyawa adisi. Jelaskan mengapa reaksi ini berlangsung, dan sarankan struktur senyawa adisinya.

3.4 Jawab

(1) 1s²2s²3p¹

STRUKTUR MOLEKUL

Titik leleh dan titik didih

Substansi molekuler cenderung untuk menjadi gas, cairan atau padatan yang bertitik leleh rendah, karena gayatarik antar-molekul terhitung lemah. Anda tidak harus memutus ikatan kovalen yang ada untuk melelehkan atau mendidihkan sebuah zat molekuler.

Ukuran titik leleh dan titik didih akan tergantung pada kekuatan gaya antarmolekul. Kehadiran ikatan hidrogen akan meningkatkan titik leleh dan titik didih. Molekul yang berukuran lebih besar memungkinkan dayatarik van der Waals yang lebih besar pula - dan molekul tersebut akan lebih membutuhkan lebih banyak banyak energi untuk pemutusan ikatannya.

Kelautan dalam air

Kebanyakan substansi molekuler tidak larut dalam (atau hanya sangat sedikit larut) dalam air. Substansi molekuler yang dapat larut setelah bereaksi dengan air, atau yang lainnya dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air.

Kenapa metana, CH₄, tidak larut dalam air?

Metana sendiri tidak masalah. Metana adalah suatu gas, dan karena itu molekulnya terpisah - air tidak dibutuhkan untuk mengambil sebagian metana dari bagian yang lain.

Masalahnya adalah ikatan hidrogen antara molekul air. Jika metana dilarutkan, metana memiliki gaya untuk menarik molekul air dan karena itu memutuskan ikatan hidrogen. Hal ini membutuhkan sejumlah energi.

Daya tarik yang memungkinkan antara molekul metana dan molekul air lebih lemah dibandingkan gaya van der Waals - dan tidak cukup energi yang dapat dilepaskan ketika gaya van der Waals terbentuk. Kemudahan ini tidak menguntungkan secara energetik untuk pencampuran metana dan air.

Kenapa amonia, NH₃, larut dalam air?

Amonia memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen. Ketika ikatan hidrogen antara molekul air putus, ikatan tersebut dapat digantikan oleh ikatan yang setara antara molekul air dan molekul metana.

Sebagian amonia juga bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida.

Panah dua arah menunjukkan bahwa reaksi tidak berkesudahan. Pada tiap waktu hanya sekitar 1% amonia yang dapat bereaksi untuk membentuk ion amonium. Kelarutan amonia terutama tergantung pada ikatan hidrogen dan bukan pada reaksi.

Kebanyakan substansi molekuler yang lain larut dengan bebas pada air karena substansi molekuler tersebut dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air termasuk etanol (alkohol) dan sukrosa (gula).

Kelarutan dalam pelarut organik

Substansi molekuler acapkali larut dalam pelarut organik - yang berbentuk molekul. Antara zat terlarut (zat yang larut) dan pelarut keduanya memiliki molekul-molekul yang tertarik satu sama lain melalui gaya van der Waals. Meskipun dayatarik tersebut akan diganggu ketika keduanya bercampur, dayatarik digantikan oleh dayatarik yang lain yang sama antara dua molekul yang berbeda.

Daya hantar listrik

Substansi molekuler tidak akan dapat menghantarkan listrik. Seperti pada kasus dimana elektron dapat terdelokalisasi pada molekul tertentu, tidak terdapat kontak yang cukup antar molekul untuk memperbolehkan elektron untuk bergerak di seluruh bagian cairan atau padatan.

Beberapa contoh tersendiri

Iodium, I₂

Iodium merupakan padatan kristalin abu tua dengan uap ungu. Titik leleh: 114°C. B.Pt: 184°C. Iodium sedikit, sedikit larut dalam air, tetapi larut dengan sangat leluasa dalam pelarut organik.

Karena itu Iodium merupakan padatan bertitik leleh rendah. Kristalinitas memberikan susunan molekul yang teratur.

Strukturnya digambarkan sebagai kubus terpusat permukaan - ini adalah kubus molekul iodium dengan molekul yang lain berada pada pusat tiap muka.

Orientasi molekul iodium dengan struktur ini sungguh sulit untuk digambarkan (apalagi diingat!). Jika silabus pengajaran dan ujian akhir yang kamu ikuti mengharuskan untuk mengingatnya, perhatikan dengan hati-hati urutan diagram yang menunjukkan setiap lapisannya.

Dengan catatan bahwa seiring kamu melihatnya menurun pada kubus, semua molekul di sebelah kiri dan kanan bersekutu dengan cara yang sama. Satu molekul yang ditengah bersekutu dengan yang diseberangnya.

Semua diagram menunjukkan sudut pandang “mengambang” tentang kristal. Molekul iodium, tentu saja, saling bersentuhan satu sama lain. Pengukuran jarak antar atom pusat pada kristal menunjukan dua harga yang berbeda:

Atom-atom iodium pada tiap molekul tertarik berdekatan secara bersamaan melalui ikatan kovalen. Dayatarik van der Waals antara molekul-molekulnya lebih lemah, dan kamu dapat memikirkan atom pada dua molekul yang terpisah hanya saling menyentuh satu sama lain.

Es

Es adalah contoh yang baik padatan yang berikatan hidrogen.

Terdapat sedikit perbedaan sususun molekul air pada es. Ini adalah salah satunya, tetapi bukan yang biasanya - saya tidak dapat menggambarkannya dengan cara lain supaya dapat dimengerti! Satu-satunya yang berikut dikenal dengan "es kubik", atau "es Ic". Molekul air tersusun seperti pada struktur intan.

Ini hanya sebagian kecil dari sebuah struktur yang memiliki jumlah molekul yang sangat banyak dalam bentuk tiga dimensi. Pada diagram, garis menunjukkan ikatan hidrogen. Pasangan elektron mandiri yang mana atom hidrogen tertarik padanya disimpan di sebelah kiri untuk lebih jelas.

Es kubik hanya stabil pada suhu dibawah -80°C. Es yang biasa memiliki struktur yang berbeda, struktur heksagonal. Disebut dengan "es Ih".