Trikarbon

Trikarbon adalah senyawa anorganik dengan rumus kimia C3 yang memiliki berat molekul 36.033 g.mol-1. Trikarbon juga dikenal dengan karbon trimer. Molekul C3 merupakan prekursor yang terdapat dalam berbagai sistem astrofisika dan astrokimia, karena trikarbon termasuk gugus karbon kecil sebagai prekursor jelaga maupun karbon besar yang mengandung molekul karbon, seperti aromatik dan fulerena. Berdasarkan kurva efisiensi fotoionisasi atau photoionization efficiency (PIE), molekul C3 atau trikarbon dapat dihasilkan di laboratorium dengan menggunakan ablasi laser yang diukur dari 11.0 hingga 13.5 eV dengan vakum radiasi undulator ultraviolet.[1]

Kejadian alami

Pengamatan spektroskopi pertama terhadap emisi C3 dilaporkan lebih dari satu abad yang lalu ketika William Huggins menyelidiki spektrum ekor komet. Studi spektroskopi dari C3 menunjukkan bahwa keadaan dasar elektroniknya menyajikan keseimbangan geometri linear. Spektrum yang dihasilkan sama dengan spektrum penyerapan pada bintang karbon dingin dan melalui ν3 pita rotasi-vibrasi pada cangkang sirkumbintang.[1]

Kejadian alami dari trikarbon yaitu molekul C3 dihasilkan melalui kejadian langka (rare occurrence) atau  jarang terjadi. Ia diidentifikasi pada ruang antarbintang terutama pada ekor komet yaitu komet Hale-Bopp, C/1995 O1.[2]

Sifat-sifat

Sifat-sifat kimia

Pada trikarbon juga diidentifikasi dengan menggunakan optik dan analisis spektroskopi massa. Profesor Emeritus Philip S. Skell dari Pennsylvania State University meneliti sifat kimia dari trikarbon yang dilakukan pada tahun 1960an. Melalui penelitian tersebut, menunjukkan adanya reaksi uap karbon yang mengindikasikan pembentukannya. Uap karbon yang dihasilkan dalam ruang hampa bereaksi pada permukaan nitrogen cair yang didinginkan dengan olefin untuk menghasilkan homolog dari zat induk bis-ethanoallene. Kemudian, senyawa 1,1,1',1'-tetramethyl-bis-ethanoallene dihasilkan dengan mereaksikan trikarbon dengan isobutilena. Sifat kimia zat ini, belum diketahui sebelumnya.[3]

Sifat-sifat fisika

Potensi ionisasi trikarbon yaitu 11 hingga 13.5 elektronvolt, dengan geometri molekul keadaan dasar yaitu linier yang diidentifikasi melalui mode vibrasi simetris dan antisimetris yaitu regangan (stretching) dan tekuk (bending) dengan panjang ikatan ikatan 129 hingga 130 pikometer yang sesuai dengan alkena.[1]

Tata nama

Nama IUPAC yang valid dibuat berdasarkan tata nama subtitutif dan aditif yaitu μ-karbidodikarbon dan nama sistematis 1λ2,3λ2-propadiena. Trikarbon dapat dilihat sebagai propadiena dengan empat atom hidrogen dihilangkan, atau sebagai propana dengan delapan atom hidrogen dihilangkan.[3]

Studi spektroskopi

Terdapat berbagai teknik standar untuk memperkirakan panjang ikatan molekul dari data spektroskopi keadaan dasar getaran. Namun, untuk molekul C3, setiap nilai yang ditentukan secara spektroskopi ini sangat berbeda dengan nilai yang diperoleh dalam perhitungan ab initio.Studi tentang molekul C3 dengan spektroskopi melaporkan hasil geometrinya bersama dengan karbon dioksida CO2 mengenai linearitas. Amplitudo getaran lentur yang besar menyebabkan molekul sedikit bengkok dalam keadaan dasar dengan deviasi lebih kecil dari 180° untuk CO2.[4]

Studi spektroskopi dari trikarbon menunjukkan bahwa keadaan dasar elektroniknya menyajikan keseimbangan geometri linear dengan perhitungan ab initio terbaru menemukan kesetimbangan dengan panjang ikatan C-C berada pada kisaran 1,296-1,301Å, sesuai dengan nilai terukur 1,297 Å.[1]

Garis rotasi-vibrasi C3 telah diidentifikasi dalam spektrum sirkumbintang pada bintang karbon IRC+ 10216. Molekul ini menarik dalam kimia pada nyala api, karena ia merupakan bahan penyusun potensial butiran karbon.[5]

Struktur

Struktur trikarbon alifatik diputus dari cincin benzena sehingga menjadi jenuh atau hidrokarbon tak jenuh. Dengan pembelahan oksidatif, asam organik dengan berat molekul berbeda dan senyawa molekul rendah seperti sulfida organik, CO, CO2, dan H2 dapat diperoleh. Hal ini merupakan produk degradasi dari Lignin.[6]

Alotrop trikarbon yang dibentuk oleh kumpulan blok penyusun C3 terikat secara kovalen dan bersifat logam karena delokalisasi elektronik. Mengenai struktur elektronik, jumlah elektron (VEC) pada molekul C3 berjumlah 12 elektron dan tidak terdapat proposisi kristal keadaan padat untuk trikarbon. Setelah dilakukan analisis kimia kuantum terhadap molekul triatomik dan diikuti dengan dasar kimia kristal yang memungkinkan pertimbangan trikarbon secara periodik sebagai sistem kimia 3D dengan berikatan kovalen.[2]

Senyawa-senyawa

Trikarbon dioksida

Trikarbon dioksida atau yang dikenal dengan karbon suboksida (C3O2) atau 1,2–propadiena–1,3–dion dengan struktur O=C=C=C=O memiliki berat molekul 68.032 g.mol-1. Kegunaan dari senyawa ini yaitu digunakan untuk preparasi malonat dan sebagai bahan pembantu untuk meningkatkan afinitas pewarna serat. Sifat fisikanya antara lain gas tidak berwarna, bau yang kuat dan menyengat, massa jenis gas 2,985 g/L, massa jenis cairan 1,114 g/mL pada 0°C, indeks bias 1,4538 (pada 0°C), tekanan uap 588 torr pada 0°C, mencair pada 6,8°C, membeku pada –111,3°C, menghasilkan nyala api berwarna biru.[7]

Trikarbon monoksida

Trikarbon monoksida (C3O) adalah karbon rantai panjang pertama yang mengandung oksigen yang diamati di medium antarbintang. Pertama kali diidentifikasi di laboratorium melalui studi spektroskopi gelombang mikro dari produk pirolisis turunan asam Meldrum. Eksperimen selanjutnya dilakukan dengan menggunakan fumaroyl diklorida sebagai molekul prekursor untuk studi gelombang mikro terperinci yang mengarah pada penentuan struktur dan juga untuk studi inframerah menggunakan teknik isolasi matriks.[8]

Referensi

  1. ^ a b c d Nicolas, Christophe; Shu, Jinian; Peterka, Darcy S.; Hochlaf, Majdi; Poisson, Lionel; Leone, Stephen R.; Ahmed, Musahid (2006-01-01). "Vacuum Ultraviolet Photoionization of C 3". Journal of the American Chemical Society (dalam bahasa Inggris). 128 (1): 220–226. doi:10.1021/ja055430+. ISSN 0002-7863. 
  2. ^ a b Matar, Samir F.; Etourneau, Jean; Solozhenko, Vladimir L. (2022-01-01). "First-principles investigations of tricarbon: From the isolated C3 molecule to a novel ultra-hard anisotropic solid". Carbon Trends. 6: 100132. doi:10.1016/j.cartre.2021.100132. ISSN 2667-0569. 
  3. ^ a b Skell, P. S.; Wescott, L. D. (1963-04). "Chemical Properties of C 3 , a Dicarbene". Journal of the American Chemical Society (dalam bahasa Inggris). 85 (7): 1023–1023. doi:10.1021/ja00890a059. ISSN 0002-7863. 
  4. ^ Breier, Alexander A.; Giesen, Thomas F.; Ross, Stephen C.; Yamada, Koichi M. T. (2020-11-05). "Improved bond length determination technique for C3 and other linear molecules with a large amplitude bending vibration". Journal of Molecular Structure. 1219: 128329. doi:10.1016/j.molstruc.2020.128329. ISSN 0022-2860. 
  5. ^ Hinkle, Kenneth W.; Keady, John J.; Bernath, Peter F. (1988-09-09). "Detection of C 3 in the Circumstellar Shell of IRC+10216". Science (dalam bahasa Inggris). 241 (4871): 1319–1322. doi:10.1126/science.241.4871.1319. ISSN 0036-8075. 
  6. ^ Huang, Jin; Fu, Shiyu; Gan, Lin, ed. (2019-01-01). Chapter 4 - Lignin Chemicals and Their Applications. Elsevier. hlm. 79–134. doi:10.1016/b978-0-12-813941-7.00004-7. ISBN 978-0-12-813941-7. 
  7. ^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical (PDF). United States of America: The McGraw-Hill Companies, Inc. hlm. 191. ISBN 0-07-049439-8. 
  8. ^ McNaughton, D.; McGilvery, D.; Shanks, F. (1991-10-01). "High resolution FTIR analysis of the ν1 band of tricarbon monoxide: Production of tricarbon monoxide and chloroacetylenes by pyrolysis of fumaroyl dichloride". Journal of Molecular Spectroscopy. 149 (2): 458–473. doi:10.1016/0022-2852(91)90301-P. ISSN 0022-2852.