S3K2 |Sains

Minyak zaitun, daging, dan gula merah: Segala sesuatu yang kita makan terbuat dari susunan hirogen, oksigen, dan karbon dengan penambahan atom lain seperti nitrogen.

Ketika karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen membentuk ikatan seperti itu, hasilnya adalah sekelompok molekul yang merupakan dasar dan struktur kehidupan itu sendiri: asam amino yang menyusun protein. Nukleotida yang menyusun DNA juga merupakan molekul yang dibentuk dari karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen.

Singkatnya, ikatan kovalen yang mampu dibentuk oleh atom karbon sangat penting untuk keberadaan kehidupan. Andaikan hidrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen tidak terlalu "berani" saling berbagi elektron, maka kehidupan tidak akan mungkinkatan kimia yang mengikat karbon ketika membentuk senyawa organik disebut "ikatan kovalen". Ikatan kovalen terjadi ketika dua atom berbagi elektronnya.

Elektron-elektron sebuah atom menempati lapisan orbit spesifik yang mengelilingi inti atom. Orbit yang terdekat dengan nukleus dapat ditempati tidak lebih dari dua elektron. Pada orbit berikutnya elektron terbanyak adalah delapan elektron. Pada orbit ketiga, dapat mencapai delapan belas. Jumlah elektron semakin meningkat dengan penambahan orbit. Lalu, sebuah aspek yang menarik dari skema tersebut adalah atom "ingin" melengkapi jumlah elektron dalam orbit. Misalnya, oksigen memiliki enam elektron pada orbit kedua (dan yang paling luar), dan ini membuatnya lebih "berani" membentuk kombinasi dengan atom lainnya yang akan menyediakan dua kelebihan elektron yang diperlukan untuk menaikkan jumlahnya menjadi delapan. (Kenapa atom bertindak seperti itu adalah sebuah pertanyaan yang tidak terjawab. Namun dengan berperilaku seperti itu merupakan hal yang bagus: karena jika tidak, kehidupan tidak akan mungkin.)

Struktur metana: empat atom hidrogen membagi setiap satu elektron dengan sebuah atom karbon.

Ikatan kovalen merupakan hasil dari kecenderungan atom untuk melengkapi elektron pada orbitnya. Dua atau lebih atom dapat mengisi kekurangan dalam orbitnya dengan saling berbagi elektron. Sebuah contoh yang bagus adalah molekul air (H₂O), yang unsur pembentuknya (dua atom hidrogen dan satu atom oksigen) membentuk ikatan kovalen. Dalam senyawa ini, oksigen melengkapi jumlah elektron pada orbit kedua menjadi delapan dengan berbagi dua elektron (masing-masing satu elektron) dari orbit dua buah atom hidrogen; dengan cara yang sama, setiap atom hidrogen "meminjam" satu elektron dari atom oksigen untuk melengkapi kulitnya sendiri.

Karbon sangat piawai dalam membentuk ikatan kovalen dengan atom lain (termasuk atom karbon) yang memungkinkan terbentuknya sejumlah besar senyawa. Salah satu contoh dari senyawa ini yang paling sederhana adalah metana: gas biasa yang dibentuk dari ikatan kovalen empat atom hidrogen dan satu atom karbon. Hanya dengan enam elektron, orbit terluar karbon kekurangan empat elektron untuk menggenapkan menjadi delapan, tidak seperti oksigen yang kekurangan dua, dan karena inilah, empat atom hidrogen diperlukan untuk melengkapinya.

Telah disebutkan bahwa karbon memiliki beragam kemampuan dalam membentuk ikatan dengan atom lain dan kemampuan inilah yang menghasilkan beragam senyawa. Kelompok senyawa yang dibentuk secara eksklusif dari karbon dan hidrogen disebut "hidrokarbon". Kelompok ini merupakan kelompok senyawa yang sangat beragam yang meliputi gas alam, bensin, kerosen, dan minyak oli. Hidrokarbon seperti etilen dan propilen adalah dasar pembentuk industri petrokimia modern. Hidrokarbon seperti benzena, toluena, dan terpentin tidak asing lagi bagi siapa pun yang kerjanya berhubungan dengan cat. Naptalen yang melindungi pakaian kita dari ngengat adalah hidrokarbon lainnya. Dengan tambahan klorin dalam senyawa, beberapa hidrokarbon menjadi zat bius; dengan tambahan florin, kita memiliki freon, gas yang banyak digunakan dalam AC.

Terdapat kelompok senyawa penting lain bentukan dari karbon, hidrogen, dan oksigen yang berikatan kovalen satu dengan lainnya. Dalam kelompok ini kita temukan alkohol seperti etanol dan propanol, keton, aldehid, dan asam lemak, sebagai salah satu dari sekian banyak senyawa. Kelompok senyawa lain yang tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen adalah gula, yang mencakup glukosa dan fruktosa.

Selulosa yang menyusun kerangka kayu dan bahan kertas mentah adalah karbohidrat. Begitu juga dengan cuka. Demikian pula lilin lebah dan asam formiat. Setiap senyawa dan bahan-bahan yang begitu beragam yang terbentuk alami di dunia kita ini "tidak lebih" merupakan susunan berbeda dari karbon, hidrogen, dan oksigen yang diikat bersama oleh ikatan kovalen.