Hibridisasi

Hibridisasi  adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi. Walaupun kadang-kadang diajarkan bersamaan dengan teori VSEPR, teori ikatan valensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori VSEPR.^[1]

Sejarah perkembangan

Teori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan Linus Pauling^[2] dalam menjelaskan struktur molekul seperti metana (CH₄). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem-sistem kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang efektif untuk merasionalkan struktur senyawa organik.

Teori hibridisasi tidaklah sepraktis teori orbital molekul dalam hal perhitungan kuantitatif. Masalah-masalah pada hibridisasi terlihat jelas pada ikatan yang melibatkan orbital d, seperti yang terdapat pada kimia koordinasi dan kimia organologam. Walaupun skema hibridisasi pada logam transisi dapat digunakan, ia umumnya tidak akurat.

Sangatlah penting untuk dicatat bahwa orbital adalah sebuah model representasi dari tingkah laku elektron-elektron dalam molekul. Dalam kasus hibridisasi yang sederhana, pendekatan ini didasarkan pada orbital-orbital atom hidrogen. Orbital-orbital yang terhibridisasikan diasumsikan sebagai gabungan dari orbital-orbital atom yang bertumpang tindih satu sama lainnya dengan proporsi yang bervariasi. Orbital-orbital hidrogen digunakan sebagai dasar skema hibridisasi karena ia adalah salah satu dari sedikit orbital yangpersamaan Schrödingernya memiliki penyelesaian analitis yang diketahui. Orbital-orbital ini kemudian diasumsikan terdistorsi sedikit untuk atom-atom yang lebih berat sepertikarbon, nitrogen, dan oksigen. Dengan asumsi-asumsi ini, teori hibridisasi barulah dapat diaplikasikan. Perlu dicatat bahwa kita tidak memerlukan hibridisasi untuk menjelaskan molekul, namun untuk molekul-molekul yang terdiri dari karbon, nitrogen, dan oksigen, teori hibridisasi menjadikan penjelasan strukturnya lebih mudah.

Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana.

Hibrid sp³

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH₄), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi keadaan dasar karbon adalah 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ atau lebih mudah dilihat:

(Perhatikan bahwa orbital 1s memiliki energi lebih rendah dari orbital 2s, dan orbital 2s berenergi sedikit lebih rendah dari orbital-orbital 2p)

Teori ikatan valensi memprediksikan, berdasarkan pada keberadaan dua orbital p yang terisi setengah, bahwa C akan membentuk dua ikatan kovalen, yaitu CH₂. Namun,metilena adalah molekul yang sangat reaktif (lihat pula: karbena), sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan keberadaan CH₄.

Lebih lanjut lagi, orbital-orbital keadaan dasar tidak bisa digunakan untuk berikatan dalam CH₄. Walaupun eksitasi elektron 2s ke orbital 2p secara teori mengijinkan empat ikatan dan sesuai dengan teori ikatan valensi (adalah benar untuk O₂), hal ini berarti akan ada beberapa ikatan CH₄ yang memiliki energi ikat yang berbeda oleh karena perbedaan aras tumpang tindih orbital. Gagasan ini telah dibuktikan salah secara eksperimen, setiap hidrogen pada CH₄ dapat dilepaskan dari karbon dengan energi yang sama.

Untuk menjelaskan keberadaan molekul CH₄ ini, maka teori hibridisasi digunakan. Langkah awal hibridisasi adalah eksitasi dari satu (atau lebih) elektron:

Proton yang membentuk inti atom hidrogen akan menarik salah satu elektron valensi karbon. Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital 2p. Hal ini meningkatkan pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi dengan meningkatkan potensial inti efektif.

Kombinasi gaya-gaya ini membentuk fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal sebagai orbital hibrid. Dalam kasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen, orbital 2s (orbital inti hampir tidak pernah terlibat dalam ikatan) "bergabung" dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp³ (dibaca s-p-tiga) menjadi

Pada CH₄, empat orbital hibrid sp³ bertumpang tindih dengan orbital 1s hidrogen, menghasilkan empat ikatan sigma. Empat ikatan ini memiliki panjang dan kuat ikat yang sama, sehingga sesuai dengan pengamatan.

 sama dengan 

Sebuah pandangan alternatifnya adalah dengan memandang karbon sebagai anion C⁴⁻. Dalam kasus ini, semua orbital karbon terisi:

Jika kita menrekombinasi orbital-orbital ini dengan orbital-s 4 hidrogen (4 proton, H⁺) dan mengijinkan pemisahan maksimum antara 4 hidrogen (yakni tetrahedal), maka kita bisa melihat bahwa pada setiap orientasi orbital-orbital p, sebuah hidrogen tunggal akan bertumpang tindih sebesar 25% dengan orbital-s C dan 75% dengan tiga orbital-p C. HaL ini sama dengan persentase relatif antara s dan p dari orbital hibrid sp³ (25% s dan 75% p).

Menurut teori hibridisasi orbital, elektron-elektron valensi metana seharusnya memiliki tingkat energi yang sama, namun spektrum fotoelekronnya ^[3] menunjukkan bahwa terdapat dua pita, satu pada 12,7 eV (satu pasangan elektron) dan saty pada 23 eV (tiga pasangan elektron). Ketidakkonsistenan ini dapat dijelaskan apabila kita menganggap adanya penggabungan orbital tambahan yang terjadi ketika orbital-orbital sp³ bergabung dengan 4 orbital hidrogen.

Hibrid sp²

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C₂H₄) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya. Struktur Kekule metilena akan tampak seperti:

Ethene Lewis Structure. Each C bonded to two hydrogens and one double bond between them.

Karbon akan melakukan hibridisasi sp² karena orbtial-orbital hibrid hanya akan membentuk ikatan sigma dan satu ikatan pi seperti yang disyaratkan untuk ikatan rangkap dua di antara karbon-karbon. Ikatan hidrogen-karbon memiliki panjang dan kuat ikat yang sama. Hal ini sesuai dengan data percobaan.

Dalam hibridisasi sp², orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p:

membentuk 3 orbital sp² dengan satu orbital p tersisa. Dalam etilena, dua atom karbon membentuk sebuah ikatan sigma dengan bertumpang tindih dengan dua orbital sp² karbon lainnya dan setiap karbon membentuk dua ikatan kovalen dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp² yang bersudut 120°. Ikatan pi antara atom karbon tegak lurus dengan bidang molekul dan dibentuk oleh tumpang tindih 2p-2p (namun, ikatan pi boleh terjadi maupun tidak).

Jumlah huruf p tidaklah seperlunya terbatas pada bilangan bulat, yakni hibridisasi seperti sp^2.5 juga dapat terjadi. Dalam kasus ini, geometri orbital terdistorsi dari yang seharusnya. Sebagai contoh, seperti yang dinyatakan dalam kaidah Bent, sebuah ikatan cenderung untuk memiliki huruf-p yang lebih banyak ketika ditujukan ke substituen yang lebih elektronegatif.

Hibrid sp

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp.

Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkan dua orbital sp dan menyisakan dua orbital p. Ikatan kimia dalam asetilena (etuna) terdiri dari tumpang tindih sp-sp antara dua atom karbon membentuk ikatan sigma, dan dua ikatan pi tambahan yang dibentuk oleh tumpang tindih p-p. Setiap karbon juga berikatan dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp bersudut 180°.

Hibridisasi dan bentuk molekul

Hibridisasi membantuk kita dalam menjelaskan bentuk molekul:

Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi[4]
AX2	·         Linear (180°) ·         hibridisasi sp ·         E.g., CO2	·         Tekuk (90°) ·         hibridisasi sd ·         E.g., VO2+
AX3	·         Datar trigonal (120°) ·         hibridisasi sp2 ·         E.g., BCl3	·         Piramida trigonal (90°) ·         hibridisasi sd2 ·         E.g., CrO3
AX4	·         Tetrahedral (109.5°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., CCl4	·         hibridisasi sd3 ·         E.g., MnO4−
AX5	-	·         Piramida persegi (66°, 114°)[5] ·         hibridisasi sd4 ·         E.g., Ta(CH3)5
AX6	-	·         Prisma trigonal (63°, 117°)[5] ·         hibridisasi sd5 ·         E.g., W(CH3)6

molekul hipervalen[6] (Resonansi)
Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi
AX2	-	Linear (180°)
AX3	-	Datar trigonal (120°)
AX4	-	Datar persegi (90°)
AX5	Bipiramida trigonal (90°, 120°)	Bipiramida trigonal (90°, 120°)
		·         hibridisasi pecahan (orbital s dan d) ·         E.g., Fe(CO)5
AX6	Oktahedral (90°)	Oktahedral (90°)
AX7	Bipiramida pentagonal (90°, 72°)	Bipiramida pentagonal (90°, 72°)
		·         hibridisasi pecahan (orbital s dan tiga d) ·         E.g., V(CN)74−
AX8	Antiprisma persegi	Antiprisma persegi
	·         hibridisasi pecahan (orbital s dan tiga p) ·         E.g., IF8−	·         hibridisasi pecahan (orbital s dan empat d) ·         E.g., Re(CN)83−

Secara umum, untuk sebuah atom dengan orbital s dan p yang membentuk hibrid h_i dengan sudut , maka berlaku: 1 + _ij cos() = 0. Rasio p/s untuk hibrid i adalah _i², dan untuk hibrid j _j². Dalam kasus khusus hibrdid dengan atom yang sama, dengan sudut , persamaan tersebut akan tereduksi menjadi 1 + ² cos() = 0. Sebagai contoh, BH₃memiliki geometri datar trigonal, sudut ikat 120^o, dan tiga hibrid yang setara. Maka 1 + ² cos() = 0 menjadi 1 + ² cos(120^o) = 0, berlaku juga ² = 2 untuk rasio p/s. Dengan kata lain terdapat hibrid sp² seperti yang diperkirakan dari daftar di atas.

Teori hibridisasi vs. Teori orbital molekul

Teori hibridisasi adalah bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik dan secara umum didiskusikan bersama dengan teori orbital molekul dalam buku pelajaran kimia organik tingkat lanjut. Walaupun teori ini masih digunakan secara luas dalam kimia organik, teori hibridisasi secara luas telah ditinggalkan pada kebanyakan cabang kimia lainnya. Masalah dengan teori hibridisasi ini adalah kegagalan teori ini dalam memprediksikan spektra fotoelektron dari kebanyakan molekul, meliputi senyawa yang paling dasar seperti air dan metana. Dari sudut pandang pedagogi, pendekatan hib

 Hibridisasi  adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan penjelasan kualitatif sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul. Konsep ini adalah bagian tak terpisahkan dari teori ikatan valensi. Walaupun kadang-kadang diajarkan bersamaan dengan teori VSEPR, teori ikatan valensi dan hibridisasi sebenarnya tidak ada hubungannya sama sekali dengan teori VSEPR.^[1]

Sejarah perkembangan

Teori hibridisasi dipromosikan oleh kimiawan Linus Pauling^[2] dalam menjelaskan struktur molekul seperti metana (CH₄). Secara historis, konsep ini dikembangkan untuk sistem-sistem kimia yang sederhana, namun pendekatan ini selanjutnya diaplikasikan lebih luas, dan sekarang ini dianggap sebagai sebuah heuristik yang efektif untuk merasionalkan struktur senyawa organik.

Teori hibridisasi tidaklah sepraktis teori orbital molekul dalam hal perhitungan kuantitatif. Masalah-masalah pada hibridisasi terlihat jelas pada ikatan yang melibatkan orbital d, seperti yang terdapat pada kimia koordinasi dan kimia organologam. Walaupun skema hibridisasi pada logam transisi dapat digunakan, ia umumnya tidak akurat.

Sangatlah penting untuk dicatat bahwa orbital adalah sebuah model representasi dari tingkah laku elektron-elektron dalam molekul. Dalam kasus hibridisasi yang sederhana, pendekatan ini didasarkan pada orbital-orbital atom hidrogen. Orbital-orbital yang terhibridisasikan diasumsikan sebagai gabungan dari orbital-orbital atom yang bertumpang tindih satu sama lainnya dengan proporsi yang bervariasi. Orbital-orbital hidrogen digunakan sebagai dasar skema hibridisasi karena ia adalah salah satu dari sedikit orbital yangpersamaan Schrödingernya memiliki penyelesaian analitis yang diketahui. Orbital-orbital ini kemudian diasumsikan terdistorsi sedikit untuk atom-atom yang lebih berat sepertikarbon, nitrogen, dan oksigen. Dengan asumsi-asumsi ini, teori hibridisasi barulah dapat diaplikasikan. Perlu dicatat bahwa kita tidak memerlukan hibridisasi untuk menjelaskan molekul, namun untuk molekul-molekul yang terdiri dari karbon, nitrogen, dan oksigen, teori hibridisasi menjadikan penjelasan strukturnya lebih mudah.

Teori hibridisasi sering digunakan dalam kimia organik, biasanya digunakan untuk menjelaskan molekul yang terdiri dari atom C, N, dan O (kadang kala juga P dan S). Penjelasannya dimulai dari bagaimana sebuah ikatan terorganisasikan dalam metana.

Hibrid sp³

Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH₄), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi keadaan dasar karbon adalah 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ atau lebih mudah dilihat:

(Perhatikan bahwa orbital 1s memiliki energi lebih rendah dari orbital 2s, dan orbital 2s berenergi sedikit lebih rendah dari orbital-orbital 2p)

Teori ikatan valensi memprediksikan, berdasarkan pada keberadaan dua orbital p yang terisi setengah, bahwa C akan membentuk dua ikatan kovalen, yaitu CH₂. Namun,metilena adalah molekul yang sangat reaktif (lihat pula: karbena), sehingga teori ikatan valensi saja tidak cukup untuk menjelaskan keberadaan CH₄.

Lebih lanjut lagi, orbital-orbital keadaan dasar tidak bisa digunakan untuk berikatan dalam CH₄. Walaupun eksitasi elektron 2s ke orbital 2p secara teori mengijinkan empat ikatan dan sesuai dengan teori ikatan valensi (adalah benar untuk O₂), hal ini berarti akan ada beberapa ikatan CH₄ yang memiliki energi ikat yang berbeda oleh karena perbedaan aras tumpang tindih orbital. Gagasan ini telah dibuktikan salah secara eksperimen, setiap hidrogen pada CH₄ dapat dilepaskan dari karbon dengan energi yang sama.

Untuk menjelaskan keberadaan molekul CH₄ ini, maka teori hibridisasi digunakan. Langkah awal hibridisasi adalah eksitasi dari satu (atau lebih) elektron:

Proton yang membentuk inti atom hidrogen akan menarik salah satu elektron valensi karbon. Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital 2p. Hal ini meningkatkan pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi dengan meningkatkan potensial inti efektif.

Kombinasi gaya-gaya ini membentuk fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal sebagai orbital hibrid. Dalam kasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen, orbital 2s (orbital inti hampir tidak pernah terlibat dalam ikatan) "bergabung" dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp³ (dibaca s-p-tiga) menjadi

Pada CH₄, empat orbital hibrid sp³ bertumpang tindih dengan orbital 1s hidrogen, menghasilkan empat ikatan sigma. Empat ikatan ini memiliki panjang dan kuat ikat yang sama, sehingga sesuai dengan pengamatan.

 sama dengan 

Sebuah pandangan alternatifnya adalah dengan memandang karbon sebagai anion C⁴⁻. Dalam kasus ini, semua orbital karbon terisi:

Jika kita menrekombinasi orbital-orbital ini dengan orbital-s 4 hidrogen (4 proton, H⁺) dan mengijinkan pemisahan maksimum antara 4 hidrogen (yakni tetrahedal), maka kita bisa melihat bahwa pada setiap orientasi orbital-orbital p, sebuah hidrogen tunggal akan bertumpang tindih sebesar 25% dengan orbital-s C dan 75% dengan tiga orbital-p C. HaL ini sama dengan persentase relatif antara s dan p dari orbital hibrid sp³ (25% s dan 75% p).

Menurut teori hibridisasi orbital, elektron-elektron valensi metana seharusnya memiliki tingkat energi yang sama, namun spektrum fotoelekronnya ^[3] menunjukkan bahwa terdapat dua pita, satu pada 12,7 eV (satu pasangan elektron) dan saty pada 23 eV (tiga pasangan elektron). Ketidakkonsistenan ini dapat dijelaskan apabila kita menganggap adanya penggabungan orbital tambahan yang terjadi ketika orbital-orbital sp³ bergabung dengan 4 orbital hidrogen.

Hibrid sp²

Senyawa karbon ataupun molekul lainnya dapat dijelaskan seperti yang dijelaskan pada metana. Misalnya etilena (C₂H₄) yang memiliki ikatan rangkap dua di antara karbon-karbonnya. Struktur Kekule metilena akan tampak seperti:

Ethene Lewis Structure. Each C bonded to two hydrogens and one double bond between them.

Karbon akan melakukan hibridisasi sp² karena orbtial-orbital hibrid hanya akan membentuk ikatan sigma dan satu ikatan pi seperti yang disyaratkan untuk ikatan rangkap dua di antara karbon-karbon. Ikatan hidrogen-karbon memiliki panjang dan kuat ikat yang sama. Hal ini sesuai dengan data percobaan.

Dalam hibridisasi sp², orbital 2s hanya bergabung dengan dua orbital 2p:

membentuk 3 orbital sp² dengan satu orbital p tersisa. Dalam etilena, dua atom karbon membentuk sebuah ikatan sigma dengan bertumpang tindih dengan dua orbital sp² karbon lainnya dan setiap karbon membentuk dua ikatan kovalen dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp² yang bersudut 120°. Ikatan pi antara atom karbon tegak lurus dengan bidang molekul dan dibentuk oleh tumpang tindih 2p-2p (namun, ikatan pi boleh terjadi maupun tidak).

Jumlah huruf p tidaklah seperlunya terbatas pada bilangan bulat, yakni hibridisasi seperti sp^2.5 juga dapat terjadi. Dalam kasus ini, geometri orbital terdistorsi dari yang seharusnya. Sebagai contoh, seperti yang dinyatakan dalam kaidah Bent, sebuah ikatan cenderung untuk memiliki huruf-p yang lebih banyak ketika ditujukan ke substituen yang lebih elektronegatif.

Hibrid sp

Ikatan kimia dalam senyawa seperti alkuna dengan ikatan rangkap tiga dijelaskan dengan hibridisasi sp.

Dalam model ini, orbital 2s hanya bergabung dengan satu orbital-p, menghasilkan dua orbital sp dan menyisakan dua orbital p. Ikatan kimia dalam asetilena (etuna) terdiri dari tumpang tindih sp-sp antara dua atom karbon membentuk ikatan sigma, dan dua ikatan pi tambahan yang dibentuk oleh tumpang tindih p-p. Setiap karbon juga berikatan dengan hidrogen dengan tumpang tindih s-sp bersudut 180°.

Hibridisasi dan bentuk molekul

Hibridisasi membantuk kita dalam menjelaskan bentuk molekul:

Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi[4]
AX2	·         Linear (180°) ·         hibridisasi sp ·         E.g., CO2	·         Tekuk (90°) ·         hibridisasi sd ·         E.g., VO2+
AX3	·         Datar trigonal (120°) ·         hibridisasi sp2 ·         E.g., BCl3	·         Piramida trigonal (90°) ·         hibridisasi sd2 ·         E.g., CrO3
AX4	·         Tetrahedral (109.5°)
	·         hibridisasi sp3 ·         E.g., CCl4	·         hibridisasi sd3 ·         E.g., MnO4−
AX5	-	·         Piramida persegi (66°, 114°)[5] ·         hibridisasi sd4 ·         E.g., Ta(CH3)5
AX6	-	·         Prisma trigonal (63°, 117°)[5] ·         hibridisasi sd5 ·         E.g., W(CH3)6

molekul hipervalen[6] (Resonansi)
Jenis molekul	Utama kelompok	Logam transisi
AX2	-	Linear (180°)
AX3	-	Datar trigonal (120°)
AX4	-	Datar persegi (90°)
AX5	Bipiramida trigonal (90°, 120°)	Bipiramida trigonal (90°, 120°)
		·         hibridisasi pecahan (orbital s dan d) ·         E.g., Fe(CO)5
AX6	Oktahedral (90°)	Oktahedral (90°)
AX7	Bipiramida pentagonal (90°, 72°)	Bipiramida pentagonal (90°, 72°)
		·         hibridisasi pecahan (orbital s dan tiga d) ·         E.g., V(CN)74−
AX8	Antiprisma persegi	Antiprisma persegi
	·         hibridisasi pecahan (orbital s dan tiga p) ·         E.g., IF8−	·         hibridisasi pecahan (orbital s dan empat d) ·         E.g., Re(CN)83−

Secara umum, untuk sebuah atom dengan orbital s dan p yang membentuk hibrid h_i dengan sudut , maka berlaku: 1 + _ij cos() = 0. Rasio p/s untuk hibrid i adalah _i², dan untuk hibrid j _j². Dalam kasus khusus hibrdid dengan atom yang sama, dengan sudut , persamaan tersebut akan tereduksi menjadi 1 + ² cos() = 0. Sebagai contoh, BH₃memiliki geometri datar trigonal, sudut ikat 120^o, dan tiga hibrid yang setara. Maka 1 + ² cos() = 0 menjadi 1 + ² cos(120^o) = 0, berlaku juga ² = 2 untuk rasio p/s. Dengan kata lain terdapat hibrid sp² seperti yang diperkirakan dari daftar di atas.

Teori hibridisasi vs. Teori orbital molekul

Teori hibridisasi adalah bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik dan secara umum didiskusikan bersama dengan teori orbital molekul dalam buku pelajaran kimia organik tingkat lanjut. Walaupun teori ini masih digunakan secara luas dalam kimia organik, teori hibridisasi secara luas telah ditinggalkan pada kebanyakan cabang kimia lainnya. Masalah dengan teori hibridisasi ini adalah kegagalan teori ini dalam memprediksikan spektra fotoelektron dari kebanyakan molekul, meliputi senyawa yang paling dasar seperti air dan metana. Dari sudut pandang pedagogi, pendekatan hib

Termokimia

Pengertian Termokimia

Termokimia adalah cabang dari kimia fisika yang mempelajari tentang kalor dan energi berkaitan dengan reaksi kimia dan/atau perubahan fisik. Sebuah reaksi kimia dapat melepaskan atau menerima kalor. Begitu juga dengan perubahan fase, misalkan dalam proses mencair dan mendidih. Termokimia fokus pada perubahan energi, secara khusus pada perpindahan energi antara sistem dengan lingkungan. Jika dikombinasikan dengan entropi, termokimia juga digunakan untuk memprediksi apakah reaksi kimia akan berlangsung spontan atau tak spontan.

Termokimia berawal dari hasil kerja Antoine Laurent Lavoisier pada abad ke 18, dilanjutkan dengan adanya hukum Hess. Termokimia masuk dalam kategori hukum pertama termodinamika.

Sejarah Termokimia

Termokimia mengalami dua macam generalisasi. Pernyataan tentang termokimia bervariasi sesuai dengan pengusulnya, yaitu:

• Hukum Lavoisier dan Laplace
Perubahan energi selama reaksi bisa sama dengan atau berkebalikan dengan perubahan energi pada proses kebalikan.
• Hukum Hess
Perubahan energi selama reaksi adalah sama, walaupun perubahan itu berjalan tahap demi tahap.

Lavoisier, Laplace, dan Hess juga meneliti tentang kalor jenis dan kalor laten. Selanjutnya Joseph Black yang memberi peranan besar dalam penelitian kalor laten.

Gustav Kirchoff menunjukkan bahwa variasi kalor reaksi diungkapkan dalam kapasitas kalor antara produk dan reaktan dengan rumus:

dΔH / dT = ΔC_p

Bentuk integral persamaan ini mengindikasikan adanya koreksi panas pada satu temperatur dari perhitungan dengan temperatur lain.

Persamaan Kalor

Jika dilihat dari jenis reaksi, terdapat beberapa macam jenis kalor, yaitu:

Kalor pembentukan

Kalor pembentukan adalah kalor yang dilepas atau diterima pada saat satu mol senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya. Sebagai contoh adalah pada saat pembentukan amonia dari unsur-unsurnya, maka akan dilepaskan energi sebesar 46 kJ.

½ N_{2 (g)} + 1½ H_{2 (g)} → NH_{3 (g)} ΔH^o = -46 kJ mol^-1

Kalor penguraian

Kalor penguraian adalah kalor yang dilepas atau diterima pada saat satu mol senyawa terurai menjadi unsur-unsur pembentuknya. Contohnya adalah peruraian asam fluorida menjadi unsur-unsurnya membutuhkan kalor sebesar 271 kJ.

HF_(g) → ½ H_{2 (g)} + ½ F_{2 (g)} ΔH = +271 kJ mol^-1

Kalor pembakaran

Kalor pembakaran adalah kalor yang dilepaskan pada saat satu mol senyawa dibakar menggunakan oksigen.

CH_4 (g) + 2 O_2 (g) CO_{2 (g)} + H₂O _(g) ΔH = +-802 kJ mol^-1

Simbol negatif (-) pada ΔH  menyatakan sistem melepaskan kalor, sedangkan simbol positif (+) menyatakan sistem menerima kalor.

Kalorimetri

Pengukuran perubahan kalor dilakukan menggunakan kalorimetri, yang biasanya berupa chambertertutup yang dapat mengukur perubahan energi.

Temperatur chamber diamati menggunakan termometer atau thermocouple. Temperatur yang didapatkan diplot melawan waktu membentuk grafik. Kalorimeter modern dapat membaca informasi yang dibutuhkan dengan cepat. Sebagai contoh adalah DSC (Differential Scanning Calorimeter).

ATOM

Pengertian Atom adalah judul kali ini.“Atom” kata ini berasal dari bahasa yunani atomos yang berarti tidak dapat dipotong. Sesuai pengertian tersebut,Atom-atom adalah partikel penyusun semua benda yang berukuran sangat kecil. Di dalam atom juga terdapat sub-atom, yaitu partikel penyusun atom yang ukurannya lebih kecil. Sulit bagi kita untuk membayangkan seberapa kecil atom ini, satu titik yang ada di akhir kalimat ini saja memiliki panjang sekitar 20 juta atom. Setiap atom memiliki inti, yang terdiri dari proton dan neutron, serta elektron yang bergerak cepat di sekitar inti. Elektron-elektron ini terdapat pada tingkatan energi yang berbeda-beda, yang disebut kulit, tiap kulit memiliki jumlah batas untuk elektron, apabila elektron di kulit pertama sudah memenuhi batas, maka elektron akan memenuhi kulit kedua dan seterusnya.

Atom

Berdasarkan penjelasan di atas, elektron,neutron dan proton merupakan bagian terkecil dari atom, namun para ilmuan modern berpendapat bahwa proton dan neutron tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi yang disebut kuark. Jika sobat masih ingin tahu lebih banyak tentang atom ini, mari simak yang berikut.

A.Teori-Teori Atom

Istilah “atom” pertama kali digunakan oleh kimiawan asal inggris bernama John Dalton(1766-1844) ketika ia mengajukan teori atomnya pada tahun 1807.

John Dalton

Dalton mengatakan bahwa semua unsur kimia tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil, yang disebut atom, yang tidak bisa pecah saat zat-zat kimianya direaksikan. Satu lagi pendapatnya yaitu semua reaksi kimia merupakan akibat saling bergabungnya atau terpisahnya atom-atom. Teori atom dalton menjadi dasar untuk ilmu pengettahuan modern.

Pada abad ke dua puluh, para ilmuan mulai membuat model model atom.Seperti yang dibuat oleh

·         Ernest Rutherford (1871-1937)  Ia menggambarkan elektron-elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti yang bermuatan positif.

·         Neils Bohr (1885-1962)  ia menggambarkan model dengan elektron-elektron mengikuti orbit-orbit tertentu.

·         Jame Chadwick (1891-1962)  ia menunjukkan sebuah inti terdiri atas partikel-partikel yang disebut neutron dan proton.

B.Massa Atom

Atom pada unsur yang berbeda memiliki massa yang bervariasi. Massa tersebut tergantung pada jumlah proton dan neutron di dalam intinya. Sebuah atom hidrogen memiliki satu proton dan tidak memiliki neutron, sehingga hanya memiliki massa atom satu. Semakin besar massa atom, semakin kecil atom tersebut.

C.Nomor Atom

Atom-atom dari zat yang berbeda memiliki jumlah proton yang tidak sama pula di dalam intinya. Jumlah proton dalam inti ini disebut Nomor Atom.  Apabila jumlah proton dalam inti atom berubah, maka atom tersebut akan berubah menjadi atom dengan sifat berbeda dari sebelumnya.

D.Gaya Atom

Elektron yang bermuatan negatif akan dijaga tetap berada di orbit sekeliling inti bermuatan positif oleh gaya elektromagnetik. Gaya tarik inti, yang mejaga proton dan neutron tetap di dalam inti atom merupakan gaya yang paling kuat di alam semesta ini. Gaya ini seratus kali lebih kuat dibandingkan gaya elektromagnetik.

E.Muatan Listrik

Kebanyakan dari atom-atom yang ada memiliki muatan listrik yang netral, artinya jumlah proton yang bermuatan positif dan jumlah elektron yang bermuatan negatif sama banyak. Muatan-muatan yang memiliki gaya tarik menarik ini saling meniadakan.

F.Bentuk Atom

Atom memiliki bentuk yang bervariasi, yang disebut Isotop. Masing-masing bentuk memiliki jumlah proton dan elektron yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda. Jadi semua isotop dari sebuah atom memiliki nomor atom yang sama namun nomor massa yang berbeda.

Isotop-isotop memiliki sifat-sifat fisik yang sama, namun sifat kimia yang berbeda. Sebagian besar atom dalam sebuah unsur merupakan satu jenis unsur.

Sistem Pernafasan

Sistem Pernafasan Pada Manusia

Sistem pernafasan pada manusia merupakan proses pertukaran gas dengan organ tubuh yang bertanggung jawab terhadap tugas tersebut. Sistem pernafasan atau sistem respirasi ini dilakukan oleh setiap klasifikasi makhluk hidupdengan cara dan organ-organ yang berbeda. Misalnya pada manusia, sistem respirasi dilakukan pada organ paru-paru, namun ikan menggunakan insang dalam melakukan proses pertukaran udara.

Fungsi sistem pernafasan manusia adalah hal yang paling penting untuk kelangsungan hidup. Bahkan jika tanpa udara (oksigen) selama beberapa menit saja, tubuh kita bisa mati lemas.

Sistem Pernafasan

Sistem pernafasan yang terjadi makhluk hidup merupakan proses  :

• Menghirup oksigen dari udara (inspirasi) kemudian mengeluarkan gas karbon dioksida  (ekspirasi) dan uap air dengan menggunakan alat pernafasan
• Peristiwa pertukaran gas antara sel dengan lingkungan (respirasi eksternal).
• Reaksi enzimatik, untuk pemanfaatan oksigen yang memerlukan enzim pernapasan (sitokrom).

Proses pernafasan ini merupakan kebutuhan utama manusia, bahkan lebih utama dari kebutuhan makan dan minum yakni untuk menghasilkan energi. Seperti juga pada sistem ekskresi manusia, terdapat pula alat-alat pernapasan yang bertanggung jawab untuk memasukkan udara dengan kandungan oksigen (O2), kemudian mengeluarkan udara yang mengandung karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) dalam proses respirasi. Pada tubuh kita terdapat organ-organ yang bertanggung jawab terhadap sistem pernafasan yaitu :

Hidung

Fungsi hidung (Cavum Nasalis) sebagai salah satu panca indera yang berfungsi sebagai indera pembau, juga merupakan alat sistem pernafasan pada manusia. Hidung bertanggung jawab sebagai alat untuk menghirup udara, melakukan penyaringan udara yang masuk ke paru-paru.

Faring

Faring sering disebut dengan tekak, yakni persimpangan antara rongga hidung menuju tenggorokan untuk saluran pernapasan dan rongga mulut menuju kerongkongan pada saluran pencernaan. Di bagian belakang faring terdapat pangkal tenggorok atau laring. Di dalam Laring ada pita suara dan epiglotis atau katup pangkal tenggorokan.

Saat sedang menelan makanan, bagian epiglotis akan menutupi laring sehingga makanan tidak masuk ke dalam tenggorokan. Lalu ketika bernapas, bagian epiglotis ini akan membuka jalur ke tenggorokan sehingga udara masuk ke dalam laring kemudian melewati tenggorokan dan paru-paru.

Tenggorokan (Trakea)

Tenggorokan kita memiliki bentuk layaknya  pipa dengan panjang kurang lebih 10 cm. Pada paru-paru, tenggorokan bercabang dua membentuk bronkus. Bronkus merupakan cabang, yang satu menuju ke bagian paru-paru kanan dan yang satu menuju paru-paru kiri. Kemudian bronkus kanan dan kiri bercabang  pada bronkiolus. Cabang-cabang pada bronkiolus merupakan saluran yang semakin halus, kecil, dan dindingnya semakin tipis, dengan bagian rongga yang memiliki silia (bulu getar).

Bronkiolus kemudian bermuara pada alveol (tunggal: alveolus), yang mmeilik struktur berbentuk bola-bola kecil yang memiliki  pembuluh-pembuluh darah. Lalu Epitel pipih yang melapisi alveoli untuk memudahkan kapiler-kapiler darah untuk mengikat manfaat oksigen .

Paru-paru

Udara yang keluar masuk melewati paru-paru saat melakukan pernapasan, disebut dengan udara pernapasan (udara tidal). Volume udara pernapasan orang dewasa lebih kurang 500 nl. Ketika menghirup udara sedalam-dalamnya, udara yang masuk disebut udara komplementer kurang lebih sebanyak 1500 ml. Kemudian saat menghembuskan napas sekuat-kuatnya disebut dengan udara suplementer yang dikeluarkan sekitar 1500 ml.

Saat menghembuskan napas sekuat-kuatnya dari paru-paru, ternyata di dalam paru-paru masih terdapat udara yang disebut udara residu. Volume udara residu lebih kurang 1500 ml.

Sistem Pernafasan

Dalam sistem pernafasan manusia terdapat dua mekanisme cara kerja proses respirasi yang terjadi, yaitu :

1. Pernapasan Dada

Inspirasi – terjadi saat otot antar tulang rusuk luar kontraksi, lalu tulang rusuk terangkat dan volume rongga dada membesar dan paru-paru mengembang, sehingga tekanan udaranya menjadi lebih kecil dari udara atmosfer, sehingga udara masuk.

Ekspirasi -ketika otot antar tulang rusuk luar relaksasi. Tulang rusuk berada pada posisi semula dan volume rongga dada mengecil yang tekanan udara rongga dada meningkat sehingga tekanan udara dalam paru-paru lebih tinggi dari udara atmosfer, kemudian udara keluar.

2. Pernapasan perut

Inspirasi – Ketika otot diafragma berkontraksi, diafragma yang mendatar akan mengakibatkan volume rongga dada membesar dan membuat tekanan udaranya mengecil yang diikuti paru-paru yang mengembang yang menjadikan tekanan udaranya lebih kecil dari tekanan udara atmosfer, sehingga udara masuk.

Ekspirasi – Saat otot diafragma melakukan relaksasi dan otot dinding perut berkontraksi, akan menyebabkan diafragma terangkat dan melengkung menekan rongga dada. Hal ini membuat rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat sehingga udara dalam paru-paru pun keluar.

Virus

Biologi - Pengertian Virus

Posted by abdul hadi Thursday, 2 May 2013 0 comments

Virus

Virus adalah makhluk misteri yang merupakan peralihan antara makhluk hidup dan makhluk tak hidup. Virus merupakan makhluk yang keberadaanya banyak mempengaruhi kehidupan manusia, walaupun masih banyak para ahli yang memiliki penafsiran berbeda tentang virus ini, ada yang mengatakan bahwa ia makhluk hidup dan tidak sedikit juga yang tidak setuju. Pada postingan sebelumnya di postingan klasifikasi Makhluk hidup, saya mengatakan bahwa virus tidak tergolong ke dalam klasifikasi tersebut, namun perlu digarisbawahi bahwa itu adalah pendapat dari ahli yang bernama Robert H. Whittaker. Nah, pada postingan kali ini, saya akan mengangkat tema Virus, dan akan membahas dua hal yang patut dipelajari tentang virus, yaitu ciri-ciri dan cara hidupnya.Baiklah langsung saja ya sobat.

A.Ciri-Ciri Virus

Virus adalah makhluk yang berukuran super kecil, bahkan ukurannya lebih kecil dari sel yaitu sekitar 0,2 mikron. Oleh karena ukuranyya yang super kecil ini, virus hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop elektron, sedangkan mikroskop cahhaya belum mampu untuk menjangkaunya.Tubuh virus hanya terdiri dari satu jenis proteinda n asam inti saja (dapat berupa DNA saja atau RNA saja, namun tidak dapat memiiliki keduanya). Karena tidak memiliki sitoplasma dan organel, maka virus tidak dapat digolongkan ke dalam organisme seluler. Sebab tubuhnya yang demikian itu, ada sebagian ahli yang mengatakan bahwa virus adalah molekul yang besar. Namun anehnya, Virus memiliki ciri seperti benda mati, yaitu dapat dikristalkan, dan juga memiliki ciri makhuk hidup yakni dia dapat berkembang biak. Sedangkan dari ciri morfologi, virus memiliki banyak variasi bentuk, ada yang bulat, berbentuk batang, dan ada pula yang seperti huruf T.Lihat Gambar dibawah:

Bentuk Virus

B.Cara Hidup Virus

Pada penjelasan di atas, virus bisa berkembangbiak seperti makhluk hidup, namun cara yang dilakukan tidaklah sama. Virus memulai perkembangbiakkannya dengan menginfeksi sel makhluk hidup. Ketika menginfeksi sel makhluk hidup, ia memasukkan asam intinya ke dalam sel inang tersebut. Selanjutnya asam inti itu memperbanyak diri di dalam sel inang sehingga sel inang menjadi rusak. Setelah selesai memanfaatkan sel inang, virus akan keluar dari sel inang tersebut.

Virus yang ada tidak dapat hidup bebas di alam, virus hanya dapat hidup dan berkembang sebagai parasit dalam tubuh  makhluk hidup. Virus membawa dampak yang besar terhadap tubuh inangnya, terkebih lagi, ia biasanya membawa dampak yang negatif terhadap inangnya.Kita ambil saja pada manusia, beberapa penyakit terjadi karena serangan virus,misal:

1.Hepatitis
Ini adalah penyakit yang terjadi karena serangan virus pada sel-sel hati, sehingga hati tidak berfungsi. Penderita merasa mual, seperti terserang flu. Pada penyakit hepatitis, jika empedu beredar di darah, tubuh penderita menguning dan air kencing berwarna kecoklatan.Jika hati rusak, cairan darah mengalir ke rongga perut, sehingga perut penderita menjadi buncit. Penularan hepatitis dapat melalui makanan, alat suntik, transfusi darah, dan penularan dari ibu kepada bayi yang dikandungnya.

2.AIDS

Penyakit ini disebbabkan oleh infeksi HIV yang menyerang sel darah puutih tempat proses produksi zat kekebalan tubuh (Antibodi). Akibatnya tubuh penderita mudah terserang penyakit lain.

3.Flu Burung

Flu burung adalah penyakit pada burung yang disebabkan virus avian. Virus tersebut dapat menyerang manusia dan menyebabkan kematian.

SEL

SEL


Dalam Wikipedia didefinisikan bahwa Sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup.   Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel.  Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 1013 sel.  Namun demikian, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi.

Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang membangun organ dan kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut organel.

Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001 mm,  sedangkan salah satu sel tunggal yang bisa dilihat dengan mata telanjang ialah telur ayam yang belum dibuahi. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop.  Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada abad ke-17. Robert Hooke pertama kali mendeskripsikan dan menamai sel pada tahun 1665 ketika ia mengamati suatu irisan gabus (kulit batang pohon ek) dengan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali.  Namun demikian, teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan hampir dua abad setelah itu oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut biologi sel.

Berdasarkan atas struktur selnya, secara garis besar organismevdapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu prokariot dan eukariot. Di antara kedua kelompok ini terdapat kelompok peralihan yang dinamakan Archaebacteria atau Archaea.

1. Prokariot
Prokariot merupakan bentuk sel organisme yang paling sederhana dengan diameter dari 1 hingga 10 μm. Struktur selnya diselimuti oleh membran plasma (membran sel) yang tersusun dari lemak lapis ganda. Di sela-sela lapisan lemak ini terdapat sejumlah protein integral yang memungkinkan terjadinya lalu lintas molekul-molekul tertentu dari dalam dan ke luar sel. Kebanyakan prokariot juga memiliki dinding sel yang kuat di luar membran plasma untuk melindungi sel dari lisis, terutama ketika sel berada di dalam lingkungan dengan osmolaritas rendah. Bagian dalam sel secara keseluruhan dinamakan sitoplasma atau sitosol. Di dalamya terdapat sebuah kromosom haploid sirkuler yang dimampatkan dalam suatu nukleoid (nukleus semu), beberapa ribosom (tempat berlangsungnya sintesis protein), dan molekul RNA. Kadang-kadang dapat juga dijumpai adanya plasmid (molekul DNA sirkuler di luar kromosom). Beberapa di antara molekul protein yang terlibat dalam berbagai reaksi metabolisme sel nampak menempel pada membran plasma, tetapi tidak ada struktur organel subseluler yang dengan jelas memisahkan berlangsungnya masing masing proses metabolisme tersebut. Permukaan sel prokariot adakalanya membawa sejumlah struktur berupa rambut rambut pendek yang dinamakan pili dan beberapa struktur rambut panjang yang dinamakan flagela. Pili memungkinkan sel untuk menempel pada sel atau permukaan lainnya, sedangkan flagela digunakan untuk berenang apabila sel berada di dalam media cair. Sebagian besar prokariot bersifat uniseluler meskipun ada juga beberapa yang mempunyai bentuk multiseluler dengan sel-sel yang melakukan fungsi-fungsi khusus. Prokariot dapat dibagi menjadi dua subdivisi, yaitu Eubacteria dan Archaebacteria atau
Archaea. Namun, di atas telah disinggung bahwa Archaea merupakan kelompok peralihan antara prokariot dan eukariot. Dilihat dari struktur selnya, Archaea termasuk dalam  kelompok prokariot, tetapi evolusi molekul rRNA-nya memperlihatkan bahwa Archaea lebih mendekati eukariot. Perbedaan antara Eubacteria dan Archaea terutama terletak pada sifat biokimianya. Misalnya, Eubacteria mempunyai ikatan ester pada lapisan lemak membran plasma, sedangkan pada Archaea ikatan tersebut berupa ikatan eter. Salah satu contoh Eubacteria (bakteri), Escherichia coli, mempunyai ukuran genom (kandungan DNA) sebesar 4.600 kilobasa (kb), suatu informasi genetik yang mencukupi untuk sintesis sekitar 3.000 protein. Aspek biologi molekuler spesies bakteri ini telah sangat banyak dipelajari. Sementara itu, genom bakteri yang paling sederhana, Mycoplasma genitalium, hanya terdiri atas 580 kb DNA, suatu jumlah yang hanya cukup untuk menyandi lebih kurang 470 protein. Dengan protein sesedikit ini spesies bakteri tersebut memiliki kemampuan metabolisme yang sangat terbatas. Kelompok Archaea biasanya menempati habitat ekstrim seperti suhu dan salinitas tinggi. Salah satu contoh Archaea, Methanocococcus jannaschii, mempunyai genom sebesar 1.740 kb yang menyandi 1.738 protein. Bagian genom yang terlibat dalam produksi energi dan metabolisme cenderung menyerupai prokariot, sedangkan bagian genom yang terlibat dalam replikasi, transkripsi, dan translasi cenderung menyerupai eukariot.



Gambar 1.1. Diagram skematik sel prokariot

2. Eukariot
Secara taksonomi eukariot dikelompokkan menjadi empat kingdom, masing-masing hewan (animalia), tumbuhan (plantae), jamur (fungi), dan protista, yang terdiri atas alga dan protozoa. Salah satu ciri sel eukariot adalah adanya organel-organel subseluler dengan fungsi-fungsi metabolisme yang telah terspesialisasi. Tiap organel ini terbungkus dalam suatu membran. Sel eukariot pada umumnya lebih besar daripada sel prokariot. Diameternya berkisar dari 10 hingga 100 μm. Seperti halnya sel prokariot, sel eukariot diselimuti oleh membran plasma. Pada tumbuhan dan kebanyakan fungi serta protista terdapat juga dinding sel yang kuat di sebelah luar membran plasma. Di dalam sitoplasma sel eukariot selain terdapat organel dan ribosom, juga dijumpai adanya serabut-serabut protein yang disebut sitoskeleton. Serabut-serabut yang terutama berfungsi untuk mengatur bentuk dan pergerakan sel ini terdiri atas mikrotubul (tersusun dari tubulin) dan mikrofilamen (tersusun dari aktin)


Gambar 1.2. Diagram skematik sel eukariot (hewan)

Sebagian besar organisme eukariot bersifat multiseluler dengan kelompok kelompok sel yang mengalami diferensiasi selama perkembangan individu. Peristiwa ini terjadi karena pembelahan mitosis akan menghasilkan sejumlah sel dengan perubahan pola ekspresi gen sehingga mempunyai fungsi yang berbeda dengan sel asalnya. Dengan demikian, kandungan DNA pada sel-sel yang mengalami diferensiasi sebenarnya hampir selalu sama, tetapi gen-gen yang diekspresikan berbeda antara satu dan lainnya. Diferensiasi diatur oleh gen-gen pengatur perkembangan. Mutasi yang terjadi pada gen-gen ini dapat mengakibatkan abnormalitas fenotipe individu, misalnya tumbuhnya kaki di tempat yang seharusnya digunakan untuk antena pada lalat Drosophila. Namun, justru dengan mempelajari mutasi pada gen-gen pengatur perkembangan, kita dapat memahami berlangsungnya proses perkembangan embrionik. Pada organisme multiseluler koordinasi aktivitas sel di antara berbagai jaringan dan organ diatur oleh adanya komunikasi di antara sel-sel tersebut. Hal ini melibatkan molekul-molekul sinyal seperti neurotransmiter, hormon, dan faktor pertumbuhan yang  disekresikan oleh suatu jaringan dan diteruskan kepada jaringan lainnya melalui reseptor yang terdapat pada permukaan sel.