Kekuatan Asam

Disusun oleh:

Lulua Romjanah Lestari (4311413044)

Melinda Dwi Lestari (4311413072)

Parpulugan Hutasoit (4311411061)

Asam Arrhenius

asam: zat yang melarut dan mengion dalam air

menghasilkan proton (H+)

basa: zat yang melarut dan mengion dalam air

menghasilkan ion hidroksida (OH-)

Bronsted dan Lowry

asam: zat yang menghasilkan dan mendonorkan

proton (H+) pada zat lain

basa: zat yang dapat menerima proton (H+) dari

zat lain

Contoh:

Lewis

asam: zat yang dapat menerima pasangan

elektron

basa: zat yang dapat mendonorkan pasangan

elektron.

Contoh: asam lewis boron triflourida (BF3)

HCl(aq) + H2O(aq) Cl(aq)+ H3O(aq)

asam basa basakonjugat

asamkonjugat

pKa (Konstanta Disosiasi Asam) Konstanta disosiasi asam (Ka) atau konstanta

keasaman adalah sebuah konstanta atau tetapan

keseimbangan spesifik untuk sebuah asam dan

basa konjugasinya di sebuah larutan berair.

Saat suatu asam HA larut dalam air, sebagian asam tersebut terurai (terdisosiasi) membentuk ion

hidronium dan basa konjugasinya.

HA(aq) + H2O(l) A(aq)+ H3O(aq)

Ketetapan kesetimbangan dalam air:

3

[

]

[]

Tetapan keasaman dari asam dalam air, Ka , hanyalah merupakan pendekatan karena

dipergunakan harga kepekatan. Harga Ka dapat digunakan sebagai petunjuk

kekuatan asam.

Semakin besar konstanta disosiasi asamnya atau semakin kecil pKa-nya maka semakin kuat asam

tersebut.

Asam Ka pKa

Asam format HCOOH 1,77 x 10-4 3,55

Asam asetat CH3COOH

1,75 x 10-5 4,56

Asam khloroasetat ClCH2COOH

1,40 x 10-3 2,68

Asam benzoat C6H5COOH

6,30 x 10-5 4,20

Asam karbonat H2CO3

K1= 4,3 x 10-7 6,35

K2=5,6 x 10-11 10,33

hidrogen sulfida H2S

K1= 5,7 x 10-8 7,02

K2= 1,2 x 10-15 13,9

Asam fosfat H3PO4

K1= 7,5 x 10-3 2,15

K2= 6,2 x 10-8 7,20

K3= 4,8 x 10-13 12,35

Sumber Keasaman dalam

Senyawa Organik

Faktor-faktor yang mempengaruhi keasaman

senyawa-senyawa organik, adalah:

a. Kekuatan ikatan H-A

b. Keelektronegatifan A

c. Faktor - faktor yang memantapkan A

dibanding-

kan terhadap HA

d. Sifat-sifat pelarut

a. Kekuatan ikatan H-A , bukan satu-satunya faktor

pembatas

b. Keelektronegatifan A, dapat dilihat pada pKa

metanol CH3OH 16, sedangkan metana 43. Hal ini karena oksigen lebih elekronegatif daripada

karbon.

c. Faktor-faktor yang memantapkan A

dibanding-

kan terhadap HA, pemantapan ion metanoat

dibandingkan molekul asam metanoat yang tak

terurai

Peristiwa delokalisasi anion metanoat mengakibat-kan terjadinya pemantapan (dua struktur katonik

dengan energi yang sama).

Delokalisasi pada molekul asam metanoat melibatkan pemisahan muatan sehingga kurang

berhasil sebagai pemantap.

O

O H

O

O H

H C

+ H 2 O

O

O

O

O

H C

H C

+ H 3 O

H C

Delokalisasi muatan negatif pada fenol.

Fenol lebih asam daripada alkohol tetapi lebih lemah daripada asam karboksilat.

Hal ini dikarenakan oleh delokalisasi muatan negatif anion karboksilat melibatkan struktur dengan

kandungan energi yang sama dan pusat muatan

negatif melibatkan dua aton oksigen dengan

keelektronegatifan yang tinggi.

O O O O

(2a) (2b) (2c) (2d)

Pengaruh Pelarut Air mempunyai sifat yang kurang sempurna yaitu

beberapa senyawa organik tak cukup terlarut

dalam air bila dalam bentuk tak terionisasi.

Air adalah satu-satunya pelarut yang mengionkan dengan baik, karena:

(a)Mempunyai tetapan dielektrik yang tinggi( = 80)

(b)Kemampuan melarutkan ion

Tetapan dielektrik yang semakin tinggi maka makin

rendah energi elektrostatik setiap ion yang ada di

dalamnya.

Sehingga pasangan ion mudah terbentuk dan makin mantap dalam bentuk larutan, oleh karena

itu sukar bergabung satu sama lain. Ion-ion akan

mengutubkan molekul-molekul pelarut dengan

kuat sehingga terbentuklah selimut solvasi yang terdiri atas molekul-molekul pelarut disekelilingnya.

Air sebagai medium pelarut ion akan berhasil apabila kemudahan dari air untuk terkutubkan dan

juga kecilnya ukuran.

Kation H

tersolvasi secara ikatan hidrogen dengan

molekul pelarut air.

HY + nH2OHO

H

H

+

HO

HYH

H

HOH

OH

OH

Asam Alifatik Sederhana Penyusunan-ulang atom hidrogen bukan hidroksil

dari asam metanoat oleh suatu gugus alkil dapat

menghasilkan suatu asam yang lebih lemah.

Hal ini dikarenakan pengaruh imbas gugus alkil pemberi elektron akan mengurangi afinitas elektron

atom oksigen pembawa proton yang baru.

Pada anion tergantigugus alkil, peristiwa bertambahnya ketersediaan elektron pada oksigen

akan meningkatkan penggabung-ulangnya

dengan proton, bila dibandingkan dengan sistem

asam metanoat/anion metanoat.

Harga tetapan keasaman, Ka , suatu asam mem-punyai hubungan dengan perubahan energi bebas baku untuk ionisasi, dengan persamaan:

- = 2,303 RT log Ka Ionisasi asam etanoat dalam air pada suhu 25 C

Ka = 1,79 x 10-5

= 27,2 kJ

= -0,5 kJ

= -92 J

Ionisasi asam metanoat dalam air pada suhu 25 C

Ka = 1,76 x 10-5

= 21 kJ

= -0,3 kJ

= -74 J

Perbedaan kekuatan antara asam metanoat dan asam etanoat erat kaitannya dengan solvasi

diferensial anionnya.

Penggantigugusan alkil lebih lanjut dalam asam etanoat mempunyai pengaruh yang lebih kecil

daripada penggantigugusan alkil yang pertama.

Jika atom karbon berikatan rangkap secara bersebelahan dengan gugus karboksil, maka

kekuatan asam akan bertambah.

Pada senyawa sejenis yang serupa, tetapi ikatannya jenuh yaitu asam propanoat,

mempunyai pKa = 4,88

Hal ini dikarenakan oleh atom karbon- tak-jenuh mempunyai orbital sp2 terhibridisasi yang kurang

memberi elektron daripada yang jenuh dan

terhibridisasi sp3.

Jadi, asam propenoat masih lebih kuat daripada asam propanoat.

Resonansi dan Kekuatan Asam Sebab utama asam karboksilat bersifat asam adalah

resonansi stabil dari ion karboksilat. Kedua struktur dari

ion karboksilat adalah ekivalen; muatan negatif dipakai

sama oleh kedua atom oksigen.

Delokalisasi dari muatan negatif ini menjelaskan mengapa asam karboksilat lebih asam daripada fenol.

Walaupun ion fenoksida merupakan resonansi stabil,

kontribusi utama struktur resonansi mempunyai muatan

negatif berada pada satu atom.

Efek Induksi dan Kekuatan Asam

Elektron memiliki kecenderungan untuk tertarik sedikit ataupun banyak kearah atom yang lebih elektronegatif dari

keduanya. Misalnya dalam suatu alkil klorida, kerapatan

elektron cenderung lebih besar pada daerah didekat atom Cl

daripada atom C. sebagai penunjuk bahwa atom yang satu

lebih elektronegatif, secara umum dituliskan sebagai berikut:

Jika atom karbon terikat pada klorin dan ia sendiri berikatan pada atom karbon selanjutnya, efek induksi dapat diteruskan

pada karbon tetangganya.

Akibat dari pengaruh atom klorin, elektron pada

ikatan karbon klorin didermakan sebagian ke klorin,

sehingga menyebabkan C1 sedikit kekurangan

elektron.

Keadaan C1 ini menyebabkan C2 mesti

mendermakan juga sebagian elektronnya pada

ikatan agar menutupi kekurangan

electron di C1, Begitu seterusnya.

CH3H2CCl

C1C2

CH2Cl

C1

Namun, efek ini dapat hilang pada suatu ikatan jenuh (ikatan

rangkap), efek induktif ini juga semakin mengecil jika melewati

C2. Pengaruh distribusi elektron pada ikatan sigma ini dikenal

sebagai efek induksi.

Resonansi stabil dari ion karboksilat mempengaruhi keasaman

dari senyawa. Delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif ion

karboksilat menstabilkan anion, relative terhadap asamnya.

Penambahan kestabilan dari anion menyebabkan

bertambahnya keasaman dari suatuasam.

klor yang memiliki elektronegatifan tinggi akan

menarik kerapatan elektron dari elektron dari

gugusan karboksil ke dirinya. Penarikan elektron ini

menyebabkan delokalisasi lebih jauh dari muatan

negatif, jadi menstabilkan anion dan menambah

kekuatan asam dari asamnya. Asam khloroasetat

lebih kuat dari asam asetat.

CO2HH2CCl

Makin besar penarikan elektron oleh efek induktif,

lebih kuat asamnya. Asam dikloroasetat

mengandung dua atom khlor yang menarik elektron

dan merupakan asam yang lebih kuat dari pada

asam khlorasetat. Asam trikhloroasetat mempunyai

tiga atom khlor dan lebih kuat lagi daripada asam

dikhloroasetat.

CO2HCH

Cl

Cl

1. senyawa alifatik adalah senyawa yang memiliki rantai

lurus, tidak siklik, dan bukan merupakan senyawa

aromatis (benzena). Jika itu asam alifatik berarti

senyawa asam yang mempunyai rantai lurus.

2. gugus fungsinya bisa karboksilat atau alkohol yang

penting bisa melepsakan H+ ketika bercampur dengan

air.

3. Keasamannya tergantung dari struktur senyawanya.

Jika semakin mudah melepaskan H+, makat tingkat

keasamannya makin kuat.

Asam Alifatik Tergantigugus

Makin panjang alkil yang terikat maka yang

mendonorkan elektron akan makin banyak

sehingga pengkutuban muatan akan makin kecil

dan H+ akan lebih susah lepas. Contohnya asam

asetat (CH3COOH) lebih asam dibanding asam

Butirat (CH3CH2CH2COOH) karena alkil yang terikat

pada asam asetat lebih pendek dari asam butirat.

Pengaruh halogen yang mempunyai pengaruh dorongan

yang berlawanan arah dengan gugus alkil, dapat diduga

mempertinggi kekuatan asam tergantigugus.

Harga pKa:

CH2 CO2H

2,57

FCH3 CO2H

4,76

CH2 CO2H

2,86

Cl

CH2 CO2H

2,90

Br

CH2 CO2H

316

I

CH CO2H

Cl

Cl

1,25

C CO2H

0,65

Cl

Cl

Cl

Harga Ka (pKa) mempunyai hubungan dengan Go untuk ionisasi, dimana Go terdiri atas Ho maupun So. Dalam urutan asam-asam alifatik (etanoat) yang tergantigugus

halogen, perubahan Go nya bervariasi sesuai So nya. Hal ini disebabkan karena atom halogen gugusganti yang

berpengaruh terhadap delokalisasi muatan negatif pada

seluruh anion.

Gusus lain penarik electron ialah R3N+, CN, NO2, SO2R, CO,

COOR, yang dapat mempertinggi kekuatan asam-asam

alifatik sederhana, seperti gugus hidroksi dan metoksi.

F CH2 C

O

O

CH3 C

O

O

CH2 CO2H

1,68

NO2

CH2 CO2H

3,35

CO2Et

CH2 CO2H

1,83

NMe3

CH2 CO2H

3,58

OCMe

CH2 CO2H

2,47

CN

CH2 CO2H

3,53

OMe

CH2 CO2H

3,83

OH

Fenol

Adanya gugus penarik elektron pada inti pada fenol

akan menaikan keasamannya. Masuknya gugusganti

NO2 lebih lanjut, akan menaikan keasaman, dengan

demikian 2,4,6trinitrofenol memang sangat asam.

Pemasukan gugus alkil pemberi electron pada inti

benzene terlihat kecil pengaruhnya:

pKa

C6H5OH 9,95

o-MeC6H4OH 10,28

m-MeC6H4OH 10.08

p-MeC6H4OH 10,19

Pada ion fenoksida, atom oksigen tunggal paling

elektronegatif dan sistem yang terdelokalisasi terpusat

pada daerah oksigen tersebut. Sehingga atom

oksigen memiliki muatan yang paling negatif,

walaupun sebenarnya tidak memiliki muatan

sebanyak itu apabila delokalisasi tidak terjadi.

Delokalisasi membuat ion fenoksida lebih stabil dari yang

seharusnya sehingga fenol menjadi asam. Namun delokalisasi

belum membagi muatan dengan efektif. Muatan negatif

disekitar oksigen akan tertarik pada ion hidrogen dam membuat

lebih mudah terbentuknya fenol kembali. Oleh karena itu fenol

merupakan asam yang sangat lemah.

Asam Dikarboksilat

Karena gugus karboksil sendiri mempunyai pengaruh imbasan

yang menarik electron, maka dengan adanya gugus karboksilat

yang kedua dalam asam diharapkan akan mempertinggi

keasaman,

CO2HH

3,77

CO2HHO2C

1,23

CO2HH3C

4,76

CO2HH2C

2,83

HO2CCO2HH2C

4,88

H3C

CO2HH2C

4,19

H2CHO2C

pKa dan Suhu

Nilai Ka dan pKa suatu asam bukan merupakan

besaran dari jenis itu sendiri, karena dalam pelarut-

pelarut yang satu dengan yang lainnya harga Ka

bermacam-macam.

Harga Ka bergantung pada suhu, maka untuk

menyatakan tetapan kesetimbangan perlu disertai

suhunya. Harga Ka juga bervariasi secara nisbi

terhadap yang lain: Asam etanoat adalah asam lebih

lemah daripada Et2CHCOOH pada suhu dibawah

30oC, tetapi akan menjadi asam lebih kuat pada suhu

di atas 30oC.

Terimakasih

Pertanyaan Dan Jawaban 1. Irwandari Rahma N : Apa yang dimaksud efek induksi?

Tolong dijelaskan kembali.

Jawaban:

Misalnya

Akibat dari pengaruh atom klorin, elektron pada ikatan karbon klorin (C-Cl) didermakan sebagian ke klorin, sehingga menyebabkan C1 sedikit kekurangan elektron. Keadaan C1 ini menyebabkan C2 mesti mendermakan juga sebagian elektronnya pada ikatannya agar menutupi kekurangan electron di C1, Begitu seterusnya. Sehingga pada C2 akan kekurangan elektron yang menyebabkan lebih mudah lepasnya Hidrogen. Ini yang disebut Efek Induksi.

CH3H2CCl

C1 C2

2. Muhammad Afif: Bagaimana harga Ka dalam

pelarut asam dan basa? Apa yang dimaksud

pengkutuban muatan?

Jawaban:

Harga Ka dalam pelarut asam maupun basa akan

berbeda tergantung pelarut yang digunakan.

Sebagai contoh:

Suatu asam HA dengan pelarut Air

Maka cara menghitungnya sebagai berikut:

3

[

]

[]

HA(aq) + H2O(l) A(aq) + H3O(aq)

Maka apabila pelarut yang digunakan bukan pelarut

air melainkan pelarut asam atau basa, kita tinggal

memasukan rumus Ka nya saja. Perlu diperhatikan Ka

yang tersedia pada tabel biasanya untuk pelarut air

dan pada suhu 25oC.

Pelarut air memiliki tetapan dielektrik yang tinggi dimana akan makin rendah energi elektrostatik setiap pasangan ion sehingga makin mantap dalam bentuk larutan. Ion yang ada dalam pelarut akan mengkutubkan molekul air dengan kuat sehingga terbentuklah selimut solvasi yang terdiri atas molekul-molekul pelarut disekelilingnya. Seperti pada reaksi HY dengan Air, ion y akan berikatan hidrogen denga air sehingga y diselimuti oleh air. Dimana solvasi yang terjadi yaitu solvasi jenis hidrogen terikat yang kuat.

H Y + nH2O H O

H

H

+

HO

H Y H

H

HOH

OH

OH

3. Febri Rahmawati: Apa yang dimaksud H+ tersolvasi? Mengapa Y berikatan dengan 4 H2O? Apa maksud dari tersolvasi diferensial?

Jawaban:

Kation H

tersolvasi secara ikatan hidrogen dengan molekul pelarut air.

Maksudnya adalah suatu asam (HY) dalam pelarut air akan saling berikatan melalui ikatan hidrogen. Dimana ion Y- akan berikatan hidrogen dengan H dari air. Karena ikatan hidrogen akan terjadi apabila asam/H berikatan dengan unsur yang lebih elektronegatif.

H Y + nH2O H O

H

H

+

HO

H Y H

H

HOH

OH

OH

Tersolvasi diferensial:

Pada ionisasi asam etanoat dalam air 25oC harga Ka

= 1,79 10-5 sedangkan untuk asam metanoat harga

Ka = 17,6 10-5. Lapisan solvasi molekul air yang mengelilingi RCO2- dan H3O

+ sangat menentukan So. Hal ini menyebabkan bertambahnya keteraturan atas

molekul pelarut air. Perbedaan kekuatan asam

etanoat dan asam metanoat berhubungan dengan

solvasi diferensial anionnya. Jadi yang dimaksud

dengan tersolvasi diferensial adalah perbedaan

kelarutan antara dua senyawa asam.

4. Ahmad Sulistiyono : Apa hubungan antara energi

bebas baku dengan harga tetapan keasaman

(Ka)?

Jawaban:

Harga tetapan keasaman (Ka) suatu asam

mempunyai hubungan dengan perubahan energi

bebas baku untuk ionisasi, . . Yang ditunjukan

dengan persamaan dibawah ini:

- = 2,303 RT log Ka Dari persamaan tersebut apabila diketahui Ka

suatu asam maka energi bebasnya diperoleh,

begitu sebaliknya. Sehingga keduanya saling

berhubungan satu sama lain.