Upload
rahayu-handayani
View
201
Download
41
Embed Size (px)
DESCRIPTION
kimia organik fisik
Citation preview
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.