Kekuatan Asam dan Basa dalam Kimia Organik

Halo.. Pada blog kali ini akan dibahas mengenai Kekuatan Asam dan Basa dalam Kimia Organik. Sebagaimana kita ketahui bahwa dalam Kimia Organik pasti didalamnya terdapat banyak reaksi. Salah satu nya yaitu reaksi antara Asam dengan Basa. Asam dengan Basa itu sangat berbeda, maka dari itu sebelum saya membahas mengenai kekuatan dari masing-masing komponen tersebut mari kita simak dulu penjelasan awal mengenai asam dan basa itu sendiri.

Jika kita mendengar "asam basa" pasti yang terfikir oleh kita adalah 3 ilmuan yaitu Arrhenius, Bronsted Lowry dan Lewis.

1. Arrhenius

Teori yang pertama kali muncul mengenai asam basa ini adalah Teori asam basa menurut Arrhenius, Arrhenius ini didalam teorinya ia menjelaskan bahwa ia beranggapan bahwa reaksi asam basa hanya bisa terjadi didalam air. Sehingga ia mengatakan bahwa asam  adalah H⁺ dan basa adalah OH^-

  

2. Bronsted Lowry

Teori selanjutnya adalah teori asam basa menurut Bronsted Lowry. Teori ini lebih memperluas lagi mengenai asam basa, bahwa reaksi asam basa tidak hanya bisa terjadi dialam air saja. Teori asam basa menurut Bronsted Lowry mengatakan bahwa asam adalah setiap molekul atau ion yang menyumbangkan proton ke molekul atau ion lain. dan basa adalah molekul atau ion yang menerima proton itu. Sehingga asam adalah donor proton, dan basa adalah akseptor proton.

dibawah ini contoh dari definisi asam basa menurut Bronsted Lowry

Dalam reaksi tersebut HCl adalah asam karena ia menyumbangkan proton, dan NaOH itu basa karena akseptor proton. Untuk lebih jelasnya simak gambar dibawah ini

 

Ketika ada suatu asam dan basa yang bereaksi reaktan dan produk berada dalam suatu keadaan yang setimbang seperti gambar diatas, ahli kimia menyebutkan asam dan basa disisi kanan persamaan sebagai asam dan basa konjugat, Berikut ini labelnya

Pada gambar  diatas H₂SO₄ adalah asam dan NH₃ adalah basa. kedua asam dan basa ini bereaksi untuk membentuk anion hidrogen sulfat HSO₄^- dan ion amonium NH₄⁺. Ion amonium adalah asam konjugat dari amonia, sedangkan ion bisulfat adalah basa konjugat dari asam sulfat.

3. Lewis

Lewis menjelaskan ada sejumlah reaksi yang terlihat seperti reaksi asam basa tetapi tidak melibatkan transfer proton melainkan transfer elektron yang bebas. Dari pengalaman inilah ia mendefinisikan asam sebagai molekul yang membentuk ikatan kovalen dengan menerima sepesang elektron dan basa sebagai molekul yang membentuk ikatan kovalen dengan menyumbangkan sepasang elektron. Sehingga dapat disimpulkan bahwa asam lewis adalah akseptor pasangan elektron dan basa lewis adalah donor pasangan elektron.

Kebermanfaatan asam dalam Kehidupan kita

Asam amino berfungsi dalam kehidupan kita sebagai pengatur segala proses yang terjadi didalam tubuh memperbaiki jaringan tubuh, menjaga suasana asam basa didalam tubuh serta dapat pula membentuk hormon. kata asam amino yang terlintas pada pikiran sebagian orang ialah protein. Asam amino memang merupakan bagian protein dari gugus amina yang memiliki peran penting dalam pertumbuhan tubuh dan perkembangan otak manusia.

Sekitar 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita. Protein yang terdapat dalam makanan di cerna dalam lambung dan usus menjadi asam-asam amino yang diabsorpsi dan di bawa oleh darah ke hati. Protein dalam tubuh dibentuk dari asam amino. Bila ada kelebihan asam amino akan di ubah menjadi asam ketogkutarat yang dapat masuk kedalam siklus asam sitrat. Hati adalah organ tubuh dimana terjadi reaksi Anabolisme dan Katabolisme. Proses Metabolik dan katabolik juga terjadi dalam jaringan di luar hati. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber yaitu absorpsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah. Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus –NH2 pada atom karbon α dari posisi gugus –COOH. Jenis-jenis asam amino, urutan cara asam amino tersebut terangkai, serta hubungan spasial asam-asam amino tersebut asan menentukan struktur 3 dimensi dan sifat-sifat biologis protein sederhana. Sedangkan Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”) adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Setelah kita mengetahui asam dan basa itu sendiri sekarang mengenai kekuatan asam dan basa nya. 

Kekuatan asam atau basa Bronsted lowry tergantung pada sejauh mana suatu asam atau basa itu terionisasi didalam air. Meskipun ada banyak pelarut selain air, akan tetapi mengenai asam dan basa ini tidak lepas dari pelarut air. Kimiawan biasanya menggunakan autonisasi air murni untuk menentukan nilai konsentrasi larutan asam dan basa. Autonisasi adalah reaksi dua molekul air satu sama lain untuk menghasilkan ion H₃O⁺ dan OH^-

Pada reaksi diatas jumlah autoionisasi sangat kecil pada suhu 25°C jumlahnya adalah 10^-7M (mol/liter). Konsentrasi  H₃O⁺ dan OH^- adalah sama yaitu keduanya sebesar 10^-7M. ahli kimia menyebut reaksi ini "neutral solution". Pada reaksi tersebut jika kita menambahkan senyawa yang lebih asam dari air, maka konsentrasi ion H₃O⁺akan bertambah dan larutan bersifat asam. Sedangkan jika kita menambahkan senyawa yang lebih basa dari air makan akan meningkatkan konsentrasi ion OH- dan larutan bersifat basa.

Produk konsentrasi H₃O⁺ dan OH- dalam air sama dengan 10-¹⁴ dan konstan atau disebut dengan istilah K_w dengan persamaan seperti berikut :

Karena konsentrasi H₃O⁺ dan OH- sama dalam larutan netral, kita dapat dengan mudah menghitung konsentrasi keduanya, karena produk dari kedua konsentrasi adalah konstan maka ketika satu konsentrasi meningkat maka konsentrasi yang lain harus menurun. Dikarenakan konsentrasi ion hidronium H₃O⁺ pkurang dari 10-¹⁴ maka ahli kimia mengukur konsentrasi H₃O⁺dengan skala yang dikenal dengan pH. Nilai pH inilah yang memberikan konsentrasi ion hidronium suatu larutan . Sehingga dengan mengukur pH suatu larutan adalah cara kita untuk mengukur tingkat keasaman suatu larutan.

sehingga persamaannya adalah sebagai berikut :

dan untuk reaksi asam dalam air dengan persamaan :

Perhatikan bahwa reaksi diatas adalah suatu reaksi kesetimbangan, sebagian besar reaksi asam basa adalah reaksi kesetimbangan karena reaktan nya hanya terionisasi sebagian. Asam dan basa kuat terionisasi seluruhnya dalam air sedangkan asam dan basa lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Untuk menentukan kekuatan relatif suatu asam atau basa kita perlu mengetahui seberapa banyak asam atau basaterionisasi, atau terdisosiasi dalam air pada kesetimbangan, Konstanta kesetimbangan Ke, yang dapat didefinisikan sebagai berikut :

Namun, dikarenakan air merupakan pelarut yang memiliki konsentrasi konstan, sehingga untuk ionisasi asam dihasilkan dari mengalikan konstanta kesetimbangan dengan konsentrasi air :

Biasanya kita mengenal Ka adalah konstanta disosiasi asam. Nilai Ka menentukan kekuatan asam. Semakin kuat asam, semakin besar jumlah disosiasi, dengan demikian semakin kuat asam semakin besar nilai Ka. Asam kuat sepenuhnya berdisosiasi dalam air dan memiliki konstanta disosiasi besar. Sebagian besar senyawa organik adalah asam lemah dan memiliki konstanta kisaran 10^-2sampai 10^-60  karena asam memiliki kisaran nilai yang begitu besar untuk konstanta disosiasi, maka nilai Ka dapat dirubah ke dalam skala logaritmik mirip dengan pH. Sehingga untuk lebih jelasnya :

Asam kuat selalu bereaksi untuk membentuk basa konjugat yang lemah, dan asam lemah selalu bereaksi untuk membentuk basa  konjugat yang kuat. Hal ini dikarenakan semakin kuat nya asam Bronsted Lowry, semakin melepas proton sehingga membentuk basa konjugat yang lebih stabil. Basa konjugat yang lebih stabil tidak bisa menerima proton dengan baik.

Kemudahan reaksi asam basa terjadi tergantung pada kekuatan asam dan basa. Asam dan basa kuat umumnya lebih reaktif daripada asam dan basa lemah. Namun arah reaksi dan stabilitas produk sering tergantung pada kualitas lain, yaitu kekerasan atau kelembutan asam atau basa.Asam memiliki orbital kosong dan cangkang kosong tidak terisi sedangkan basa memiliki cangkang valensi sepasang elektron tidak terikat yang bisa disumbangkan. Berikut merupakan penjelasan mengenai asam keras, asam lembut, basa keras, dan basa lembut.

• Asam lembut, untuk asam lunak atom akseptor pasangan elektron berukuran besar, memiliki kerapatan muatan positif yang rendah, dan mengandung pasangan elektron yang tidak terbagi dalam cangkang valensi mereka. asam lunak memiliki polarisasi yang tinggi dan elektronegativitas yang rendah. Dalam kimia organik asam lunak biasanya hanya mencakup senyawa halogen,fosfor, dan sulfur. Polarisasi artinya kemampuan suatu atom untuk memiliki distribusi elektron yang terdistorsi.
• Asam keras, Untuk asam keras, atom akseptor kecil, memiliki kecepatan muatan positif yang tinggi, dan tidak mengandung pasangan elektron yang tidak terbagi dalam cangkang valensi mereka. memiliki polarisasi yang rendah dan elektronegativitas yang tinggi. Ion hidrogen adalah contoh asam keras yang baik.
• Untuk basa lembut, basa lunak memiliki polarisasi yang tinggi, kepadatan muatan negatif rendah dan elektronegativitas rendah. basa lunak contohnya adalah ion sianida, dan iodida
• Basa keras, untuk basa keras, atom donor berukuran kecil, memiliki kerapatan muatan negatif yang tinggi dan memegang elektron valensi dengan kencang. Memiliki polarisasi yang rendah dan elektronegativitas yang tinggi. ion Hidroksida adalah contoh basa keras.

Permasalahan :
1. Perhatikan dua struktur senyawa berikut ini

struktur 1 adalah sikloheksanol sedangkan struktur 2 adalah fenol. Jika kita lihat kedua struktur ini hampir sama hanya saja struktur fenol dilengkapi dengan cincin aromatik (benzen), bisakah anda jelaskan alasan fenol (yang memiliki cincin aromatik) mengapa tingkat kekuatan asam nya lebih tinggi dibandingkan dengan sikloheksanol?

2. Perhatikan gambar dibawah ini

Struktur diatas bagaimana tingkat kekuatan keasaman antara asam asetat dan metil alkohol yg dipengaruhi oleh anion yg memiliki perbedaan cara penstabilan anion.

3. Kita perlu memastikan bagaimana efek kekuatan asam atau basa ketika terjadi perubahan struktur. Jika asam asetat (CH3COOH) digantikan salah satu gugus metil hidrogennya dengan atom klor, sehingga terbentuk asam kloroasetat (ClCH2CO2), Bagaimanakah perubahan kekuatan asam yang terjadi dari perubahan kedua struktur tersebut?