konsep asam basa

Pada kesempatan kali ini saya menuliskan sebuah artikel. Artikel ini bersumber dari buku Raymond Chang mengenai konsep asam basa. terkhusus yang akan saya bahas disini pada konsep struktur molekul dan kekuatan asam itu sendiri. Namun sebelumnya saya mengucapkan terima kasih kepada Bapak Nopriawan Berkat Asi, S.Si, M.Pd selaku dosen pengampu mata kuliah Pengembangan Media Pembelajaran, buku Raymond Chang ini merupakan suatu media yang layak dan dapat diterapkan dalam pembelajaran khususnya pembelajaran Kimia. 

15.9     Struktur Molekul dan Kekuatan Asam     

          Kekuatan asam tergantung pada sejumlah faktor, seperti sifat pelarut, suhu, dan, tentu saja, struktur molekul asam. Ketika kita membandingkan kekuatan dari dua asam, kita dapat menghilangkan beberapa variabel dengan mempertimbangkan sifat-sifat mereka dalam pelarut, suhu dan konsentrasi yang sama. Kemudian kita dapat berfokus pada struktur asam. Mari kita mempertimbangkan asam HX. Kekuatan asam diukur dengan kecenderungannya untuk mengionisasi, seperti contoh dibawah:

HX → H⁺ + X ^-

Tabel 15.6	Perubahan entalpi (ΔH) untuk hidrogen halida dan kekuatan asam untuk hidrogen halida
Ikatan	Perubahan entalpi (ΔH) (kJ/ mol)	Kekuatan asam
H-F	568,2	Lemah
H-Cl	431,9	Kuat
H-Br	366,1	Kuat
H-I	298,3	Kuat

            Dua faktor pengaruh sejauh mana asam mengalami ionisasi. Salah satunya adalah kekuatan ikatan H-X,  karena ikatan yang lebih kuat akan lebih sulit untuk molekul HX terpisah (semakin susah melepaskan proton) dan akibatnya asam tersebut dikategorikan asam lemah. Faktor lain adalah polaritas ikatan H-X. Perbedaan elektronegatifitas antara H dan X sehingga terjadi pengkutuban seperti

δ⁺         δ^-

H ------X

           Jika ikatannya sangat terpolarisasi, yaitu jika terjadi tarik menarik  muatan positif pada atom H dan negatif pada atom X , maka HX akan cenderung untuk mengion menjadi H⁺ dan X^-. Sehingga tingkat polaritasnya tinggi yang mencirikan asam HX adalah asam kuat. Di bawah ini saya akan mempertimbangkan beberapa contoh di mana salah satu kekuatan ikatan atau obligasi polaritas memainkan peran penting dalam menentukan kekuatan asam.

Asam halida

Halogen membentuk rangkaian asam biner yang disebut asam halida (HF, HCl, HBr dan HI). Rangkaian asam biner ini ada beberapa faktor yang mempengaruhi dalam menentukan kekuatan dari asam biner.

Hal pertama kekuatan ikatan H-X di setiap asam. Pada tabel 15.6 menunjukkan bahwa HF memiliki perubahan entalpi yang tertinggi dari ke empat asam halida, dan HI memiliki perubahan entalpi terendah. Pada asam HF memiliki perubahan entalpi sebesar 568,2 kJ/mol, artinya dibutuhkan 568.2 kJ/mol untuk memutuskan ikatan H-F dan hanya 298.3 kJ/mol untuk memutuskan ikatan H-I. Berdasarkan perubahan entalpi, HI merupakan asam kuat karena sangat mudah untuk memutuskan ikatan dan membentuk ion H⁺ dan I^-.

Kedua, polaritas ikatan H-X. Dalam rangkaian asam, polaritas ikatan menurun dari HF hingga ke HI, karena F merupakan paling electronegatife dari halogen lainnya(Cl, Br, I). Elektron akan tertarik ke F sehingga menyebabkan ikatan antara H-F semakin susah diputus. Dengan demikian, kita memiliki dua faktor yang saling bersaing untuk dipertimbangkan dalam menentukan kekuatan asam biner. Faktanya bahwa HI asam kuat dan HF yang asam lemah yang mengindikasikan bahwa perubahan entalpi adalah faktor dominan dalam menentukan kekuatan asam asam biner. Berikut urutan kekuatan asam:

HF < HCl < HBr < HI

Asam oksohalida

Sekarang mari kita pertimbangkan Asam oksohalida. Asam oksohalida, seperti yang kita pelajari di Bab 2, mengandung hidrogen, oksigen, dan salah satu elemen lain Z, yang menempati posisi sentral. Gambar 15.5 menunjukkan struktur Lewis  dari beberapa asam oksohalida yang umum. Berikut gambar 15.5:

ditandai dengan adanya satu atau lebih ikatan -OH. Atom Z sentral mungkin juga memiliki kelompok-kelompok lain yang melekat padanya, seperti :

Jika Z merupakan elemen elektronegatife, atau dalam keadaan oksidasi tinggi, itu akan menyebabkan terjadinya penarikan ele
ktron, sehingga membuat ikatan Z-O  lebih kovalen dan ikatan O-H lebih polar. Akibatnya, kecenderungan untuk hidrogen untuk disumbangkan sebagai ion H⁺ meningkat, liat gambar dibawah ini:

Untuk membandingkan kekuatan mereka, lebih mudah untuk membagi asam oksohalida ke dalam dua kelompok.

1.    Asam oksohalida memiliki berbagai pusat atom yang berasal dari kelompok yang sama dari tabel periodik dan memiliki bilangan oksidasi yang sama. Dalam kelompok ini, asam meningkat dengan bertambahnya elektronegatifitas atom sentral, seperti  HClO₃ dan HBrO₃ pada gambar di bawah ini:

Cl dan Br memiliki bilangan oksidasi yang sama yaitu +5. Namun, karena Cl lebih electronegative dari pada Br, Cl akan lebih mudah menarik pasangan elektron yangada dengan oksigen (dalam kumpulan ClOOOH) untuk tingkat yang lebih kuat  dari pada Br. Akibatnya, ikatan -OH lebih polar dalam asam kloridadari pada asam bromida dan mengionisasi lebih
mudah. Dengan demikian, yang relatif kekuatan asam

HClO₃ > HBrO₃

2.    Asam oksohalida memiliki sentral atom yang sama tapi nomor yang berbeda dari kelompok-kelompok yang terlampir. Dalam kelompok ini, kekuatan asam meningkat jika bilangan oksidasi atom sentral meningkat. Mempertimbangkan    asam oksoklorin yang ditunjukkan dalam gambar 15.6.

       Dalam rangkaian ini kemampuan klorin untuk menggambarkan elektron dari    kelompok OH (dengan demikian membuat ikatan -OH lebih polar) meningkat dengan jumlah atom O electronegative terpasang ke Cl.       

       Dengan demikian, HClO₄ adalah asam kuat karena memiliki jumlah terbanyak atom O yang terpasang pada Cl, dan kekuatan asam menurun sebagai berikut:

HClO₄ > HClO₃ > HClO₂ > HClO

CONTOH 15.12

Prediksi kekuatan relatif dari asam oksohalida di masing-masing kelompok berikut:

(a) HClO, HBrO, dan HIO;

(b) HNO3 dan HNO2.

Strategi: periksa dulu struktur molekulnya. Dalam soal (a) ada tiga asam yang memiliki struktur mirip tetapi berbeda pada sentral atom (Cl, Br, dan I). Sentral atom yang mana paling elektronegatife? (b) asam memiliki sentral atom yang sama (N) tetapi berbeda dalam jumlah atom O. Berapa jumlah bilangan oksidasi N pada kedua asam tersebut? Solusi

(a) Jenis asam ini semua memiliki struktur yang sama, dan halogen semua bilangan oksidasi sama yaitu +1. Kita ketahui bahwa keelektronegatifan menurun dari Cl ke I, sehingga Cl lebih elektronegatif.atom Cl akan lebih mudah menarik pasangan elektron yang ada dengan oksigen (dalam kumpulan ClOH) untuk tingkat yang lebih kuat  dari pada Br dan I. Akibatnya, ikatan -OH lebih polar dalam asam klorida dari pada asam bromida dan asam bromida.

Dengan demikian, kekuatan asam menurun sebagai berikut:

HClO > HBrO > HIO

(b) Struktur HNO₃ dan HNO₂ yang ditampilkan dalam gambar 15.5. Karena jumlah oksidasi N +5 di HNO₃ dan +3 di HNO₂, HNO₃ adalah asam kuat dari pada HNO₂.

Asam karboksilat

Sejauh ini pembahasan telah berfokus pada asam anorganik. Sekelompok asam organik yang juga layak perhatian adalah asam karboksilat, struktur Lewis asam karboksilat seperti pada gambar di bawah ini:

dimana R adalah bagian dari molekul asam dan terbayang mewakili karboksil, -COOH. Kekuatan asam karboksilat tergantung pada sifat dari kelompok R. Misalnya, asam asetat dan asam kloroasetat:

Kehadiran atom Cl dengan keelektronegatifan dalam asam kloroasetat mengakibatkan  bergesernya rapatan elektron terhadap kelompok R, sehingga membuat ikatan -OH lebih polar. Akibatnya, ada kecenderungan yang lebih besar untuk asam mengalami ionisasi:

Basa konjugat dari asam karboksilat, disebut dengan anion karboksilat (RCOO^-), yang mana dapat menunjukkan resonansi:

Dalam pembahasan teori orbital molekul, kemampuan atribut stabilitas anion akan  menyebar atau terjadi delokalisasi rapatan elektron atas beberapa atom. Semakin tinggi tingkatan dari delokalisasi elektron, maka lebih stabil anionnya dan semakin besar kecenderungan untuk asam mengalami ionisasi. Dengan demikian, asam benzoat (C₆H₅COOH, Ka = 6.5 x 10^-5) adalah asam kuat dari pada asam asetat karena benzena memliki cincin (Lihat hal. 449) yang memfasilitasi terjadinya delokalisasi elektron, sehingga anion  benzoat (C₆H₅COO^-) lebih stabil dari pada anion asetat (CH₃COO^-).