KEASAMAN DAN KEBASAAN SENYAWA ORGANIK

Materi kali ini membahas secara detail tentang konsep asam-basa meliputi keasaman hidrogen gugus-gugus oksigen, amonium, dan karbon; kaitan antara sifat keasaman dengan elektrofilisitas, dan antara sifat kebasaan basa dengan nuklefilistas; serta faktor-faktor internal struktur yang mempengaruhi derajat kekuatan suatu spseies kimia organik.

Banyak senyawa organik dan anorganik yang memiliki sifat-sifat asam dan basa, dan menjalankan berbagai fungsi dalam reaksi.

Konsep Asam-Basa Bronsted-Lowry

Menurut teori ini, suatu asam adalah molekul yang dapat memberikan proton dan basa adalah molekul yang dapat menerima proton seperti dalam persamaan berikut,

Asam                     H⁺ + Basa

Definisi dalam konsep ini adalah lebih bersifat umum, dan dapat dilustrasikan dengan fakta bahwa piridin adalah suatu basa menurut Bronsted, tetapi bukan menurut Arrhenius karena tidak dapat memberikan ion hidroksida. Persamaan diatas menunjukkan bahwa pada setiap asam berhubungan dengan suatu basa yang disebut dengan basa konjugasi, dan suatu basa berhubungan suatu asam yang dikenal dengan asam konjugasi.

Ionisasi Asam dan Basa

Kekuatan asam atau basa dapat ditentukan secara kuantitatif melalui pengukuran konstanta ionisasi. Kekuatan suatu asam adalah ukuran kecenderungannya memberikan proton. Tinjau ionisasi asam (HA) yang dapat dinyatakan dengan persamaan berikut,

HA + H₂O                         H₃O⁺ + A^-

Untuk asam kuat, kesetimbangan ini akan bergeser ke kakanan secara efektif, sedangkan kesetimbangan dapat dipastikan terjadi pada asam lemah. Konstanta ionisasi (Ka) dapat dinyatakan sebagai

Konsep Asam-Basa Lewis

Lewis (1923) mengusulkan suatu teori asam-basa berdasarkan peranan pasangan elektron di dalam percobaan tertentu seperti reaksi netralisasi, reaksi penggantian/substitusi, dan katalisis. Menurut teori ini, asam didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat menerima pasangan elektron dan basa adalah suatu zat yang dapat memberikan pasangan elektron. Konsep ini bersifat lebih umum dan mencakup lebih luas senyawa. Salah satunya adalah reaksi asam-basa berikut.

Kebasaan suatu senyawa tergantung pada kesedian pasangan elektronnya untuk disumbangkan. Trimetilamin lebih bersifat basa daripada amoniak akibat adanya efek dorongan elektron secara induksi dari gugus metil. Beberapa kategori senyawa-senyawa yang dapat digolongkan sebagai asam Lewis:

1. Senyawa-senyawa yang mempunyai orbital tak terisi secara sempurna, seperti aluminium klorida, boron trifluorida, dan seng klorida.

2. Senyawa-senyawa yang atom pusatnya dapat mengembangkan kulit valensinya untuk dapat menampung elektron lebih daripada delapan, seperti stanno klorida dan titanium klorida.

3. Semua ion-ion logam sederhana seperti Al+3, Fe+2, dan Ag+.

Pada dasarnya, konsep Lewis jauh lebih baik digunakan untuk membedakan antara asam dan basa tetapi masih mempunyai beberapa kelemahan. Pertama yang paling serius adalah asam protonik kuat seperti asam hidroklorida, asam sulfat, asam nitart, dan lain-lain tidak masuk dalam kelompok asam. Kedua adalah sulit untuk menandai skala kekuatan asam-basa berdasarkan definisi ini. Pada sisi lain, konsep Bronsted akan menjadi terbatas jika sistem pelarut dipertimbangkan secara luas.

Efek Penyamarataan

Asam-asam mineral seperti asam perklorat, asam hidroklorida, dan asam sulfat adalah asam kuat dan terionisasi sempurna di dalam larutan berpelarut air membentuk ion hidronium. Kekuatan keasaman setiap asam kuat disamaratakan dengan ion hidronium karena ion hidronium adalah asam yang paling kuat di dalam larutan encer berpelarut air. Hal yang harus diantisipasi adalah semua asam kuat dalam pelarut air mempunyai kekuatan keasaman yang sama, meskipun hal ini tidak benar. Hal inilah yag disebut dengan efek penyamarataan (levelling effect).

Asam Keras dan Basa Keras

Kemudahan terjadinya reaksi asam-basa tentu saja tergantung pada kekuatan asam dan basa yang bereaksi. Akan tetapi, kemudahan ini juga tergantung pada keterpenuhan kualitas lain yang disebut dengan “kekerasan” dan “kelunakan” asam atau basa. Kualitas ini tidak dapat diukur dengan tepat, namun hanya diuraikan secara kualitatif dengan ciri khas sebagai berikut:

Basa lunak. Atom-atom donornya berelektronegativitas rendah dan tinggi kemampuannya untuk terpolarisasi dan mudah untuk teroksidasi. Menarik elektron valensinya dengan lemah.

Basa keras. Atom-atom donornya berelektronegatif tinggi dan rendah kemampunya untuk terpolarisasi dan sulit untuk teroksidasi. Menarik elektron valensinya dengan kuat.

Asam lunak. Atom-atom penerimanya besar, muatan positifnya rendah, mengandung elektron tak berpasangan (p atau d) pada kulit valensinya. Tinggi kemampuannya untuk terpolarisasi dan rendah elektronegativitasnya.

Asam keras. Atom penerimanya kecil, muatan positifnya tinggi, tidak mengandung elektron tak berpasangan pada kulit valensinya. Rendah kemampuannya untuk terpolarisasi dan tinggi elektronegativitasnya. Asam dan basa dapat diurut (pendekatan) berdasarkan “keras” dan “lunaknya”. Sebagai contoh kelunakan basa menurun sesuai dengan urutan: I- > Br- > Cl- > F-; dan urutan CH3 - > NH2 - > OH- > F-. Akan tetapi kualitas tersebut tidaklah tepat sekali sehingga dipandang lebih baik apablia dikelompok ke dalam tiga golongan, yakni: keras, lunak, dan pertengahan.

Keasaman Asam Karbon

Keasaman karbon menggambarkan kecenderungan ikatan C-H untuk memindahkan proton kepada basa dan membentuk karbanion. Oleh karena ikatan C-H cukup dekat dengan homopolar dan mempunyai kecenderungan yang kecil untuk membentuk ikatan hidrogen maka umumnya tidak mudah melepaskan proton daripada ikatan O-H atau N-H. Karbon memperlihatkan keengganan menerima muatan negatif dibandingkan dengan unsur-unsur yang ada pada golongan berikutnya di dalam tabel periodik, dan dapat dikatakan bahwa anion alkil sederhana tidak bisa ada dengan bebas di dalam larutan.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Keasaman Karbon

Ada gunanya untuk menyimpulkan bahwa bentuk strukturlah yang memfasilitasi ionisasi asam karbon melalui penstabilan karbanion yang menjadi basa konjugasinya.

DAFTAR PUSTAKA

Firdaus. 2013. Laporan Hibah Penulisan Buku Ajar Mata Kuliah Kimia Organik Fisik II. Makkasar: Universitas Hasanuddin.

Arief, L.M. 2016. Pengolahan Limbah Industri. Yogyakarta: Andi.

Permasalahan yang timbul:

Bagaimana menentukan keasaman atau kebasaan suatu senyawa organik?

Mengapa konsep asam basa Lewis lebih mudah dalam menentukan keasaman dan kebasaan?