Kimia Organik Fisik: Keasaman dan Kebasaan Senyawa Organik

      Asam organik ditandai dengan adanyapolarisasi positif atom hidrogen (biru dalam peta potensial elektrostatik) dan duautama jenis: asam-asam seperti metanol dan asam asetat yang mengandung hidrogenatom terikat ke atom oksigen elektronegatif (O-H) dan mereka seperti asetonyang  mengandung atom hidrogen terikat pada atomkarbon di sebelah ikatan rangkap C=O (O=C-C-H).

     Basa organik dicirikan oleh adanya atom (kemerah-merahan dalam peta potensial elektrostatik) dengan pasangan elektron bebas yang dapat berikatan dengan H. Senyawa yang mengandung nitrogen seperti methylamine adalah basa organik yang paling umum, tetapi senyawa yang mengandung oksigen juga dapat bertindak sebagai basa kapan bereaksi dengan asam yang sangat kuat. Perhatikan bahwa beberapa senyawa yang mengandung oksigen dapat bertindak baik sebagai asam dan basa tergantung pada keadaan, seperti halnya air. Metanol dan aseton, misalnya, bertindak sebagai asam ketika mereka menyumbangkan proton tetapi bertindak sebagai basa ketika atom oksigen mereka menerima proton.

    Sifat-sifat kimia dari suatu senyawa dapat dijelaskan oleh sifat asam basa dari senyawa yang bersangkutan.

“Konsep asam-basa Bronsted-Lowry”

Menurut definisi Bronsted-Lowry :

a     a.  suatu senyawa bersifat asam jika dapat menyumbangkan proton (H+)

b     b. suatu senyawa basa berarti senyawa yang dapat menerima proton (H+).

   Contohnya, asam klorida (HCl) dilarutkan dalam air maka akan terjadi reaksi asam-basa. Asam klorida akan memberikan proton kepada molekul air. Hasilnya adalah H₃O⁺ dan Cl^- yang disebut asam konjugat dan basa konjugat. Asam asam mineral lain seperti asam sulfat, asam nitrat, dan hydrogen bromida dapat bertindak sebagai donor proton, oleh karenanya bersifat asam. Demikian juga dengan asam-asam karboksilat.

 

Konsep asam dan basa telah mengalami beberapa kali perubahan :

1. Pada mulanya Boyle (1680) menggolongkan senyawa-senyawa ke dalam golongan asam dan basa berdasarkankan sifat-sifat yang diperlihatkan dalam larutan berpelarut air.
2. Kemudian Lavoisier (1787) menyatakan bahwa sifat asam-basa senyawa ditentukan oleh keberadaan atom tertentu (seperti oksigen) di dalam senyawa. Pada permulaan abad ke sembilan belas.
3. Davy (1814) menyatakan bahwa sifat-sifat keasaman disertai oleh kombinasi kolompok atom-atom tertentu dalam senyawa, namun pandangan ini masih terbatas dan tidak sempurna.
4. Upaya pertama yang berhasil mendefinisikan konsep asam-basa adalah teori ionisasi elektrolit Arrhenius (1884). Menurut konsep ini, suatu zat yang dapat memberikan ion hydrogen digolongkan sebagai asam dan yang dapat memberikan ion hidroksida digolongkan.basa.

    Suatu molekul netral atau ion dapat pula diklasifikasikan sebagai basa. Untuk lebih jelasnya, pada pelarutan asam asetat di dalam air yang dituliskan dalam kesetimbangan sebagai berikut :

    Asam asetat memberikan proton kepada molekul air untuk membentuk ion hidronium. Hal ini menunjukkan bahwa kesatuan yang aktif dalam larutan berpelarut air dari suatu asam bukanlah proton bebas melalinkan bentuk tersolvasinya, yaitu H3O+. Oleh karena itu, air dapat disebut basa.

    Apabila ditinjau pada reaksi kebalikannya, ion asetat sekarang menerima proton dari H3O+, dan oleh karenanya ion asetat berfungsi sebagai basa. Kekuatan asam atau basa dapat ditentukan secara kuantitatif melalui pengukuran konstanta ionisasi. Kekuatan suatu asam adalah ukuran kecenderungannya memberikan proton.

     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 :

    Asam-asam kuat memiliki konstanta keasaman besar karena kesetimbangan bergeser ke arah kanan, sedangakan asam-asam lemah memiliki konstanta keasaman kecil. Umumnya keasaman dilambangkan dengan pKa yang merupakan nilai negatif logaritma dari konstanta keasaman :

Dengan demikian, asam-asam kuat memiliki nilai pKa rendah, sedangkan asam-asam lemah memiliki pKa tinggi. Cara serupa, kekuatan keasaman larutan encer dapat dinyatakan dengan istilah lain yang dikenal dengan pH.

    Selanjutnya adalah materi mengenai basa konjugat. Basa konjugat dari asam kuat adalah basa lemah, karena memiliki afinitas yang kecil terhadap proton. Sebalikanya, basa konjugat dari asam lemah adalah basa kuat, karena memiliki afinitas yang besar terhadap proton. Contohnya, ion klorida (Cl-) adalah basa lemah, karena merupakan basa konjugat dari asam kuat (HCl). Ion asetat adalah basa lebih kuat karena merupakan basa konjugat dari asam lemah (asam asetat).

 

“Konsep Asam-Basa Lewis”

     Definisi Lewis asam dan basa lebih luas dan lebih luas daripada definisi Bronsted– Lowry karena tidak terbatas pada zat yang menyumbangkan atau menerima proton:

1. Asam Lewis adalah zat yang menerima elektron pasangan 
2. Basa Lewis adalah zat yang menyumbangkan sepasang elektron.

     Asam Lewis mampu menerima pasangan elektron karena memiliki orbital kosong, energi rendah atau ikatan polar ke hidrogen bahwa ia dapat menyumbangkan H (yang memiliki orbital 1s kosong).

 

     Definisi basa lewis adalah senyawa dengan sepasang elektron bebas yang dapat digunakan untuk mengikat asam lewis definisi ini mirip dengan konsep Bronsted–Lowry. Jadi, H₂O dengan dua pasang elektron bebas dari oksigen, bertindak sebagai basa lewis dengan menyumbangkan pasangan elektron ke H dalam membentuk ion hidronium, H₃O. Demikian pula, trimethylamine bertindak sebagai basa lewis dengan menyumbangkan pasangan elektron pada atom nitrogennya ke aluminium klorida. Dalam arti yang lebih umum, sebagian besar senyawa organik yang mengandung oksigen dan nitrogen dapat bertindak sebagai basa lewis karena mereka memiliki satu pasang elektron bebas.

 Pertanyaan:

1. Berdasarkan definisi dari asam lewis ada kemungkinan spesi lain asam lewis selain H, berikan contoh serta penjelasan?
2. Jelaskan reaksi serta maksud dari panah melengkung pada reaksi berikut!
   
   
   
   Sumber :

Prasojo, S. L. 2012. Kimia Organik I Jilid 1. Yogyakarta : Pratiwi.

Mc Murry, J. 2010. Organic Chemistry Eight Edition. Australia : Cengage Learning.  

Firdaus. 2013. Modul Pembelajaran Matakuliah Kimia Organik Fisik II. Makassar : Universitas Hasanuddin Press.