- Karakteristik asam
- - Properti fisik
- - Kemampuan untuk menghasilkan proton
- - Mereka memiliki hidrogen yang buruk dalam kerapatan elektron
- - Kekuatan atau konstanta keasaman
- Pengukuran
- - Memiliki basis konjugasi yang sangat stabil
- - Mereka dapat memiliki muatan positif
- - Larutannya memiliki nilai pH lebih rendah dari 7
- - Kemampuan untuk menetralkan basis
- Asam kuat dan asam lemah
- Contoh asam
- Hidrogen halida
- Asam oksida
- Asam super
- Asam organik
- Referensi
The asam adalah senyawa dengan kecenderungan tinggi proton menyumbangkan atau menerima pasangan elektron. Ada banyak definisi (Bronsted, Arrhenius, Lewis) yang mengkarakterisasi sifat asam, dan masing-masing dilengkapi untuk membangun citra global dari jenis senyawa ini.
Dari perspektif di atas, semua zat yang diketahui bisa bersifat asam, namun, hanya yang menonjol jauh di atas yang lain yang dianggap demikian. Dengan kata lain: jika suatu zat merupakan donor proton yang sangat lemah, dibandingkan dengan air misalnya, dapat dikatakan zat tersebut bukan asam.
Asam asetat, asam lemah, mendonasikan proton (ion hidrogen, berwarna hijau) ke air dalam reaksi kesetimbangan untuk menghasilkan ion asetat dan ion hidronium. Merah: oksigen. Hitam: karbon. Putih: hidrogen.
Karena itu, apa sebenarnya asam dan sumber alaminya? Contoh khasnya dapat ditemukan di dalam banyak buah: seperti jeruk. Limun memiliki rasa yang khas karena asam sitrat dan komponen lainnya.
Lidah dapat mendeteksi keberadaan asam, seperti halnya rasa lainnya. Bergantung pada tingkat keasaman senyawa ini, rasa menjadi lebih tidak tertahankan. Dengan cara ini, lidah berfungsi sebagai pengukur organoleptik untuk konsentrasi asam, khususnya konsentrasi ion hidronium (H 3 O + ).
Di sisi lain, asam tidak hanya ditemukan dalam makanan, tetapi juga di dalam organisme hidup. Demikian juga, tanah mengandung zat yang dapat mencirikannya sebagai asam; seperti halnya aluminium dan kation logam lainnya.
Karakteristik asam
Karakteristik apa yang harus dimiliki suatu senyawa, menurut definisi yang ada, agar dianggap asam?
Ia harus mampu menghasilkan ion H + dan OH - dengan melarutkannya dalam air (Arrhenius), ia harus menyumbangkan proton ke spesies lain dengan sangat mudah (Bronsted) atau akhirnya, ia harus dapat menerima sepasang elektron, bermuatan negatif (Lewis).
Namun karakteristik tersebut erat kaitannya dengan struktur kimianya. Oleh karena itu, dengan belajar menganalisanya, kekuatan keasamannya atau dari beberapa senyawa dapat disimpulkan yang mana yang paling asam.
- Properti fisik
Asam memiliki rasa, sebanding dengan kelebihannya, asam dan baunya sering membakar lubang hidung. Merupakan cairan dengan tekstur lengket atau berminyak dan memiliki kemampuan untuk mengubah warna kertas lakmus dan metil jingga menjadi merah (Properties of Acids and Bases, SF).
- Kemampuan untuk menghasilkan proton
Pada tahun 1923, kimiawan Denmark Johannes Nicolaus Brønsted dan ahli kimia Inggris Thomas Martin Lowry memperkenalkan teori Brønsted dan Lowry yang menyatakan bahwa setiap senyawa yang dapat mentransfer proton ke senyawa lain adalah asam (Encyclopædia Britannica, 1998). Misalnya dalam kasus asam klorida:
HCl → H + + Cl -
Teori Brønsted dan Lowry tidak menjelaskan perilaku asam zat tertentu. Pada tahun 1923, kimiawan Amerika Gilbert N.Lewis memperkenalkan teorinya, di mana asam dianggap sebagai senyawa apa pun yang, dalam reaksi kimia, mampu bergabung dengan sepasang elektron yang tidak dimiliki bersama dalam molekul lain (Encyclopædia Britannica, 1998) .
Dengan cara ini, ion-ion seperti Cu 2+ , Fe 2+ dan Fe 3+ memiliki kemampuan untuk mengikat pasangan elektron bebas, misalnya dari air untuk menghasilkan proton dengan cara sebagai berikut:
Cu 2+ + 2H 2 O → Cu (OH) 2 + 2H +
- Mereka memiliki hidrogen yang buruk dalam kerapatan elektron
Untuk molekul metana, CH 4 , tidak ada hidrogen yang kekurangan secara elektronik. Ini karena perbedaan elektronegativitas antara karbon dan hidrogen sangat kecil. Tapi jika Anda mengganti salah satu atom H oleh salah satu fluor, maka akan menjadi perubahan nyata dalam momen dipol: H 2 FC- H .
H mengalami perpindahan awan elektronnya menuju atom yang berdekatan yang terikat ke F, yang sama, δ + bertambah. Sekali lagi, jika H lain digantikan oleh F lain, maka molekul menjadi: HF 2 C- H .
Sekarang δ + bahkan lebih besar, karena dua atom F, kerapatan elektron yang sangat elektronegatif yang menghilangkan C, dan ini yang terakhir akibatnya ke H . Jika proses penggantian terus akhirnya diperoleh: F 3 C- H .
Dalam molekul terakhir ini H , sebagai konsekuensi dari tiga atom F yang bertetangga, mengalami defisiensi elektronik. Ini + tidak luput dari perhatian untuk setiap spesies yang cukup kaya elektron untuk melepaskan H ini dan, dengan cara ini, F 3 CH menjadi bermuatan negatif:
F 3 C– H +: N - (spesies negatif) => F 3 C: - + H N
Persamaan kimia di atas juga dapat dianggap sebagai berikut: F 3 CH mendonasikan sebuah proton (H + , H sekali terlepas dari molekul) ke: N; atau, F 3 CH memperoleh sepasang elektron dari H ketika pasangan lain disumbangkan ke H dari: N - .
- Kekuatan atau konstanta keasaman
Berapa F 3 C: - yang ada dalam larutan? Atau, berapa banyak molekul F 3 CH yang dapat mendonasikan hidrogen asam ke N? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, perlu ditentukan konsentrasi F 3 C: - atau H N dan, dengan menggunakan persamaan matematika, buat nilai numerik yang disebut konstanta keasaman, Ka.
Semakin banyak molekul F 3 C: - atau HN yang dihasilkan, semakin asam F 3 CH dan semakin besar Ka. Dengan cara ini Ka membantu memperjelas, secara kuantitatif, senyawa mana yang lebih asam dari yang lain; dan, juga, membuang sebagai asam mereka yang Ka-nya berada pada urutan yang sangat kecil.
Beberapa Ka dapat memiliki nilai sekitar 10 -1 dan 10 -5 , dan lainnya, nilai sepersejuta lebih kecil seperti 10 -15 dan 10 -35 . Kemudian dapat dikatakan bahwa yang terakhir, yang memiliki konstanta keasaman, adalah asam yang sangat lemah dan dapat dibuang begitu saja.
Jadi, manakah dari molekul berikut yang memiliki Ka tertinggi: CH 4 , CH 3 F, CH 2 F 2, atau CHF 3 ? Jawabannya terletak pada kurangnya kerapatan elektron, δ +, dalam hidrogennya.
Pengukuran
Tapi apa kriteria untuk standarisasi pengukuran Ka? Nilainya dapat sangat bervariasi tergantung pada spesies mana yang akan menerima H + . Misalnya, jika: N adalah basa kuat, Ka akan besar; tetapi jika sebaliknya, basa itu sangat lemah, Ka akan menjadi kecil.
Pengukuran Ka dilakukan menggunakan basa (dan asam) yang paling umum dan terlemah: air. Tergantung pada derajat donasi H + ke molekul H 2 O, pada 25ºC dan pada tekanan satu atmosfer, kondisi standar ditetapkan untuk menentukan konstanta keasaman untuk semua senyawa.
Dari sini muncul daftar tabel konstanta keasaman untuk banyak senyawa, baik anorganik maupun organik.
- Memiliki basis konjugasi yang sangat stabil
Asam memiliki atom atau unit yang sangat elektronegatif (cincin aromatik) dalam struktur kimianya yang menarik kerapatan elektron dari hidrogen di sekitarnya, sehingga menyebabkannya menjadi positif sebagian dan reaktif terhadap basa.
Setelah proton mendonasi, asam berubah menjadi basa konjugasi; yaitu, spesies negatif yang mampu menerima H + atau mendonasikan sepasang elektron. Dalam contoh molekul CF 3 H, basa konjugasinya adalah CF 3 - :
CF 3 - + HN <=> CHF 3 +: N -
Jika CF 3 - adalah basa konjugasi yang sangat stabil, kesetimbangan akan lebih banyak bergeser ke kiri daripada ke kanan. Juga, semakin stabil, semakin reaktif dan asam jadinya.
Bagaimana Anda tahu seberapa stabil mereka? Itu semua tergantung pada bagaimana mereka menangani muatan negatif baru. Jika mereka dapat mendelokalisasi atau mendifusi kerapatan elektron yang meningkat secara efisien, itu tidak akan tersedia untuk digunakan dalam ikatan dengan basa H.
- Mereka dapat memiliki muatan positif
Tidak semua asam memiliki hidrogen yang kekurangan elektron, tetapi mungkin juga memiliki atom lain yang mampu menerima elektron, dengan atau tanpa muatan positif.
Bagaimana ini? Misalnya, dalam boron trifluorida, BF 3 , atom B tidak memiliki oktet valensi, sehingga dapat membentuk ikatan dengan atom apa pun yang memberinya pasangan elektron. Jika anion F - round di sekitarnya terjadi reaksi kimia berikut:
BF 3 + F - => BF 4 -
Sebaliknya, kation logam bebas, seperti Al 3+ , Zn 2+ , Na + , dll., Dianggap asam, karena dapat menerima ikatan datif (koordinasi) spesies kaya elektron dari lingkungannya. Demikian juga, mereka bereaksi dengan ion OH - untuk mengendap sebagai logam hidroksida:
Zn 2+ (aq) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (s)
Semua ini dikenal sebagai asam Lewis, sedangkan yang menyumbangkan proton adalah asam Bronsted.
- Larutannya memiliki nilai pH lebih rendah dari 7
Gambar: skala pH.
Lebih khusus lagi, ketika asam larut dalam pelarut apa pun (yang tidak cukup menetralkannya), ia menghasilkan larutan dengan pH lebih rendah dari 3, meskipun di bawah 7 dianggap asam yang sangat lemah.
Hal ini dapat dibuktikan dengan menggunakan indikator asam basa, seperti fenolftalein, indikator universal, atau jus kubis ungu. Senyawa yang mengubah warna menjadi yang ditunjukkan untuk pH rendah, diperlakukan sebagai asam. Ini adalah salah satu tes paling sederhana untuk menentukan keberadaannya.
Hal yang sama dapat dilakukan, misalnya, untuk sampel tanah yang berbeda dari berbagai belahan dunia, sehingga menentukan nilai pH untuk, bersama dengan variabel lain, mencirikannya.
Dan akhirnya, semua asam memiliki rasa asam, selama tidak terlalu pekat sehingga dapat membakar jaringan lidah secara permanen.
- Kemampuan untuk menetralkan basis
Arrhenius, dalam teorinya, mengemukakan bahwa asam, yang mampu menghasilkan proton, bereaksi dengan hidroksil basa untuk membentuk garam dan air dengan cara berikut:
HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.
Reaksi ini disebut netralisasi dan merupakan dasar dari teknik analisis yang disebut titrasi (Bruce Mahan, 1990).
Asam kuat dan asam lemah
Asam diklasifikasikan menjadi asam kuat dan asam lemah. Kekuatan asam dikaitkan dengan konstanta kesetimbangannya, oleh karena itu, dalam kasus asam, konstanta ini disebut konstanta asam Ka.
Jadi, asam kuat memiliki konstanta asam yang besar sehingga cenderung terdisosiasi sepenuhnya. Contoh asam ini adalah asam sulfat, asam klorida, dan asam nitrat, yang konstanta asamnya sangat besar sehingga tidak dapat diukur dalam air.
Sebaliknya, asam lemah adalah asam yang konstanta disosiasinya rendah sehingga berada dalam kesetimbangan kimiawi. Contoh asam ini adalah asam asetat dan asam laktat dan asam nitrat yang konstanta keasamannya berada di urutan 10 -4 . Gambar 1 menunjukkan perbedaan konstanta keasaman untuk asam yang berbeda.
Gambar 1: konstanta disosiasi asam.
Contoh asam
Hidrogen halida
Semua hidrogen halida adalah senyawa asam, terutama bila dilarutkan dalam air:
-HF (asam fluorida).
-HCl (asam klorida).
-HBr (asam hidrobromat).
-HI (asam iodat).
Asam oksida
Asam okso adalah bentuk oksoanion terprotonasi:
HNO 3 (asam nitrat).
H 2 SO 4 (asam sulfat).
H 3 PO 4 (asam fosfat).
HClO 4 (asam perklorat).
Asam super
Asam super adalah campuran asam Bronsted kuat dan asam Lewis kuat. Setelah bercampur, mereka membentuk struktur kompleks di mana, menurut penelitian tertentu, H + "melompat" di dalamnya.
Kekuatan korosif mereka sedemikian rupa sehingga milyaran kali lebih kuat daripada H 2 SO 4 yang terkonsentrasi. Mereka digunakan untuk memecahkan molekul besar yang ada dalam minyak mentah, menjadi molekul yang lebih kecil dan bercabang, dan dengan nilai tambah yang ekonomis.
-BF 3 / HF
-SbF 5 / HF
-SbF 5 / HSO 3 F
-CF 3 SO 3 H.
Asam organik
Asam organik dicirikan dengan memiliki satu atau lebih gugus karboksilat (COOH), dan di antaranya adalah:
-Asam sitrat (hadir dalam banyak buah)
Asam malat (dari apel hijau)
-Asam asetat (dari cuka komersial)
-Butyric acid (dari mentega tengik)
-Asam tartarat (dari anggur)
-Dan keluarga asam lemak.
Referensi
- Torrens H. Asam dan Basa Keras dan Lunak. . Diambil dari: depa.fquim.unam.mx
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Mei 2018). Nama dari 10 Asam Umum. Diperoleh dari: thinkco.com
- Chempages Netorials. Asam dan Basa: Struktur dan Perilaku Molekuler. Diambil dari: chem.wisc.edu
- Deziel, Chris. (27 April 2018). Karakteristik Umum Asam & Basa. Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com
- Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 Oktober 2000). Diperoleh dari: psc.edu.