Keasaman dan Kebasaan Senyawa Organik

            Senyawa organik yang memperlihatkan sifat keasaman dan sangat penting dalam kehidupan adalah senyawa yang memiliki gugus fungsi karboksilat (karboksilat termasuk gugus fungsi pembentuk asam amino). Rumus umum molekul senyawa karboksilat adalah R-COOH (CnH2nO2), dimana R dapat berupa H, Alkil, alkenil, alkunil, aril. Yang harus diperhatikan dari rumus umum, meskipun terdapat OH yang merupakan penanda basa, asam karboksilat sesuai dengan namanya bersifat asam. Senyawa organik yang mengandung gugus karboksilat adalah asam lemah dan juga disebut sebagai asam karboksilat. Salah satu alasan untuk keasaman asam karboksilat adalah kepolaran ikatan 0-H.

            Jika dilihar dari strukturnya, senyawa asam karboksilat merupakan senyawa polar. Sama halnya dengan alcohol, maka asam karboksilat dapat membentuk ikatan hidrogen intermolekuler dengan sesama asam karboksilat dalam bentuk dimer, yang karakter ikatannya jauh lebih kuat dari pada alcohol yang bersesuaian. Sehingga titik didih asam karboksilat lebih tinggi dari pada titik didih alcohol.

            Asam secara umum merupakan senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan pH lebih kecil dari 7. Dalam definisi modern,asam adalah suatu zat yang dapat memberi proton (ion H⁺) kepada zat lain (yang disebut basa), atau dapat menerima pasangan elektron bebas dari suatu basa dan juga secara sederhana asam dapat didefinisikan sebagai zat yang bila dilarutkan dalam air akan mengalami disosiasi (penguraian) dengan pembentukan ion hydrogen sebagai satu-satunya ion positif. Sedangkan basa merupakan zat yang apabila dilarutkan dalam air akan mengalami disosiasi dengan pembentukan ion-ion hidroksil sebagai satu-satunya ion negatif.

Suatu senyawa organik yang bersifat asam memiliki pH < 7sedangkan yang bersifat basa memiliki pH > 7 dan yang bersifat netral memilikipH.= 7. Semakin kecil pH kosentrasi ion H⁺ makin besar dan asam semakin kuat sedangkan basa semakin kuat apabila kosentrasi ion OH^- makin banyak dan pH makin besar.

Dalam hal ini ada beberapa teori asam-basa yaitu sebagai berikut:

1.    TEORI ASAM – BASA ARRHENIUS

Arrhenius mengemukakan suatu teori dalam disertasinya (1883) yaitu bahwa senyawa ionik dalam larutan akan terdissosiasi menjadi ion-ion penyusunnya.

Menurut Arrhenius:

• Asam: zat/senyawa yang dapat menghasilkan H⁺ dalam air

HCl (aq) H⁺(aq) + Cl ^-(aq)

• Basa : zat/senyawa yang dapat menghasilkan OH^- dalam air

NaOH (aq)Na⁺ (aq) + OH ^– (aq)

Dalam hal ini keterbatasan  dari Teori Arrhenius  yaitu dapat dikatakan bahwa keterbatasan teori Arrhenius adalah bahwa reaksi asam basa hanyalah sebatas pada larutan berair (aqueus, aq) dan asam-basa adalah zat yang hanya menghasilkan H⁺ dan OH^-.

2.    Teori asam-basa Bronsted –Lowry

Menurut konsep Brosted Lowry mengenai asam dan basa, suatu asam adalah zat yang dapat memberikan ion hydrogen yang bermuatan positif atau proton (H⁺). Basa didefinisikan sebagai zat yang dapat menerima H⁺.

      Klasifikasi asam-basa pada senyawa organik pada umumnya mengikuti teori asam-basa Bronsted –Lowry. Penentuan kekuatan asam-basa dapat dilihat dari arga pKa atau pKb-nya. Tetapi untuk senyawa-senyawa organik. Yang perlu diingat bahwa asam kuat akan menghasilkan basa konjugasi yang stabil, begitu juga sebaliknya akan lebih kompleks.

      Kebanyakan asam adalah netral, maka basa konjugasi dari sebagian besar asam bermuatan negatif, karena asam tersebut kehilangan proton. Untuk itu perlu dipelajari struktur macam apa yang memberikan kestabilan muatan negatif, sebagaimana anion basa konjugasi yang lebih stabil, maka asamnya pun lebih kuat.

Faktor-faktor yang dapat meningkatkan kestabilan anion berarti akan menaikkan keasaman, dan faktor-faktor yang mengurangi kestabilan anion akan menyebabkan penurunan keasaman suatu asam karboksilat. Menurut teori asam-basa Bronsted Lowry, bila suatu asam karboksilat bersifat asam kuat, maka basa konjugasinya bersifat basa lemah, sebaliknya bila suatu asam karboksilat bersifat asam lemah, maka basa konjugasinya bersifat basa kuat.

3.    TEORI ASAM-BASA LEWIS

Pada teori asam-basa Arrhenius tidak dijelaskan perilaku asam-basa dalam larutan tidak berair dan pada teori asam-basa Bronsted-Lowry tidak diterangkan akan adanya sistem yang tidak terprotonasi. G.N. Lewis, pada tahun 1923, mengemukakan teori asam-basa dalam buku Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances .

Menurut Lewis:

• Asam: zat/senyawa yang dapat menerima pasangan elektron bebas dari zat/senyawa lain untuk membentuk ikatan baru.

• Basa: zat/senyawa yang dapat mendonorkan pasangan elektron bebas dari zat/senyawa lain untuk membentuk ikatan baru.

Contoh sederhana dari reaksi asam-basa Lewis adalah reaksi pembentukan ion hidronium

Secara umum, reaksi asam-basa Lewis terjadi apabila ada basa yang mendonorkan pasangan elektronnya dan asam yang menerima pasangan elektron tersebut untuk membentuk ikatan baru.

Pertanyaan:

1.

Dari reaksi diatas, Mengapa HCl bertindak sebagai asam Lewis? 

2.    Bagaimana Hubungan Teori Bronsted-Lowry dengan Teori Arrhenius?

3.    Jelaskan secara umum bagaimana  reaksi asam-basa Lewis  dapat terjadi? Dan disebut apakah produk yang terjadi dari reaksi asam-basa lewis?

Sumber:

Fessenden, R.J dan Fessenden J.S. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/tmp/05_teori_asam_basa.pdf.

Vogel. 1982. Analisa Anorganik Kualitatif. PT. Kalman Media Pusaka. Jakarta.

Aromatisitas

            Senyawa aromatis adalah senyawa yang mempunyai sifat kimia seperti benzena. Sifat kimianya dicirikan oleh ikatan rangkap terkonjugasi secara sempurna dalam cincin. Aromatisitas adalah sebuah sifat kimia dimana sebuah cincin terkonjugasi yang ikatannya terdiri dari ikatan tidak jenuh, pasangan tunggal, atau orbital kosong menunjukan stabilitas yang lebih kuat dibandingkan stabilitas sebuah sistem yang hanya terdiri dari konjugasi. Aromatisitas juga bisa dianggap sebagai manifestasi dari delokalisasi siklik dan resonansi. Dalam hal ini definisi aromatisitas diambil dari sifat senyawa aromatik tentang kestabilannya yang khas, dan lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada reaksi adisi.

Syarat-syarat Aromatisitas:

1.Molekul harus berbentuk siklik.

2.Setiap atom pada cincin tersebut harus mempunyai orbital π, membentuk sistem

   berkonjugasi.

3. semua atom penyusunnya terletak dalam bidang datar (planar)

4.Jumlah elektron π molekul haruslah ganjil dan memenuhi kaidah Huckel: (4n+2)

  (n= 0, 1, 2, 3, …)

5.Molekul-molekul yang mengandung 4n elektron π adalah antiaromatik.

6.Setiap atom yang membentuk cincin memiliki satu orbital 2p

           

Kebanyakan senyawa aromatik mempunyai satu pusaran enam elektron yang tertutup dalam sebuah cincin (sextet aromatic). Senyawa benzena mempunyai rumus molekul C6H6, dan termasuk dalam golongan senyawa hidrokarbon. Bila dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lain yang mengandung 6 buah atom karbon, misalnya heksana (C6H14) dan sikloheksana (C6H12), maka dapat diduga bahwa benzena mempunyai derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Senyawa benzena dan sejumlah turunannya digolongkan dalam senyawa aromatik, Penggolongan ini dahulu semata-mata dilandasi oleh aroma yang dimiliki sebagian dari senyawa-senyawa tersebut. Perkembangan kimia pada tahap berikutnya menyadarkan para kimiawan bahwa klasifikasi senyawa kimia haruslah berdasarkan struktur dan kereaktifannya, dan bukan atas dasar sifat fisikanya. Saat ini istilah aromatik masih dipertahankan, tetapi mengacu pada fakta bahwa semua senyawa aromatik derajat ketidakjenuhannya tinggi dan stabil bila berhadapan dengan pereaksi yang menyerang ikatan pi.

            Model cincin aromatis yang umum dipakai, yaitu sebuah cincin benzena adalah terbentuk dari cincin beranggota enam karbon yang bergantian dan hal inipertama kali dikembangkan oleh Kekule. Model benzena ini terdiri dari dua bentuk resonansi, yang menggambarkan ikatan kovalen tunggal dan ganda yang bergantian posisi. Benzena adalah sebuah molekul yang lebih stabil dibandingkan yang diduga tanpa memperhitungkan delokalisasi muatan.

            Reaksi-reaksi yang umum terjadi pada benzena dan turunannya adalah reaksi substitusi elektrofilik,  dalam hal ini terdapat 4 macam reaksi substitusi elektrofilik terhadap senyawa benzena, yaitu reaksi halogenasi, reaksi nitrasi, reaksi sulfonasi dan reaksi Friedel- Crafts. Berikut salah satu contohnya yaitu reaks Friedel-Crafts. Reaksi Friedel-Crafts meliputi reaksi alkilasi dan reaksi asilasi.

1. Reaksi alkilasi:

Sebagai elektrofil dalam reaksi alkilasi Friedel-Crafts adalah ion karbonium (R+). Karena melibatkan ion karbonium, maka seringkali terjadi reaksi penyusunan ulang(rearrangement) membentuk karbonium yang lebih stabil.

Contoh reaksi alkilasi:

2   2. Reaksi asilasi:

Sebagai elektrofil dalam reaksi asilasi Friedel-Crafts adalah ion asilium, terbentuk dari

hasil reaksi:

Ion asilium pada reaksi asilasi Friedel-Crafts tidak terjadi reaksi penataan ulang.

Dalam reaksi alkilasi dan asilasi Friedel-Crafts juga digunakan katalis asam Lewis,

misalnya FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3.

Contoh reaksi asilasi:

Pertanyaan:

Apa yang menyebabkan senyawa benzena merupakan hidrokarbon induk dari golongan

senyawa aromatik? Lalu kenapa pada persyaratan senyawa aromatik memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin?

Sumber:

Firdaus. 2009. Kimia Organik Fisis 1. Makassar: UNHAS

http://staffnew.uny.ac.id/upload/131877177/pengabdian/STRUKTUR+DAN+TATANAMA+BENZENA.pdf