Bismillaahirrahmanirrahiim
BAB
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Berbicara
tentang kimia dasar akan banyak hal yang harus dibahas.kimia dasar ini
bertujuan untuk mengetahui tentang ikatan kimia,senyawa organik,teori asam
basa,laju reaksi& kesetimbangan reaksi,pengertian pkw,ph &poh
1.2 Rumusan masalah
(1.2.1)
ikatan kimia
(1.2.2)
senyawa organik
(1.2.3)
teori asam-basa
(1.2.4)
laju reaksi& kesetimbangan reaksi
(1.2.5)
pengertian pkw,ph,poh
1.3 TUJUAN PENULISAN
Mengetahui
tentang ikatan kimia,senyawa organik,teori asam-basa,laju reaksi &kesyimbangan
reaksi dan pengertian pkw,ph&poh.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1
IKATAN KIMIA
Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam
interaksi gaya tarik menarik antara dua atom
atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik
menjadi stabil. Penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah rumit dan
dijelaskan oleh elektrodinamika
kuantum. Dalam prakteknya, para kimiawan biasanya bergantung pada teori kuantum atau penjelasan kualitatif yang
kurang kaku (namun lebih mudah untuk dijelaskan) dalam menjelaskan ikatan
kimia. Secara umum, ikatan kimia yang kuat diasosiasikan dengan transfer elektron
antara dua atom yang berpartisipasi. Ikatan kimia menjaga molekul-molekul, kristal, dan gas-gas diatomik untuk tetap bersama.
Selain itu ikatan kimia juga menentukan struktur suatu zat.
Kekuatan ikatan-ikatan
kimia sangatlah bervariasi. Pada umumnya, ikatan kovalen dan ikatan ion dianggap sebagai ikatan
"kuat", sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan van der
Waals dianggap sebagai ikatan "lemah". Hal yang perlu
diperhatikan adalah bahwa ikatan "lemah" yang paling kuat dapat lebih
kuat daripada ikatan "kuat" yang paling lemah.
Tinjauan
Elektron yang mengelilingi inti atom bermuatan
negatif dan proton yang terdapat dalam inti atom bermuatan positif, mengingat muatan
yang berlawanan akan saling tarik menarik, maka dua atom yang berdekatan satu
sama lainnya akan membentuk ikatan.
Dalam gambaran yang
paling sederhana dari ikatan non-polar
atau ikatan kovalen, satu atau
lebih elektron, biasanya berpasangan, ditarik menuju sebuah wilayah di antara
dua inti atom. Gaya ini dapat mengatasi gaya tolak menolak antara dua inti atom
yang positif, sehingga atraksi ini menjaga kedua atom untuk tetap bersama,
walaupun keduanya masih akan tetap bergetar dalam keadaan kesetimbangan.
Ringkasnya, ikatan kovalen melibatkan elektron-elektron yang dikongsi dan dua
atau lebih inti atom yang bermuatan positif secara bersamaan menarik
elektron-elektron bermuatan negatif yang dikongsi.
Dalam gambaran ikatan ion yang disederhanakan, inti atom
yang bermuatan positif secara dominan melebihi muatan positif inti atom
lainnya, sehingga secara efektif menyebabkan satu atom mentransfer elektronnya
ke atom yang lain. Hal ini menyebabkan satu atom bermuatan positif dan yang
lainnya bermuatan negatif secara keseluruhan. Ikatan ini dihasilkan dari atraksi elektrostatik di antara
atom-atom dan atom-atom tersebut menjadi ion-ion
yang bermuatan.
Sejarah
Spekulasi
awal dari sifat-sifat ikatan kimia yang berawal dari abad ke-12
mengganggap spesi kimia tertentu
disatukan oleh sejenis afinitas kimia. Pada
tahun 1704, Isaac Newton
menggarisbesarkan teori ikatan atomnya pada "Query 31"
buku Opticksnya dengan mengatakan atom-atom
disatukan satu sama lain oleh "gaya"
tertentu.
Pada
tahun 1819, setelah penemuan tumpukan volta,
Jöns Jakob Berzelius mengembangkan
sebuah teori kombinasi kimia yang menekankan sifat-sifat elektrogenativitas dan
elektropositif dari atom-atom yang bergabung. Pada pertengahan abad ke-19 Edward Frankland,
F.A. Kekule, A.S. Couper, A.M. Butlerov, dan Hermann Kolbe,
beranjak pada teori radikal, mengembangkan teori valensi yang pada awalnya
disebut "kekuatan penggabung". Teori ini mengatakan sebuah senyawa
tergabung berdasarkan atraksi kutub positif dan kutub negatif. Pada tahun 1916,
kimiawan Gilbert N. Lewis
mengembangkan konsep ikatan elektron
berpasangan. Konsep ini mengatakan dua atom dapat berkongsi
satu sampai enam elektron, membentuk ikatan elektron
tunggal, ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap tiga.
Dalam
kata-kata Lewis sendiri:
“
|
“An
electron may form a part of the shell of two different atoms and cannot be
said to belong to either one exclusively.”
|
”
|
Pada
tahun yang sama, Walther Kossel juga
mengajukan sebuah teori yang mirip dengan teori Lewis, namun model teorinya
mengasumsikan transfer elektron yang penuh antara atom-atom. Teori ini
merupakan model ikatan polar. Baik Lewis
dan Kossel membangun model ikatan mereka berdasarkan kaidah Abegg (1904).
Pada tahun 1927, untuk pertama kalinya penjelasan matematika
kuantum yang penuh atas ikatan kimia yang sederhana berhasil diturunkan oleh
fisikawan Denmark Oyvind Burrau.[1]
Hasil kerja ini menunjukkan bahwa pendekatankuantum terhadap ikatan kimia dapat
secara mendasar dan kuantitatif tepat. Namun metode ini tidak mampu
dikembangkan lebih jauh untuk menjelaskan molekul yang memiliki lebih dari satu
elektron. Pendekatan yang lebih praktis namun kurang kuantitatif dikembangkan
pada tahun yang sama oleh Walter Heitler and Fritz London. Metode
Heitler- (Bahasa Inggris: linear combination of atomic orbitals molecular
orbital method), disingkat LCAO London menjadi dasar dari teori ikatan valensi. Pada tahun 1929, metode orbital
molekul kombinasi linear orbital atom, diperkenalkan oleh Sir John Lennard-Jones
yang bertujuan menurunkan struktur elektronik dari molekul F2 (fluorin)
dan O2 (oksigen) berdasarkan prinsip-prinsip dasar kuantum. Teori orbital molekul ini
mewakilkan ikatan kovalen sebagai orbital yang dibentuk oleh orbital-orbital
atom mekanika kuantum Schrödinger yang telah dihipotesiskan untuk
atom berelektron tunggal. Persamaan ikatan elektron pada multielektron tidak
dapat diselesaikan secara analitik, namun dapat dilakukan pendekatan yang
memberikan hasil dan prediksi yang secara kualitatif cukup baik. Kebanyakan
perhitungan kuantitatif pada kimia kuantum
modern menggunakan baik teori ikatan valensi maupun teori orbital molekul
sebagai titik awal, walaupun pendekatan ketiga, teori fungsional
rapatan (Bahasa Inggris: density functional theory), mulai
mendapatkan perhatian yang lebih akhir-akhir ini.
Pada tahun 1935, H. H. James dan A. S. Coolidge melakukan
perhitungan pada molekul dihidrogen.Berbeda dengan perhitungan-perhitungan
sebelumnya yang hanya menggunakan fungsi-fungsi jarak antara elektron dengan
inti atom, mereka juga menggunakan fungsi yang secara eksplisit memperhitungkan
jarak antara dua elektron.[2]
Dengan 13 parameter yang dapat diatur, mereka mendapatkan hasil yang sangat
mendekati hasil yang didapatkan secara eksperimen dalam hal energi disosiasi.
Perluasan selanjutnya menggunakan 54 parameter dan memberikan hasil yang sangat
sesuai denganhasil eksperimen. Perhitungan ini meyakinkan komunitas sains bahwa
teori kuantum dapat memberikan hasil yang sesuai dengan hasil eksperimen. Namun
pendekatan ini tidak dapat memberikan gambaran fisik seperti yang terdapat pada
teori ikatan valensi dan teori orbital molekul. Selain itu, ia juga sangat
sulit diperluas untuk perhitungan molekul-molekul yang lebih besar
Macam – Macam Ikatan Kimia
1.
Ikatan Kovalen
Ikatan kovalen adalah sejenis
ikatan kimia yang dikarakterisasikan oleh
pasangan elektron yang saling terbagi (kongsi elektron) di antara atom-atom
yang berikatan. Singkatnya, stabilitas tarikan dan tolakan yang terbentuk di
antara atom-atom ketika mereka berbagi elektron dikenal sebagai ikatan kovalen.
Ikatan kovalen merangkumi banyak jenis interaksi,
yaitu ikatan sigma, ikatan pi, ikatan logam-logam, interaksi agostik, dan ikatan tiga
pusat dua elektron.[1][2] Istilah bahasa Inggris untuk ikatan
kovalen, covalent bond, pertama kali muncul pada tahun 1939.[3] Awalan co- berarti bersama-sama,
berasosiasi dalam sebuah aksi, berkolega, dll.; sehingga "co-valent
bond" artinya adalah atom-atom yang saling berbagi "valensi",
seperti yang dibahas oleh teori ikatan
valensi. Pada molekul H2, atom hidrogen berbagi dua
elektron via ikatan kovalen. Kovalensi yang sangat kuat terjadi di antara
atom-atom yang memiliki elektronegativitas
yang mirip. Oleh karena itu, ikatan kovalen tidak seperlunya adalah ikatan
antara dua atom yang berunsur sama, melainkan hanya pada elektronegativitas
mereka. Oleh karena ikatan kovalen adalah saling berbagi elektron, maka
elektron-elektron tersebut perlu ter-delokalisasi.
Lebih jauh lagi, berbeda dengan interaksi elektrostatik ("ikatan ion"), kekuatan ikatan kovalen
bergantung pada relasi sudut antara atom-atom pada molekul poliatomik. Ikatan
kovalen umumnya sering dijumpai, yaitu ikatan yang perbedaan elektronegativitas
(negatif dan positif) di antara atom-atom yang berikat sangatlah kecil atau
hampir tidak ada. Ikatan-ikatan yang terdapat pada kebanyakan senyawa organik dapat dikatakan sebagai ikatan
kovalen. Lihat pula ikatan sigma dan ikatan pi untuk penjelasan LCAO terhadap jenis
ikatan ini.
2.
Ikatan Ion
Ikatan ion
(atau ikatan elektrokovalen) adalah jenis ikatan kimia
yang dapat terbentuk antara ion-ion logam
dengan non-logam
(atau ion poliatomik seperti amonium) melalui gaya tarik-menarik elektrostatik.
Dengan kata lain, ikatan ion terbentuk dari gaya tarik-menarik antara dua ion
yang berbeda muatan.
Misalnya pada garam meja (natrium
klorida). Ketika natrium
(Na) dan klor
(Cl) bergabung, atom-atom natrium kehilangan elektron, membentuk kation (Na+),
sedangkan atom-atom klor menerima elektron untuk membentuk anion (Cl-).
Ion-ion ini kemudian saling tarik-menarik dalam rasio 1:1 untuk membentuk
natrium klorida.
Na + Cl → Na+
+ Cl- → NaCl
3.
Ikatan Pisang
Salah satu teori ikatan pisang untuk
siklopropana
yang dikenal juga dengan nama model Coulson-Moffitt (1947).
Pada senyawa-senyawa
tersebut, adalah tidak mungkin atom karbon memiliki sudut ikat 109,5° seperti
yang terdapat pada hibridisasi sp³ biasanya. Peningkatan karakter p membuat
atom karbon ini dapat mengurangi sudut ikat menjadi 60°. Pada saat yang sama
pula, ikatan karbon ke hidrogen menerima karakter s yang lebih besar dan akan
memendek. Pada siklopropana, rapatan elektron maksimum antara dua atom karbon
tidaklah sejajar dengan sumbu ikat kedua atom tersebut, melainkan melengkung.
Pada siklopropana, sudut antarorbital-nya adalah 104°. Pelengkungan ini
dapat dipantau secara eksperimen menggunakan difraksi
sinar-X beberapa turuna siklopropana. Pada siklopropana, terpantau
bahwa panjang ikat antar karbon lebih pendek (151 pm) dari yang biasanya (154
pm).
Siklobutana
memiliki cincin yang lebih besar, namun ikatannya masih melengkung. Pada
molekul ini, sudut ikat karbon adalah 96° untuk konformasi planar, dan 88°
untuk konformasi lipatan. Berbeda dengan siklopropana, panjang ikat antar
karbon pada siklobutana meningkat. Hal ini dikarenakan tolakan sterik 1,3-nonikatan.
Reaktivitas siklobutana relatif inert dibandingkan siklopropana, dan
berperilaku seperti alkana biasanya.
4.
Ikatan Aromatis
Di dalam bidang kimia organik, struktur dari beberapa rangkaian
atom berbentuk cincin kadang-kadang memiliki stabilitas lebih besar dari yang
diduga. Aromatisitas adalah sebuah sifat kimia dimana sebuah cincin
terkonjugasi yang ikatannya terdiri dari ikatan
tidak jenuh, pasangan
tunggal, atau orbit 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.
Hal ini biasanya
dianggap terjadi karena elektron-elektron bisa berputar di dalam bentuk susunan
lingkaran atom-atom, yang bergantian antara
ikatan kovalen tunggal dan ganda. Ikatan-ikatan ini bisa dipandang sebagai
ikatan hibrida (campuran) antara ikatan tunggal dan ikatan ganda, setiap
ikatan-ikatan ini adalah sama (identis) dengan ikatan yang lainnya. Model
cincin aromatis yang umum dipakai, yaitu sebuah cincin benzena
(cyclohexatriena) adalah terbentuk dari cincin beranggota enam karbon yang
bergantian, pertama kali dikembangkan oleh Kekulé.
Model benzena ini terdiri dari dua bentuk resonansi,
yang menggambarkan ikatan covalen tunggal dan ganda yang bergantian posisi.
Benzena adalah sebuah molekul yang lebih stabil dibandingkan yang diduga tanpa
memperhitungkan delokalisasi muatan.
Benzen
5.
Ikatan Logam
Setelah penemuan elektron, daya hantar logam yang
tinggi dijelaskan dengan menggunakan model elektron bebas, yakni ide
bahwa logam kaya akan elektron yang bebas bergerak dalam logam. Namun, hal ini
tidak lebih dari model. Dengan kemajuan mekanika kuantum, sekitar tahun 1930,
teori MO yang mirip dengan yang digunakan dalam molekul hidrogen digunakan
untuk masalah kristal logam.
Elektron dalam kristal logam dimiliki oleh
orbital-orbital dengan nilai energi diskontinyu, dan situasinya mirip dengan
elektron yang mengelilingi inti atom. Namun, dengan meingkatnya jumlah orbital
atom yang berinteraksi banyak, celah energi dari teori MO menjadi lebih sempit,
dan akhirnya perbedaan antar tingkat-tingkat energi menjadi dapat diabaikan.
Akibatnya banyak tingkat energi akan bergabung membentuk pita energi dengan
lebar tertentu. Teori ini disebut dengan teori pita.
Tingkat energi logam magnesium merupakan contoh
teori pita yang baik (Gambar 3.8). Elektron yang ada di orbital 1s, 2s dan 2p
berada di dekat inti, dan akibatnya terlokalisasi di orbital-orbital tersebut.
Hal ini ditunjukkan di bagian bawah Gambar 3.8. Namun, orbital 3s dan 3p
bertumpang tindih dan bercampur satu dengan yang lain membentuk MO. MO ini
diisi elektron sebagian, sehingga elektron-elektron ini secara terus menerus
dipercepat oleh medan listrik menghasilkan arus listrik. Dengan demikian,
magnesium adalah konduktor.
Bila orbital-orbital valensi (s) terisi penuh,
elektron-elektron ini tidak dapat digerakkan oleh medan listrik kecuali
elektron ini lompat dari orbital yang penuh ke orbital kosong di atasnya. Hal
inilah yang terjadi dalam isolator.
6.
Ikatan Hidrogen
Awalnya
diduga bahwa alasan mengapa hidrogen fluorida HF memiliki titik didih dan titik
leleh yang lebih tinggi dibandingkan hidrogen halida lain (gambar 3.9) adalah
bahwa HF ada dalam bentuk polimer. Alasan tepatnya tidak begitu jelas untuk
kurun waktu yang panjang. Di awal tahunh 1920-an, dengan jelas diperlihatkan
bahwa polimer terbentuk antara dua atom flourin yang mengapit atom hidrogen.
Sangat
tingginya titik didih dan titik leleh air juga merupakan masalah yang sangat
menarik. Di awal tahun 1930-an, ditunjukkan bahwa dua atom oksigen membentk
ikatan yang mengapit hidrogen seperti dalam kasus HF (gambar 3.9). Kemudian
diketahui bahwa ikatan jenis ini umum didapatkan dan disebut dengan ikatan
hidrogen.
Ikatan
hidrogen dengan mudah terbentuk bila atom hidroegen terikat pada atom
elektronegatif seperti oksigen atau nitrogen. Fakta bahwa beberapa senyawa
organik dengan gugus hidroksi -OH atau gugus amino -NH2 relatif
lebih larut dalam air disebabkan karena pembentukan ikatan hidrogen dengan
molekul air. Dimerisasi asam karboksilat seperti asama asetat CH3COOH
juga merupakan contoh yang sangat baik adanya ikatan hidrogen.
2.2 SENYAWA ORGANIK
1. Kimia Organik
Kimia organik adalah percabangan studi ilmiah
dari ilmu kimia mengenai struktur, sifat, komposisi, reaksi, dan sintesis
senyawa organik. Senyawa organik dibangun terutama oleh karbon dan hidrogen, dan
dapat mengandung unsur-unsur lain seperti nitrogen, oksigen, fosfor, halogen
dan belerang. Definisi asli dari kimia organik ini berasal dari kesalahpahaman
bahwa semua senyawa organik pasti berasal dari organisme hidup, namu n
telah dibuktikan bahwa ada beberapa perkecualian. Bahkan sebenarnya, kehidupan
juga sangat bergantung pada kimia anorganik; Sebagai contoh, banyak enzim yang
mendasarkan kerjanya pada logam transisi seperti besi dan tembaga, juga gigi
dan tulang yang komposisinya merupakan campuran dari senyawa organik maupun
anorganik. Contoh lainnya adalah larutan HCl, larutan ini berperan besar dalam
proses pencernaan makanan yang hampir seluruh organisme (terutama organisme
tingkat tinggi) memakail arutan HCl untuk mencerna makanannya, yang juga
digolongkan dalam senyawaan organik. Mengenai unsur karbon, kimia anorganik
biasanya berkaitan dengan senyawa karbon yang sederhana yang tidak mengandung
ikatan antar karbon misalnya oksida, garam, asam, karbid, dan mineral. Namun
hal ini tidak berarti bahwa tidak ada senyawa karbon tunggal dalam senyawa
organik misalnya metan dan turunannya. Sejarah kimia organik sebagai suatu ilmu
secara umum disetujui telah dimulai pada tahun 1828 dengan sintesis urea
organik oleh Friedrich Woehler, yang secara tidak sengaja menguapkan larutan
amonium sianat NH4OCN.
2. Senyawa Organik
Senyawa organik adalah golongan besar senyawa
kimia yang molekulnya mengandung karbon, kecuali karbida, karbonat, dan oksida
karbon. Studi mengenai senyawa anorganik disebut kimia organik. Banyak diantara
senyawa anorganik, seperti protein, lemak, dan karbohidrat, merupakan komponen
penting dalam biokimia. Di antara beberapa golongan senyawa anorganik adalah
•senyawa alifatik, rantai
karbonyang dapat diubah gugus fungsinya;
•hidrokarbon aromatik, senyawaan yang mengandung paling tidak satu cincin
benzena;
•senyawa hetero siklik yang mencakup atom-atom nonkarbon dalam struktur
cincinnya; dan
•polimer, molekul rantai panjang gugus berulang. Pembeda antara kimia organik
dan anorganik adalah ada/tidaknya ikatan karbon-hidrogen.
Sehingga, asam karbonat termasuk anorganik,
sedangkan asam format, asam lemak pertama, organik. Nama “organik”
merujuk pada sejarahnya, pada abad ke-19, yang dipercaya bahwa senyawa organik
hanya bisa dibuat / di sintesis dalam tubuh organisme melalui
visvitalis-life-force. Kebanyakan senyawaan kimia murni dibuat secara
artifisial.
Hidrokarbon adalah senyawa organik atau senyawa
karbon yang hanya mengandung unsur karbon dan hidrogen. Dilihat dari jenis
ikatannya, terbagi dalam 2 (dua) jenis senyawa hidrokarbon,yaitu :
•senyawa hidrokarbon jenuh, yaitu senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan
kovalen tunggal, dan
•senyawa hidrokarbon tak jenuh, yaitu senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan
rangkap/gandaContoh:
Dilihat
dari jenis kerangka karbonnya, terbagi dalam 3 (tiga) jenis senyawa
hidrokarbon, yaitu
•senyawa karbon alifatik, yaitu yang memiliki rantai karbon terbuka: lurus ataupun
bercabang
•senyawakarbonalisiklik, yaituyang memilikirantaikarbontertutupataumelingkar
•senyawakarbon aromatik, senyawa karbon dengan rantai karbon tertutup yang
memiliki kestabilan lebih dibandingkan senyawa karbon alisiklik.
2.3 TEORI ASAM – BASA
Asam merupakan zat yang memiliki sifat-sifat yang
spesifik, misalnya memiliki rasa asam, dapat merusak permukaan logam juga
lantai marmer atau sering disebut dengan korosif. Asam juga dapat bereaksi
dengan logam dan menghasilkan gas hydrogen, sebagai indicator sederhana
terhadap senyawa asam, dapat dipergunakan kertas lakmus, dimana asam dapat
mengubah kertas lakmus biru menjadi merah.Basa merupakan zat yang memiliki
sifat-sifat yang spesifik, seperti licin jika mengenai kulit dan terasa getir
serta dapat merubah kertas lakmus merah menjadi biru.
Konsep asam-basa telah berkembang dan sampai
dengan saat ini tiga konsep sangat membantu kita dalam memahami reaksi kimia
dan pembentukan molekul-molekul baru. Asam menurut Arhenius, zat dikatakan
sebagai asam jika dalam bentuk larutannya dapat melepaskan ion H+, dan ion
hydrogen merupakan pembawa sifat asam.
1.
Teori asam dan
basa Arrhenius
Teori
·
Asam adalah zat
yang menghasilkan ion hidrogen dalam larutan.
·
Basa adalah zat
yang menghasilkan ion hidroksida dalam larutan.
Penetralan terjadi
karena ion hidrogen dan ion hidroksida bereaksi untuk menghasilkan air.
Figure 1
Pembatasan
teori
Asam hidroklorida
(asam klorida) dinetralkan oleh kedua larutan natrium hidroksida dan larutan
amonia. Pada kedua kasus tersebut, kamu akan memperoleh larutan tak berwarna
yang dapat kamu kristalisasi untuk mendapatkan garam berwarna putih – baik itu
natrium klorida maupun amonium klorida.
Keduanya jelas
merupakan reaksi yang sangat mirip. Persamaan lengkapnya adalah:
Pada kasus natrium
hidroksida, ion hidrogen dari asam bereaksi dengan ion hidroksida dari natrium
hidroksida – sejalan dengan teori Arrhenius.
Akan tetapi, pada
kasus amonia, tidak muncul ion hidroksida sedikit pun!
anda bisa memahami
hal ini dengan mengatakan bahwa amonia bereaksi dengan air yang melarutkan
amonia tersebut untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida:
Reaksi ini
merupakan reaksi reversibel, dan pada larutan amonia encer yang khas, sekitar
99% sisa amonia ada dalam bentuk molekul amonia. Meskipun demikian, pada reaksi
tersebut terdapat ion hidroksida, dan kita dapat menyelipkan ion hidroksida ini
ke dalam teori Arrhenius.
Akan tetapi,
reaksi yang sama juga terjadi antara gas amonia dan gas hidrogen klorida.
Pada kasus ini,
tidak terdapat ion hidrogen atau ion hidroksida dalam larutan – karena bukan
merupakan suatu larutan. Teori Arrhenius tidak menghitung reaksi ini sebagai
reaksi asam-basa, meskipun pada faktanya reaksi tersebut menghasilkan produk
yang sama seperti ketika dua zat tersebut berada dalam larutan. Ini adalah
sesuatu hal yang lucu!
2.
Teori asam dan
basa Bronsted-Lowry
Teori
·
Asam adalah donor
proton (ion hidrogen).
·
Basa adalah
akseptor proton (ion hidrogen).
Hubungan antara
teori Bronsted-Lowry dan teori Arrhenius
Teori
Bronsted-Lowry tidak berlawanan dengan teori Arrhenius – Teori Bronsted-Lowry
merupakan perluasan teori Arrhenius.
Ion hidroksida
tetap berlaku sebagai basa karena ion hidroksida menerima ion hidrogen dari
asam dan membentuk air.
Asam menghasilkan
ion hidrogen dalam larutan karena asam bereaksi dengan molekul air melalui
pemberian sebuah proton pada molekul air.
Ketika gas
hidrogen klorida dilarutkan dalam air untuk menghasilkan asam hidroklorida,
molekul hidrogen klorida memberikan sebuah proton (sebuah ion hidrogen) ke
molekul air. Ikatan koordinasi (kovalen dativ) terbentuk antara satu pasangan
mandiri pada oksigen dan hidrogen dari HCl. Menghasilkan ion hidroksonium, H3O+.
Ketika asam yang
terdapat dalam larutan bereaksi dengan basa, yang berfungsi sebagai asam
sebenarnya adalah ion hidroksonium. Sebagai contoh, proton ditransferkan dari
ion hidroksonium ke ion hidroksida untuk mendapatkan air.
Tampilan elektron
terluar, tetapi mengabaikan elektron pada bagian yang lebih dalam:
Adalah sesuatu hal
yang penting untuk mengatakan bahwa meskipun anda berbicara tentang ion
hidrogen dalam suatu larutan, H+(aq), sebenarnya anda
sedang membicarakan ion hidroksonium.
Permasalahan
hidrogen klorida / amonia
Hal ini bukanlah
suatu masalah yang berlarut-larut dengan menggunakan teori Bronsted-Lowry.
Apakah anda sedang membicarakan mengenai reaksi pada keadaan larutan ataupun
pada keadaan gas, amonia adalah basa karena amonia menerima sebuah proton
(sebuah ion hidrogen). Hidrogen menjadi tertarik ke pasangan mandiri pada
nitrogen yang terdapat pada amonia melalui sebuah ikatan koordinasi.
Jika amonia berada
dalam larutan, amonia menerima sebuah proton dari ion hidroksonium:
Jika reaksi
terjadi pada keadaan gas, amonia menerima sebuah proton secara langsung dari
hidrogen klorida:
Cara yang lain,
amonia berlaku sebagai basa melalui penerimaan sebuah ion hidrogen dari asam.
Pasangan
konjugasi
Ketika hidrogen
klorida dilarutkan dalam air, hampir 100% hidrogen klorida bereaksi dengan air
menghasilkan ion hidroksonium dan ion klorida. Hidrogen klorida adalah asam
kuat, dan kita cenderung menuliskannya dalam reaksi satu arah:
Pada faktanya,
reaksi antara HCl dan air adalah reversibel, tetapi hanya sampai pada tingkatan
yang sangat kecil. Supaya menjadi bentuk yang lebih umum, asam dituliskan
dengan HA, dan reaksi berlangsung reversibel.
Perhatikan reaksi
ke arah depan:
·
HA adalah asam
karena HA mendonasikan sebuah proton (ion hidrogen) ke air.
·
Air adalah basa
karena air menerima sebuah proton dari HA.
Akan tetapi ada
juga reaksi kebalikan antara ion hidroksonium dan ion A-:
·
H3O+
adalah asam karena H3O+ mendonasikan sebuah proton (ion
hidrogen) ke ion A-.
·
Ion A-
adalah basa karena A- menerima sebuah proton dari H3O+.
Reaksi reversibel
mengandung dua asam dan dua basa. Kita dapat menganggapnya
berpasangan, yang disebut pasangan konjugasi.
Ketika asam, HA,
kehilangan sebuah proton asam tersebut membentuk sebuah basa A-.
Ketika sebuah basa, A-, menerima kembali sebuah proton, basa
tersebut kembali berubah bentuk menjadi asam, HA. Keduanya adalah pasangan
konjugasi.
Anggota
pasangan konjugasi berbeda antara satu dengan yang lain melalui kehadiran atau
ketidakhadiran ion hidrogen yang dapat ditransferkan.
Jika anda berfikir
mengenai HA sebagai asam, maka A- adalah sebagai basa konjugasinya.
Jika anda
memperlakukan A- sebagai basa, maka HA adalah sebagai asam
konjugasinya.
Air dan ion
hidroksonium juga merupakan pasangan konjugasi. Memperlakukan air sebagai basa,
ion hidroksonium adalah asam konjugasinya karena ion hidroksonium memiliki
kelebihan ion hidrogen yang dapat diberikan lagi.
Memperlakukan ion
hidroksonium sebagai asam, maka air adalah sebagai basa konjugasinya. Air dapat
menerima kembali ion hidrogen untuk membentuk kembali ion hidroksonium.
Contoh yang
kedua mengenai pasangan konjugasi
Berikut ini adalah
reaksi antara amonia dan air yang telah kita lihat sebelumnya:
Hal pertama yang
harus diperhatikan adalah forward reaction terlebih dahulu. Amonia adalah basa
karena amonia menerima ion hidrogen dari air. Ion amonium adalah asam
konjugasinya – ion amonium dapat melepaskan kembali ion hidrogen tersebut untuk
membentuk kembali amonia.
Air berlaku
sebagai asam, dan basa konjugasinya adalah ion hidroksida. Ion hidroksida dapat
menerima ion hidrogen untuk membentuk air kembali.
Perhatikanlah hal
ini pada tinjauan yang lain, ion amonium adalah asam, dan amonia adalah basa
konjugasinya. Ion hidroksida adalah basa dan air adalah asam konjugasinya.
Zat amfoter
Anda mungkin
memperhatikan (atau bahkan mungkin juga tidak memperhatikan!) bahwa salah satu
dari dua contoh di atas, air berperilaku sebagai basa, tetapi di lain pihak air
berperilaku sebagai asam.
Suatu zat yang
dapat berperilaku baik sebagai asam atau sebagai basa digambarkan sebagai amfoter.
3.
Teori asam dan basa Lewis
Teori ini
memperluas pemahaman anda mengenai asam dan basa.
Teori
·
Asam adalah
akseptor pasangan elektron.
·
Basa adalah donor
pasangan elektron.
Hubungan antara
teori Lewis dan teori Bronsted-Lowry
Basa Lewis
Hal yang paling
mudah untuk melihat hubungan tersebut adalah dengan meninjau dengan tepat
mengenai basa Bronsted-Lowry ketika basa Bronsted-Lowry menerima ion hidrogen.
Tiga basa Bronsted-Lowry dapat kita lihat pada ion hidroksida, amonia dan air,
dan ketianya bersifat khas. Teori Bronsted-Lowry mengatakan bahwa ketiganya
berperilaku sebagai basa karena ketiganya bergabung dengan ion hidrogen. Alasan
ketiganya bergabung dengan ion hidrigen adalah karena ketiganya memiliki
pasangan elektron mandiri – seperti yang dikatakan oleh Teori Lewis. Keduanya
konsisten.
Jadi bagaimana
Teori Lewis merupakan suatu tambahan pada konsep basa? Saat ini belum – hal ini
akan terlihat ketika kita meninjaunya dalam sudut pandang yang berbeda.
Tetapi bagaimana
dengan reaksi yang sama mengenai amonia dan air, sebagai contohnya? Pada teori
Lewis, tiap reaksi yang menggunakan amonia dan air menggunakan pasangan
elektron mandiri-nya untuk membentuk ikatan koordinasi yang akan terhitung
selama keduanya berperilaku sebagai basa.
Berikut ini reaksi
yang akan anda temukan pada halaman yang berhubungan dengan ikatan koordinasi.
Amonia bereaksi dengan BF3 melalui penggunaan pasangan elektron
mandiri yang dimilikinya untuk membentuk ikatan koordinasi dengan orbital
kosong pada boron.
Sepanjang
menyangkut amonia, amonia menjadi sama persis seperti ketika amonia bereaksi
dengan sebuah ion hidrogen – amonia menggunakan pasangan elektron mandiri-nya
untuk membentuk ikatan koordinasi. Jika anda memperlakukannya sebagai basa pada
suatu kasus, hal ini akan berlaku juga pada kasus yang lain.
Asam Lewis
Asam Lewis adalah
akseptor pasangan elektron. Pada contoh sebelumnya, BF3 berperilaku
sebagai asam Lewis melalui penerimaan pasangan elektron mandiri milik nitrogen.
Pada teori Bronsted-Lowry, BF3 tidak sedikitpun disinggung menganai
keasamannya.
Inilah tambahan
mengenai istilah asam dari pengertian yang sudah biasa digunakan.
Bagaimana dengan
reaksi asam basa yang lebih pasti – seperti, sebagai contoh, reaksi antara
amonia dan gas hidrogen klorida?
Pastinya adalah
penerimaan pasangan elektron mandiri pada nitrogen. Buku teks sering kali
menuliskan hal ini seperti jika amonia mendonasikan pasangan elektron mandiri
yang dimilikinya pada ion hidrogen – proton sederhana dengan tidak adanya
elektron disekelilingnya.
Ini adalah sesuatu
hal yang menyesatkan! anda tidak selalu memperoleh ion hidrogen yang bebas pada
sistem kimia. Ion hidogen sangat reaktif dan selalu tertarik pada yang lain.
Tidak terdapat ion hidrogen yang tidak bergabung dalam HCl.
Tidak terdapat
orbital kosong pada HCl yang dapat menerima pasangan elektron. Mengapa,
kemudian, HCl adalah suatu asam Lewis?
Klor lebih
elektronegatif dibandingkan dengan hidrogen, dan hal ini berarti bahwa hidrogen
klorida akan menjadi molekul polar. Elektron pada ikatan hidrogen-klor akan
tertarik ke sisi klor, menghasilkan hidrogen yang bersifat sedikit positif dan
klor sedikit negatif.
Pasangan elektron
mandiri pada nitrogen yang terdapat pada molekul amonia tertarik ke arah atom
hidrogen yang sedikit positif pada HCl. Setelah pasangan elektron mandiri milik
nitrogen mendekat pada atom hidrogen, elektron pada ikatan hidrogen-klor tetap
akan menolak ke arah klor.
Akhirnya, ikatan
koordinasi terbentuk antara nitrogen dan hidrogen, dan klor terputus keluar
sebagai ion klorida.
Hal ini sangat
baik ditunjukkan dengan notasi "panah melengkung" seperti yang sering
digunakan dalam mekanisme reaksi organik.
2.4 LAJU REAKSI & KESETIMBANGAN REAKSI
1.
Laju Reaksi
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi kimia yang berlangsung per satuan waktu. Laju reaksi menyatakan molaritas zat terlarut dalam reaksi yang
dihasilkan tiap detik reaksi. Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat, sedangkan peledakan mesiu
atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat.
Laju reaksi dipelajari oleh cabang ilmu kimia yang disebut kinetika kimia.
Definisi Normal
Untuk reaksi kimia
dengan a, b, p, dan q adalah koefisien reaksi, dan A,
B, P, dan Q adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi, laju reaksi dalam suatu sistem tertutup adalah
dimana
[A], [B], [P], dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut.
Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Laju reaksi dipengaruhi oleh
beberapa faktor, antara lain:
Luas permukaan sentuh
Luas
permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam banyak, sehingga
menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas
permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar
partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang
direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka
semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; sedangkan semakin kasar
kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju
reaksi. Apabila suhu pada suatu reaksi yang berlangusng dinaikkan, maka
menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan
yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya,
apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi
semakin kecil.
Katalis
Katalis adalah suatu zat yang
mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan
atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi
bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung
lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan
yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan
dengan energi
aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang
dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.
Katalis
dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan
katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk
katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana
pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam
substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk
baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
Katalis
homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk
akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini
merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:
... (1)
... (2)
Meskipun
katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh
reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi :
Beberapa
katalis yang pernah dikembangkan antara lain berupa katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk
produksi masal polietilen
dan polipropilen. Reaksi katalitis
yang paling dikenal adalah proses Haber, yaitu sintesis amonia menggunakan besi biasa sebagai katalis.
Konverter katalitik yang dapat menghancurkan produk emisi kendaraan yang paling sulit diatasi, terbuat dari
platina dan rodium.
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap
satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin
besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan
demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat
daripada molaritas yang tinggi.
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi
maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka
semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan
bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.
Persamaan laju reaksi
Untuk
reaksi kimia
hubungan
antara laju reaksi dengan molaritas adalah
dengan:
- V = Laju reaksi
- k = Konstanta laju reaksi
- m = Orde reaksi zat A
- n = Orde reaksi zat B
Orde
reaksi zat A dan zat B hanya bisa ditentukan melalui percobaan.
2.
Kesetimbangan Kimia
Reaksi
yang dapat berlangsung dalam dua arah disebut reaksi dapat balik. Apabila dalam
suatu reaksi kimia, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke
kiri maka, reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang. Secara umum reaksi
kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai:
·
ADA DUA MACAM
SISTEM KESETIMBANGAN, YAITU :
1.
|
Kesetimbangan
dalam sistem homogen
a.
|
Kesetimbangan dalam sistem
gas-gas
Contoh: 2SO2(g) + O2(g) « 2SO3(g)
|
b.
|
Kesetimbangan
dalam sistem larutan-larutan
Contoh: NH4OH(aq) « NH4+(aq) + OH-
(aq)
|
|
2.
|
Kesetimbangan
dalam sistem heterogen
a.
|
Kesetimbangan dalam sistem padat
gas
Contoh: CaCO3(s) « CaO(s) + CO2(g)
|
b.
|
Kesetimbangan sistem padat
larutan
Contoh: BaSO4(s) « Ba2+(aq) + SO42-
(aq)
|
c.
|
Kesetimbangan
dalam sistem larutan padat gas
Contoh: Ca(HCO3)2(aq) « CaCO3(s) + H2O(l) +
CO2(g)
|
|
Hukum
Guldberg dan Wange:
|
Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu
tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan
hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa dimana masing-masing konsentrasi
itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap.
|
|
|
|
|
|
Pernyataan
tersebut juga dikenal sebagai hukum kesetimbangan.
Untuk reaksi kesetimbangan: a A + b B « c C + d D maka:
Kc
= (C)c x (D)d / (A)a x (B)b
|
Kc adalah konstanta kesetimbangan yang harganya tetap selama
suhu tetap.
BEBERAPA
HAL YANG HARUS DIPERHATIKAN
-
|
Jika
zat-zat terdapat dalam kesetimbangan berbentuk padat dan gas yang dimasukkan
dalam, persamaan kesetimbangan hanya zat-zat yang berbentuk gas saja
sebab konsentrasi zat padat adalah tetap den nilainya telah terhitung dalam
harga Kc itu.
Contoh: C(s) + CO2(g) « 2CO(g)
Kc = (CO)2 / (CO2)
|
-
|
Jika
kesetimbangan antara zat padat dan larutan yang dimasukkan dalam perhitungan
Kc hanya konsentrasi zat-zat yang larut saja.
Contoh: Zn(s) + Cu2+(aq) « Zn2+(aq) + Cu(s)
Kc = (Zn2+) / (CO2+)
|
-
|
Untuk
kesetimbangan antara zat-zat dalam larutan jika pelarutnya tergolong salah
satu reaktan atau hasil reaksinya maka konsentrasi dari pelarut itu tidak
dimasukkan dalam perhitungan Kc.
Contoh: CH3COO-(aq) + H2O(l)
« CH3COOH(aq)
+ OH-(aq)
Kc = (CH3COOH) x (OH-) / (CH3COO-)
|
2.5 PENGERTIAN pKw, pH, & Poh
Ingat bahwa ion hidrogen (ion hidronium) dan ion hidroksida ada dalam setiap
larutan encer. Larutan bersifat basa bila konsentrasi ion hidroksida lebih
besar dari konsentrasi ion hidronium, netral berarti kedua konsentrasi sama,
dan asam bila konsentrasi ion hidronium lebih besar dari ion hidroksida.
2. pH dan pOH
Apakah
yang dimaksud dengan pH ? Pada dasarnya skala/tingkat keasaman suatu larutan
bergantung pada konsentrasi ion H+ dalam larutan. Makin besar
konsentrasi ion H+ makin asam larutan tersebut. Umumnya konsentrasi
ion H+ sangat kecil, sehingga untuk menyederhanakan penulisan,
seorang kimiawan dari Denmark bernama Sorrensen mengusulkan konsep pH untuk
menyatakan konsentrasi ion H+. Nilai pH sama dengan negatif logaritma
konsentrasi ion H+ dan secara matematika diungkapkan dengan
persamaan:
Selain itu, pH yang merupakan konsentrasi ion hidronium dalam larutan
ditunjukkan dengan skala secara matematis dengan nomor 0 sampai 14. Skala pH
merupakan suatu cara yang tepat untuk menggambarkan konsentrasi ion-ion
hidrogen dalam larutan yang bersifat asam, dan konsentrasi ion-ion hidroksida
dalam larutan basa.
Skala pH dari 0 sampai 14 ditunjukkan dalam Gambar 18.Skala ini terbagi menjadi
tiga daerah untuk beberapa larutan denganpH yang berbeda. Bila larutan
mempunyai pH tepat sama dengan7, larutan tersebut dikatakan netral. Bila tidak,
mungkin bersifat asam atau basa.