Keasaman dan Kebasaan Senyawa Organik

            Berdasarkan gugus fungsi yang terdapat pada suatu senyawa organik dapat memberikan dampak pada sifat keasaman atau kebasaan senyawa tersebut. Berikut terdapat beberapa senyawa organik yang dapat berfungsi sebagai asam dan basa.

ü  Sifat Asam Senyawa Organik     

Asam merupakan spesies dengan kecenderungan menyumbangkan proton. Asam organik dicirikan oleh adanya atom hidrogen yang terpolarisasi positif. Terdapat dua macam asam organik, yang pertama adanya atom hidrogen yang terikat dengan atom oksigen, seperti pada metil alkohol dan asam asetat. Kedua, adanya atom hidrogen yang terikat pada atom karbon di mana atom karbon tersebut berikatan langsung dengan gugus karbonil (C=O), seperti pada aseton. Senyawa organik yang mengandung gugus karboksilat (-COOH) adalah asam lemah. Senyawa-senyawa yang mengandung gugus karboksilat disebut asam karboksilat contohnya asam asetat (CH₃COOH). Salah satu alasan untuk keasaman asam karboksilat adalah kepolaran ikatan O-H

Berikut adalah kelompok karboksilat:

           Dengan adanya basa, H+ ditarik dari gugus karboksilat dan terbentuklah anion karboksilat. Karena asam karboksilat hanya asam lemah, reaksi ini tidak berlangsung sampai sempurna kecuali bila digunakan basa yang lebih kuat dari air seperti yang dinyatakan oleh panah reaksi sebagai berikut:

 

              Metil alkohol mengandung ikatan O-H dan karenanya bersifat asam lemah, asam asetat juga memiliki ikatan O-H yang bersifat asam lebih kuat. Asam asetat bersifat asam yang lebih kuat dari metil alkohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alkohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

Perbandingan keasaman metil alkohol dengan asam asetat

 

 Tetapan Keasaman

Tetapan keasaman (K) menggambarkan seberapa jauh reaksi berlangsung sampai berkesudahan. Untuk ionisasi suatu asam dalam air, tetapan ini disebut tetapan keasaman Ka, yang dituliskan dalam persamaan umum berikut:

 

Semakin terionisasi suatu asam maka semakin besar nilai Ka karena nilai dalam pembilang semakin besar. Asam yang lebih kuat mempnyai nilai Ka yang lebih besar. 

ü  Sifat Basa Senyawa Organik

Basa merupakan spesies dengan kecenderungan menerima proton. Basa organik dicirikan dengan adanya atom dengan pasangan elektron bebas yang dapat mengikat proton.Senyawa-senyawa yang mengandung atom nitrogen adalah salah satu contoh basa organik, tetapi senyawa yang mengandung oksigen dapat pula bertindak sebagai basa ketika direaksikan dengan asam yang cukup kuat. Amina adalah golongan senyawa organik yang secara struktural sama dengan amonia; suatu amina mengandung atom nitrogen yang terikat secara kovalen dengan satu atau lebih atom karbon dan mempunyai sepasang elektron menyendiri.

Beberapa amina yang umum:

Amina, seperti amonia adalah basa lemah dan mengalami reaksi reversibel dengan air atau asam lemah lainnya. (penggunaan asam kuat mendorong reaksi sampai berkesudahan):

 

Tetapan Kebasaan

Reaksi reversibel dari basa lemah dengan air, seperti reaksi dari asam lemah dengan air, menghasilkan konsentrasi ion yang kecil, tetapi tetap pada kesetimbangan. Untuk ionisasi suatu asam dalam air, tetapan ini disebut tetapan kebasaan Kb, yang dituliskan dalam persamaan umum berikut:

 

Dengan bertambah kekuatan bas:a, nilai K_b bertambah dan nilai pK_b berkurang. Semakin kecil nilai untuk pK_b semakin bersifat basa.

 

Forum Diskusi: berdasarkan materi yang telah disampaikan

1.  bagaimana aseton dan metil alkohol dapat bertindak sebagai asam dan basa organik? 

2. bagaimana keasaman aseton dapat disebabkan oleh adanya kemampuan resonansi?

DAFTAR PUSTAKA

 Fessenden, R.J dan J.S Fessenden. 1982. Kimia Organik Jilid 1 Edisi ketiga. Jakarta : Erlangga.

http://perpustakaan.stik-avicenna.ac.id/wp-content/uploads/2014/11/KIMIA-ORGANIK-I.pdf

KONTROL KINETIK DAN TERMODINAMIK DAN KURVA PROGRES REGRESI

           Pada setiap reaksi selalu berlangsung perubahan entalpi (∆H), Perubahan entropi (∆ S) dan perubahan energi bebas (∆G) yang dimana sesuai prinsip termodinamika keseluruhan ini tidak bergantung pada jalur yang diikuti oleh reaksi. Dimana hubungan ketiga variabel tersebut adalah:

∆G =  ∆H-T. ∆S

Selanjutnya diketahui bahwa harga ∆G berhubungan dengan kesetimbangan K, sebagai berikut:

∆G= -RT ln K

        Entalpi dari sejumlah senyawa organik dapat ditabulasikan dari data termokimia atau data energi ikatan. Jika harga perubahan energi bebas dalam keadaan standar ∆G⁰  besar dan positif, ini berarti bahwa reaksi tidak akan berlangsung. Sebaliknya apabila harga tersebut besar dan negatif, ini berarti bahwa reaksi mungkin akan berlangsung.  Untuk terjadinya reaksi secara spontan, energi bebas produk harus lebih rendah daripada energi bebas reaktan, yakni ∆G harus negatif. Reaksi dapat saja berlangsung melalui jalan lain, tapi tentu saja hanya jika energi bebas ditambahkan.

Gambar 1. Profil energi bebas reaksi tanpa spesies-antara di mana produk energi

bebas produk lebih rendah daripada energi bebas reaktan

        Pendekatan Benson dalam menghitung ∆H⁰_f  untuk suatu molekul adalah dengan jalan menambahkan ∆H⁰_f  dari berbagai gugus dalam molekul (gugus dalam hal ini dapat berupa atom dan ligan).   Contohnya propan mengandung gugus C-(H)₃(C) dan satu gugus C-(H)₂(C)₂ (∆H⁰_f   4,75 kkal/mol ) jadi ∆H⁰_f  propan = (-10,164,95) kkal/mol= -25,11 kkal/mol untuk harga eksperimennya sebesar -24,82 kkal/mol.

        Dalam suatu reaksi kimia, ada kalanya dapat mengalami reaksi kompetisi dalam menghasilkan produk yang berbeda. Misalnya:

 

Gambar 2.  memperlihatkan profil energi-bebas untuk suatu reaksi dalam  misalnya  B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat

Pada Gambar 2. Jika tidak ada satupun reaksi yang revesibel maka C akan terbentuk lebih banyak karena terbentuk lebih cepat. Produk tersebut dikatakan terkontrol secara kinetik (kinetically controlled). Akan tetapi, jika reaksi adalah reversibel maka hal tersebut tidak menjadi penting. jika proses dihentikan sebelum kesetimbangan tercapai maka reaksi akan dikontrol oleh kinetik karena akan lebih banyak diperoleh produk yang cepat terbentuk. Akan tetapi jika reaksi dibiarkan sampai mendekati kesetimbangan maka produk yang akan dominan adalah B karena B lebih stabil dan terjadi dengan spontan. Di bawah kondisi tersebut, C yang mula-mula terbentuk akan kembali ke A, sementara B yang lebih stabil tidak berkurang banyak. Maka dikatakan bahwa produk terkontrol secara termodinamika (thermodynamically controlled).

Pada aspek termodinamika tidak tepat digunakan untuk menjadi acuan untuk memperkirakan kecepatan reaksi. namun kecepatan reaksi dapat diperkirakan berdasarkan kontrol kinetika yaitu berdasarkan orde atau tingkat reaksi yang menentukan harga konstanta kecepatan reaksi (k) dan energi aktivasi (Ea). Reaksi akan makin cepat apabila k semakin besar atau Ea makin kecil. Selanjutnya berdasarkan orde, k dan Ea maka mekanisme suatu reaksi atau jejak suatu reaksi dapat ditentukan. Dengan mengetahui mekanisme suatu reaksi dapat diarahkan untuk menghasilkan suatu produk yang diharapkan berdasarkan manipulasi harga k dan Ea, karena pada umumnya reaksi molekul organik merupakan suatu campuran.

Forum Diskusi: Berdasarkan pemaparan materi diatas menurut anda, bagaimana cara mengkontrol suatu reaksi yang mana bila kecepatan yang rendah (reaksi yang lama) menyebabkan terbentuknya hasil samping yang tidak diinginkan berdasarkan kontrol kinetik dan atau kontrol termodinamikanya?

DAFTAR PUSTAKA

Firdaus. 2009. Kimia Organik Fisis I. Makasar: Unhas-press.

Nurhayati dan Subagjo. 1999. "Analisis Thermodinamika Dehidrasi n-
                  butanol". Prosiding Seminar Nasional Fundamental dan Aplikasi
                  Teknik Kimia.

Tobing, R.L. 1989. Kimia Organik Fisik. Jakarta: Kemendikbud.

AROMATISITAS

Senyawa organik  memiliki berbagai macam sifat yang dipengaruhi oleh bentuk strukturnya. Salah satunya adalah sifat fisik senyawa organik yang dapat menimbulkan bau atau aroma. Senyawa organik yang memiliki sifat kearomatikan (disebut juga aromatisitas) ditandai dengan struktur yang tersusun dari ikatan rangkap. Bedanya dengan alkana, ikata rangkap pada senyawa aromatis adalah ikatan rangkapnya terkonjugasi  dan cenderung tidak dapat mengalami reaksi adisi. Syarat suatu senyawa dapat dikatakan memiliki aromatisitas berdasarkan strukturnya harus memenuhi kriteria sebagai berikut:

1. Senyawa tersebut harus siklik

2. Molekul tersebut harus datar (hampir datar) dengan hybrid yang umum adalah
                sp²

3. Setiap atom pada cincin harus memiliki orbital p  yang tidak terhibridisasi tersebut harus saling tumpang tindih membentuk cincin continue yakni orbital π

          4. delokalisasi dari elektron-elektron π pada cincin menurunkan energy elektronik
               dari sistem.

           5.  Memenuhi kaedah Huckel dengan sistem

(4n+2)eπ

                Dengan n = 0, 1, 2, 3,…,

                Dengan eπ adalah elektron pada ikatan π  yang terkonjugasi.

       Contoh pemenuhan kaedah Huckel yakni pada benzene yang merupakan senyawa aromatis dengan eπ=6 maka nilai n diperoleh dengan:

               6=4n+2

            6-2=4n

               4=4n

               n=1     (dengan nilai n= bilangan bulat, maka diperoleh bahwa benzene merupakan senyawa aromatis)  

Senyawa aromatik biasanya didefinisikan sebagai suatu senyawa yang sifatnya mirip dengan benzene. 

Hal ini menjadi terbentuknya kriteria untuk mengukur kemiripan yang di maksud. Yaitu:

1. Senyawa aromatik berpusat pada stabilitas kinteik yang dimiliki oleh senyawa yang bersangkutan. Seperti halnya kelemahan terhadap reagensia yang bereaksi dengan ikatan  rangkap dan bahwa senyawa aromatic lebih menyukai reaksi substitusi dibandingkan adisi.
2. Stabilitas termodinamik sebagaimana ditunjukkan oleh besarnya energy resonansi dimiliki.
3. Konsep yang didasari sifat spektroskopik dan magnetic. Arus elektron π dapat menghasilkan     spectra elektronik yang secara signifikan berbeda dari spektra yang ditunjukkan oleh alkena       sederhana yang terkonjugasi.

Senyawa Heterosiklik Aromatis

       Senyawa heterosiklik membentuk golongan senyawa organik terbesar, dimana salah satu atom karbon atau hidrogen digantikan oleh atom lainnya, dengan berarti senyawa heterosiklik aromatik (heteroaromatik) merupakan senyawa aromatik yang mana tersatu unit atom karbon digantikan atom lainnya. pada klasifikasinya senyawa heteroaromatik terbagi menjadi dua dimana (1) senyawa yang menggunakan sepasang elektron bebas dari atom heterodalam pembentukan sistem  π  dan (2) senyawa yang tidak menggunakan sepasang elektron bebas dari atom heterodalam pembentukan sistem  π .Salah satu contoh jenis (1) yaitu pirol, tiofen dan furan. 

             Sedangkan untuk jenis kedua contohnya piridina yang satu unit CH digantikan oleh atom Nitrogen (N). Meskipun atom piridin memiliki elektron bebas pada nitrogen tetapi elektron bebas tersebut tidak terlibat dalam stabilitas aromatik.

    Pada atom nitrogen, seperti halnya karbon, terhibridisasi sp² dengan  satu elektron dalam orbital p  tegak lurus pada bidang cincin. Jadi nitrogen menyumbang satu elektron pada enam elektron yang membentuk awan pi aromatik diatas dan dibawah bidang cincin (seperti ikatan C-H) dalam orbital sp². piridin memiliki energi resonansi 27 kkal/mol dan biasanya lebih mudah tersubstitusi dibandingkan teradisi. Karena masih tersedia sepasang elektron bebas pada atom hetero nitrogen sehingga piridin bersifat basa. Dalam larutan asam , piridin terprotonasi membentuk ion piridium yang masih bersifat aromatik, karena tambahan proton yang diterimanya tidak menggangu sistem sektet aromatik yang telah ada. 

    Forum Diskusi: 

    Dari penjelasan tentang aromatisasi tersebut, mengapa senyawa aromatis cenderung lebih mengalami reaksi substitusi dibandingkan mengalami reaksi adisi?

DAFTAR PUSTAKA

   Hart, H., L. E. Craine dan D. J. Hart. 2003. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga.

   Sitorus, M. 2013. Kimia Organik Fisik. Yogyakarta: Graha Ilmu.

   Tobing, R.L. 1989. Kimia Organik Fisik. Jakarta: Kemendikbud.