Pelarut bukan air

FARIDA NURAENI,MSi

PELARUT BUKAN AIR

Meskipun air dikenal sebagai pelarut paling penting, tetapi air bukan hanya satu-satunya pelarut yang terpenting.

Dalam kimia organik sering digunakan pelarut non polar seperti CCl4 dan bensena untuk melarutkan senyawa-senyawa non polar.

Pelarut polar misalnya ammonia, asam sulfat, asam asetat glacial dan belerang dioksida.

Mempelajari tentang larutan secara kimia erat hubungannya dengan teori asam basa.

PELARUT

J.N. Bronsted dan T.M. LowryAsam : pemberi proton

Basa : penerima proton

Untuk larutan encer definisi asam basa menurut Bronsted-Lowry tidak berbeda dengan definisi Arhenius bahwa asam mengandung ion H+ dan basa mengandung ion OH-.

2 H2O H3O+ + OH-

Pelarut murni asam basa

Penggunaan definisi asam basa Bronsted-Lowry sangat terbatas karena banyak pelarut yang terpolarisasi seperti larutan ammonia atau asam sulfat

TEORI ASAM BASA

NH4+ + NH2

- 2 NH3

Asam basa netral

H3SO4+ + HSO4

- 2H2SO4

Asam basa netral

Reaksi perpindahan proton dari molekul ion yang bersifat sebagai pemberi proton ke molekul ion yang bersifat sebagai penerima proton secara umum dikatakan sebagai reaksi netralisasi.

Teori ini menggambarkan bahwa asam-basa berkelakuan dalam bentuk ion oksida. Contoh : dalam logam-logam anorganik pada temperature tinggi :

CaO + SiO2 CaSiO3

Basa asam

Basa (CaO) adalah pemberi oksida dan asam (SiO2) adalah penerima oksida. Menurut Lux Flood basa adalah basa anhidrida :

Ca2+ + O2- + H2O Ca2+ + 2OH-

Sedangkan asam adalah suatu asam anhidrida:

SiO2 + H2O H2SiO3

Lux Flood

Teori ini banyak digunakan karena sederhana dan luas pemakaiannya khususnya dalam reaksi organic.

Basa adalah pemberi pasangan electron .

Asam penerima pasangan electron

G.N. Lewis

Asam : banyaknya species kimia yang bereaksi dengan basa memberikan kation atau menerima anion.

Basa : banyaknya species kimia yang bereaksi dengan asam, memberikan anion atau menerima kation

Usanovich

Banyak pelarut mengalami autoionisasi membentuk kation dan anion :2 H2O H3O+ + OH-

2 NH3 NH4+ + NH2

-

2 H2SO4 H3SO4+ + HSO4

-

Asam : pertambahan konsentrasi dan karakteristik pelarut kation

Basa : pertambahan konsentrasi dan karakteristik pelarut anion.

Suatu kelebihan dari konsep system pelarut bahwa kepekaannya cukup tinggi pada reaksi ion dari larutan.

Sistem pelarut

Sifat kebasaan oksida logam :Dalam system periodic, sifat kebasaan dan oksida-oksida logam cenderung untuk bertambah dalam satu golongan dari atas ke bawah.

Reaksi hidrasi dan hidrolisa :Semakin besar ukuran muatan kation maka energi hidrasinya semakin bertambah, sedangkan dalam reaksi hidrolisa sifat keasaman dari kation lebih besar, sehingga menyebabkan pemutusan ikatan O-H yaitu dengan mengionisasikan hidrat untuk menghasilkan ion hidronium.

Pengamatan empiris yang dapat diamati dari konsep asam-basa:

Sifat kebasaan dari amina-amina yang tersubstitusi:

Dalam air, ammonia adalah basa lemah tetapi NF3 menunjukkan sifat ketidakbasaan.

Dalam molekul NH3 N adalah bagian muatan negative dari pengaruh induksi atom H. Jika atom-atom H dalam molekul NH3 diganti dengan gugus penarik electron seperti –OH atau –NH2 menunjukkan bahwa sifat kebasaan dari NH3 berkurang,

sedang jika H diganti oleh gugus pemberi electron (mis : gugus alkyl) maka sifat kebasaan dari N akan bertambah, karena substitusi dari gugus alkyl untuk H dalam molekul NH3 menghasilkan pertambahan kerapatan electron pada atom N sehingga meningkatkan sifat kebasaan.

Sifat keasaman dari oksida asam:Kekuatan dari oksida asam tergantung pada berbagai faktor antara lain :Pengaruh induksi dari atom pusat pada gugus hidroksil (elektronegativitas terpadu dari atom pusat).

Misalnya : HClO4, HNO3 asam paling kuat H2SO4 sedikit lebihrendah

H3PO4, H2CO3 asam lemah

Pengaruh induksi dari substituen

Misal : CH3COOH adalah asam lemah , jika dilakukan substitusi atom Cl pada gugus metal maka keasaman akan bertambah, sehingga CCl3COOH lebih kuat dari H3PO4.

Dalam asam-asam oksida anorganik yang terpenting adalah jumlah atom oksigen yang mengelilingi atom pusat. Contoh : deretan asam oksiklorida kekuatan asam bertambah dari : HOCl < HOClO < HOClO2 <

H ClO 3 < HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

Larutan terdiri dari solute (zat terlarut) dan solven (pelarut), pelarut dibedakan antara pelarut non polar (CCl4, Benzena) dan pelarut polar (Amonia, Asam Sulfat,Asam asetat glasial, SO2). Untuk menentukan pelarut kita harus mengetahui sifat-sifat fisik dari pelarut, sifat yang mendasari sifat fisik pelarut adalah konstanta dielektrikum. Jika konstanta dielektrikum tinggi maka pelarut tersebut akan semakin tinggi kemampuannya melarutkan zat-zat yang bersifat ionik.

Hubungan antara gaya Tarik Coulomb dengan ion-ion yang berlawanan adalah sebagai berikut :E = q + q - / 4ПrεDimana ε = konstanta dielektrikum.

Pelarut dengan konstanta dielektrikum tinggi akan cenderung seperti air dalam hal kemampuan untuk melarutkan garam-garam.

LARUTAN

Salah satu sifat fisik air yang khusus adalah sifat permitivitas (konstata dielektrikum) yang sangat tinggi, sehingga air dipakai untuk pelarut yang baik untuk senyawa ionik dan polar. Sifat fisik air adalah sebagai berikut : titik didih 100º C, titik beku 0o C, kerapatan 1,00 g cm -3 (PADA 4º c), permitivitas (konstanta dielektrikum) = 81,7 εo (pada 18 o C).

Sifat-sifat penting yang menentukan kegunaan pelarut adalah : Range suhu dari cairan ,konstanta dielektrikum , sifat asam-basa Lewis (sifat donor/ aseptor elektron), keasaman/ kebasaan, autodisosiasi.

AIR

Jika konstanta dielektrikum semakin rendah umumnya berkurang kemampuan untuk melarutkan senyawa-senyawa ionik,khususnya yang mengandung ion tinggi (karbonat, sulfat, fosfor) praktis tidak larut.

Stabilisasi interaksi antara zat terlarut dan pelarut (amonia) adalah sebagai berikut :

Interaksi antara zat terlarut yang berisi ion logam seperti Ni2+ , Cu 2+, Zn 2+ dan molekul amonia (sebagai zat pelarut) dapat berlaku sebagai ligan untuk membentuk kompleks amin yang stabil.

Amonia adalah molekul pelarut yang lebih besar daripada air terhadap molekul yang kurang polar.

AMONIA

Reaksi pengendapan terjadi dalam amonia seperti juga dalam air, pengendapan terjadi dikarenakan perbedaan kelarutan antara 2 pelarut.

Contoh :Dalam air : KCl + AgNO3 AgCl + KNO3

Dalam amonia : AgCl + KNO3 KCl + AgNO3

 Amonia dapat mengalami reaksi autodisosiasi

dengan pembentukan ion amoniun dan amida.

2 NH3 NH4 + + NH2-

Reaksi netralisasi dapat terjadi seperti dalam air :

 K+ NH2 - + NH4

+ I- KI + 2NH3

Pembentukan kompleks dengan amida berlebihan yang berlaku juga dalam air dan hasil yang diperoleh berkelakuan sebagai amfoter :

Zn 2+ + 2OH- Zn(OH)2 Zn (OH)4 2-

Zn 2+ + 2NH2- Zn(NH2)2 Zn(NH2)4 2-

Semua asam yang kuat dalam air bereaksi sempurna dengan amonia untuk meningkatkan pembentukan ion amonium.

 HClO4 + NH3 NH4

+ + ClO4-

HNO3 + NH3 NH4 + + NO3 -

Asam yang berkelakuan sebagai asam lemah dalam air (pKa diatas 12) bereaksi secara sempurna dengan amonia dan dihasilkan asam kuat dalam pelarut.

H2C2H3O2 + NH3 NH4 + + C2H3O2 -

Molekul yang tidak berkelakuan asam dalam air dapat berkelakuan sebagai asam lemah dalam amonia.

 NH2C(O)NH2 + NH3 NH4 + NH2C(O)NH -

Asam sulfat dapat mengalami autoionisasi menghasilkan ion hidrogen sulfat (bisulfat) dan proton yang tersolvasi.

  2 H2SO4 H3SO4 + + HSO4 –

  Informasi mengenai sifat larutan dalam pelarut H2SO4 dengan

mengukur penurunan titik beku, dimana konstanta titik beku (k) untuk H2SO4 adalah 6,12 Kgo C mol -1, untuk larutan ideal penurunan dari titik beku adalah ;

  ∆ T = k m v dimana : m = molaritas stoikiometri (mol zat

terlarut/ kg pelarut)

v = jumlah pelarut yang terbentuk bila 1 molekul dari zat terlarut dilarutkan dalam pelarut.

Misalnya :

 C2H5OH + 2H2SO4 C2H5HSO4 + HSO4 - + H3O + v =3

 Semua species yang ditemukan bersifat basa dalam air juga bersifat basa dalam H2SO4 :

 OH - + 2 H2SO4 2 HSO4 - + H3O + v = 3

NH3 + H2SO4 HSO4 - + NH4 + v = 2

ASAM SULFAT

Air berkelakuan sebagai basa dalam H2SO4 :

H2O + H2SO4 HSO4 - + H3O + v = 2

  Asam asetat adalah asam lemah dalam larutan encer dan HNO3

adalah asam kuat tetapi keduanya berkelakuan sebagai basa dan asam sulfat.

  CH3COOH + H2SO4 HSO4 - + CH5COOH

v= 2

  HNO3 + 2H2SO4 2HSO4 - + NO2 - + H3O +

v= 4

  H2SO4 adalah media yang sangat asam dan hampir semua bahan

yang bereaksi dengan H2SO4 terbentuk hidrogen sulfat dan bersifat basa, hal ini disebabkan karena molekul H2SO4

mempunyai kecenderungan paling

Asam perklorat adalah salah satu asam yang dikenal kuat tetapi dalam H2SO4 praktis bukan elektrolit karena berkelakuan sebagai asam yang sangat lemah.

HClO4 + H2SO4 H3SO4+ + ClO4 -

sebagai berikut : 2 HNO3 H2NO3

+ + NO3 –

H2NO3+ NO2 - + H2O

Konsentrasinya 70%, dalam keadaan murni tidak berwarna tetapi dapat mengalami dekomposisi fotokimia sehingga menghasilkan NO2 dan warna menjadi kuning.

2 HNO3 2 NO2 + H2O + ½ O2

Penyimpanan seharusnya pada suhu dibawah 0o C untuk menghindari terjadinya dekomposisi termal. Dalam cairan murni terjadi kesetimbangan

HNO3 merupakan pengoksidasi kuat.

HNO3

S.E.L.E.S.A.I.........TERIMA KASIH.........