|
==[[Kekuatan asam]]==
{{short description|Ukuran kecenderungan suatu asam mengalami disosiasi}}
{{Asam dan basa}}
{{See also|Tetapan disosiasi asam}}
'''Kekuatan asam''' merujuk pada kecenderungan suatu [[asam]], disimbolkan dengan [[rumus kimia]] HA, mengalami disosiasi menjadi [[proton]], {{Chem|H|+}}, dan sebuah [[anion]], {{Chem|A|−}}. Asam kuat dalam larutan mengalami [[Disosiasi (kimia)|disosiasi]] sempurna, kecuali dalam keadaan pekatnya.
:<chem>HA -> H+ + A-</chem>
Contoh asam kuat adalah [[asam klorida]] ({{Chem|HCl}}), [[asam perklorat]] ({{Chem|HClO|4}}), [[asam nitrat]] ({{Chem|HNO|3}}) dan [[asam sulfat]] ({{Chem|H|2|SO|4}}).
Asam lemah hanya terdisosiasi sebagian, sehingga dalam larutannya terdapat produk disosiasi dan asam yang tak terdisosiasi, yang keduanya berada dalam kesetimbangan.
:<chem>HA <=> H+ + A-</chem>
[[Asam asetat]] ({{Chem|CH|3|COOH}}) adalah contoh asam lemah. Kekuatan asam lemah diukur dengan nilai [[Konstanta disosiasi asam|konstanta disosiasi asamnya]] (p''K''<sub>a</sub>).
Kekuatan asam [[Kimia organik|organik]] lemah tergantung pada efek substituennya. Kekuatan asam [[Kimia anorganik|anorganik]] tergantung pada [[tingkat oksidasi]] atom yang mengikat proton. Kekuatan asam tergantung pada pelarutnya. Sebagai contoh, [[hidrogen klorida]] adalah asam kuat dalam larutan air, tetapi menjadi asam lemah jika dilarutkan dalam [[asam asetat glasial]].
==Penentuan kekuatan asam==
Kekuatan suatu asam biasanya diukur dari [[Konstanta disosiasi asam|konstanta disosiasi asamnya]] (''K''<sub>a</sub>), yang dapat ditentukan secara eksperimen melalui metode [[Titrimetri|titrasi]]. Asam yang lebih kuat memiliki ''K''<sub>a</sub> yang lebih besar dan konstanta logaritma yang lebih kecil (p''K''<sub>a</sub> = −log ''K''<sub>a</sub>) daripada asam yang lebih lemah. Semakin kuat suatu asam, semakin mudah ia kehilangan proton, {{Chem|H|+}}. Dua faktor utama yang menyumbang kemudahan mengalami [[deprotonasi]] adalah [[Polaritas (kimia)|polaritas]] ikatan H—A dan ukuran atom A, yang menentukan kekuatan ikatan H—A. Kekuatan asam juga tergantung pada kestabilan basa konjugatnya.
Sementara nilai p''K''<sub>a</sub> menentukan kecenderungan suatu solut asam untuk memindahkan proton ke pelarut standar (umumnya air atau [[Dimetil sulfoksida|DMSO]]), kecenderungan pelarut asam untuk memindahkan proton ke solut terkaitnya (biasanya basa [[anilin]] lemah) ditentukan berdasarkan [[fungsi keasaman Hammett]], nilai ''H''<sub>0</sub>. Meskipun kedua konsep kekuatan asam ini sering dianggap sebagai kencenderungan umum suatu zat mendonorkan proton, nilai p''K''<sub>a</sub> dan ''H''<sub>0</sub> mengukur sifat yang berbeda dan kadang-kadang menyimpang. Misalnya, hidrogen fluorida, ketika dilarutkan dalam air (p''K''<sub>a</sub> = 3,2) atau DMSO (p''K''<sub>a</sub> = 15), memiliki nilai p''K''<sub>a</sub> yang menunjukkan bahwa ia mengalami disosiasi tak sempurna dalam kedua pelarut ini, menunjukkan bahwa ia adalah asam lemah. Namun, dalam kondisi kering, media asam, hidrogen fluorida memiliki nilai ''H''<sub>0</sub> –15,<ref>{{Cite book|url=https://macsphere.mcmaster.ca/bitstream/11375/8664/1/fulltext.pdf|title=The Hammett Acidity Function for Hydrofluoric Acid and some related Superacid Systems (Ph.D. Thesis)|last=Liang|first=Joan-Nan Jack|publisher=McMaster University|year=1976|isbn=|location=Hamilton, Ontario|page=94}}</ref> membuatnya memprotonasi medium dengan kekuatan melebihi asam sulfat 100%, sehingga secara definitif, ia adalah [[superasam]].<ref>Miessler G.L. and Tarr D.A. ''Inorganic Chemistry'' (2nd ed., Prentice-Hall 1998, p.170) {{ISBN|0-13-841891-8}}</ref> (Untuk mencegah ketidakjelasan, istilah "asam kuat" dalam artikel ini adalah asam yang memiliki nilai p''K''<sub>a</sub> < –1,74, kecuali bila disebutkan lain. Ini selaras dengan bahasa umum yang digunakan oleh para praktisi kimia).
Ketika medium asam yang dipertanyakan adalah larutan air encer, ''H''<sub>0</sub> mendekati sama dengan nilai [[pH]], yang merupakan –log dari konsentrasi H<sup>+</sup> dalam larutan berair. pH larutan sederhana suatu asam ditentukan oleh ''K''<sub>a</sub> dan konsentrasi asam sekaligus. Untuk larutan asam lemah, ia tergantung pada [[Disosiasi (kimia)|derajat disosiasi]], yang dapat ditentukan melalui perhitungan kesetimbangan. Untuk larutan pekat suatu asam, terutama asam kuat dengan pH < 0, pengukuran nilai ''H''<sub>0</sub> lebih baik daripada mengukur pH-nya.
==Asam kuat==
[[File:Strong_acid.png|thumb|Gambar asam kuat yang sebagian besar terdisosiasi. Bulatan kecil merah menggambarkan ion H<sup>+</sup>.]]
''Asam kuat'' adalah asam yang terdisosiasi menurut reaksi berikut:
:<chem>HA + S <=> SH+ + A-</chem>
dengan S mewakili molekul pelarut, seperti molekul air atau [[DMSO]], sedemikian rupa karena konsentrasi spesies HA yang tak terdisosiasi sangat kecil untuk diukur. Untuk keperluan praktis, asam kuat dapat dikatakan terdisosiasi sempurna. Contoh asam kuat adalah [[asam klorida]].
:<chem>HCl\ ->\ H^+\ +\ Cl^-\ (dalam\ larutan\ air)</chem>
Asam apapun dengan nilai p''K''<sub>a</sub> yang kurang dari -2 diklasifikasikan sebagai asm kuat. Hasil ini berasal dari [[Larutan dapar#Kapasitas dapar|kapasitas dapar]] larutan yang sangat tinggi dengan [[PH|nilai pH]] 1 atau kurang dan dikenal sebagai [[efek leveling]].<ref>Porterfield, William W. ''Inorganic Chemistry'' (Addison-Wesley 1984) p.260 {{ISBN|0-201-05660-7}}</ref>
Berikut adalah asam kuat dalam larutan berair dan dimetil sulfoksida. Nilai p''K''<sub>a</sub> tidak dapat diukur secara eksperimen. Nilai dalam tabel berikut merupakan rata-rata dari 8 perhitungan teoritis yang berbeda
:{| class="wikitable"
|+Estimasi nilai [[Konstanta disosiasi asam|p''K''<sub>a</sub>]]<ref name="Leito">{{cite journal |last1=Trummal |first1=Aleksander |last2=Lipping |first2=Lauri |last3=Kaljurand |first3=Ivari |last4=Koppel |first4=Ilmar A. |last5=Leito |first5=Ivo |title=Acidity of strong acids in water and dimethyl sulfoxide |journal=J. Phys. Chem. A |date=2016 |volume=120 |issue=20 |pages=3663–3669 |doi=10.1021/acs.jpca.6b02253 |pmid=27115918|bibcode=2016JPCA..120.3663T }}</ref>
|-
!Asam!!Rumus!! dalm air||dalam DMSO
|-
|[[Asam klorida]]||HCl||-5,9 ± 0,4 ||−2,0 ± 0,6
|-
|[[Asam bromida]]||HBr ||-8,8 ± 0,8||−6,8 ± 0,8
|-
|[[Asam iodida]]|| HI ||-9,5 ± 1||−10,9 ± 1
|-
|[[Asam triflat]]|| H[CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>] ||−14 ± 2||−14 ± 2
|-
|[[Asam perklorat]]|| H[ClO<sub>4</sub>] ||−15 ± 2||−15 ± 2
|}
Selain itu, dalam air
*[[Asam nitrat]] HNO<sub>3</sub> p''K''<sub>a</sub> = -1,6 <ref>{{Citation |last=Bell |first=R. P. |title=The Proton in Chemistry |edition=2nd |publisher=Cornell University Press |location=Ithaca, NY |year=1973 |isbn=}}</ref>
*[[Asam sulfat]] H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> (disosiasi pertama saja, p''K''<sub>a1</sub> ≈ −3)<ref name="Housecroft">{{Housecroft2nd}}</ref>{{rp|(p. 171)}}
Senyawa berikut dapat digunakan sebagai protonator dalam [[kimia organik]]:
*[[Asam fluoroantimonat]] H[SbF<sub>6</sub>]
*{{Ill|Asam ajaib|en|Magic acid}} H[FSO<sub>3</sub>SbF<sub>5</sub>]
*{{Ill|Asam karborana|en|Carborane acid}} H[CHB<sub>11</sub>Cl<sub>11</sub>]
*{{Ill|Asam fluorosulfat|en|Fluorosulfuric acid}} H[FSO<sub>3</sub>] (p''K''<sub>a</sub> = −6,4)<ref name="Guthrie">{{cite journal|last1=Guthrie|first1=J.P.|date=1978|title=Hydrolysis of esters of oxy acids: p''K''<sub>a</sub> values for strong acids.|journal=Can. J. Chem.|volume=56|issue=17|pages=2342–2354|doi=10.1139/v78-385}}</ref>
[[Asam sulfonat]], seperti {{Ill|asam p-toluensulfonat|en|p-toluenesulfonic acid}} (asam tosilat) adalah kelas [[asam okso]] organik kuat.<ref name="Guthrie" /> Beberapa asam sulfonat dapat diisolasi sebagai padatan. [[Polistirena]] difungsikan menjadi [[polistirena sulfonat]] adalah contoh zat yang merupakan asam kuat padat.
==Asam lemah==
{{main|Konstanta disosiasi asam}}
[[File:Weak_acid.png|thumb|Gambaran asam lemah yang terdisosiasi sebagian]]
Asam lemah adalah zat yang terdisosiasi sebagian ketika ia dilarutkan dalam suatu pelarut. Dalam larutannya terdapat kesetimbangan antara asam, HA, dan produk disosiasinya.
:<chem>HA <=> H+ + A-</chem>
Pelarutnya (air, misalnya) diabaikan dari persamaan ini jika konsentrasinya secara efektif tidak berubah akibat proses disosiasi asam. Kekuatan asam lemah dapat diukur melalui [[Konstanta kesetimbangan|konstanta disosiasi]], ''K''<sub>a</sub>, yang didefinisikan sebagai berikut, di mana ''[X]'' adalah konsentrasi gugusan kimia, X.
:<math> K_a = \frac{[H^+][A^-]} {[AH]} </math>
Jika nilai ''K''<sub>a</sub> diketahui, maka dapat digunakan untuk menentukan tingkat disosiasi dalam larutan dengan konsentrasi asam yang diketahui, ''T<sub>H</sub>'', dengan menerapkan [[hukum kekekalan massa]].
:<math>\begin{align}T_H &=[H]+[HA]\\
&=[H]+K_a[A][H]\\
&=[H]+K_a[H]^2 \end{align}</math>
dengan ''T<sub>H</sub>'' adalah nilai [[Konsentrasi|konsentrasi analitik]] asam. Ketika semua kuantitas dalam persamaan ini diperlakukan sebagai angka, muatan ion tidak ditunjukkan dan persamaannya menjadi [[persamaan kuadrat]] dengan nilai dari nilai konsentrasi ion hidrogen, ''[H]''.
:<math>K_a[H]^2 + [H] - T_H = 0</math>
Persamaan ini menunjukkan bahwa pH suatu larutan asam lemah tergantung pada baik nilai ''K''<sub>a</sub> maupun konsentrasinya. Contoh umum asam lemah meliputi [[asam asetat]] dan {{Ill|asam fosforus|en|Phosphorus acid}}. Asam seperti [[asam oksalat]] (HOOC–COOH) dikatakan sebagai [[Asam poliprotik|diprotik]] (atau berbasa dua) karena ia dapat kehilangan dua proton dan bereaksi dengan dua molekul basa sederhana. [[Asam fosfat]] ({{Chem|H|3|PO|4}}) adalah asam triprotik (atau berbasa tiga).
Untuk lebih jelas tentang kekuatan asam dapat dilihat pada artikel [[konstanta disosiasi asam]]. Ini meliputi asam seperti asam diprotik [[asam suksinat]], yang membuat metode sederhana perhitungan pH, yang dibahas di atas, menjadi tidak dapat digunakan.
===Penentuan eksperimental===
{{main|Konstanta disosiasi asam}}
Penentuan nilai p''K''<sub>a</sub> secara eksperimen umumnya dilakukan dengan metode [[titrimetri]].<ref>{{cite book|title=Determination and Use of Stability Constants|last=Martell|first=A.E.|author2=Motekaitis, R.J.|publisher=Wiley|year=1992|isbn=0-471-18817-4}} Chapter 4: Experimental Procedure for Potentiometric [[pH]] Measurement of Metal Complex Equilibria</ref> Prosedur yang biasa dilakukan sebagai berikut. Sejumlah asam kuat ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung asam atau garam dari asam, hingga suatu titik di mana senyawa tersebut terprotonasi sempurna. Larutan kemudian dititrasi dengan basa kuat
:<chem>HA + OH- -> A- + H2O</chem>
hingga dalam larutan hanya tertinggal spesies A<sup>−</sup> yang terdeprotonasi. Pada setiap titik selama titrasi, pH diukur menggunakan [[elektrode kaca]] dan [[pH meter]]. Tetapan kesetimbangan dicari menggunakan nilai pH hitung yang sesuai dengan nilai teramati, menggunakan metode [[kuadrat terkecil]].
===Pasangan asam/basa konjugat===
Kadang-kadang ada pernyataan "konjugat dari asam lemah adalah basa kuat". Pernyatan semacam ini adalah tidak tepat. Misalnya, asam asetat adalah asam lemah dengan ''K''<sub>a</sub> = 1,75 x 10<sup>−5</sup>. Basa konjugatnya adalah ion [[asetat]] dengan ''K''<sub>b</sub> = 10<sup>−14</sup>/''K''<sub>a</sub> = 5,7 x 10<sup>−10</sup> (dari hubungan ''K''<sub>a</sub> × ''K''<sub>b</sub> = 10<sup>−14</sup>), yang tentunya bukan merupakan basa kuat. Konjugat dari asam lemah seringkali merupakan basa lemah dan sebaliknya.
==Asam dalam pelarut non-air==
Kekuatan suatu asam bervariasi sesuai pelarutnya. Suatu asam yang kuat dalam air bisa menjadi lemah dalam pelarut yang kurang basa, dan suatu asam yang lemah dalam air dapat menjadi kuat dalam pelarut yang lebih basa. Menurut [[teori asam-basa Brønsted–Lowry]], pelarut S dapat menerima proton.
:<chem>HA + S <=> A- + HS+</chem>
Sebagai contoh, asam klorida adalah basa lemah jika dilarutkan dalam [[asam asetat]] murni, {{Chem|CH|3|COOH}}, yang lebih asam daripada air.
:<chem>CH3COOH + HCl <=> CH3C(OH)2+ + Cl-</chem>
Tingkat ionisasi [[hidrogen halida]] menurun sesuai urutan HI > HBr > HCl. Asam asetat dikatakan sebagai [[Efek leveling|pelarut pembeda]] untuk ketiga asam tersebut, sedangkan air tidak.<ref name=Housecroft />{{rp|(p. 217)}}
Contoh penting pelarut yang lebih basa daripada air adalah [[dimetil sulfoksida]], DMSO, {{Chem|(CH|3|)|2|SO}}. Suatu senyawa yang merupakan asam lemah di air dapat menjadi asam kuat dalam DMSO. [[Asam asetat]] adalah contoh zat ini. Nilai pKa larutan dalam DMSO dan pelarut lainnya dapat dijumpai di [http://tera.chem.ut.ee/~ivo/HA_UT/ ''Acidity–Basicity Data in Nonaqueous Solvents''].
[[Superasam]] adalah asam kuat meskipun dalam pelarut dengan konstanta dielektrik rendah. Contoh superasam adalah [[asam fluoroantimonat]] dan [[asam ajaib]]. Beberapa superasam dapat dikristalkan.<ref>{{cite journal |last1=Zhang |first1=Dingliang |last2=Rettig |first2=Stephen J. |last3=Trotter |first3=James |last4=Aubke |first4=Friedhelm |title=Superacid Anions: Crystal and Molecular Structures of Oxonium Undecafluorodiantimonate(V), [H<sub>3</sub>O][Sb<sub>2</sub>F<sub>11</sub>], Cesium Fluorosulfate, CsSO<sub>3</sub>F, Cesium Hydrogen Bis(fluorosulfate), Cs[H(SO<sub>3</sub>F)<sub>2</sub>], Cesium Tetrakis(fluorosulfato)aurate(III), Cs[Au(SO<sub>3</sub>F)<sub>4</sub>], Cesium Hexakis(fluorosulfato)platinate(IV), Cs<sub>2</sub>[Pt(SO<sub>3</sub>F)<sub>6</sub>], and Cesium Hexakis(fluorosulfato)antimonate(V), Cs[Sb(SO<sub>3</sub>F)<sub>6</sub>]
|journal=Inorg. Chem. |date=1996 |volume=35 |issue=21 |pages=6113–6130 |doi=10.1021/ic960525l}}</ref> Mereka juga dapat menstabilkan [[karbokation]] secara kuantitatif.<ref name=Olah1968>{{cite journal | author = [[George A. Olah]], Schlosberg RH | title = Chemistry in Super Acids. I. Hydrogen Exchange and Polycondensation of Methane and Alkanes in FSO<sub>3</sub>H–SbF<sub>5</sub> ("Magic Acid") Solution. Protonation of Alkanes and the Intermediacy of CH<sub>5</sub><sup>+</sup> and Related Hydrocarbon Ions. The High Chemical Reactivity of "Paraffins" in Ionic Solution Reactions | journal = Journal of the American Chemical Society | year = 1968 | volume = 90 | pages = 2726–7 | doi = 10.1021/ja01012a066 | url = | issue = 10 }}</ref>
==Faktor penentu kekuatan asam==
===Efek induktif===
Dalam asam karboksilat organik, suatu substituen elektronegatif dapat menarik densitas elektron keluar dari ikatan asamnya melalui [[efek induktif]], menghasilkan nilai p''K''<sub>a</sub> yang lebih kecil. Semakin menurun efeknya, unsur elektronegatif semakin jauh dari gugus karboksilat, seperti digambarkan oleh deret [[asam butanoat]] [[Halogenasi|terhalogenasi]] berikut.
{|class="wikitable" border="1"
|-
!Struktur
!Nama
!p''K''<sub>a</sub><!-- Dead reference <ref name="Evanspka">[https://www.scribd.com/doc/6792576/638478 Section 8: Electrolytes, Electromotive forces and Chemical Equilibrium]</ref> -->
|-
|[[File:2chlorobutanoic.png]]||asam 2-klorobutanoat||2,86
|-
|[[File:3chlorobutanoic.png]]||asam 3-klorobutanoat||4,0
|-
|[[File:4chlorobutanoic.png]]||asam 4-klorobutanoat||4,5
|-
|[[File:butanoic.png]]||asam butanoat||4,5
|}
===Pengaruh tingkat oksidasi===
Dalam rangkaian [[asam okso]] suatu unsur, nilai p''K''<sub>a</sub> menurun sesuai tingkat oksidasi unsurnya. Asam okso dari klorin menggambarkan tren ini,<ref name=Housecroft />{{rp|(p. 171)}}
{|class="wikitable" style="text-align: center; border="1"
|-
!Struktur
!Nama!!Tingkat<br>oksidasi
!p''K''<sub>a</sub><!-- Dead reference <ref name="Evanspka">[https://www.scribd.com/doc/6792576/638478 Section 8: Electrolytes, Electromotive forces and Chemical Equilibrium]</ref> -->
|-align="center"
|[[file:Perchloric-acid-2D-dimensions.png|100px]]||[[asam perklorat]]|| 7||style="width: 30pt;"| -8<sup>†</sup>
|-align="center"
|[[file:Chloric-acid-2D.png|100px]] ||[[asam klorat]]||5||-1
|-align="center"
||[[file: Chlorous-acid-2D.png|100px]]||[[asam klorit]]||3||2,0
|-align="center"
|[[file:Hypochlorous-acid-2D-dimensions.svg|100px]] ||[[asam hipoklorit]]||1||7,53
|}
† teoritis
==Referensi==
{{reflist|30em}}
==Pranala luar==
* Titration of acids [http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html - freeware untuk analisis data] dan simulasi kurva titrasi potensiometri
<!--[[Kategori:Asam]]-->
| 