RADIKAL BEBAS

Radikal bebas adalah molekul dengan elektron tidak berpasangan. Dalam pencarian mereka untuk menemukan elektron lain, mereka sangat reaktif dan menyebabkan kerusakan pada molekul sekitarnya. Namun, radikal bebas juga berguna karena mereka membantu reaksi penting dalam tubuh kita terjadi dan dapat dimanfaatkan untuk memproduksi obat-obatan, plastik yang dirancang khusus dan bahan inovatif lainnya.

Radikal bebas yang ada di tubuh manusia berasal dari 2 sumber yakni endogen (dari dalam tubuh) dan eksogen (dari luar tubuh). Eksogen yang berasal dari luar tubuh seperti polusi udara, radiasi UV, sinar-X, pestisida dan asap roko. Radikal bebas endogen adalah radikal bebas yang berasal dari dalam tubuh sendiri seperti autoksidasi, oksidasi enzimatik dan respiratory burst. Radikal bebas merupakan suatu atom molekul atau senyawa yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan sehingga sangat reaktif. Radikal bebas dapat terbentuk dalam tubuh saat bernafas sebagai hasil samping proses oksidasi atau pembakaran, olahraga yang berlebihan, ketika terjadi peradangan, terpapar polusi lingkungan seperti dari asap rokok, kendaraan bermotor, radiasi, dan sebagainya.

Pada saat terjadi infeksi, radikal diperlukan untuk membunuh mikroorganisme penyebab infeksi. Namun, paparan radikal bebas yang berlebihan dan secara terus-menerus dapat menyebabkan kerusakan sel, mengurangi kemampuan sel untuk beradaptasi terhadap lingkungannya, dan para akhirnya dapat menyebabkan kematian sel. Radikal bebas yang bersifat reaktif dapat menyebabkan kerusakan sel, kematian sel, mengurangi kemampuan adaptasi sel sehingga timbul gangguan atau penyakit.

Sumber - sumber radikal bebas

Asap rokok : Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Diperkirakan bahwa setiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli paru. Bahan lain seperti nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar.

Polusi udara : Polusi dari kendaraan bermotor, industri, asap rokok, mesin foto copy, pendingin ruangan, dan makanan yang tidak sehat, merupakan sumber radikal bebas yang berbahaya bagi tubuh manusia. Selain itu, proses alami respirasi dan fungsi metabolisme yang buruk di dalam tubuh, juga menjadi penyebab internal meningkatkan radikal bebas dalam tubuh.

Radiasi UV  : Matahari memancarkan sinar dengan radiasi panjang gelombang dengan rentang yang sangat lebar, tetapi yang masuk ke bumi dan mendapat perhatian khusus adalah sinar ultra violet yang memiliki energi cukup besar yang dapat memicu bahkan menimbulkan radikal bebas dalam tubuh terutama kulit.

Pestisida : Pestisida kimia merupakan bahan beracun yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Hal ini disebabkan pestisida bersifat polutan dan menyebarkan radikal bebas yang dapat menyebabkan kerusakan organ tubuh seperti mutasi gen dan gangguan syaraf pusat. Disamping itu residu kimia yang beracun tertinggal pada produk pertanian dapat memicu kerusakan sel, penuaan dini dan munculnya penyakit degeneratif.

Obat-obatan : Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktivitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lemak.

Olahraga berlebihan : Olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika gaya olahraga semacam ini dilakukan dengan frekuensi yang sering, maka akan terjadi penumpukan radikal bebas dalam tubuh. Peningkatan pembentukan radikal bebas dalam aktivitas olahraga dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya yaitu oleh rusaknya jaringan otot akibat dari gerakan-gerakan yang bersifat eksposif. Olah raga dengan intesitas tinggi dan durasi lama ternyata juga terbukti dapat menimbulkankerusakan sel. Konversi radikal bebas lemah (superoxide) menjadi radikal bebas yang lebih merusak (hydroxyl) oleh akumulasi asam laktat otot serta dari peningkatan metabolisme energi yang meningkatan jumlah molekul oksigen (O2) di dalam tubuh. Ketidakseimbangan antara jumlah radikal bebas yang terbentuk di dalam tubuh dengan kapasitas kemampuan antioksidan alami tubuh untuk ‘menjinakannya’ dapat menyebabkan kondisi yang disebut sebagai stres oksidatif (oxidative stress). Stres oksidatif yang dipicu oleh peningkatan jumlah radikal bebas di dalam tubuh akibat dari peningkatan metabolisme energi , kualitas udara yang buruk ataupun sebab lainnya dapat menyebabkan kerusakan pada sel, jaringan dan organ tubuh.

Radiasi : Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma) dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta) menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.

Autoksidasi : Autoksidasi merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe II) juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses autoksidasi.

Oksidasi enzimatik : Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemia-reperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase. Enzim myeloperoxidase hasil aktivasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat asam hipoklor.

Respiratory burst  : Sel fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 persen penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H2O2 dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl oleh bakteri.

Mekanisme Reaksi Pembentukan Radikal Bebas

Dalam reaksi kimia, radikal bebas sering dituliskan sebagai titik yang ditempatkan pada simbol atom atau molekul. Contoh penulisan radikal bebas berikut sebagai hasil dari pemecahan homolitik:

Cl2 → Cl• + Cl•

Mekanisme reaksi radikal menggunakan panah bermata tunggal untuk menjelaskan pergerakan elektron tunggal :

                              

Pemutusan homolitik pada pemecahan ikatan digambarkan dengan penarikan satu elektron. Hal ini digunakan untuk membedakan dengan pemutusan heterolitik yang menggunakan anak panah bermata ganda pada umumnya.

Dampak Radikal Bebas Pada Tubuh

- Penyakit kronis.

Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang sering dihubungkan dengan radikal bebas adalah serangan jantung,kanker, katarak dan menurunnya fungsi ginjal. Untuk mencegah atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.

-  Kerusakan DNA.

 Seperti pada protein kecil kemungkinan terjadinya kerusakan di DNA menjadi suatu reaksi berantai, biasanya kerusakan terjadi bila ada lesi pada susunan molekul, apabila tidak dapat diatasi, dan terjadi sebelum replikasi maka akan terjadi mutasi. Radikal oksigen dapat menyerang DNA jika terbentuk disekitar DNA seperti pada radiasi biologis. Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusia dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga terjadi mutasi. Bila perubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadi penyakit kanker.

- Kerusakan jaringan Pada umumnya semua sel jaringan organ tubuh dapat menangkal serangan radikal bebas karena di dalam sel terdapat sejenis enzim khusus yang mampu melawannya, tetapi karena manusia secara alami mengalami degradasi atau kemunduran seiring dengan peningkatan usia, akibatnya pemusnahan radikal bebas tidak dapat terpenuhi dengan baik, maka kerusakan jaringan terjadi secara perlahan-lahan.

Pencegahan

- Pola hidup sehat dan cerdas. Pola hidup sehat dan cerdas dapat menghindari ancaman bahaya radikal bebas dalam tubuh seperti hindari polusi dan berhenti merokok. Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai jenis zat berbahaya yang dapat meningkatkan jumlah radikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupan yang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok, akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuh melalui proses metabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnya menghasilkan radikal bebas.

- Berolah raga dengan intensitas rendah dan hindari olahraga berlebihan. Olahraga teratur dan tidak berlebihan dapat membantu mengatasi radikal bebas dalam tubuh. Tetapi sebaliknya olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika sudah merasa lelah, sebaiknya beristirahatlah sebentar dan atur pernafasan agar normal kembali. Meningkatkan ketahanan tubuh kita secara bertahap melalui program latihan olah raga dengan intensitas rendah yang disarankan seperti jalan cepat, jogging, berenang, dan bersepeda statis dapat meningkatkan enzim antioksidan endogen seperti enzim superoksid dismutase, glutation peroksidase dan katalase untuk mencegah kerja setiap radikal bebas yang merusak. Ada beberapa pedoman dasar yang dapat kita pergunakan untuk merencanakan program latihan olahraga dengan intensitas rendah ini yaitu berolah raga dengan frekwensi 3 - 5 kali dalam satu minggu dan lama berolah raga 45 - 60 menit

- Konsumsi sayur dan buah. Buah dan sayur adalah sumber antioksidan terbaik. Antioksidan merupakan zat yang mampu memperlambat atau mencegah proses oksidasi. Zat ini secara nyata mampu memperlambat atau menghambat oksidasi zat yang mudah teroksidasi meskipun dalam konsentrasi rendah. Antioksidan adalah senyawa-senyawa yang melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif jika berkaitan dengan penyakit, radikal bebas ini dapat berasal dari metabolisme tubuh maupun faktor eksternal lainnya. Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan adalah senyawa golongan fenolik dan polifenolik. Senyawa-senyawa golongan tersebut banyak terdapat dialam, terutama pada tumbuh-tumbuhan, dan memiliki kemampuan untuk menangkap radikal bebas. Antioksidan yang banyak ditemukan pada bahan pangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid. Pengunaan vitamin dan suplemen makan tergantung dari pada usia, jenis kelamin, tingkat kegiatan, bobot badan serta kondisi tubuh dan penyakit yang sedang diderita.

pertanyaan:

bagaimana cara menangani dampak negatif dari radikal bebas?

Kontrol Kinetik dan Kontrol Termodinamik

Kinetika adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi. Berdasarkan penelitianyang mula – mula dilakukan oleh Wilhelmy terhadap kecepatan inversi sukrosa, ternyata kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi / tekanan zat – zat yang bereaksi. Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan terhadap waktu.

Berdasarkan jumlah molekul yang bereaksi, reaksi terdiri atas :

1.       Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi

Contoh :  N2O5   –>  N2O4  +  ½ O2

2.       Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi

Contoh :  2HI  –>  H2  +  I2

3.       Reaksi termolekular : ada 3 mol reaktan yang bereaksi

Contoh :  2NO  +  O2  –>  2NO2

termodinamika untuk perubahan keadaan diperlukan untuk mendeskripsikan ikatan kimia, sruktur dan reaksi. Pengetahuan termodinamika sederhana sangat bermanfaat untuk memutuskan apakah struktur suatu senyawa akan stabil, kemungkinan kespontanan reaksi, perhitungan kalor reaksi, penentuan mekanisme reaksi dan pemahaman elektrokimia.

Kontrol termodinamika atau kinetika dalam reaksi kimia dapat menentukan komposisi campuran produk reaksi ketika jalur bersaing mengarah pada produk yang berbeda serta selektivitas dari pengaruh kondisi reaksi tersebut.Kondisi reaksi seperti suhu, tekanan atau pelarut mempengaruhi jalur reaksi; maka dari itu kontrol termodinamik maupun kinetik adalah satu kesatuan dalam dalam suatu reaksi kimia.Kedua kontrol reaksi ini disebut sebagai faktor termodinamika dan faktor kinetika, dapat diuraikan sebagai berikut :

1.Faktor termodinamika (adanya stabilitas realtif dari produk)

Pada suhu tinggi, reaksi berada di bawah kendali termodinamika (ekuilibrium, kondisi reversibel) dan produk utama berada dalam sistem lebih stabil.

2.Faktor kinetik (kecepatan pembentukan produk)

Pada temperatur rendah, reaksi ini di bawah kontrol kinetik (tingkat, kondisi irreversible) dan produk utama adalah produk yang dihasilkan dari reaksi tercepat.

Ada banyak hal dalam mana suatu senyawa di bawah kondisi reaksi yang  diberikan dapat mengalami reaksi kompotisi menghasilkan produk yang berbeda.

energi-bebas untuk suatu reaksi dalam mana B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat (∆G^‡lebih rendah). 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. di bawah kondisi tersebut, C yang mula-mula terbentuk akan kembali ke A, sementara B yang lebih stabil tidak berkurang banyak. Maka dikatan bahwa produk terkontrol secara termodinamik (thermodynamically controlled).

Reaksi karbonil merupakan contoh reaksi yang menarik untuk membahas kontrol reaksi. Hal ini dikarenakan banyaknya produk yang bisa saja terbentuk jika tidak dikontrol secara ketat. Ini berkaitan dengan adanya “diverse reactivity” senyawa karbonil. Di satu sisi dia bisa berperilaku sebagai elektrofil, namun juga bisa bersifat nukleofil pada kondisi tertentu. Satu contoh misalnya pada reaksi Aldol, dengan 2 reaktan (A dan B) yang sama-sama mempunyai hidrogen alfa, maka kemungkinan reaksi yang terjadi: A + A, A + B, B +A, dan B + B. Artinya, selain adanya kondensasi silang, juga terdapat selfcondensation. Belum selesai masalah tersebut jika ternyata senyawa A ata B berupa molekul asimetri sehingga adanya 2 kemungkinan H alfa yang menghasilkan intermediet yang berbeda (regioselektivitas).

JELASKAN BAGAIMANA DALAM SUATU REAKSI KIMIA DAPAT MENGHASILKAN BEBERAPA JENIS PRODUK, DAN APA YANG MEMPENGARUHI JUMLAH RELATIF PRODUK YANG DIHASILKAN ?

ASAM BASA

NAMA                 : PRANGKY RAMOS M S

NIM                     : F1C111017

MATA KULIAH : KIMIA ORGANIK FISIK

Teori Asam Basa Menurut Arrhenius

Arrhenius sendiri adalah ilmuwan yang berasal dari swedia dan seorang yang mendapatkan penghargaan nobel atas karyanya.menurutnya pengertian asam dan basa adalah sebagai berikut

Asam => Zat yang di dalam air melepaskan  ion H+
Basa => Zat yang di dalam air melepaskan ion H-

Istilah asam dan basa sudah dikenal oleh masyarakat ilmiah sejak dulu. Istilah asam diberikan kepada zat yang rasanya asam, sedangkan basa untuk zat yang rasanya pahit.

Pada 1777, Lavoisier menyatakan bahwa oksigen adalah unsur utama dalam senyawa asam. Pada 1808, Humphry Davy menemukan fenomena lain, yaitu HCl dalam air dapat bersifat asam, tetapi tidak mengandung oksigen. Fakta ini memicu Arrhenius untuk mengajukan teori asam basa.

Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dapat melepaskan ion H⁺ di dalam air sehingga konsentrasi ion H⁺ dalam air meningkat. Basa adalah zat yang dapat melepaskan ion OH^– di dalam air sehingga konsentrasi ion OH^– dalam air meningkat.

Contoh senyawa yang tergolong asam dan basa menurut teori Arrhenius adalah sebagai berikut:

a. Asam : HCl, HNO₃, dan H₂SO₄. Senyawa ini jika dilarutkan dalam air akan terurai membentuk ion H⁺ dan ion negatif sisa asam.

HCI(g) → H⁺(aq) + CI^–(aq)

H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄ ^2–(aq)

b. Basa : NaOH, KOH, Ca(OH)₂, dan dan Al(OH)₃. Senyawa ini jika dilarutkan dalam air akan terurai membentuk ion OH^– dan ion positif sisa basa.

NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH^–(aq)

Ca(OH)₂(aq) → Ca²⁺(aq) + 2OH^–(aq)

Menurut teori Arrhenius, rumus kimia asam harus mengandung atom hidrogen (–H) dan rumus kimia basa harus mengandung gugus hidroksil (–OH).

Teori Asam Basa Bronsted-Lowry dan Lewis

Teori asam basa Arrhenius berhasil menjelaskan beberapa senyawa asam atau basa, tetapi teori tersebut masih memiliki keterbatasan, di antaranya senyawa asam dan basa hanya berlaku di dalam pelarut air, pembentukan ion H⁺ atau OH^– adalah ciri khas asam basa. Jika dalam suatu reaksi tidak membentuk ion H⁺ atau OH^–, reaksi tersebut tidak dapat dikatakan sebagai reaksi asam atau basa.

Teori Asam Basa Bronsted-Lowry

Asam => Spesi yang memberikan Proton

Basa => Spesi yang menerima Proton

Teori ini sendiri memiliki keselarasan dengan yang di kemukakan oleh Lewis karena di sini kalau di simpulkan bahwa Asam adalah zat yang menjadi donor Proton dan sebagai akseptornya adalah Basa

Fakta menunjukkan, banyak reaksi asam basa yang tidak melalui pembentukan ion H⁺ atau OH^–, misalnya reaksi antara HCl(g) dan NH₃(g). Persamaannya :

HCl(g) + NH₃(g) → NH₄Cl(s)

Menurut Arrhenius, reaksi HCl dan NH₃ dalam fasa gas tidak dapat dikategorikan sebagai reaksi asam basa karena tidak membentuk ion H⁺ dan OH^–, padahal kedua senyawa itu adalah asam dan basa. Akibat keterbatasan teori Arrhenius, pada 1923, Johanes Bronsted dan Thomas Lowry mengemukakan teori asam basa berdasarkan transfer proton (ion H⁺).

Menurut Bronsted-Lowry, dalam reaksi yang melibatkan transfer proton, asam adalah spesi yang bertindak sebagai donor proton, sedangkan basa adalah spesi yang bertindak sebagai akseptor proton. Proton (ion H⁺) dalam air tidak berdiri sendiri melainkan terikat pada molekul air karena atom O pada molekul H₂O  memiliki pasangan elektron bebas yang dapat digunakan untuk berikatan kovalen koordinasi dengan proton membentuk ion hidronium, H₃O⁺. Persamaan reaksinya :

H₂O(l) + H⁺(aq) → H₃O⁺(aq)

Teori asam-basa Bronsted-Lowry dapat diterapkan terhadap reaksi HCl dan NH₃. Dalam fasa gas, HCl dan NH₃ tidak terionisasi karena keduanya molekul kovalen yang tergolong reaksi asam basa.

HCl(g)	+	NH3(g)	→	NH4Cl(s)
Asam		Basa		Garam

Pada reaksi tersebut, molekul HCl bertindak sebagai donor proton (asam), dan molekul NH₃ bertindak sebagai akseptor proton (basa). Menurut Bronsted-Lowry, reaksi asam basa yang melibatkan transfer proton membentuk keadaan kesetimbangan. Contoh reaksi antara NH₃ dan H₂O , arah panah menunjukkan bahwa proton menerima pasangan elektron bebas dari NH₃ , dan ikatan N–H terbentuk. persamaan reaksinya sebagai berikut.

NH₃(aq) + H₂O(l) ↔ NH₄⁺(aq) + OH^–(aq)

Reaksi ke kanan, NH₃ menerima proton dari H₂O. Jadi, NH₃ adalah basa dan H₂O adalah asam. Pada reaksi kebalikannya, NH₄⁺ donor proton terhadap OH–. Oleh sebab itu, ion NH₄⁺ adalah asam dan ion OH^– adalah basa. Spesi NH₃ dan NH₄⁺ berbeda dalam hal jumlah protonnya. NH₃ menjadi ion NH₄⁺ melalui pengikatan proton, sedangkan ion NH₄⁺ menjadi NH₃ melalui pelepasan proton. Spesi NH₄⁺ dan NH₃ seperti ini dinamakan pasangan konjugat asam basa.

Pasangan konjugat asam basa terdiri atas dua spesi yang terlibat dalam reaksi asam basa, satu asam dan satu basa yang dibedakan oleh penerimaan dan pelepasan proton. Asam pada pasangan itu dinamakan asam konjugat dari basa, sedangkan basa adalah basa konjugat dari asam. Jadi, NH₄⁺ adalah asam konjugat dari NH₃ dan NH₃ adalah basa konjugat dari NH₄⁺.

Gambar 1. Atom O memiliki pasangan elektron besar sehingga dapat membentuk ion hidronium.

Menurut Bronsted-Lowry, kekuatan asam basa konjugat adalah kebalikannya. Jika suatu senyawa merupakan asam kuat, basa konjugatnya adalah basa lemah. Kekuatan asam basa konjugat dapat digunakan untuk meramalkan arah reaksi asam basa. Suatu reaksi asam basa akan terjadi jika hasil reaksinya merupakan asam lebih lemah atau basa lebih lemah. Dengan kata lain, reaksi akan terjadi ke arah pembentukan spesi yang lebih lemah.

Gambar 2. Pasangan konjugat asam basa: NH4 + dan NH3; H2O dan OH–.

Asam		Basa Konjugat
Asam paling kuat	HClO4	ClO4–	Basa paling lemah
	HI	I–
	HBr	Br–
	HCl	Cl–
	H2SO4	HSO4–
	HNO3	NO3–
	H3O+	H2O
	HSO4–	SO4–
	H3PO4	H2PO4–
	HF	F–
	HNO2	NO2–
	HCOOH	HCOO–
	CH3COOH	CH3COO–
	H2CO3	HCO3–
	H2S	HS–
	NH4+	NH3
	HCN	CN–
	HS–	S2–
	H2O	OH–
Asam paling lemah	NH3	NH2–	Basa paling kuat

Tabel 3. Kekuatan Asam dan Basa Konjugat

Contoh Soal Kekuatan Asam Basa Konjugat (12) :

Perhatikan reaksi berikut.

SO₄^2–(aq) + HCN(aq) ↔ HSO₄^– (aq) + CN^–(aq)

Ke arah manakah reaksi akan terjadi?

Pembahasan :

Jika kekuatan asam HCN dan HSO₄^– dibandingkan, terlihat bahwa HCN adalah asam yang lebih lemah. Selain itu, kekuatan basa antara SO₄^2– dan CN^– terlihat bahwa SO₄^2– lebih lemah.

Oleh karena itu, reaksi akan terjadi dari arah kanan ke arah kiri persamaan kimia.

HSO₄^– (aq) + CN^–(aq) → SO₄^2– (aq) + HCN(aq)

Contoh Soal UNAS 2003 :

Pasangan asam basa konjugasi dari reaksi :

HSO₄^–(aq) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + SO₄^2–(aq)

adalah ....

A. HSO₄^–(aq) dengan H₂O(l)

B. H₃O⁺(aq) dengan SO₄^2–(aq)

C. HSO₄^–(aq) dengan H₃O⁺(aq)

D. H₂O(l) dengan SO₄^2–(aq)

E. HSO₄^–(aq) dengan SO₄^2–(aq)

Pembahasan :

Pasangan asam basa konjugasinya :

HSO₄^–(aq) dengan SO₄^2–(aq) dan H₂O(l) dengan H₃O⁺(aq).

Jadi, jawabannya (E).

Berdasarkan kekuatan asam basa konjugat, suatu spesi dapat berperan sebagai asam maupun sebagai basa bergantung pada jenis pereaksinya. Spesi seperti ini disebut ampiprotik.

Contoh :

Reaksi antara ion HCO₃^– dan HF serta reaksi antara ion HCO3– dan ion OH–, persamaan kimianya:

1. HCO₃^–(aq) + HF(aq) ↔ H₂CO₃(aq) + F^–(aq)

2. HCO₃^–(aq) + OH^–(aq) ↔ CO₃^2–(aq) + H₂O(aq)

Pada reaksi (1), ion HCO₃^– menerima proton dari HF maka ion HCO₃^– bertindak sebagai basa. Pada reaksi (2), HCO₃^– memberikan proton kepada ion OH^– maka ion HCO₃^– bertindak sebagai asam. Jadi, ion HCO₃^– dapat bertindak sebagai asam dan juga bertindak sebagai basa. Spesi seperti ini dinamakan ampiprotik.

Contoh Soal Asam Basa Menurut Bronsted-Lowry (13) :

Pada persamaan reaksi berikut, tentukan spesi manakah yang bertindak sebagai asam atau basa. Tunjukkan pasangan asam basa konjugatnya?

(a) HCO₃^–(aq) + HF(aq) ↔ H₂CO₃(aq) + F^–(aq)

(b) HCO₃^–(aq) + OH^–(aq) ↔ CO₃^2–(aq) + H₂O(l)

Jawaban :

(a) Ruas kiri persamaan, HF adalah donor proton, di ruas kanan, H₂CO₃ sebagaidonor proton. Jadi, akseptor proton adalah HCO₃^– (kiri) dan F^– (kanan).

Dengan diketahuinya donor dan akseptor proton, asam dan basa dapat ditentukan.

HCO3– (aq)	+	HF(aq)	↔	H2CO3(aq)	+	F–(aq)
Basa		Asam		Basa		Asam

Pada reaksi ini, H₂CO₃ dan HCO₃^– adalah pasangan konjugat asam basa. Demikian juga, pasangan HF dan F^–.

(b) Dengan cara yang sama, asam dan basa dapat ditentukan.

HCO3– (aq)	+	OH–(aq)	↔	CO32–(aq)	+	H2O(l)
Asam		Basa		Asam		Basa

Pada reaksi ini, HCO₃^– dan CO₃^2– adalah pasangan konjugat asam-basa. Demikian juga, H₂O dan OH^– . Walaupun HCO₃^– berfungsi sebagai suatu asam dalam reaksi (b), tetapi pada reaksi (a) berfungsi sebagai basa. Jadi, HCO₃^– tergolong ampiprotik.

 Teori Asam Basa Lewis

Asam => Zat yang menerima pasangan electron bisa juga di sebut dengan akseptor electron
Basa => Zat yang memberikan pasangan electron bisa juga di sebut pemberi donor electron

Teori ini sendiri memiliki keluasan dalam makna dan belum spesifik karena hanya menyebutkan si penerima dan si pemberi electron dalam suatu ikatan.

Beberapa reaksi tertentu mempunyai sifat reaksi asam-basa, tetapi tidak cocok dengan teori Bronsted-Lowry maupun teori Arrhenius. Misalnya, reaksi antara oksida basa Na₂O dan oksida asam SO₃ membentuk garam Na₂SO₄. Persamaannya:

Na₂O(s) + SO₃(g) → Na₂SO₄(s)

Menurut Lewis, konsep asam dan basa secara umum mencakup reaksi oksida asam dan oksida basa, termasuk reaksi transfer proton. Menurut Lewis, asam adalah spesi yang bertindak sebagai akseptor pasangan elektron bebas dari spesi lain membentuk ikatan kovalen koordinasi. Basa adalah spesi yang bertindak sebagai donor pasangan elektron bebas kepada spesi lain membentuk ikatan kovalen koordinat.

Reaksi Na₂O dan SO₃ melibatkan reaksi ion oksida, yaitu O^2– dari padatan ionik Na₂O dan gas SO₃. Reaksinya sebagai berikut.

Na₂⁺ O^2–(s) + SO₃(g) → 2Na⁺ + SO₄^2–(s)

Pada reaksi di atas, Na₂O bertindak sebagai donor pasangan elektron bebas (basa) dan SO₃ sebagai akseptor pasangan elektron bebas (asam).

Tinjau reaksi antara NH₃ dan BF₃. Reaksi ini merupakan reaksi asam basa menurut Lewis. Persamaan reaksinya:

NH₃(g) + BF₃(g) → H₃N^–BF₃(s)

Dalam reaksi tersebut, BF₃ bertindak sebagai akspetor pasangan elektron bebas (asam) dan NH₃ sebagai donor pasangan elektron bebas (basa).

Contoh Soal Asam Basa Lewis (14) :

Pada reaksi berikut, tentukan asam dan basa menurut Lewis.

B(OH)₃(s) + H₂O(l) ↔ B(OH)₄^–(aq) + H⁺(aq)

Jawaban :

Tuliskan setiap spesi ke dalam bentuk rumus Lewis, kemudian tentukan akseptor dan donor pasangan elektron bebasnya.

Reaksinya adalah :

Rangkuman :

1. Menurut teori Arrhenius, asam adalah zat yang di dalam larutan air dapat melepaskan ion H⁺, sedangkan basa adalah zat yang di dalam larutan air dapat melepaskan ion OH^–.

2. Konsentrasi H⁺ dan OH^– dalam larutan dinyatakan dengan pH dan pOH, dengan rumus :

pH = –log [H⁺] dan pOH = –log [OH^–].

3. Hubungan pH dan pOH dinyatakan melalui tetapan ionisasi air, yaitu:

pKw = pH + pOH = 14.

4. Asam dan basa kuat adalah asam basa yang terionisasi sempurna di dalam air: Konsentrasi H⁺ atau OH^– dalam larutan asam-basa kuat sama dengan konsentrasi asam dan basa semula :

[H⁺] = [HX] dan [OH^–] = [MOH]

5. Asam dan basa lemah terionisasi sebagian di dalam air dan membentuk kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan ionisasinya sebagai berikut.

dan

6. Konsentrasi H⁺ dan OH^– dalam larutan asam dan basa lemah sesuai rumus berikut.

dan

7. Kekuatan ionisasi asam basa dinyatakan dengan derajat ionisasi (a), dirumuskan sebagai berikut.



8. Hubungan derajat ionisasi dan tetapan ionisasi asam dan basa lemah dinyatakan dengan persamaan :

dan

9. Asam poliprotik adalah asam yang dapat melepaskan lebih dari satu proton dan terionisasi secara bertahap.

10. Menurut Bronsted-Lowry, asam adalah zat yang bertindak sebagai donor proton, sedangkan basa adalah sebagai akseptor proton.

11. Bronsted-Lowry juga menyatakan bahwa pasangan asam basa yang terlibat dalam transfer proton dinamakan pasangan konjugat asam basa.

12. Menurut Lewis, asam adalah spesi yang bertindak selaku akseptor pasangan elektron bebas, sedangkan basa selaku donor pasangan elektron bebas membentuk ikatan kovalen koordinasi.

Asam dan basa organik

Asam organik

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.

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.

Keasaman aseton diperlihatkan dengan basa konjugat yang terbentuk distabilkan dengan resonansi. Dan lagi, datu dari bentuk resonannya menyetabilkan muatan negatif dengan memindahkan muatan tersebut pada atom oksigen. Asam organik merupakan asam lemah karena ionisasi sangat tidak lengkap. Pada suatu waktu sebagian besar dari asam berada di larutan sebagai molekul yang tidak terionisasi. Sebagai contoh pada kasus asam etanoik, larutan mengandung 99% molekul asam etanoik dan hanya 1 persen yang benar benar terionisasi. Posisi dari kesetimbangan menjadi bergeser ke arah kiri.

Dua faktor yang mempengaruhi ionisasi dari asam adalah:

Kekuatan dari ikatan yang diputuskan,

kestabilan ion yang terbentuk.

Dalam kasus ini, anda memutus ikatan dari molekul yang sama (antara O dan H) jadi bisa dianggap kekuatan ikatan yang diputuskan adalah sama.

Faktor yang paling penting dalam menentukan kekuatan relatif dari molekul adalah pada sifat dari ion ion yang terbentuk.Anda selalu mendapatkan ion hidroksinium jadi anda tidak perlu membandingkan itu. Yang perlu anda bandingkan adalah sifat dari anion (ion negatif) yang berbeda-beda pada setiap kasus.

Basa Organik

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. Perlu dicatat bahwa senyawa yang mengandung atom oksigen dapat bertindak sebagai asam maupun  basa, tergantung lingkungannya. Misalnya aseton dan metil alkohol dapat bertindak sebagai asam ketika menyumbangkan proton, tetapi sebagai basa ketika atom oksigennya menerima proton.

Dua faktor yang mempengaruhi kekuatan dari sebuah basa adalah:

Kemudahan pasangan bebas mengikat ion hidrogen,

kestabilan dari ion yang terbentuk.

Hubungan Teori Bronsted-Lowry dengan Teori Arrhenius

Teori asam-basa Bronsted-Lowry tidaklah bertentangan dengan teori asam-basa Arrhenius, justru lebih melengkapi. Ion hidroksida tetap bertindak sebagai basa, karena mampu menerima ion hidrogen dari asam dan juga dari air. Asam menghasilkan ion hidrogen dalam larutan sebab asam bereaksi dengan molekul air dengan cara memberikan protonnya kepada air.

Ketika gas hidrogen klorida dilarutkan dalam air, molekul hidrogen klorida akan memberikan protonnya (sebagai ion hidrogen) kepada air untuk menghasilkan asam klorida. Ikatan koordinasi terbentuk antara satu pasang elektron bebas pada atom oksigen dengan ion hidrogen dari HCl menghasilkan ion hidronium (H₃O⁺).

Apabila suatu asam dalam larutan bereaksi dengan suatu basa, yang bertindak sebagai asam adalah ion hidronium. Sebagai contoh adalah terjadinya transfer proton dari ion hidronium kepada ion hidroksida untuk menghasilkan air.

Hal penting yang harus diingat adalah:

Apabila kita membicarakan ion hidrogen dalam larutan, H⁺(aq), yang sebenarnya kita bicarakan tidak lain adalah ion hidronium, H₃O⁺(aq). 3

Permasalahan hidrogen klorida / amonia

Reaksi HCl dengan NH₃ yang merupakan masalah (tidak bisa dijelaskan) dalam teori Arrhenius, bukan lagi merupakan masalah dalam teori Bronsted-Lowry. Baik pada saat kita membicarakan reaksi dalam larutan maupun dalam fasa gas, amonia tetap bertindak sebagai basa, karena amonia menerima proton (H⁺). Hidrogen akan terikat pada pasangan elektron bebas pada atom nitrogen melalui ikatan koordinasi.

Jika reaksi berlangsung dalam larutan, amonia akan menerima proton dari ion hidronium (H₃O⁺)

Jika reaksi berlangsung dalam keadaan gas, amonia menerima proton secara langsung dari hidrogen klorida.

Dengan kata lain, amonia bertindak sebagai basa dengan cara menerima satu ion hidrogen dari asam.

Karena proton selalu dihasilkan menurut teori asam-basa Arrhenius, berarti semua reaksi asam-basa Arrhenius merupakan reaksi asam-basa Bronsted-Lowry, dengan catatan, air terlibat dalam reaksi. Apabila air tidak terlibat dalam reaksi, maka penjelasan reaksi asam-basa menggunakan teori asam-basa Bronsted-Lowry.

 pertanyaan

Bagaimana reaksi antara ion HCO₃^– dan HF serta reaksi antara ion HCO3– dan ion OH–, persamaan kimianya:

1. HCO₃^–(aq) + HF(aq) ↔ H₂CO₃(aq) + F^–(aq)

2. HCO₃^–(aq) + OH^–(aq) ↔ CO₃^2–(aq) + H₂O(aq)

Pada reaksi (1), ion HCO₃^– menerima proton dari HF maka ion HCO₃^– bertindak sebagai basa. Pada reaksi (2), HCO₃^– memberikan proton kepada ion OH^– maka ion HCO₃^– bertindak sebagai asam. Jadi, ion HCO₃^– dapat bertindak sebagai asam dan juga bertindak sebagai basa. Spesi seperti ini dinamakan ampiprotik.