TUGAS 2STRUKTUR, SIFAT, DAN REAKSI SENYAWA ANORGANIK (SSRSA)KELAS CREAKSI ASAM-BASA HETEROGEN, ASAM SUPER, SISTEM ASAM-BASA LEWIS, APLIKASI ASAM-BASA PROTONIK

Oleh :Nama: Taufik Qodar Romadiansyah (1413100032)

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2015REAKSI ASAM-BASA HETEROGEN Reaksi asam-basa heterogen adalah reaksi dimana perrmukaan dari berbagai katalis dan mineral memiliki pusat-pusat asam Bronsted dan Asam Lewis.

Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion. Contoh reaksi berdasarkan asam basa heterogen ini adalah reaksi Miscellaneous yang dalam hal ini digunakan katalis PW-supported-silika dalam medium toluena. Reaksi yang terjadi adalah:

Contoh lain, toluena yang direaksikan dengan alkilasi Friedel-Crafts melalui katalis tanah liat bentonit. Proses industri tradisional menghasilkan volume limbah berbahaya yang besar selama tahap akhir dari proses bila produk dipisahkan dari reagen dan produk sampingan. Sehingga dibutuhkan katalis padat yang mudah dipisahkan dari produk cair dan reaksi sering dapat beroperasi di bawah kondisi ringan dan memberikan selektivitas yang lebih besarReaksi asam-basa heterogen mempunyai cirri sebagai berikut: Biasanya terjadi pada permukaan asam lewis Dimanfaatkan untuk industri petrokimia (polimerisasi, alkilasi dll)\ Fenomena di tanah dan air alami.Kesaman PermukaanAlumina dan aluminosilikat Pembentukan permukaan aluminia Pengendapan alumunium hidroksida hidrous dipanaskan 1500C, maka akan terjadi reaksi Reaksi ini merupakan pembentukan permukaan Al3+ sebagai asam lewis dan Basa Lewis O2 dihasilkan bersama katalis Pembentukan permukaan Aluminosilkat Merupakan permukaan asam bronsted yang kuat Pembentukan permukaan melalui kondensasi Si(OH)4 + (H2O)Al(OH)3 menghasilkan permukaan asam bronsted

Silikat Pembentukan permukaan silika Permukaan silikat: Asam Bronsted dominan Kekuatan moderat. Silika + bahan organic Cromatographi / modifikasi permukaan gelas

Padatan dan Lelehan Asam Transfer anion basa ( O=, S=, Cl- ) menujuke kation pusat asam. CaO dan SiO2 Ca2+ dan [SiO3=]

Pembentukan Slag menghilangkan silka dr besi Pembentukan glas & keramik yaitu membentuk fasa glass dari keramik dan transfer O= ke pusat silica.ASAM SUPER

Asam super adalah sejenisasamyang mempunyaikeasaman lebih besar daripada 100%asam sulfatyang mempunyaifungsi keasaman Hammett(H0) 12. Superasam yang secara komersial tersedia meliputiasam trifluorometanasulfonat(CF3SO3H), dikenal sebagai asam triflat, danasam fluorosulfat(FSO3H). Kedua senyawa tersebut memiliki keasaman sekitar seribu kali lebih kuat (memiliki nilaiH0yang lebih negatif) daripada asam sulfat. Superasam yang paling kuat dihasilkan dari kombinasiasam Lewiskuat danasam Brnstedkuat.Istilahasamsuper pertama kali diasciptakan olehJames Bryant Conantpada tahun1927untuk menjelaskan asam-asam yang memiliki keasaman lebih besar dariasam mineral.George A. Olahdiberikan penghargaanNobelpada tahun 1994 atas investigasinya terhadap superasam dan penggunaannya dalam pemantauankarbokation. Asam ajaib Olah (Bahasa Inggris:Olahs magic acid), dinamakan demikian atas kemampuannya menyerang hidrokarbon, dihasilkan dengan mencampurantimon pentafluorida(SbF5) danasam fluorosulfat.Asam super memiliki cirri-ciri sebagai berikut: Zat cair yang sifat keasamanya sangat besar yatu 106-1010 kali asam sufat dan asam nitrat. Bersiat non air yakni tidak terbatas pada kekuatan H3O+ sebagai fakta asam paling kuat dalam air. Dibentuk dari asam Lewis dan asam Bronsted as lewis as. Bronsted Asam super BF3 + HF F3BFd+ .... d+H Pengukuran Aasam super meliputi: Perlu penetapan skala di luar pH normal Penetapan skala eksperimen Fungsi keasaman sebagai Keasaman Hammet (Ho)Ho = pKaBH+ - log [BH]+/[B]Dimana : Ho= Hammet B= Indikator basa BH+= Indikator asamter proton Skala Ho identik dengan skala pH dalam larutan air encer.Ho dari H2SO4 pekat = -11,9 (1012 H2SO4 1M). Oleum (asam sulfat berasap) = -15 (SO3 di H2SO4)AsamH0 Asam SulfatH2SO4-11,9Asam FloridaHF-11Asam Perklorat HClO4-13Asam TriflatHSO3F-15,6Asam MagicHSO3FSbF5-21s/d -25As. FloroantimonatHF.SbF5-21s/d 28(tergantung konsentrasi)Peningkatan asam;HSO3F + AsF5 atau SbF5 meningkat asamnya HSO3F murni mempengaruhi daerah cair 89 - 1640CAutoionisasinya adalah :2HSO3F H2SO3F+ + SO3F-

Optimum pada 7 %7 % H0 = -19,410 % H0 = -19>10 % H0 per.kecilHSO3F:SbF5 1:1 Molar asam magicPenggunaan asam super diantaranya adalah:-Untuk protonasi molekul non basa (CxHx)-Florobenzen dalam HF-SbF5 atau HSO3+-SbF5 menghasilkan ion

- Sebagai katalis Fiedel craft Keasaman AlCl3 naik - As, Ta, Ni, Bi + F- asam superEnergi Ikat dan panjang ikat:Faktor-faktornya adalah E-kovalen, E-mandelung, E-elektronegativitas. Aturan Gutman Panjang ikatan Kuat & panjang ikatan tergantung pada aseptor dan donor, ikatan yang memanjang Asam-basa, maka menimbulkan ikatan yg kuat pada mol. Donor/aseptor. Ikatan diperpanjang akibat interaksi densitas muatan Bilangan koordinasi meningkat, maka ikatan diperpanjang.SISTEM ASAM-BASA LEWIS

Pada tahun 1923 Gilbert N. Lewis mengemukakan konsep asam-basanya yang berbeda dari teori asam-basa Arrhenius dan teori asam-basa Brnsted-Lowry. Basa Lewis merupakan senyawa yang dapat mendonorkan pasangan elektron (delectron-pair donor) sedangkan asam Lewis adalah senyawa yang menerima pasangan elektron (electron-pair acceptor).Berikut merupakan sistem pada asam-basa lewis:1. Kation logam dapat berikatan pada pasangan elektron yang diberikan oleh basa dalam senyawa koordinasi.Contoh: Hidrasi dari Co2+2. Sebuah molekul dengan oktet tidak lengkap dapat meelengkapi oktet tersebut dengan menerima pasangan elektronContoh: Reaksi B(CH3)3 + NH3

3. Molekul / ion dengan oktet lengkap dapat meengatuu kembali elektron valensinya dan menerima pasangan elektron tambahan

4. Molekul atau ion dapat mengembangkan kulit valensinya untuk menerima pasangan elektron lainnya. Contohnya halida dari unsur blok-p yang lebih berat yaitu SiX4, AsX3, PX5

5. Molekul kulit tertutup (closed-shell) mungkin dapat menggunakan orbital molekul antibonding yang tidak terisi untuk menampung pasangan elektron yang datang

APLIKASI ASAM-BASA PROTONIK

Sistem asam-basa protonik adalah suatu spesies yang dapat melakukan tranfer protonHal yang perlu dipahami dalam system asam-basa protonik adalah: Protonasi dalam air Konjugasi asam basa Kekuatan asam ditentukan pada pelarutnya. bila pelarut air tergantung pada tranfer proton dalam air atau yang disebut Ka. Untuk poliprotik terdapat dua harga Ka.Faktor yang mempengaruhi kekuatan asam-basa 1. Tranfer proton dalam fasa gas2. Efek dari solventTranfer proton dalam fasa gasKeasaman fasa gas entalphy tangkapan proton atau proton affinity.B(g) + H+(g) BH+(g) Hp(B)Bila exotermis proton affinitas Tinggi cepat kurang exotermis proton affinitas Lambat.Proses ini berbeda dengan tranfer proton HA ke B dalam fasa gasHA(g) + B(g) HB+(g) + A-(g) Ho Hal ini berbeda tangkapan proton oleh BB(g) + H+(g) HB+(g) Hpo(B) Dan tangkapan proton oleh A-A-(g) + H+(g) HA(g) Hp-(A-) Maka, entalphi tranfer proton meupakan selisih tangkapan 2 proton.Ho = Hpo(B) - Hpo(A-)Namun prediksi kekuatan asam HA, tidak diprediksi dalam entalphy namun dalam energi bebas gibs. Kecuali jika perubahan etrophy kecil.catatan : affinitas proton A- tinggi keasaman fasa gas lemah.

Siklus termodinamik:

Efek dari solventKekuatan asam bergantung pada : Entalphy transfer proton dalam solven. Untuk asam: Entalpi transfer proton dalam air dari keadan gas. Transfer proton akan terjadi jika proton afinitasnya kurang dari proton afinitas dari air (723 kJ/mol).Untuk basa:Terjadi tangkapan proton dari pelarut. Tangkapan proton akan terjadi exotermis dan hanya spesies basa yang memiuliki proton aff. di tas 1634 kJ/mol. Effektifitas affinitas proton.Solven selalu membentuk chluster, maka interaksi tidak hanya pada satu molekul solven.contoh :H+(g) + (H2O)n(g) H+(H2O)n(g)chluster dapat digambarkan :H+ + H2O H3O+ + 2 H2O H5O2+ H9O4+ chluster yang terkecil adalah H9O4+ Migrasi proton Perpindahan ikatan hidrogen pada chluster Faktor yang mempengaruhi kekuatan keasaman :a. Jari-jari ionb. Permebilitas relatif solven Kaitan jejari dan permeabitas diungkapkan oleh Born, berbanding terbalik dengan jejari permeabilitas. Tergantung pada ion dan solven Ion kecil dengan muatan tinggi akan stabil di pelarut yang polar.c. Spesifik ikatan antara ion dan solven NH+ akan terjadi ikatan hidrogen dan akan menurunkan keasaman. Kenaikan keasaman HCl dalam CH3OH dibandingkan dalam (CH3)2NCHO dimana permeabilitasnya sama d. Affinitas proton Menurun dg meningkatnya muatan dan menurunnya densitas muatan. Untuk sistem iso elektrik (NH2-, OH- dan F-) dengan menurunnya elektronegatifitas akan menurunkan afinitas proton dan untuk O= > F- Penurunan aff. proton akibat kenaikan proton dalam atom yang sama dan akan menaikan tolakan proton. Affinitas protona akan H2O < OH-< O- Aplikasi dari asam-basa protonik yaitu: Polimerisasi ion aquos menjadi polikationYang pertama adalah reduksi muatan pos atau kehilangan proton. Misalnya : 2[Al(OH2)6]3+ [(H2O)5AlOHAl(OH2)5]5+ + H3O+Bila pH naik dari ion aquous oksida basa atau ampoter kemudian terpolimerisasi dan setelah itu mengendap. Beberapa aplikasinya antara lain untuk pemisahan kation misalnya, pemisahan Al3+ dan Fe3+ dari kation lain: pH < 4 terbentuk ion hesa akuaion pH > 4 terbentuk polimer dan mengendap dalam formasi koloid (gelatinous hidros oksida) kristalisaasi lambat menuju stabil. Polimer stabil memiliki 90 atom Fe dan Al dapat membentuk [AlO4(Al(OH)2)12]+7 Formasi PolianionProses yang terjadi adalah reduksi muatan negatif per atom pusat. Contohnya dalam reaksi berikut(dalam akuous) 2[CrO4]2- + 2H2O [O3CrOCrO3]2- + H2O Polioxoanion dari logam blok d awal Proses ini sangat penting untuk V(V), Mo(VI), W(VI) dan Nb(V) (untuk laser) Ta(V) dan Cr(VI) dengan isopolianion, heteroplianion serta struktur analogi. Beberapa aplikasi dari heteroplianion yaitu sebagai analisis warna untuk analisis phosphat dengan colometri.

DAFTAR PUSTAKA

Cotton F.Albert.1976. Basic Inorganic Chemsitry. New York: John Willey & SonsKotz., John.C, Purcel, K.F., 1987, Chemistry and Chemical Reactivity, Saunders College Hall NF, Conant JB (1927).A Study of Superacid Solutions".Journal of the American Chemical Society. 49: 306270.Publishing, http://staff.ui.ac.id/system/files/users/ykrisna/material/topik6asam-basa.pdfShriver and Atkins. 2010. Inorganic Chemistry Fifth Edition. United States : Oxford University Press.

1