Konstanta disosiasi asam: Perbedaan antara revisi
Tidak ada ringkasan suntingan |
Add 1 book for Wikipedia:Pemastian (20230609)) #IABot (v2.0.9.5) (GreenC bot |
||
(19 revisi perantara oleh 11 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1: | Baris 1: | ||
{{Asam dan basa}} |
|||
{{refimprove|date=Maret 2014}} |
|||
'''Konstanta disosiasi asam''' (K<sub>a</sub>) atau '''konstanta keasaman''' adalah sebuah [[konstanta kesetimbangan|konstanta atau tetapan keseimbangan]] spesifik untuk sebuah [[asam]] dan [[basa konjugasi]]nya di sebuah [[larutan berair]].<ref>{{Cite web |url=http://www.avogadro.co.uk/definitions/acidka.htm |title=Salinan arsip |access-date=2007-03-28 |archive-date=2007-03-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070329061724/http://www.avogadro.co.uk/definitions/acidka.htm |dead-url=yes }}</ref> Konstanta ini merupakan [[konstanta kesetimbangan]] untuk suatu [[reaksi kimia]] |
|||
{{Asam_dan_basa}} |
|||
:<chem>HA <=> A^- + H^+</chem> |
|||
'''Konstanta disosiasi asam''' (K<sub>a</sub>) atau '''konstanta keasaman''' adalah sebuah [[konstanta kesetimbangan|konstanta atau tetapan keseimbangan]] spesifik untuk sebuah [[asam]] dan [[basa konjugasi]]nya di sebuah [[larutan berair]].<ref>http://www.avogadro.co.uk/definitions/acidka.htm</ref> |
|||
yang dikenal sebagai [[Disosiasi (kimia)|disosiasi]] dalam konteks [[reaksi asam-basa]]. [[Spesi kimia]] HA adalah suatu [[asam]] yang terdisosiasi menjadi {{chem2|A-}}, [[basa konjugasi]] dari asam tersebut dan suatu [[hidron (kimia)|ion hidrogen]], {{chem2|H+}}.{{efn|Ion hidrogen tidak ada dalam larutan. Ion ini bergabung dengan molekul pelarut; ketika pelarutnya adalah air, ion [[hidronium]] terbentuk: {{chem2|H+ + H2O -> H3O+}}. Reaksi ini bersifat kuantitatif dan karenanya dapat diabaikan dalam konteks kesetimbangan kimia.}} Sistem dikatakan dalam [[kesetimbangan kimia|kesetimbangan]] ketika konsentrasi komponennya tidak akan berubah dari waktu ke waktu, karena reaksi maju dan mundur terjadi dengan laju yang sama.<ref>{{cite book| last1= Whitten |first1= Kenneth W.| last2= Gailey| first2= Kenneth D.| last3= Davis| first3= Raymond E.| date= 1992| title= General Chemistry| url= https://archive.org/details/generalchemistry00whit_0 | url-access= registration | edition = 4 | page= [https://archive.org/details/generalchemistry00whit_0/page/660 660]| publisher = Saunders College Publishing| isbn= 0-03-072373-6}}</ref> |
|||
Konstanta disosiasi didefinisikan sebagai{{efn|1=Adalah hal yang umum untuk mengutip nilai p''K'' dibanding nilai ''K''. {{nowrap|1=p''K'' = −log<sub>10</sub> ''K''}}. p''K''<sub>a</sub> terkadang dinyatakan sebagai konstanta disosiasi asam, namun hal ini, tegasnya, tidak tepat karena p''K''<sub>a</sub> adalah [[kologaritma]] dari konstanta disosiasi.}} |
|||
:<math>K_\text{a} = \mathrm{\frac{[A^-] [H^+]}{[HA]}},</math> or |
|||
:<math chem>\mathrm{p}K_\ce{a} = - \log_{10} K_\text{a} = \log_{10}\frac{\ce{[HA]}}{[\ce{A^-}][\ce{H+}]}</math> |
|||
dengan kuantitas dalam tanda kurung mewakili [[konsentrasi]] spesi pada kesetimbangan.{{efn|Tersirat dalam definisi ini bahwa hasil bagi dari [[koefisien aktivitas]], <math> \frac{\gamma_{AH}}{\gamma_{A^-} \gamma_{H^+}},</math> bernilai tetap dengan nilai 1 dalam serangkaian kondisi percobaan yang diberikan.}}<ref>{{cite book| last1= Petrucci| first1= Ralph H.| last2= Harwood| first2= William S.| last3= Herring| first3= F. Geoffrey| date= 2002| title= General Chemistry| url= https://archive.org/details/generalchemistry00hill| url-access= registration| edition= 8 | pages= [https://archive.org/details/generalchemistry00hill/page/667 667–8]| publisher = Prentice Hall| isbn= 0-13-014329-4}}</ref> |
|||
== Definisi == |
== Definisi == |
||
Menurut [[reaksi asam-basa#Definisi Arrhenius|definisi awal]] menurut [[Svante Arrhenius|Arrhenius]], asam adalah zat yang [[Disosiasi (kimia)|berdisosiasi]] dalam larutan berair, melepaskan ion hidrogen {{chem2|H+}} (suatu proton):<ref name=Miessler>{{cite book |
|||
Saat suatu asam ''HA'' larut dalam air, sebagian asam tersebut terurai (terdisosiasi) membentuk [[ion]] [[hidronium]] dan basa konjugasinya. |
|||
| title = Inorganic Chemistry |
|||
: HA<small>(aq)</small> + H<sub>2</sub>O<small>(l)</small> {{unicode|⇌}} H<sub>3</sub>O<sup>+</sup><small>(aq)</small> + A<sup>−</sub><small>(aq)</small> |
|||
| url = https://archive.org/details/inorganicchemist0000mies |
|||
| last1 = Miessler |
|||
| first1 = Gary L. |
|||
| last2 = Tarr |
|||
| first2 = Donald A. |
|||
| year = 1991 |
|||
| publisher = Prentice Hall |
|||
| isbn = 0-13-465659-8 |
|||
| edition = 2 |
|||
}} Chapter 6: Acid–Base and Donor–Acceptor Chemistry</ref> |
|||
: <chem>HA <=> A- + H+</chem> |
|||
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi disosiasi ini dikenal sebagai [[konstanta disosiasi]]. Proton yang dibebaskan bergabung dengan molekul air menghasilkan ion [[hidronium|hidronium (atau oksonium)]] {{chem2|H3O+}} (proton telanjang tidak ada dalam larutan), sehingga Arrhenius kemudian mengusulkan bahwa disosiasi harus ditulis sebagai [[reaksi asam-basa]]: |
|||
Pada perhitungan konstanta disosiasi asam, konsentrasi air diabaikan, karena reaksi berjalan di dalam larutan berair, dimana konsentrasi air relatif tidak berubah. Sehingga konstanta disosiasi asam didefinisikan dengan persamaan |
|||
:<chem>HA + H2O <=> A- + H3O+</chem> |
|||
[[Berkas:Acetic-acid-dissociation-3D-balls.png|jmpl|upright=1.5|alt=Asam asetat, {{chem2|CH3COOH}}, tersusun dari gugus metil, {{chem2|CH3}}, yang terikat secara kimiawi dengan gugus karboksilat, COOH. Gugus karboksilat dapat kehilangan proton dan menyumbangkannya ke molekul air, {{chem2|H2O}}, meninggalkan anion asetat {{chem2|CH3COO-}} dan membentuk kation hidronium {{chem2|H3O}}.Ini adalah reaksi kesetimbangan, sehingga proses kebalikannya juga dapat terjadi.|[[Asam asetat]], suatu [[asam lemah]], mendonorkan proton (ion hidrogen, disorot dalam warna hijau) ke air dalam reaksi kesetimbangan untuk menghasilkan ion [[asetat]] dan ion [[hidronium]]. Merah: oksigen, hitam: karbon, putih: hidrogen.]] |
|||
:<math>K_a = \frac{[\mbox{H}_3\mbox{O}^+][\mbox{A}^- ]} {[\mbox{HA}]}</math> |
|||
[[Teori asam basa Brønsted–Lowry|Brønsted dan Lowry]] menggeneralisasi ini lebih lanjut ke dalam suatu reaksi pertukaran proton:<ref name = Bell>{{cite book |
|||
|last = Bell |
|||
|first = R.P. |
|||
|title = The Proton in Chemistry |
|||
|publisher = Chapman & Hall |
|||
|location = London |
|||
|year = 1973 |
|||
|edition = 2 |
|||
|isbn = 0-8014-0803-2 |
|||
|url-access = registration |
|||
|url = https://archive.org/details/protoninchemistr0000bell |
|||
}} Termasuk pembahasan banyak asam organik Brønsted.</ref><ref name=SA> |
|||
{{cite book |
|||
| last = Shriver |
|||
| first = D.F |
|||
| author2 = Atkins, P.W. |
|||
| title = Inorganic Chemistry |
|||
| edition = 3 |
|||
| year = 1999 |
|||
| publisher = Oxford University Press |
|||
| location = Oxford |
|||
| isbn = 0-19-850331-8 |
|||
}} Chapter 5: Acids and Bases</ref><ref>{{Housecroft3rd}} Chapter 6: Acids, Bases and Ions in Aqueous Solution</ref> |
|||
: <math chem>\text{asam} + \text{basa } \ce{<=>} \text{ basa konjugasi} + \text{asam konjugasi}</math> |
|||
Asam kehilangan proton, meninggalkan basa konjugasinya; proton dipindahkan ke basa, menghasilkan asam konjugasi. Untuk larutan encer dari asam HA, basanya adalah air; basa konjugasinya adalah {{chem2|A-}} dan asam konjugasinya adalah ion hidronium. Definisi Brønsted–Lowry berlaku pula untuk jenis pelarut lain, seperti [[dimetil sulfoksida]]: pelarut S bertindak sebagai basa, menerima proton dan membentuk asam konjugasi {{chem2|SH+}}. |
|||
Nilai K<sub>a</sub> bervariasi dalam berbagai orde besaran, sehingga sering dinyatakan dalam [[logaritma]] basis-sepuluhnya. Konstanta baru ini disebut pK<sub>a</sub>, yang nilainya bervariasi dalam jarak yang lebih kecil. |
|||
:<chem>HA + S <=> A- + SH+</chem> |
|||
Dalam kimia larutan, adalah hal yang biasa untuk menggunakan {{chem2|H+}} sebagai singkatan untuk ion hidrogen terlarut, terlepas dari pelarutnya. Dalam larutan berair {{chem2|H+}} menyatakan [[hidronium#Solvasi|ion hidronium tersolvasi]] dan bukan proton.<ref name=Headrick> |
|||
:<math>\operatorname{p}K_a = -\log_{10} K_a</math> |
|||
{{cite journal |
|||
| last = Headrick |
|||
| first = J.M. |
|||
| author2 = Diken, E.G. |
|||
| author3 = Walters, R. S. |
|||
| author4 = Hammer, N. I. |
|||
| author5 = Christie, R.A. |
|||
| author6 = Cui, J. |
|||
| author7 = Myshakin, E.M. |
|||
| author8 = Duncan, M.A. |
|||
| author9 = Johnson, M.A.|author10= Jordan, K.D. |
|||
| year = 2005 |
|||
| title = Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters |
|||
| journal = Science |
|||
| volume = 308 |
|||
| pages = 1765–69 |
|||
| doi = 10.1126/science.1113094 |
|||
| pmid = 15961665 |
|||
| issue = 5729 |
|||
| bibcode = 2005Sci...308.1765H |
|||
| s2cid = 40852810 |
|||
}}</ref><ref name=Smiechowski> |
|||
{{cite journal |
|||
| last = Smiechowski |
|||
| first = M. |
|||
| author2 = Stangret, J. |
|||
| year = 2006 |
|||
| title = Proton hydration in aqueous solution: Fourier transform infrared studies of HDO spectra |
|||
| journal = J. Chem. Phys. |
|||
| volume = 125 |
|||
| pages = 204508–204522 |
|||
| doi = 10.1063/1.2374891 |
|||
| pmid = 17144716 |
|||
| issue = 20 |
|||
| bibcode = 2006JChPh.125t4508S |
|||
}}</ref> |
|||
Penunjukan asam atau basa sebagai "konjugat" tergantung pada konteksnya. Asam konjugasi {{chem2|BH+}} dari basa B berdisosiasi menurut persamaan |
|||
Asam yang lebih kuat memiliki nilai K<sub>a</sub> yang lebih besar dan pK<sub>a</sub> yang lebih kecil. Bagi asam yang cukup lemah (dimana hanya sebagian kecil dari asam berdisosiasi), [[pH]] suatu larutan asam dapat diperkirakan melalui rumus berikut |
|||
:<chem>BH+ + OH- <=> B + H2O</chem> |
|||
:<math>\operatorname{p}\mbox{H} \approx -\log_{10} \sqrt{K_a [\mbox{HA}]}</math> |
|||
yang merupakan kebalikan dari kesetimbangan |
|||
Nilai pH dari sebuah [[larutan penyangga]] (buffer) juga dapat diprediksikan dengan menggunakan nilai K<sub>a</sub> melalui [[persamaan Henderson-Hasselbach]]: |
|||
:<math>\ |
:<math chem>\ce{H2O}\text{ (asam)} + \ce{B}\text{ (basa) } \ce{<=> OH-}\text{ (basa konjugasi)} + \ce{BH+}\text{ (asam konjugasi)}</math> |
||
[[Ion hidroksida]] {{chem2|OH-}}, suatu basa yang sangat dikenal, di sini bertindak sebagai basa konjugasi dari asam berair. Asam dan basa dengan demikian masing-masing dianggap hanya sebagai donor dan akseptor proton. |
|||
==p''K''<sub>a</sub>== |
|||
'''Derajat kelarutan asam''' (atau '''derajat disosiasi asam''', dilambangkan dengan ''pK<sub>a</sub>'') dalam [[kimia]] digunakan sebagai ukuran kelarutan suatu asam (atau basa) dalam pelarut air dengan kondisi standar (1 [[atmosfer|atm]] dan 25 °C). Nilai ''pK<sub>a</sub>'' didefinisikan sebagai "minus logaritma terhadap konsentrasi ion H<sup>+</sup> dalam larutan". Definisi ini menyebabkan konsentrasi yang lebih tinggi memberikan nilai yang lebih rendah. |
|||
Definisi yang lebih luas dari disosiasi asam meliputi [[hidrolisis]], suatu proses yang melibatkan pembentukan proton oleh adanya pemisahan molekul air. Misalnya, [[asam borat]] ({{chem2|B(OH)3}}) menghasilkan {{chem2|H3O+}} seperti layaknya donor proton,<ref name="Goldmine" /> namun telah dikonfirmasi melalui [[spektroskopi Raman]] bahwa hal ini disebabkan oleh kesetimbangan hidrolisis:<ref>{{cite book |
|||
Ukuran kelarutan diukur dari banyaknya [[ion]] [[hidrogen|H]]<sup>+</sup> (dalam mol per liter larutan atau [[molaritas|molar]]) terlarut. Air murni memiliki rumus kesetimbangan kelarutan |
|||
| title = Modern Inorganic Chemistry |
|||
| last = Jolly |
|||
| first = William L. |
|||
| year = 1984 |
|||
| pages = [https://archive.org/details/trent_0116300649799/page/198 198] |
|||
| publisher = McGraw-Hill |
|||
| isbn = 978-0-07-032760-3 |
|||
| url = https://archive.org/details/trent_0116300649799/page/198 |
|||
}}</ref> |
|||
:<chem>B(OH)3 + 2 H2O <=> B(OH)4- + H3O+</chem> |
|||
Serupa dengan itu, [[hidrolisis#Hidrolisis ion logam akua|hidrolisis ion logam]] menyebabkan ion seperti {{chem2|[Al(H2O)6](3+)}} berperilaku layaknya asam lemah:<ref name=Burgess> |
|||
H<sub>2</sub>O <==> H<sup>+</sup> + OH<sup>-</sup>. |
|||
{{cite book |
|||
| title = Metal Ions in Solution |
|||
| url = https://archive.org/details/metalionsinsolut0000john |
|||
| last = Burgess |
|||
| first = J. |
|||
| year = 1978 |
|||
| publisher = Ellis Horwood |
|||
| isbn = 0-85312-027-7 |
|||
}} Section 9.1 "Acidity of Solvated Cations" lists many p''K''<sub>a</sub> values.</ref> |
|||
: <chem>[Al(H2O)6]^3+ + H2O <=> [Al(H2O)5(OH)]^2+ + H3O+</chem> |
|||
Menurut definisi awal [[Reaksi asam-basa#Definisi Lewis|Lewis]], asam adalah suatu zat yang menerima [[pasangan elektron]] untuk membentuk [[ikatan kovalen koordinasi]].<ref name=Petrucci> |
|||
Tampak bahwa air terionisasi lemah. Pada keadaan ini, banyaknya ion H<sup>+</sup> sama dengan ion OH<sup>-</sup>, yaitu 10<sup>-7</sup> mol per liter. Dengan kata lain, ''pK<sub>a</sub>'' = 7. |
|||
{{cite book |
|||
| last = Petrucci |
|||
| first = R.H. |
|||
| author2 = Harwood, R.S. |
|||
| author3 = Herring, F.G. |
|||
| title = General Chemistry |
|||
| url = https://archive.org/details/generalchemistry00hill |
|||
| url-access = registration |
|||
| edition = 8 |
|||
| year = 2002 |
|||
| publisher = Prentice Hall |
|||
| isbn = 0-13-014329-4 |
|||
}} hlm. 698</ref> |
|||
== Tetapan kesetimbangan == |
|||
Penambahan asam akan menaikkan konsentrasi H<sup>+</sup> dan menurunkan OH<sup>-</sup>. Asam kuat praktis mengikat semua OH<sup>-</sup> dan dapat dikatakan larutan sepenuhnya berisi ion H<sup>+</sup> (''pK<sub>a</sub>'' mendekati [[nol]]). Asam lemah tidak terlarut sepenuhnya sehingga, meskipun konsentrasi H<sup>+</sup> meningkat, masih terdapat OH<sup>-</sup> terlarut. Akibatnya, nilai ''pK<sub>a</sub>'' berada di antara 0 dan 7. Dengan logika yang sama, penambahan basa pada air akan mengakibatkan nilai ''pK<sub>a</sub>'' berada di antara 7 dan 14. |
|||
Konstanta disosiasi asam adalah contoh khusus dari [[konstanta kesetimbangan]]. Disosiasi [[asam monoprotik]], HA, dalam larutan encer dapat ditulis sebagai |
|||
: <chem>HA <=> A- + H+</chem> |
|||
Konstanta kesetimbangan termodinamika {{tmath|K^\ominus}} dapat didefinisikan sebagai<ref name=rr>{{cite book| title= The Determination of Stability Constants| url= https://archive.org/details/determinationofs0000ross| last= Rossotti| first= F.J.C.| author2= Rossotti, H.| year= 1961| publisher = McGraw–Hill}} Chapter 2: Activity and Concentration Quotients</ref> |
|||
''[[Zwitter-ion]]'', karena dapat bersifat asam maupun basa, memiliki paling sedikit dua nilai ''pK<sub>a</sub>''. |
|||
:<math chem>K^\ominus = \frac{\{\ce{A^-}\} \{\ce{H+}\}}{\ce{\{HA\} }}</math> |
|||
dengan {{math|{X} }} menyatakan [[aktivitas (kimia)|aktivitas]], pada kesetimbangan, dari spesi kimia X. {{tmath|K^\ominus}} adalah [[Besaran nirdimensi|tanpa dimensi]] karena aktivitas tidak berdimensi. Aktivitas produk disosiasi ditempatkan di pembilang, aktivitas reaktan ditempatkan di penyebut. Lihat [[koefisien aktivitas]] untuk turunan dari ungkapan ini. |
|||
=== Derajat kelarutan basa === |
|||
Derajat kelarutan asam dapat juga dinyatakan dengan ''derajat kelarutan basa''. Untuk parameter ini, yang diukur adalah konsentrasi OH<sup>-</sup> terlarut. |
|||
[[Berkas:PK acetic acid.png|jmpl|200px|alt=Ilustrasi pengaruh kekuatan ionik pada p K A suatu asam. Pada gambar ini, p K A asam asetat berkurang dengan meningkatnya kekuatan ionik, turun dari 4,8 dalam air murni (kekuatan ionik nol) dan menjadi kira-kira konstan pada 4,45 untuk kekuatan ionik di atas 1 molar natrium nitrat, N A N O 3.|Variasi p''K''<sub>a</sub> asam asetat dengan kekuatan ionik.]] |
|||
=== Nilai p''K''<sub>a</sub> beberapa senyawa === |
|||
Perhitungan dilakukan pada air bersuhu 25 °C, kecuali senyawa-senyawa dengan pK<sub>a</sub> dibawah -1.76: |
|||
Karena aktivitas adalah hasil kali dari [[konsentrasi]] dan [[koefisien aktivitas]] (''γ'') definisi ini juga dapat ditulis sebagai |
|||
* - 25.00: [[Asam floroantimonat]] (asam terkuat yang diketahui) |
|||
:<math chem>K^\ominus = {\frac{[\ce{A^-}] [\ce{H+}]}\ce{[HA] }\Gamma}, \quad \Gamma=\frac{\gamma_\ce{A^-} \ \gamma_\ce{H+}}{\gamma_\ce{HA} \ } </math> |
|||
* - 8.00: [[Asam klorida]] |
|||
dengan {{tmath|[\text{HA}]}} mewakili konsentrasi HA dan {{tmath|\Gamma}} adalah hasil bagi dari koefisien aktivitas. |
|||
* - 3.00, 1.99: [[Asam sulfat]] |
|||
* - 2.00: [[Asam nitrat]] |
|||
* - 1.76: [[Ion hidronium]] |
|||
* 3.60: [[Asam karbonat]] |
|||
* 4.04: [[Asam askorbat]] ([[Vitamin C]]) |
|||
* 4.20: [[Asam benzoat]] |
|||
* 4.74: [[Asam asetat]] |
|||
* 9.25: Ion [[amonium]] |
|||
* 9.99: [[Fenol]] |
|||
* 15.76: [[Ion hidroksida]] |
|||
* 50.00: [[Etana]] |
|||
== |
== Basa dan kebasaan == |
||
Konstanta kesetimbangan ''K''<sub>b</sub> untuk basa biasanya didefinisikan sebagai konstanta ''asosiasi'' dari protonasi basa, B, membentuk asam konjugasi, {{chem2|HB+}}. |
|||
* Atkins, Peter, and Loretta Jones. ''Chemical Principles: The Quest for Insight''. 3rd ed. New York: W. H. Freeman and Company, 2005 |
|||
: <chem>B + H2O <=> HB+ + OH-</chem> |
|||
Menggunakan penalaran yang mirip dengan yang digunakan sebelumnya |
|||
== Catatan kaki == |
|||
: <math alt="Konstanta asosiasi basa K b sama dengan konsentrasi bentuk terprotonasi H B +, dikalikan konsentrasi anion hidroksil OH minus, semuanya dibagi dengan konsentrasi basa B. Kekuatan basa tetapan disosiasi p K b didefinisikan dalam bentuk konstanta asosiasi basa K b" > |
|||
\begin{align} |
|||
K_\text{b} &= \mathrm{\frac{[HB^+] [OH^-]}{[B]}} \\ |
|||
\mathrm{p}K_\text{b} &= - \log_{10}\left(K_\text{b}\right) |
|||
\end{align}</math> |
|||
''K''<sub>b</sub> terkait dengan ''K''<sub>a</sub> untuk asam konjugasi. Dalam air, konsentrasi ion [[hidroksida]]., {{chem2|[OH-]}}, berhubungan dengan konsentrasi ion hidrogen {{chem2|1=''K''_{w} = [H+][OH-]}}, karenanya |
|||
{{reflist}} |
|||
: <math alt="Konsentrasi anion hidroksil OH minus sama dengan konstanta ionisasi air K w dibagi dengan konsentrasi H +, dengan definisi K w." > |
|||
\mathrm{[OH^-]} = \frac{K_\mathrm{w}}{\mathrm{[H^+]}} |
|||
</math> |
|||
Substitusi ekspresi untuk {{chem2|[OH-]}} ke dalam ekspresi untuk ''K''<sub>b</sub> menghasilkan |
|||
[[Kategori:Asam]] |
|||
: <math alt="K b dapat ditulis sebagai perbandingan dari empat suku. Pembilang mempertahankan konsentrasi basa terprotonasi H B + dikali konstanta ionisasi air K w. Penyebut mempertahankan konsentrasi basa B dikalikan dengan H +. Menggunakan definisi untuk K A, K b sama dengan K w dibagi dengan K A." > |
|||
K_\text{b} = \frac{[\mathrm{HB^+}]K_\text{w}}{\mathrm{[B] [H^+]}} = \frac{K_\text{w}}{K_\text{a}} |
|||
</math> |
|||
Ketika ''K''<sub>a</sub>, ''K''<sub>b</sub> dan ''K''<sub>w</sub> ditentukan di bawah kondisi suhu dan kekuatan ion yang sama, maka, dengan mengambil [[kologaritma]], bahwa p''K''<sub>b</sub> = p''K''<sub>w</sub> − p''K''<sub>a</sub>. Dalam larutan berair pada 25 °C, p''K''<sub>w</sub> adalah 13,9965,<ref name=crc>{{cite book |
|||
[[fr:Constante d'équilibre]] |
|||
| title = CRC Handbook of Chemistry and Physics, Student Edition |
|||
| last = Lide |
|||
| first = D.R. |
|||
| year = 2004 |
|||
| publisher = CRC Press |
|||
| edition = 84th |
|||
| isbn = 0-8493-0597-7 |
|||
}} Section D–152</ref> sehingga |
|||
:<math>\mathrm{p}K_\text{b} \approx 14 - \mathrm{p}K_\text{a}</math> |
|||
== Faktor yang mempengaruhi nilai p''K''<sub>a</sub> == |
|||
=== Termodinamika === |
|||
Konstanta kesetimbangan terkait dengan perubahan [[Energi bebas Gibbs|Energi Gibbs]] standar untuk reaksi, sehingga untuk konstanta disosiasi asam |
|||
: <math>\Delta G^\ominus = -RT \ln K_\text{a} \approx 2.303 RT\ \mathrm{p}K_\text{a}</math>. |
|||
''R'' adalah [[konstanta gas]] dan ''T'' adalah [[kelvin|suhu mutlak]]. Perhatikan bahwa {{nowrap|p''K''<sub>a</sub> {{=}} −log(''K''<sub>a</sub>)}} dan {{nowrap|2,303 ≈ [[logaritma alami|ln]](10)}}. Pada 25 °C, Δ''G''{{sup|⊖}} dalam kJ·mol<sup>−1</sup> ≈ 5.708 p''K''<sub>a</sub> (1 kJ·mol<sup>−1</sup> = 1000 [[joule]] per [[mol]]). Energi bebas terdiri dari [[entalpi]] dan [[entropi]].<ref name=Goldmine /> |
|||
:<math>\Delta G^\ominus = \Delta H^\ominus - T \Delta S^\ominus</math> |
|||
Perubahan entalpi standar dapat ditentukan dengan [[kalorimetri]] atau dengan menggunakan [[persamaan van 't Hoff]], meskipun metode kalorimetri lebih disukai. Ketika perubahan entalpi standar dan konstanta disosiasi asam telah ditentukan, perubahan entropi standar dapat dengan mudah dihitung dari persamaan di atas. Dalam tabel berikut, istilah entropi dihitung dari nilai eksperimen p''K''<sub>a</sub> dan Δ''H''{{sup|⊖}}. Data dipilih secara kritis dan dirujuk pada 25 °C dan kekuatan ion nol, dalam air.<ref name="Goldmine">{{cite journal |
|||
| title = Thermodynamic Quantities for the Ionization Reactions of Buffers |
|||
| last = Goldberg |
|||
| first = R. |
|||
| author2 = Kishore, N. |
|||
| author3 = Lennen, R. |
|||
| journal = J. Phys. Chem. Ref. Data |
|||
| volume = 31 |
|||
| issue = 2 |
|||
| pages = 231–370 |
|||
| year = 2002 |
|||
| url = https://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd615.pdf |
|||
| doi = 10.1063/1.1416902 |
|||
| bibcode = 2002JPCRD..31..231G |
|||
| url-status = dead |
|||
| archive-url = https://web.archive.org/web/20081006062140/https://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd615.pdf |
|||
| archive-date = 2008-10-06 |
|||
}}</ref> |
|||
{| class="wikitable" style="text-align:center;" |
|||
|+ Asam |
|||
! Senyawa |
|||
! Kesetimbangan |
|||
! p''K''<sub>a</sub> |
|||
! Δ''G''{{sup|⊖}} (kJ·mol{{sup|−1}}){{efn|{{nowrap|Δ''G''{{sup|⊖}} ≈ 2.303''RT''p''K''{{sub|a}}}}}} |
|||
! Δ''H''{{sup|⊖}} (kJ·mol{{sup|−1}}) |
|||
! −''T''Δ''S''{{sup|⊖}} (kJ·mol{{sup|−1}}){{efn|Dihitung di sini, dari nilai Δ''H'' dan Δ''G'' yang diberikan dalam kutipan, menggunakan {{nowrap|−''T''Δ''S''{{sup|⊖}} {{=}} Δ''G''{{sup|⊖}} − Δ''H''{{sup|⊖}}}}}} |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | HA = [[Asam asetat]] |
|||
| style="text-align:left;" | HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 4.756 |
|||
| 27.147 |
|||
| −0.41 |
|||
| 27.56 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A<sup>+</sup> = [[Glisina]]H<sup>+</sup> |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A<sup>+</sup> {{eqm}} HA + H<sup>+</sup> |
|||
| 2.351 |
|||
| 13.420 |
|||
| 4.00 |
|||
| 9.419 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 9.78 |
|||
| 55.825 |
|||
| 44.20 |
|||
| 11.6 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A = [[Asam maleat]] |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A {{eqm}} HA<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 1.92 |
|||
| 10.76 |
|||
| 1.10 |
|||
| 9.85 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>−</sup> {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>2−</sup> |
|||
| 6.27 |
|||
| 35.79 |
|||
| −3.60 |
|||
| 39.4 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A = [[Asam sitrat]] |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A {{eqm}} H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 3.128 |
|||
| 17.855 |
|||
| 4.07 |
|||
| 13.78 |
|||
|- |
|||
| |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> {{eqm}} HA<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 4.76 |
|||
| 27.176 |
|||
| 2.23 |
|||
| 24.9 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>2−</sup> {{eqm}} A<sup>3−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 6.40 |
|||
| 36.509 |
|||
| −3.38 |
|||
| 39.9 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A = [[Asam borat]] |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A {{eqm}} H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 9.237 |
|||
| 52.725 |
|||
| 13.80 |
|||
| 38.92 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A = [[Asam fosfat]] |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>3</sub>A {{eqm}} H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 2.148 |
|||
| 12.261 |
|||
| −8.00 |
|||
| 20.26 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> {{eqm}} HA<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 7.20 |
|||
| 41.087 |
|||
| 3.60 |
|||
| 37.5 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>2−</sup> {{eqm}} A<sup>3−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 12.35 |
|||
| 80.49 |
|||
| 16.00 |
|||
| 54.49 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>−</sup> = [[Bisulfat|Hidrogen sulfat]] |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>−</sup> {{eqm}} A<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 1.99 |
|||
| 11.36 |
|||
| −22.40 |
|||
| 33.74 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A = [[Asam oksalat]] |
|||
| style="text-align:left;" | H<sub>2</sub>A {{eqm}} HA<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 1.27 |
|||
| 7.27 |
|||
| −3.90 |
|||
| 11.15 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | |
|||
| style="text-align:left;" | HA<sup>−</sup> {{eqm}} A<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 4.266 |
|||
| 24.351 |
|||
| −7.00 |
|||
| 31.35 |
|||
|} |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|+ Asam konjugasi dari basa |
|||
! Senyawa |
|||
! Kesetimbangan |
|||
! p''K''<sub>a</sub> |
|||
! ΔH{{sup|⊖}} (kJ·mol{{sup|−1}}) |
|||
! −''T''Δ''S''{{sup|⊖}} (kJ·mol{{sup|−1}}) |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | B = [[Amonia]] |
|||
| style="text-align:left;" | HB<sup>+</sup> {{eqm}} B + H<sup>+</sup> |
|||
| 9.245 |
|||
| 51.95 |
|||
| 0.8205 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | B = [[Metilamina]] |
|||
| style="text-align:left;" | HB<sup>+</sup> {{eqm}} B + H<sup>+</sup> |
|||
| 10.645 |
|||
| 55.34 |
|||
| 5.422 |
|||
|- |
|||
| style="text-align:left;" | B = [[Trietilamina]] |
|||
| style="text-align:left;" | HB<sup>+</sup> {{eqm}} B + H<sup>+</sup> |
|||
| 10.72 |
|||
| 43.13 |
|||
| 18.06 |
|||
|} |
|||
== Nilai untuk zat yang umum == |
|||
Terdapat berbagai teknik untuk menentukan nilai p''K''<sub>a</sub> dari suatu zat kimia, menyebabkan beberapa perbedaan antara sumber yang berbeda. Nilai yang diukur dengan baik biasanya berada dalam jarak 0,1 unit satu sama lain. Data yang disajikan di sini diambil di 25 °C dalam air.<ref name=SA /><ref name=Lange>{{cite book |
|||
| title = Lange's Handbook of Chemistry |
|||
| last = Speight |
|||
| first = J.G. |
|||
| year = 2005 |
|||
| publisher = McGraw–Hill |
|||
| edition = 18 |
|||
| isbn = 0-07-143220-5 |
|||
| url-access = registration |
|||
| url = https://archive.org/details/langeshandbookof70edlang |
|||
}} Chapter 8</ref> Lebih banyak nilai dapat ditemukan di bagian [[#Termodinamika|Termodinamika]], di atas. Tabel p''K''<sub>a</sub> dari asam-asam karbon, yang diukur dalam DMSO, dapat ditemukan pada halaman [[karbanion]]. |
|||
{| class="wikitable sortable" |
|||
|- |
|||
! class="unsortable"| Zat kimia |
|||
! class="unsortable"| Kesetimbangan |
|||
! p''K''<sub>a</sub> |
|||
|- |
|||
| rowspan=2 | BH = [[Adenina]] |
|||
| BH {{eqm}} B<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 4,17 |
|||
|- |
|||
| {{chem|BH|2|+}} {{eqm}} BH + H<sup>+</sup> |
|||
| 9,65 |
|||
|- |
|||
| rowspan=3 | H<sub>3</sub>A = [[Asam arsenat]] |
|||
| H<sub>3</sub>A {{eqm}} H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 2,22 |
|||
|- |
|||
| H<sub>2</sub>A<sup>−</sup> {{eqm}} HA<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 6,98 |
|||
|- |
|||
| HA<sup>2−</sup> {{eqm}} A<sup>3−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 11,53 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam benzoat]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 4,204 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam butirat]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 4,82 |
|||
|- |
|||
| rowspan=2 | H<sub>2</sub>A = [[Asam kromat]] |
|||
| H<sub>2</sub>A {{eqm}} HA<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 0,98 |
|||
|- |
|||
| HA<sup>−</sup> {{eqm}} A<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 6,5 |
|||
|- |
|||
| B = [[Kodein]] |
|||
| BH<sup>+</sup> {{eqm}} B + H<sup>+</sup> |
|||
| 8,17 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Kresol]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 10.29 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam format]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 3,751 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam fluorida]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 3,17 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam sianida]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 9,21 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Hidrogen peroksida]] (90%) |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 11,7 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam laktat]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 3.86 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Asam propionat]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 4,87 |
|||
|- |
|||
| HA = [[Fenol]] |
|||
| HA {{eqm}} H<sup>+</sup> + A<sup>−</sup> |
|||
| 9,99 |
|||
|- |
|||
| rowspan=2 | H<sub>2</sub>A = [[Vitamin C|Asam <small>L</small>-(+)-Askorbat]] |
|||
| H<sub>2</sub>A {{eqm}} HA<sup>−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 4,17 |
|||
|- |
|||
| HA<sup>−</sup> {{eqm}} A<sup>2−</sup> + H<sup>+</sup> |
|||
| 11,57 |
|||
|} |
|||
== Lihat pula == |
|||
* [[Asidosis]] |
|||
* [[Alkalosis]] |
|||
* [[Kesetimbangan kimia]] |
|||
* [[Fungsi keasaman Hammett]]: ukuran keasaman yang digunakan untuk larutan asam kuat yang sangat pekat, termasuk [[superasam]]. |
|||
* [[pH]] |
|||
== Catatan == |
|||
{{notelist}} |
|||
{{reflist|group=note}} |
|||
== Referensi == |
|||
{{Reflist|30em}} |
|||
== Bacaan lebih lanjut == |
|||
* {{cite book |
|||
| last = Albert |
|||
| first = A. |
|||
| author2 = Serjeant, E.P. |
|||
| title = The Determination of Ionization Constants: A Laboratory Manual |
|||
| publisher = Chapman & Hall |
|||
| year = 1971 |
|||
| isbn = 0-412-10300-1 |
|||
| url = https://archive.org/details/determinationofi0000albe |
|||
}} (Previous edition published as {{cite book |
|||
| title = Ionization constants of acids and bases |
|||
| location = London (UK) |
|||
| publisher = Methuen |
|||
| year = 1962 |
|||
}}) |
|||
* {{cite book |
|||
| title = Chemical Principles: The Quest for Insight |
|||
| last = Atkins |
|||
| first = P.W. |
|||
| author2 = Jones, L. |
|||
| year = 2008 |
|||
| edition = 4 |
|||
| publisher = W.H. Freeman |
|||
| isbn = 978-1-4292-0965-6 |
|||
| url-access = registration |
|||
| url = https://archive.org/details/chemicalprincipl0004unse |
|||
}} |
|||
* {{Housecroft3rd}} (Non-aqueous solvents) |
|||
* {{cite book |
|||
| last = Hulanicki |
|||
| first = A. |
|||
| title = Reactions of Acids and Bases in Analytical Chemistry |
|||
| publisher = Horwood |
|||
| year = 1987 |
|||
| isbn = 0-85312-330-6 |
|||
}} (translation editor: Mary R. Masson) |
|||
* {{cite book |
|||
| last = Perrin |
|||
| first = D.D. |
|||
| author2 = Dempsey, B. |
|||
| author3 = Serjeant, E.P. |
|||
| title = pKa Prediction for Organic Acids and Bases |
|||
| url = https://archive.org/details/pkapredictionfor0000perr |
|||
| publisher = Chapman & Hall |
|||
| year = 1981 |
|||
| isbn = 0-412-22190-X |
|||
}} |
|||
* {{cite book |
|||
| last = Reichardt |
|||
| first = C. |
|||
| title = Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry |
|||
| publisher = Wiley-VCH |
|||
| year = 2003 |
|||
| edition = 3 |
|||
| isbn = 3-527-30618-8 |
|||
}} Chapter 4: Solvent Effects on the Position of Homogeneous Chemical Equilibria. |
|||
* {{cite book |
|||
| last = Skoog |
|||
| first = D.A. |
|||
| author2 = West, D.M. |
|||
| author3 = Holler, J.F. |
|||
| author4 = Crouch, S.R. |
|||
| title = Fundamentals of Analytical Chemistry |
|||
| publisher = Thomson Brooks/Cole |
|||
| year = 2004 |
|||
| edition = 8 |
|||
| isbn = 0-03-035523-0 |
|||
}} |
|||
== Pranala luar == |
|||
* [http://tera.chem.ut.ee/~ivo/HA_UT/ Acidity–Basicity Data in Nonaqueous Solvents] Bibliografi yang luas dari nilai p''K''<sub>a</sub> dalam [[dimetil sulfoksida|DMSO]], [[asetonitril]], [[THF]], [[heptana]], [[1,2-dikloroetana]], dan dalam fasa gas |
|||
* [http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html Curtipot] Perangkat gratis semua-jadi-satu untuk perhitungan kesetimbangan pH dan asam-basa serta untuk simulasi dan analisis kurva [[titrasi potensiometri]] dengan lembar bentang |
|||
* [https://web.archive.org/web/20070312045609/http://sparc.chem.uga.edu/ SPARC Physical/Chemical property calculator] Termasuk basis data dengan nilai p''K''<sub>a</sub> fase berair, tidak berair, dan gas daripada yang dapat dicari menggunakan [[Simplified molecular input line entry specification|SMILES]] atau [[nomor registrasi CAS]] |
|||
* [https://web.archive.org/web/20070205181504/http://jesuitnola.org/upload/clark/Refs/aqueous.htm Aqueous-Equilibrium Constants] nilai p''K''<sub>a</sub> untuk berbagai asam dan basa. Termasuk tabel beberapa hasil kali kelarutan |
|||
* [http://www.raell.demon.co.uk/chem/logp/logppka.htm Panduan gratis interpretasi dan pengukuran p''K''<sub>a</sub> dan log ''p''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160810120341/http://www.raell.demon.co.uk/chem/logp/logppka.htm |date=2016-08-10 }} Penjelasan tentang relevansi sifat-sifat ini dengan [[farmakologi]] |
|||
* [https://web.archive.org/web/20090331121853/http://chemaxon.com/marvin/sketch/index.jsp Free online prediction tool (Marvin)] p''K''<sub>a</sub>, log ''p'', log ''d'' dll. Dari [[Chemaxon|ChemAxon]] |
|||
* Diagram p''K''<sub>a</sub> [http://ccc.chem.pitt.edu/wipf/MechOMs/evans_pKa_table.pdf] oleh [[David A. Evans]] |
|||
{{Kesetimbangan kimia}} |
|||
{{Larutan kimia}} |
|||
[[Kategori:kimia kesetimbangan]] |
|||
[[Kategori:Asam]] |
|||
[[Kategori:Basa]] |
|||
[[Kategori:Kimia analitik]] |
|||
[[Kategori:Kimia fisik]] |
Revisi terkini sejak 10 Juni 2023 12.40
Asam dan Basa |
---|
![]() |
Tipe Asam |
Tipe Basa |
Konstanta disosiasi asam (Ka) atau konstanta keasaman adalah sebuah konstanta atau tetapan keseimbangan spesifik untuk sebuah asam dan basa konjugasinya di sebuah larutan berair.[1] Konstanta ini merupakan konstanta kesetimbangan untuk suatu reaksi kimia
yang dikenal sebagai disosiasi dalam konteks reaksi asam-basa. Spesi kimia HA adalah suatu asam yang terdisosiasi menjadi A−
, basa konjugasi dari asam tersebut dan suatu ion hidrogen, H+
.[a] Sistem dikatakan dalam kesetimbangan ketika konsentrasi komponennya tidak akan berubah dari waktu ke waktu, karena reaksi maju dan mundur terjadi dengan laju yang sama.[2]
Konstanta disosiasi didefinisikan sebagai[b]
- or
dengan kuantitas dalam tanda kurung mewakili konsentrasi spesi pada kesetimbangan.[c][3]
Definisi
[sunting | sunting sumber]Menurut definisi awal menurut Arrhenius, asam adalah zat yang berdisosiasi dalam larutan berair, melepaskan ion hidrogen H+
(suatu proton):[4]
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi disosiasi ini dikenal sebagai konstanta disosiasi. Proton yang dibebaskan bergabung dengan molekul air menghasilkan ion hidronium (atau oksonium) H
3O+
(proton telanjang tidak ada dalam larutan), sehingga Arrhenius kemudian mengusulkan bahwa disosiasi harus ditulis sebagai reaksi asam-basa:
![Asam asetat, CH 3COOH, tersusun dari gugus metil, CH 3, yang terikat secara kimiawi dengan gugus karboksilat, COOH. Gugus karboksilat dapat kehilangan proton dan menyumbangkannya ke molekul air, H 2O, meninggalkan anion asetat CH 3COO− dan membentuk kation hidronium H 3O.Ini adalah reaksi kesetimbangan, sehingga proses kebalikannya juga dapat terjadi.](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/Acetic-acid-dissociation-3D-balls.png/330px-Acetic-acid-dissociation-3D-balls.png)
Brønsted dan Lowry menggeneralisasi ini lebih lanjut ke dalam suatu reaksi pertukaran proton:[5][6][7]
Asam kehilangan proton, meninggalkan basa konjugasinya; proton dipindahkan ke basa, menghasilkan asam konjugasi. Untuk larutan encer dari asam HA, basanya adalah air; basa konjugasinya adalah A−
dan asam konjugasinya adalah ion hidronium. Definisi Brønsted–Lowry berlaku pula untuk jenis pelarut lain, seperti dimetil sulfoksida: pelarut S bertindak sebagai basa, menerima proton dan membentuk asam konjugasi SH+
.
Dalam kimia larutan, adalah hal yang biasa untuk menggunakan H+
sebagai singkatan untuk ion hidrogen terlarut, terlepas dari pelarutnya. Dalam larutan berair H+
menyatakan ion hidronium tersolvasi dan bukan proton.[8][9]
Penunjukan asam atau basa sebagai "konjugat" tergantung pada konteksnya. Asam konjugasi BH+
dari basa B berdisosiasi menurut persamaan
yang merupakan kebalikan dari kesetimbangan
Ion hidroksida OH−
, suatu basa yang sangat dikenal, di sini bertindak sebagai basa konjugasi dari asam berair. Asam dan basa dengan demikian masing-masing dianggap hanya sebagai donor dan akseptor proton.
Definisi yang lebih luas dari disosiasi asam meliputi hidrolisis, suatu proses yang melibatkan pembentukan proton oleh adanya pemisahan molekul air. Misalnya, asam borat (B(OH)
3) menghasilkan H
3O+
seperti layaknya donor proton,[10] namun telah dikonfirmasi melalui spektroskopi Raman bahwa hal ini disebabkan oleh kesetimbangan hidrolisis:[11]
Serupa dengan itu, hidrolisis ion logam menyebabkan ion seperti [Al(H
2O)
6]3+ berperilaku layaknya asam lemah:[12]
Menurut definisi awal Lewis, asam adalah suatu zat yang menerima pasangan elektron untuk membentuk ikatan kovalen koordinasi.[13]
Tetapan kesetimbangan
[sunting | sunting sumber]Konstanta disosiasi asam adalah contoh khusus dari konstanta kesetimbangan. Disosiasi asam monoprotik, HA, dalam larutan encer dapat ditulis sebagai
Konstanta kesetimbangan termodinamika dapat didefinisikan sebagai[14]
dengan {X} menyatakan aktivitas, pada kesetimbangan, dari spesi kimia X. adalah tanpa dimensi karena aktivitas tidak berdimensi. Aktivitas produk disosiasi ditempatkan di pembilang, aktivitas reaktan ditempatkan di penyebut. Lihat koefisien aktivitas untuk turunan dari ungkapan ini.
![Ilustrasi pengaruh kekuatan ionik pada p K A suatu asam. Pada gambar ini, p K A asam asetat berkurang dengan meningkatnya kekuatan ionik, turun dari 4,8 dalam air murni (kekuatan ionik nol) dan menjadi kira-kira konstan pada 4,45 untuk kekuatan ionik di atas 1 molar natrium nitrat, N A N O 3.](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/53/PK_acetic_acid.png/200px-PK_acetic_acid.png)
Karena aktivitas adalah hasil kali dari konsentrasi dan koefisien aktivitas (γ) definisi ini juga dapat ditulis sebagai
dengan mewakili konsentrasi HA dan adalah hasil bagi dari koefisien aktivitas.
Basa dan kebasaan
[sunting | sunting sumber]Konstanta kesetimbangan Kb untuk basa biasanya didefinisikan sebagai konstanta asosiasi dari protonasi basa, B, membentuk asam konjugasi, HB+
.
Menggunakan penalaran yang mirip dengan yang digunakan sebelumnya
Kb terkait dengan Ka untuk asam konjugasi. Dalam air, konsentrasi ion hidroksida., [OH−
], berhubungan dengan konsentrasi ion hidrogen K
w = [H+
][OH−
], karenanya
Substitusi ekspresi untuk [OH−
] ke dalam ekspresi untuk Kb menghasilkan
Ketika Ka, Kb dan Kw ditentukan di bawah kondisi suhu dan kekuatan ion yang sama, maka, dengan mengambil kologaritma, bahwa pKb = pKw − pKa. Dalam larutan berair pada 25 °C, pKw adalah 13,9965,[15] sehingga
Faktor yang mempengaruhi nilai pKa
[sunting | sunting sumber]Termodinamika
[sunting | sunting sumber]Konstanta kesetimbangan terkait dengan perubahan Energi Gibbs standar untuk reaksi, sehingga untuk konstanta disosiasi asam
- .
R adalah konstanta gas dan T adalah suhu mutlak. Perhatikan bahwa pKa = −log(Ka) dan 2,303 ≈ ln(10). Pada 25 °C, ΔG⊖ dalam kJ·mol−1 ≈ 5.708 pKa (1 kJ·mol−1 = 1000 joule per mol). Energi bebas terdiri dari entalpi dan entropi.[10]
Perubahan entalpi standar dapat ditentukan dengan kalorimetri atau dengan menggunakan persamaan van 't Hoff, meskipun metode kalorimetri lebih disukai. Ketika perubahan entalpi standar dan konstanta disosiasi asam telah ditentukan, perubahan entropi standar dapat dengan mudah dihitung dari persamaan di atas. Dalam tabel berikut, istilah entropi dihitung dari nilai eksperimen pKa dan ΔH⊖. Data dipilih secara kritis dan dirujuk pada 25 °C dan kekuatan ion nol, dalam air.[10]
Senyawa | Kesetimbangan | pKa | ΔG⊖ (kJ·mol−1)[d] | ΔH⊖ (kJ·mol−1) | −TΔS⊖ (kJ·mol−1)[e] |
---|---|---|---|---|---|
HA = Asam asetat | HA ![]() |
4.756 | 27.147 | −0.41 | 27.56 |
H2A+ = GlisinaH+ | H2A+ ![]() |
2.351 | 13.420 | 4.00 | 9.419 |
HA ![]() |
9.78 | 55.825 | 44.20 | 11.6 | |
H2A = Asam maleat | H2A ![]() |
1.92 | 10.76 | 1.10 | 9.85 |
HA− ![]() |
6.27 | 35.79 | −3.60 | 39.4 | |
H3A = Asam sitrat | H3A ![]() |
3.128 | 17.855 | 4.07 | 13.78 |
H2A− ![]() |
4.76 | 27.176 | 2.23 | 24.9 | |
HA2− ![]() |
6.40 | 36.509 | −3.38 | 39.9 | |
H3A = Asam borat | H3A ![]() |
9.237 | 52.725 | 13.80 | 38.92 |
H3A = Asam fosfat | H3A ![]() |
2.148 | 12.261 | −8.00 | 20.26 |
H2A− ![]() |
7.20 | 41.087 | 3.60 | 37.5 | |
HA2− ![]() |
12.35 | 80.49 | 16.00 | 54.49 | |
HA− = Hidrogen sulfat | HA− ![]() |
1.99 | 11.36 | −22.40 | 33.74 |
H2A = Asam oksalat | H2A ![]() |
1.27 | 7.27 | −3.90 | 11.15 |
HA− ![]() |
4.266 | 24.351 | −7.00 | 31.35 |
Senyawa | Kesetimbangan | pKa | ΔH⊖ (kJ·mol−1) | −TΔS⊖ (kJ·mol−1) |
---|---|---|---|---|
B = Amonia | HB+ ![]() |
9.245 | 51.95 | 0.8205 |
B = Metilamina | HB+ ![]() |
10.645 | 55.34 | 5.422 |
B = Trietilamina | HB+ ![]() |
10.72 | 43.13 | 18.06 |
Nilai untuk zat yang umum
[sunting | sunting sumber]Terdapat berbagai teknik untuk menentukan nilai pKa dari suatu zat kimia, menyebabkan beberapa perbedaan antara sumber yang berbeda. Nilai yang diukur dengan baik biasanya berada dalam jarak 0,1 unit satu sama lain. Data yang disajikan di sini diambil di 25 °C dalam air.[6][16] Lebih banyak nilai dapat ditemukan di bagian Termodinamika, di atas. Tabel pKa dari asam-asam karbon, yang diukur dalam DMSO, dapat ditemukan pada halaman karbanion.
Zat kimia | Kesetimbangan | pKa |
---|---|---|
BH = Adenina | BH ![]() |
4,17 |
BH+2 ![]() |
9,65 | |
H3A = Asam arsenat | H3A ![]() |
2,22 |
H2A− ![]() |
6,98 | |
HA2− ![]() |
11,53 | |
HA = Asam benzoat | HA ![]() |
4,204 |
HA = Asam butirat | HA ![]() |
4,82 |
H2A = Asam kromat | H2A ![]() |
0,98 |
HA− ![]() |
6,5 | |
B = Kodein | BH+ ![]() |
8,17 |
HA = Kresol | HA ![]() |
10.29 |
HA = Asam format | HA ![]() |
3,751 |
HA = Asam fluorida | HA ![]() |
3,17 |
HA = Asam sianida | HA ![]() |
9,21 |
HA = Hidrogen peroksida (90%) | HA ![]() |
11,7 |
HA = Asam laktat | HA ![]() |
3.86 |
HA = Asam propionat | HA ![]() |
4,87 |
HA = Fenol | HA ![]() |
9,99 |
H2A = Asam L-(+)-Askorbat | H2A ![]() |
4,17 |
HA− ![]() |
11,57 |
Lihat pula
[sunting | sunting sumber]- Asidosis
- Alkalosis
- Kesetimbangan kimia
- Fungsi keasaman Hammett: ukuran keasaman yang digunakan untuk larutan asam kuat yang sangat pekat, termasuk superasam.
- pH
Catatan
[sunting | sunting sumber]- ^ Ion hidrogen tidak ada dalam larutan. Ion ini bergabung dengan molekul pelarut; ketika pelarutnya adalah air, ion hidronium terbentuk: H+
+ H
2O → H
3O+
. Reaksi ini bersifat kuantitatif dan karenanya dapat diabaikan dalam konteks kesetimbangan kimia. - ^ Adalah hal yang umum untuk mengutip nilai pK dibanding nilai K. pK = −log10 K. pKa terkadang dinyatakan sebagai konstanta disosiasi asam, namun hal ini, tegasnya, tidak tepat karena pKa adalah kologaritma dari konstanta disosiasi.
- ^ Tersirat dalam definisi ini bahwa hasil bagi dari koefisien aktivitas, bernilai tetap dengan nilai 1 dalam serangkaian kondisi percobaan yang diberikan.
- ^ ΔG⊖ ≈ 2.303RTpKa
- ^ Dihitung di sini, dari nilai ΔH dan ΔG yang diberikan dalam kutipan, menggunakan −TΔS⊖ = ΔG⊖ − ΔH⊖
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ^ "Salinan arsip". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-03-29. Diakses tanggal 2007-03-28.
- ^ Whitten, Kenneth W.; Gailey, Kenneth D.; Davis, Raymond E. (1992). General Chemistry
(edisi ke-4). Saunders College Publishing. hlm. 660. ISBN 0-03-072373-6.
- ^ Petrucci, Ralph H.; Harwood, William S.; Herring, F. Geoffrey (2002). General Chemistry
(edisi ke-8). Prentice Hall. hlm. 667–8. ISBN 0-13-014329-4.
- ^ Miessler, Gary L.; Tarr, Donald A. (1991). Inorganic Chemistry (edisi ke-2). Prentice Hall. ISBN 0-13-465659-8. Chapter 6: Acid–Base and Donor–Acceptor Chemistry
- ^ Bell, R.P. (1973). The Proton in Chemistry
(edisi ke-2). London: Chapman & Hall. ISBN 0-8014-0803-2. Termasuk pembahasan banyak asam organik Brønsted.
- ^ a b Shriver, D.F; Atkins, P.W. (1999). Inorganic Chemistry (edisi ke-3). Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-850331-8. Chapter 5: Acids and Bases
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (edisi ke-3rd). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. Chapter 6: Acids, Bases and Ions in Aqueous Solution
- ^ Headrick, J.M.; Diken, E.G.; Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R.A.; Cui, J.; Myshakin, E.M.; Duncan, M.A.; Johnson, M.A.; Jordan, K.D. (2005). "Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters". Science. 308 (5729): 1765–69. Bibcode:2005Sci...308.1765H. doi:10.1126/science.1113094. PMID 15961665.
- ^ Smiechowski, M.; Stangret, J. (2006). "Proton hydration in aqueous solution: Fourier transform infrared studies of HDO spectra". J. Chem. Phys. 125 (20): 204508–204522. Bibcode:2006JChPh.125t4508S. doi:10.1063/1.2374891. PMID 17144716.
- ^ a b c Goldberg, R.; Kishore, N.; Lennen, R. (2002). "Thermodynamic Quantities for the Ionization Reactions of Buffers" (PDF). J. Phys. Chem. Ref. Data. 31 (2): 231–370. Bibcode:2002JPCRD..31..231G. doi:10.1063/1.1416902. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2008-10-06.
- ^ Jolly, William L. (1984). Modern Inorganic Chemistry. McGraw-Hill. hlm. 198. ISBN 978-0-07-032760-3.
- ^ Burgess, J. (1978). Metal Ions in Solution. Ellis Horwood. ISBN 0-85312-027-7. Section 9.1 "Acidity of Solvated Cations" lists many pKa values.
- ^
Petrucci, R.H.; Harwood, R.S.; Herring, F.G. (2002). General Chemistry
(edisi ke-8). Prentice Hall. ISBN 0-13-014329-4. hlm. 698
- ^ Rossotti, F.J.C.; Rossotti, H. (1961). The Determination of Stability Constants. McGraw–Hill. Chapter 2: Activity and Concentration Quotients
- ^ Lide, D.R. (2004). CRC Handbook of Chemistry and Physics, Student Edition (edisi ke-84th). CRC Press. ISBN 0-8493-0597-7. Section D–152
- ^ Speight, J.G. (2005). Lange's Handbook of Chemistry
(edisi ke-18). McGraw–Hill. ISBN 0-07-143220-5. Chapter 8
Bacaan lebih lanjut
[sunting | sunting sumber]- Albert, A.; Serjeant, E.P. (1971). The Determination of Ionization Constants: A Laboratory Manual. Chapman & Hall. ISBN 0-412-10300-1. (Previous edition published as Ionization constants of acids and bases. London (UK): Methuen. 1962.)
- Atkins, P.W.; Jones, L. (2008). Chemical Principles: The Quest for Insight
(edisi ke-4). W.H. Freeman. ISBN 978-1-4292-0965-6.
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (edisi ke-3rd). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. (Non-aqueous solvents)
- Hulanicki, A. (1987). Reactions of Acids and Bases in Analytical Chemistry. Horwood. ISBN 0-85312-330-6. (translation editor: Mary R. Masson)
- Perrin, D.D.; Dempsey, B.; Serjeant, E.P. (1981). pKa Prediction for Organic Acids and Bases. Chapman & Hall. ISBN 0-412-22190-X.
- Reichardt, C. (2003). Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry (edisi ke-3). Wiley-VCH. ISBN 3-527-30618-8. Chapter 4: Solvent Effects on the Position of Homogeneous Chemical Equilibria.
- Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, J.F.; Crouch, S.R. (2004). Fundamentals of Analytical Chemistry (edisi ke-8). Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-035523-0.
Pranala luar
[sunting | sunting sumber]- Acidity–Basicity Data in Nonaqueous Solvents Bibliografi yang luas dari nilai pKa dalam DMSO, asetonitril, THF, heptana, 1,2-dikloroetana, dan dalam fasa gas
- Curtipot Perangkat gratis semua-jadi-satu untuk perhitungan kesetimbangan pH dan asam-basa serta untuk simulasi dan analisis kurva titrasi potensiometri dengan lembar bentang
- SPARC Physical/Chemical property calculator Termasuk basis data dengan nilai pKa fase berair, tidak berair, dan gas daripada yang dapat dicari menggunakan SMILES atau nomor registrasi CAS
- Aqueous-Equilibrium Constants nilai pKa untuk berbagai asam dan basa. Termasuk tabel beberapa hasil kali kelarutan
- Panduan gratis interpretasi dan pengukuran pKa dan log p Diarsipkan 2016-08-10 di Wayback Machine. Penjelasan tentang relevansi sifat-sifat ini dengan farmakologi
- Free online prediction tool (Marvin) pKa, log p, log d dll. Dari ChemAxon
- Diagram pKa [1] oleh David A. Evans