asam karboksilat

Suatu asam karboksilat adalah suatu senyawa yang mengandung gugusan karboksil,

suatu istilah yang berasal dari karbonil dan hidroksil. Gugusan yang terikat pada gugusan

karboksil dalam asam karboksilat bisa gugus apa saja, bahkan bisa gugus karboksil lain.

Dalam asam karboksilat gugus -COOH terikat pada gugus alkil (-R) atau gugus aril

(-Ar). Meskipun yang mengikat gugus –COOH daspat berupa gugus alifatik atau aromatic,

jenuh atau tidak jenuh, tersubstitusi atau tidak tersubstitusi sifat yang diperlihatkan oleh

gugus –COOH tersebut pada dasarnya sama. Di samping terdapat asam yang mengandung

satu gugus karboksil (asam monokarboksilat), diketahui juga terdapat asam yang memiliki

dua gugus karboksil (asam dikarboksilat) dan tiga buah gugus karboksil (asam trikarboksilat).

Perbedaan banyaknya gugus –COOH ini tidak mengakibatkan perubahan sifat kimia yang

mendasar.

A. STRUKTUR DAN IKATAN DALAM ASAM KARBOKSILAT

Atom karbon karbonil dalam gugusan karboksil adalah sp2 hibrida. Setiap atom

oksigen mempunyai dua pasang elektron sunyi. Atom-atom oksigen ini bersifat elektonegatif

dibandingkan karbonil-karbonil dan hidrogen hidroksil. Jadi, gugusan karboksil polar.

Karena polaritas dari ikatan O-H dan karena ion karboksilat (RCO2-) adalah

resonansi stabil, asam karboksilat dapat kehilangan proton menjadi basa kuat atau basa agak

kuat.

B. SIFAT-SIFAT FISIK DARI ASAM KARBOKSILAT

Suatu molekul asam karboksilat mengandung gugusan –OH dan dengan sendirinya

dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Karena adanya ikatan hidrogen, maka asam

karboksilat yang mengandung satu sampai empat atom karbon dapat bercampur dengan air.

Asam karboksilat yang mempunyai atom karbon lebih banyak kebanyakan larut sebagian.

Asam karboksilat juga membentuk ikatan hidrogen dengan molekul asam

karboksliat lainya dimana terjadi dua ikatan hidrogen antara dua gugusan karboksil. Dalam

larutan yang yang tidak mempunyai ikatan hidrogen, sam karboksilat berada sebagai

sepasang molekul yang bergabung, disebut dimer.

Rumus Nama IUPAC TI (°C) Td (°C)

H CO2H Metanoat 8 101

CH3CO2H Etanoat 17 118

CH3 CH2 CO2H Popanoat -22 141

CH3CH2 CH2CO2H Butanoat -5 163

CH3(CH2)3CO2H Pentanoat -34 187

Data Spektroskopi untuk asam karboksilat

a. Spektra Inframerah

Karena adanya ikatan hydrogen dan bentuk dimer, serapan yang paling menonjol

adalah dari O-H yang sangat lebar dan besar mulai dari 3300 /cm merambat ke daerah HC

alifatik . Lebarnya pita OH sering kali mengaburkan adanya serapan CH aromatik dan

alifatik, maupun serapan OH dan NH lainnya . Serapan karbonil antara 1700 – 1725 /cm

dengan intensitas cukup kuat . Daerah sidik jari ditunjukkan oleh vibrasi ulur C – O sekitar

1250 / cm dan vibrasi tekuk O – H sekitar 1400 dan 920 /cm

b. Spektrum NMR

Serapan proton asam dari asam karboksilat berupa singlet jauh dibawah medan .

Proton C alfa hanya sedikit sekali dipengaruhi serapan C – O . Tak terdapat pola penguraian

yang khas kelompok asam karboksilat karena protonnya tidak mempunyai tetangga lainnya .

C. NOMENKLATUR DARI ASAM KARBOKSILAT

Nama IUPAC dari asam karboksilat sederhan diambil dari nama asal alkana dengan

akhiran –ana diganti menjadi asam –anoat. Karbon karboksilnya adalam karbon 1, seperti

karbon karbonil pada aldehid.

Asam karboksilat rumus-berat-rendah biasanya dihungkan oleh nama trivialnya,

yang sering berasal dari sumber asam atau bau. Nama asam formiat berasal dari bahasa latin

untuk semut (formica). Pada suatu waktu asam ini dibuat dari destilasi semut merah. Nama

asam aetat berasal dari bahasa latin asetum‘Vinegar’. Cuka adalah larutan 5-6 % asam asetat

dalam air. Asam butirat adalah bahan utama untuk memberi bau pada mentega tengik. Asam

valerat diambil dari bahasa latin yang berarti menjadi kuat. Bukan karena asam kuat

melainkan mempunyai bau yang sangat kuat.

Jumlah atom

karbon

rumus Nama asal

1 H CO2H Formiat Semut

2 CH3CO2H Asetat Cuka

3 CH3 CH2 CO2H Propinoat Susu, mentega, dan keju

4 CH3CH2 CH2CO2H Butirat Metega

5 CH3(CH2)3CO2H valerat Akar valerian

6 CH3(CH2)4CO2H Kaproat Kambing

7 CH3(CH2)5CO2H Enanthat Bunga vine

8 CH3(CH2)6CO2H Kaprilat Kambing

9 CH3(CH2)7CO2H Pelargonat Pelargonium roseum

10 CH3(CH2)8CO2H kaprat Kambing

Seperti pada nama aldehid, awalan kata yunani dapat dipakai untuk menunjukan

posisi substituent dalam hubungannya dengan gugusan karbonil. Awalan yunani ini hanya

dipakai pada nama trivial; dalam sistem IUPAC dipakai angka-angka.

Apabila suatu gugusan karboksil terikat pada cincin karbon, bagian siklik dari

molekulnya diberi nama dan akhiran –asam karboksilat ditambahkan. Asam benzoate

tersubstitusi diberi nama seperti benzena tersubstitusi, dengan asam benzoate sebagai nama

asal. Substitusi yang kedua bisa orto, meta, atau para terhadap gugusan karboksil. Apabila

cincin mengandung lebih dari dua substituen, angka harus dipakai.

Suatu asam bermartabat dua diberi nama sebagai suatu –asam anadinoat dalam

sistem IUPAC. Nama trivial dari asam-asam ini lebih sering digunakan daripada nama

IUPAC.

rumus Nama iupac Nama trivial

HO2C – CO2H Ethanadioat Oksalat

HO2CCH2CO2H Propanadioat Malonat

HO2C(CH2)2CO2H Butanadioat Suksinat

HO2C(CH2)3CO2H Pentanadioat Glutarat

HO2C(CH2)4CO2H Heksanadioat Adipat

HO2C(CH2)5CO2H heptanadioat pimalat

D. BEBERAPA ASAM KARBOKSILAT PENTING

Asam asetat (CH3CO2H) sejauh ini merupakan asam karboksilat yang palilng

penting di perdagangan, industi, dan laboratorium. Bentuk murninya disebut asam asetat

glacial karena senyawa ini menjadi padat seperti es bila didinginkan. Asam asetat glacial

tidak berwarna, cairan mudah terbakar (titik leleh 17°C, titik leleh 118°C) dengan bau pedas

menggigit. Dapat bercampur dengan air dan dengan banyak pelarut organik. Dalam bentuk

cair dan uap, asam asetat glaasial sangat korosif terhadap kulit dan jaringan lain.

Asam asetat glacial komersial dibuat dengan mereaksikan methanol dan karbon

monoksida atau oksida etilen. Bahan asal dari reaksi ini disintesa dari gas alam, minyak

bumi, atau batubara.

Asam asetat dipakai dalam sintesa hasil industi, termasuk serat dan platik. Juga

dipakai sebagai pelarut dan seebagai pereaksi untuk sintesa dalam laboratorium.

Cuka, larutan 3-6% asam asetat dalam air, dibuat melalui peragian dari sari buah

apel sari buah lain, atau anggur atau dari pengeceran asam asetat sintesis.

Asam oksalat (HO2C – CO2H) zat padat yang korosif dan beracun . terdapat dalam

jumlah sedikit dalam banyak tanaman, seperti oksalis dan bayam. Asam oksalat dipakai

sebagai penghilang karat dan sebagai pereaksi dalam pembuatan zat warna.

(+)-asam tartrat zat padat yang larut dalam air yang ada dalam buah-buahan. Dalam

perdagangan, digunakan sebagai hasil samping dari pembuatan anggur.

Asam tartat dipakai juga untuk mengasamkan minuman, permen, dan makanan lain.

Juga dipakai dalam fotografi keramik, menyamak, dan dalam proses produksi. Kalium

hidrogen tartrat dipaki terutama sebagai pupk pembuat kue.

E. PEMBUATAN ASAM KARBOKSILAT

I. Hidrolisa dari asam karboksilat

Hidrolisa berarti pemecahan suatu molekul oleh air. Suatu senyawa yang

menghasilkan asam karbokslilat apabila dihidrolisa oleh air disebut turunan asam karboksilat.

Gugusan karbonil dari turunan asam karboksilat (kecuali nitril) mempunyai dua

ikatan. Satu dari ikatan ini ialah pada hidroogen, gugusan alkil atau aril. Ikatan lainya ke

atom yang elektronegatif: X,O, atau N.

Apabila turunan tersebut dipanaskan dalam larutan asam atau basa, maka atom yang

elektronegatif dapat pecah dari atom karbonilnya. Bila pemecahan dilakukan dalam larutan

asam, bagian karbonil dari turunan asam diubah menjadi suatu asam karboksilat. Bila reaksi

dilakukan dalam larutan basa maka bagian karbonil membentuk ion karbokslilat. Ion

karboksilat ini berubah menjadi asam karboksilat dengan jalan mengasamkan.

II. Oksidasi alkohol primer dan aldehid

Oksidator kuat seperti kromoksida (CrO3) atau kalium permagnat (KMnO4)

mengubah alkohol primer menjadi asam karboksilat dalam suasana asam atau menjadi

karboksilat dalam suasana basa. Oksidasi dari aldehid dengan oksidator kuat atau lemah juga

menghasilkan asam karboksilat atau karboksilat.

III. Oksidasi alkena

Oksidasi alkena yang mengandung satu atom hidrogen pada satu dari atom karbon

yang mempunyai ikatan rangkap (=CH –R) dengan oksidator kuat menghasilkan asam

karboksilat.

IV. Oksidasi senyawa alkil aromatik

Asam karboksilat aromatik dapat dibuat melalui oksidasi dari alkil benzena. Cincin

aromatik, seperti benzena atau cincin piridin, tanpa cincin samping alkil tidak mudah

dioksidasi.

V. Reaksi Grignard

Karbon negatif dari pereaksi Grignard (RMgX) dapat masuk ke karbon positif. Dari

gugusan karbonil. Karbon dioksida mempunyai gugusan karbonil dan seperti senyawa

karbonil lainnya, atom karbonnya dapat dimasuki oleh pereaksi Grignard. Hasil tambahan

adalah magnesium karboksilat, yang mengendap dari campuran dan tidak akan bereaksi lagi.

Campuran diasamkan menghasilkan asam karboksilat.lebih menyenagkan bila, dipakai es

kering (CO2 padat) daripada gas karbondioksida sebagai pereaksi.

F. KEASAMAN DARI ASAM KARBOKSILAT

I. Pengukuarn kekuatan asam

Dalam air asam karboksilat berada pada kesetimbangan dengan ion karboksilat dan

ion hidronium. Satu ukuran dari kekuatan asam ialah besarnya ionisasi daslam air. Lebih

besar jumlah ionisasi, lebih kuat asamnya. Asam karboksilat umumnya asam yang lebih

lemah daripada H3O+; daslam larutan air, kebanyakan molekul asam karboksilat tidak

terionisasi.

Kekuatan asam dinyatakan sebagai konstanta asam Ka, konstanta kesetimbangan

ionisasi dalam air.

Dimana : [RCO2H] = molaritas dari RCO2H

[RCO2] = molaritas dari RCO2-

[H3O+] atau [H+] = molaritas H3O+ atau H+

Harga Ka yang lebih besar berarti asam tersebut lebih kuat sebab

konsentrasi dari RCO2- dan H+ lebih besar. Untuk mempermudah maka harga pKa=

adalah pangkat megatifdari pangkat dalam Ka. Apabila Ka bertambah, pKa

berkurang; oleh sebab itu makin kecil pKa berarti makin kuat asamnya.

II. Resonansi dan kekuatan asam

Sebab utama asam karboksilat bersifat asam adalah resonansi stabil dari ion

karboksilat. Kedua struktur dari ion karboksilat adalah ekivalen; muatan negatif dipakai sam

oleh kedua atom oksigen.

Delokalisasi dari muatan negatif ini menjelaskan mengapa asam karboksilat lebih

asam daripada fenol. Walaupun ion fenoksida merupakan resonansi stabil kontribusi utama

struktur resonansi mempunyai muatan negatif berada pada satu atom.

III. Efek induksi dan kekuatan asam

Factor lain disamping resonansi stabil dari ion karboksilat mempengaruhi keasaman

dari senyawa. Delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif ion karboksilat menstabilkan anion,

relative terhadap asamnya. Penambahan kestabilan dari anion menyebabkan bertambahnya

keasaman dari suatu asam. Misalnya, khlor elektronegatif. Dalam asam khloroasetat, khlor

menarik keerapatan elektron dari elektron dari gugusan karboksil ke dirinya. Penarikan

elektron ini menyebabkan delokalisasi lebih jauh dari muatan negatif, jadi menstabilkan

anion dan menambah kekuatan asam dari asamnya. Asam khloroasetat lebih kuat dari asam

asetat.

Makin besar penarikan elektron oleh efek induktif, lebih kuat asamnya. Asam

dikloroasetat mengandung dua atom khlor yang menarik elektron dan merupakan asam yang

lebih kuat dari pada asam khlorasetat. Asam trikhloroasetat mempunyai tiga atom khlor dan

lebih kuat lagi daripada asam dikhloroasetat.

IV. Garam dari asam karboksilat

Air salah satu basa telalu lmah untuk menghilangkan proton dalam jumlah besardari

kebanyakan asam karboksilat. Basa lebih kuat seperti natrium hidroksida mengalami reaksi

sempurna dengan asam karboksilat memmbentuk garam yang disebut karboksilat. Reaksi ini

disebut reaksi netralisasi asam basa.

Karboksilat adalah garam berperilaku seperti garam organik; tidak berbau, titik leleh

relatif tinggi dan sering mudah larut dalam air. Karena bentuknya ion , maka sukar larut

dalam pelarut organik. Garam natrium dari asam karboksilat ranatai hidrokarbon panjang

disebut sabun.

Karboksilat diberi nama sama seperti garam anorganik. Nama ion karboksilat

diambil dasri nama asam karboksilat asal.

Asam karboksilat bereaksi dengan natrium bikarbonat (Na+HCO3-) menghasilkan

natrium karboksilat dan asam karbonat (H2CO3). Asam karbonat tidak stabil dan membentuk

gas karbon dioksida dan air. Alkohol dan kebanyakan fenol tidak membentuk garam bila

ditambah NaHCO3 karena mereka kurang asam dibandingkan asam karbonat

Asam karboksilat juga bereaksi dengan ammonia dan amina menghasilkan

ammonium karboksilat. Reaksi dengan amina penting sekali dalam kimia protein sebab

molekul protein kaya akan gugusan karboksil dan gugusan amino.

Dengan mereaksikan asam karboksilat dengan asam kuat atau sedang kan mengubah

garam kembali menjadi asam karboksilat.

G. REAKSI LAIN DARI ASAM KARBOKSILAT

I. Reduksi

asam karboksilat tidak diredusi oleh hidrogenisasi katalitik. Gugusan tak jenuh

lainnya dalam molekul dapat direduksi tanpa reduksi dari gugusan karboksil. Asam

karboksilat segera tereduksi menjadi alkohol primer, dengan reduktor sangat reaktif lithium

aluminium hidrida (Li+AlH4-). Pereaksi ini juga mereduksi gugusan karbonil lain seperti

gugusan keto tetapi biasanya tidak mereduksi ikatan rangkap karbon-karbon.

II. Esterfikasi

Reaksi asam karboksilat dengan alkohol dan sedikit asam kuat sebagai katalisator

menghasilkan suatu ester, reaksinya dinamakan esterfikasi. Dalam reaksi ini, gugusan

hidroksil dari asam karboksilat diganti oleh gugusan alkoksil( -OR) dari alkohol.

Reaksi esterfikasi reversible. Oleh karena itu, campuran reaksi adalh suatu campuran

kesetimbangan dari pereaksi dan hasil reaksi.