Ditulis
oleh Jim Clark pada 07-12-2007
Halaman ini membahas reaksi-reaksi oksida
unsur-unsur periode 3 (dari natrium hingga klor) dengan air, dan dengan
asam atau basa yang sesuai. Argon tidak dibahas karena tidak membentuk
oksida.Ringkasan
Oksida-oksida
Oksida-oksida yang akan kita bahas adalah:| Na2O | MgO | Al2O3 | SiO2 | P4O10 | SO3 | Cl2O7 |
| P4O6 | SO2 | Cl2O |
Kecenderungan dalam reaksi asam-basa
Kecenderungan dalam reaksi asam-basa ditunjukkan dalam berbagai reaksi, ringkasan sederhananya adalah sebagai berikut:- Kecenderungannya adalah oksida-oksida basa kuat terdapat pada sisi kiri dan oksida-oksida asam kuat pada sisi kanan, terpisahkan oleh oksida amfoter (aluminium oksida) di tengah. Oksida amfoter adalah oksida yang menunjukkan sifat-sifat asam sekaligus basa.
Semua reaksi ini diamati lebih rinci pada akhir halaman.
Sifat kimia dari masing-masing oksida
Natrium oksida
Natrium oksida merupakan oksida basa kuat yang sederhana. Bersifat basa karena mengandung ion oksida, O2-, yang merupakan basa yang sangat kuat dengan kecenderungan yang tinggi untuk bergabung dengan ion-ion hidrogen.Reaksi dengan air
Natrium oksida bereaksi secara eksotermal dengan air dingin menghasilkan larutan natrium hidroksida. Tergantung pada konsentrasinya, larutan ini akan mempunyai pH di sekitar 14.
Reaksi dengan asam
Sebagai basa kuat, natrium oksida juga bereaksi dengan asam. Sebagai contoh, ia akan bereaksi dengan asam klorida encer untuk menghasilkan larutan natrium klorida.
Magnesium oksida
Magnesium oksida juga merupakan oksida basa sederhana, karena mengandung ion oksida juga. Namun demikian, sifat basanya tidak sekuat natrium oksida karena ion oksidanya tidak terlalu bebas.Dalam contoh natrium oksida, padatan dipengaruhi bersama oleh daya tarik antara ion 1+ dan 2-. Dalam magnesium oksida, daya tarik yang ada adalah antara 2+ dan 2-. Ini memerlukan energi yang lebih untuk memecahnya.
Meskipun dipengaruhi oleh faktor-faktor lain (seperti pelepasan energi ketika ion positif menarik air pada bentuk larutannya), pengaruh dari hal ini adalah reaksi yang melibatkan magnesium oksida akan selalu kurang eksotermik daripada natrium oksida.
Reaksi dengan air
Jika anda mengocok beberapa serbuk putih magnesium oksida dengan air, tak ada sesuatu yang dapat diamati – tidak terlihat terjadinya reaksi. Namun demikian, jika anda menguji pH cairan tersebut, anda akan menemukan bahwa nilai pH-nya sekitar 9 – menunjukkan bahwa ia sedikit basa.Harus ada sedikit reaksi dengan air untuk menghasilkan ion hidroksida dalam larutan. Beberapa magnesium hidroksida dibentuk pada reaksi itu, tetapi hampir tidak larut – dan juga tidak ada ion hidroksida pada larutan.
Reaksi dengan asam
Magnesium oksida berreaksi dengan asam seperti yang anda harapkan pada oksida logam sederhana. Sebagai contoh, ia bereaksi dengan asam klorida encer yang hangat untuk menghasilkan larutan magnesium klorida.
Aluminium oksida
Menjelaskan sifat-sifat aluminium oksida dapat menimbulkan kebingungan karena dapat berada pada beberapa bentuk yang berbeda. Salah satu bentuknya sangat tidak reaktif. Ini diketahui secara kimia sebagai alfa-Al2O3 dan dihasilkan pada temperatur tinggi.Pada pembahasan ini kita memakai salah satu bentuk yang reaktif.
Aluminium oksida merupakan senyawa amfoter. Artinya dapat bereaksi baik sebagai basa maupun asam.
Reaksi dengan air
Aluminium oksida tidak dapat bereaksi secara sederhana dengan air seperti natrium oksida dan magnesium oksida, dan tidak larut dalam air. Walaupun masih mengandung ion oksida, tapi terlalu kuat berada dalam kisi padatan untuk bereaksi dengan air.Reaksi dengan asam
Aluminium oksida mengandung ion oksida, sehingga dapat bereaksi dengan asam seperti pada natrium atau magnesium oksida. Artinya, sebagai contoh, aluminium oksida akan beraksi dengan asam klorida encer yang panas menghasilkan larutan aluminium klorida.
Dalam hal ini (dan sama dalam reaksi dengan asam yang lain), aluminium oksida menunjukkan sisi basa dari sifat amfoternya.
Reaksi dengan basa
Aluminium oksida juga dapat menunjukkan sifat asamnya, dapat dilihat dalam reaksi dengan basa seperti larutan natrium hidroksida.Berbagai aluminat dapat terbentuk – senyawa dimana aluminium ditemukan dalam ion negatif. Hal ini mungkin karena aluminium memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan oksigen.
Pada contoh natrium, perbedaan elektronegativitas antara natrium dan oksigen terlalu besar untuk membentuk ikatan selain ikatan ionik. Tetapi elektronegativitas meningkat dalam satu periode – sehingga perbedaan elektronegativitas antara aluminium dan oksigen lebih kecil. Hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan kovalen diantara keduanya.
Dengan larutan natrium hidroksida pekat yang panas aluminium oksida bereaksi menghasilkan larutan natrium tetrahidroksoaluminat yang tidak berwarna.
Silikon dioksida (silikon(IV) oksida)
Berikutnya anda mendapatkan silikon, terjadi kenaikan elektronegativitas sehingga perbedaan elektronegativitas antara silikon dan oksigen tidak cukup untuk membentuk ikatan ionik.Silikon dioksida tidak mempunyai sifat basa – tidak mengandung ion oksida dan tidak bereaksi dengan asam. Sebaliknya, silikon dioksida merupakan asam yang sangat lemah, bereaksi dengan basa kuat.
Reaksi dengan air
Silikon dioksida tidak bereaksi dengan air, karena sulit memecah struktur kovalen yang besar.Reaksi dengan basa
Silikon dioksida bereaksi dengan larutan natrium hidroksida yang panas dan pekat. Larutan natrium silikat yang tak berwarna akan terbentuk.
Anda mungkin terbiasa dengan satu reaksi yang terjadi pada ekstraksi besi dengan Blast Furnace – dimana kalsium oksida (dari batu kapur yang merupakan bahan mentah) bereaksi dengan silikon dioksida menghasilkan cairan slag, kalsium silikat. Ini merupakan sebuah contoh dari silikon dioksida asam yang bereaksi dengan basa.
Oksida-oksida fosfor
Kita akan membahas dua oksida fosfor, fosfor(III) oksida, P4O6, dan fosfor(V) oksida, P4O10.Fosfor(III) oksida
Fosfor(III) oksida bereaksi dengan air dingin menghasilkan larutan asam lemah, H3PO3 – dikenal dengan asam fosfit, asam ortofosfit atau asam fosfonat. Reaksinya dengan air panas lebih rumit.
Asam murninya yang tak terionkan mempunyai struktur:
Asam fosfit mempunyai pKa 2.00 yang menjadikannya lebih kuat jika dibandingkan dengan asam organik pada umumnya seperti asam etanoat (pKa = 4.76).
Ini memungkinkan untuk mereaksikan fosfor(III) oksida secara langsung dengan basa, tetapi anda perlu mengetahui apa yang terjadi jika anda mereaksikan asam fosfit dengan basa.
Pada asam fosfit, dua atom hidrogen pada gugus -OH bersifat asam, tetapi yang lainnya bukan. Itu artinya anda akan mendapatkan dua kemungkinan reaksi, sebagai contoh, reaksi dengan larutan natrium hidroksida akan tergantung pada proporsi natrium hidroksida yang direaksikan.
Pada contoh pertama, hanya satu hidrogen yang bersifat asam yang bereaksi dengan ion hidroksida membentuk basa. Pada contoh kedua (menggunakan natrium hidroksida dua kali lebih banyak), kedua hidrogen bereaksi.
Fosfor(V) oksida
Fosfor(V) oksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan larutan yang mengandung campuran asam, yang tergantung pada kondisinya. Kita biasanya hanya mempertimbangkan salah satunya, yaitu asam fosfor(V), H3PO4 – juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.
Asam ini dalam keadaan murni dan tak terionkan mempunyai struktur:
Sekali lagi, anda tidak pernah mereaksikan oksida ini dengan basa, tetapi anda diharapkan mengetahui bagaimana asam fosfor(V) bereaksi dengan sesuatu seperti larutan natrium hidroksida.
Jika anda melihat kembali strukturnya, anda akan melihat ada 3 gugus -OH, dan masing-masing mempunyai atom hidrogen yang bersifat asam. Anda akan mendapatkan suatu reaksi dengan natrium hidroksida dalam tiga langkah, satu hidrogen akan bereaksi setelah hidrogen yang lain bereaksi dengan ion hidroksida.
Oksida-oksida sulfur
Kita akan membahas sulfur dioksida, SO2, dan sulfur trioksida, SO3.Sulfur dioksida
Sulfur dioksida sedikit larut dalam air, bereaksi dengan air menghasilkan larutan asam sulfit (asam sulfur(IV)), H2SO3. Ini hanya ada dalam bentuk larutan, usaha untuk mengisolasinya hanya akan mendapatkan sulfur dioksida kembali.
Asam ini jika tak terionkan mempunyai struktur:
Sulfur dioksida juga akan bereaksi secara langsung dengan basa seperti larutan natrium hidroksida. Jika gas sulfur dioksida dimasukkan ke dalam larutan natrium hidroksida, pada awalnya terbentuk larutan natrium sulfit kemudian diikuti dengan terbentuknya natrium hidrogensulfit jika sulfur dioksidanya berlebih.
Reaksi lain yang penting dari sulfur dioksida adalah dengan basa kalsium oksida membentuk kalsium sulfit (kalsium sulfur(IV)). Ini merupakan inti dari salah satu metode penghilangan sulfur dioksida dari gas buang pada pembangkit energi.
Sulfur trioksida
Sulfur trioksida bereaksi hebat dengan air menghasilkan kabut dari embun asam sulfat pekat.
Asam sulfat murni yang tak terionkan memiliki struktur:
Asam sulfat bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksonium (ion hidrogen dalam larutan) dan ion hidrogensulfat. Reaksi ini 100 % sempurna.
Hidrogen kedua lebih sulit untuk dihilangkan. Faktanya ion hidrogensulfat merupakan asam yang relatif lemah – kekuatan asamnya sama dengan asam-asam yang telah kita bahas pada halaman ini. Sekarang anda mendapatkan kesetimbangan:
Anda mungkin tidak memerlukan ini untuk pembahasan tingkat dasar, tetapi ini bermanfaat jika anda memahami alasan mengapa asam sulfat merupakan asam yang lebih kuat dari asam sulfit. Anda dapat menerapkan alasan yang sama untuk asam yang lain yang anda temukan pada halaman ini.
Ketika gugus -OH kehilangan satu ion hidrogen, muatan negatif yang ada pada oksigen tersebar (terdelokalisasi) ke seluruh ion melalui interaksi dengan oksigen-oksigen ikatan rangkap dua.
Hal ini mengarahkan pada anda bahwa delokalisasi yang lebih banyak akan anda dapatkan – dengan delokalisasi yang lebih banyak, ion yang lebih stabil akan terbentuk. Ion yang lebih stabil kurang disukai untuk bergabung kembali dengan ion hidrogen untuk kembali ke bentuk asam yang tak terionkan.
Asam sulfit hanya mempunyai satu oksigen ikatan rangkap dua, sedangkan asam sulfat mempunyai dua – itu menjadikan delokalisasinya lebih efektif, ion menjadi lebih stabil, dan menghasilkan asam yang lebih kuat.
Asam sulfat, tentu saja, dapat bereaksi sebagaimana reaksi-reaksi asam kuat yang telah anda kenal dari awal pelajaran kimia. Sebagai contoh, reaksi normal dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium sulfat – dimana kedua hidrogen yang bersifat asam bereaksi dengan ion hidroksida.
Secara prinsip, anda dapat juga memperoleh larutan natrium hidrogensulfat dengan menggunakan natrium hidroksida setengahnya yang bereaksi hanya dengan satu dari dua hidrogen yang bersifat asam yang ada pada asam sulfat. Dalam praktek, saya pribadi tidak pernah melakukannya – untuk saat ini saya tidak dapat menjelaskannya!
Sulfur trioksida sendiri akan bereaksi secara langsung dengan basa membentuk sulfat. Sebagai contoh, reaksi dengan kalsium oksida membentuk kalsium sulfat. Ini seperti reaksi dengan sulfur dioksida yang telah dijelaskan di atas.
Oksida-oksida klor
Klor membentuk beberapa oksida, tetapi hanya dua yang disebutkan pada silabus untuk tingkat A di UK yaitu klor(VII) oksida, Cl2O7, dan klor(I) oksida, Cl2O. Klor(VII) oksida juga dikenal sebagai dikloro heptoksida, dan klor(I) oksida dikenal sebagai dikloro monoksida.
Klor(VII) oksida
Klor(VII) oksida merupakan oksida tertinggi dari klor – klor mempunyai tingkat oksidasi maksimum +7. Ini merupakan kelanjutan dari kecenderungan oksida tertinggi pada unsur periode 3 untuk membentuk asam yang lebih kuat.Klor(VII) oksida bereaksi degan air menghasilkan asam yang sangat kuat, asam klor(VII) – dikenal juga sebagai asam perklorat. pH larutan secara umum sama dengan asam sulfat, yaitu sekitar 0.
Asam klor(VII) yang tak terionkan mempunyai struktur:
Asam klor(VII) bereaksi dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium klor(VII).
klor(VII) oksida sendiri juga bereaksi dengan larutan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.
Klor(I) oksida
Klor(I) oksida kurang bersifat asam dibanding klor(VII) oksida. Klor(I) oksida bereaksi dengan air sampai batas tertentu menghasilkan asam klor(I), HOCl – dikenal juga sebagai asam hipoklorit.
Catatan: anda mungkin juga menemukan asam klor(I) ditulis sebagai HClO. Bentuk yang kita gunakan disini lebih akurat karena menggambarkan bagaimana atom-atom bergabung.
Struktur asam klor(I) sama seperti yang ditunjukkan oleh rumusnya, HOCl. Asam ini tidak memiliki oksigen dengan ikatan rangkap dua, dan tidak ada delokalisasi muatan jika ion negatif terbentuk oleh hilangnya hidrogen.
Itu artinya bahwa ion negatif yang terbentuk sangat tidak stabil, dan dengan segera menarik kembali hidrogennya untuk kembali membentuk asam. Asam klor(I) merupakan asam yang sangat lemah (pKa = 7.43).
Asam klor(I) bereaksi dengan natrium hidroksida menghasilkan natrium klor(I) (natrium hipoklorit).
Klor(I) oksida juga bereaksi secara langsung dengan natrium hidroksida menghasilkan produk yang sama.
0 comments:
Post a Comment