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.
Dari
kecenderungan sederhana ini, anda cukup melihat pada oksida tertinggi
dari masing-masing unsur. Yaitu unsur-unsur pada baris pertama dari
daftar di atas, dimana unsur tersebut berada pada keadaan oksidasi
tertingginya yang dimungkinkan. Pola ini tidaklah sesederhana jika anda
memasukkan oksida-oksida lain.
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, O
2-, 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-Al
2O
3 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, P
4O
6, dan fosfor(V) oksida, P
4O
10.
Fosfor(III) oksida
Fosfor(III) oksida bereaksi dengan air
dingin menghasilkan larutan asam lemah, H
3PO
3 – dikenal dengan asam fosfit, asam ortofosfit atau asam fosfonat. Reaksinya dengan air panas lebih rumit.


Asam murninya yang tak terionkan mempunyai struktur:
Hidrogen
tidak dapat dilepaskan sebagai ion hingga anda menambahkan air ke dalam
asam ini, bahkan kemudian tidak ada yang dilepaskan karena asam fosfit
hanya asam lemah.
Asam fosfit mempunyai pK
a 2.00 yang menjadikannya lebih kuat jika dibandingkan dengan asam organik pada umumnya seperti asam etanoat (pK
a = 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), H
3PO
4 – juga dikenal sebagai asam fosfat atau asam ortofosfat.


Asam ini dalam keadaan murni dan tak terionkan mempunyai struktur:
Asam(V) fosfor juga merupakan asam lemah dengan pK
a 2.15. Hal itu membuatnya
secara fraksional lebih lemah dari asam fosfit. Kedua larutan asam ini pada konsentrasi sekitar 1 mol dm
-3 akan mempunyai pH sekitar 1.
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, SO
2, dan sulfur trioksida, SO
3.
Sulfur dioksida
Sulfur dioksida sedikit larut dalam air, bereaksi dengan air menghasilkan larutan asam sulfit (asam sulfur(IV)), H
2SO
3. Ini hanya ada dalam bentuk larutan, usaha untuk mengisolasinya hanya akan mendapatkan sulfur dioksida kembali.


Asam ini jika tak terionkan mempunyai struktur:
Asam sulfit juga merupakan asam lemah dengan pK
a
sekitar 1,8 – sangat sedikit lebih kuat dibandingkan dua jenis asam
dari fosfor di atas. Adalah masuk akal jika larutan pekat asam sulfit
juga mempunyai pH sekitar 1.
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 sufat merupakan asam kuat, dan secara umum larutannya mempunyai pH sekitar 0.
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, Cl
2O
7, dan klor(I) oksida, Cl
2O. 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:
Ketika
ion klor(VII) (ion perklorat) terbentuk oleh hilangnya ion hidrogen
(ketika bereaksi dengan air, sebagai contoh), muatan dapat
terdelokalisasi ke tiap atom oksigen dalam ion. Hal itu membuatnya
sangat stabil, dan artinya bahwa asam klor(VII) sangat kuat.
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 (pK
a = 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.
