REAKSI HIDROLISIS

I.         PENGERTIAN

Pencampuran larutan asam dengan larutan basa akan menghasilkan garam dan air. Namun demikian, garam dapat bersifat asam, basa maupun netral. Sifat garam bergantung pada jenis komponen asam dan basanya. Garam dapat terbentuk dari asam kuat dengan basa kuat, asam lemah dengan basa kuat, asam kuat dengan basa lemah, atau asam lemah dengan basa lemah. Jadi, sifat asam basa suatu garam dapat ditentukan dari kekuatan asam dan basa penyusunnya. Sifat keasaman atau kebasaan garam ini disebabkan oleh sebagian garam yang larut bereaksi dengan air. Proses larutnya sebagian garam bereaksi dengan air ini disebut hidrolisis (hidro yang berarti air dan lisis yang berarti peruraian).

Hidrolisis adalah reaksi kimia yang memecah molekul air (H₂O) menjadi kationhidrogen (H⁺) dan anion hidroksida (OH⁻) melalui suatu proses kimia. Proses ini biasanya digunakan untuk memecah polimer tertentu, terutama yang dibuat melaluipolimerisasi tumbuh bertahap (step-growth polimerization).

Hidrolosis berbeda dengan hidrasi. Pada hidrasi, molekul tidak terpecah menjadi dua senyawa baru.

Hidrolisis merupakan reaksi penguraian garam oleh air atau reaksi ion-ion garam dengan air. Pada penguraian garam ini, dapat terjadi beberapa kemungkinan, yaitu :

·                     Ion garam bereaksi dengan air menghasilkan ion H

·                     Ion garam bereaksi dengan air menghasilkan ion H+, sehingga menyebabkan [H+] dalaMm air bertambah dan akibatnya [H+] > [OH-], maka larutan bersifat asam.

·                     Ion garam tersebut tidak bereaksi dengan air, sehingga [H+] dalam air akan tetap sama dengan [OH-], maka air akan tetap netral (pH = 7).

Ion garam dianggap bereaksi dengan air, bila ion tersebut dalam reaksinya menghasilkan asam lemah atau basa lemah, sebab bila menghasilkan asam atau basa kuat maka hasil reaksinya akan segera terionisasi sempurna dan kembali menjadi ion-ionnya. Jika ditinjau dari asam dan basa pembentuknya ada empat jenis garam yang dikenal, yaitu ;

1. Garam yang terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat

2. Garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa lemah

3. Garam yang terbentuk dari asam lemah dengan basa lemah

4. Garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa kuat

1. Garam dari Asam Kuat dengan Basa Kuat

Asam kuat dan basa kuat bereaksi membentuk garam dan air. Kation dan anion garam berasal dari elektrolit kuat yang tidak terhidrolisis, sehingga larutan ini bersifat netral, pH larutan ini sama dengan 7.

Contoh

Larutan KCl berasal dari basa kuat KOH terionisasi sempurna membentuk kation dan anionnya. KOH terionisasi menjadi H ⁺ dan Cl ^- . Masing-masing ion tidak bereaksi dengan air, reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.

KCl _(aq) → K ⁺ _(aq) + Cl ^- _(aq)

K ⁺ _(aq) + H ₂ O _(l) →

Cl ^- _(aq) + H ₂ O _(l) →

2. Garam dari Asam Kuat dengan Basa Lemah

Garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa lemah mengalami hidrolisis sebagian (parsial) dalam air. Garam ini mengandung kation asam yang mengalami hidrolisis. Larutan garam ini bersifat asam, pH <7.

Contoh

Amonium klorida (NH ₄ Cl) merupakan garam yang terbentuk dari asam kuat, HCl dalam basa lemah NH ₃ . HCl akan terionisasi sempurna menjadi H ⁺ dan Cl ^-sedangkan NH ₃ dalam larutannya akan terionisasi sebagian membentuk NH ₄ ⁺ dan OH ^- . Anion Cl ^- berasal dari asam kuat tidak dapat terhidrolisis, sedangkan kation NH₄ ⁺ berasal dari basa lemah dapat terhidrolisis.

NH ₄ Cl _(aq) → NH ₄ ⁺ _(aq) + Cl ^- _(aq)

Cl ^- _(aq) + H ₂ O _(l) →

NH ₄ ⁺ _(aq) + H ₂ O _(l) → NH _{3 (aq)} + H ₃ O ⁺ _(aq)

Reaksi hidrolisis dari amonium (NH ₄ ⁺ ) merupakan reaksi kesetimbangan. Reaksi ini menghasilkan ion oksonium (H ₃ O ⁺ ) yang bersifat asam (pH<7). Secara umum reaksi ditulis:

BH ⁺ + H ₂ O → B + H ₃ O ⁺

3. Garam dari Asam Lemah dengan Basa Kuat

Garam yang terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat mengalami hidrolisis parsial dalam air. Garam ini mengandung anion basa yang mengalami hidrolisis. Larutan garam ini bersifat basa (pH > 7).

Contoh

Natrium asetat (CH ₃ COONa) terbentuk dari asam lemah CH ₃ COOH dan basa kuat NaOH. CH ₃ COOH akan terionisasi sebagian membentuk CH ₃ COO ^- dan Na ⁺ . Anion CH ₃ COO ^- berasal dari asam lemah yang dapat terhidrolisis, sedangkan kation Na ⁺ berasal dari basa kuat yang tidak dapat terhidrolisis.

CH ₃ COONa _(aq) → CH ₃ COO ^- _(aq) + Na ⁺ _(aq)

Na ⁺ _(aq) + H ₂ O _(l) →

CH ₃ COO ^- _(aq) + H ₂ O _(l) → CH ₃ COOH _(aq) + OH ^- _(aq)

Reaksi hidrolisis asetat (CH ₃ COO ^‑ ) merupakan reaksi kesetimbangannya. Reaksi ini menghasilkan ion OH ^‑ yang bersifat basa (pH > 7). Secara umum reaksinya ditulis:

A ^- + H ₂ O → HA + OH ^-

4. Garam dari Asam Lemah dengan Basa Lemah

Asam lemah dengan basa lemah dapat membentuk garam yang terhidrolisis total (sempurna) dalam air. Baik kation maupun anion dapat terhidrolisis dalam air. Larutan garam ini dapat bersifat asam, basa, maupun netral. Hal ini bergantung dari perbandingan kekuatan kation terhadap anion dalam reaksi dengan air.

Contoh

Suatu asam lemah HCN dicampur dengan basa lemah, NH ₃ akan terbentuk garam NH₄ CN. HCN terionisasi sebagian dalam air membentuk H ⁺ dan CN ^- sedangkan NH ₃dalam air terionisasi sebagian membentuk NH4+ dan OH-. Anion basa CN ^- dan kation asam NH ₄ ⁺ dapat terhidrolisis di dalam air.

NH ₄ CN _(aq) → NH ₄ ⁺ _(aq) + CN ^- _(aq)

NH ₄ ⁺ _(aq) + H ₂ O → NH _3(aq) + H ₃ O _(aq) ⁺

CN ^- _(aq) + H ₂ O _(e) → HCN _(aq) + OH ^- _(aq)

Sifat larutan bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa penyusunnya (Ka dan Kb)

·         Jika Ka < Kb (asam lebih lemah dari pada basa) maka anion akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan bersifat basa.

·         jika Ka > Kb (asam lebih kuat dari pada basa) maka kation akan terhidrolisis lebih banyak dalam larutan bersifat asam.

·         Jika Ka = Kb (asam sama lemahnya dengan basa) maka larutan bersifat netral.

Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis disebut tetapan hidrolisis dan dilambangkan dengan K h.  

Kh =      Kw

    Ka atau Kb

II.      SENYAWA OBAT

Hidrolisis badan obat bisa menjadi faktor utama dalam ketidakstabilan solusi. Aspirin, misalnya, mengalami hidrolisis dengan produk degradasi yang dihasilkan menjadi asam salisilat dan asam asetat. Tingkat reaksi ini dikatakan urutan kedua, karena tidak hanya tergantung pada konsentrasi aspirin, tetapi pada pH larutan (misalnya konsentrasi ion hidronium pada nilai pH larutan kurang dari sekitar 2,5 atau konsentrasi ion hidroksil pada pH larutan nilai lebih besar dari sekitar 7,0). Pada pH = 7,5, istilah tarif hidrolisis aspirin dapat ditulis:

 mana,

 [A] = konsentrasi aspirin

 [OH -] = konsentrasi ion hidroksil

K = laju urutan kedua konstan

t = waktu

Jika solusinya adalah buffer sehingga konsentrasi ion hidroksil dasarnya tetap konstan, tingkat ekspresi mungkin ditulis ulang sebagai:

dimana,

C = konsentrasi ion hidroksil berubah

Sejak dua konstanta selalu dapat dikombinasikan menjadi satu konstan, ekspresi di atas adalah sama dengan:

dimana,

K app = KC

Dari persamaan di atas, dapat dilihat bahwa penurunan aspirin dalam larutan buffer pada pH = 7,5 akan mengikuti kinetika orde pertama, yaitu reaksi akan tampak reaksi orde satu, tergantung hanya pada konsentrasi dari satu reaktan yaitu aspirin.

Bentuk terpadu dari tingkat ekspresi urutan pertama adalah:

dimana,

A t = jumlah obat yang tersisa pada waktu = t

A o = jumlah obat awalnya hadir

K app = urutan tingkat pertama terlihat konstan

t = waktu sampling

Persamaan ini adalah dalam bentuk:

y = mx + b

dimana,

m = kemiringan garis

b = titik potong y

Untuk hidrolisis aspirin dalam larutan buffer (pH = 7,5), a-log plot semikonsentrasi sisa aspirin terhadap waktu harus menghasilkan sebuah garis lurus dengan kemiringan negatif sebesar-K app.

Yang pertama tingkat pesanan ditentukan secara eksperimental konstan (K app) dapat terkait dengan urutan tingkat kedua benar konstan dengan ekspresi:

K app = K[OH - ] K app = K [OH -]

 Urutan pseudo degradasi pertama aspirin dalam larutan buffer pada pH = 7,5 dapat diikuti dengan mengukur peningkatan konsentrasi asam salisilat spektrofotometri.

Satu mol asam salisilat diproduksi ketika salah satu mol aspirin merendahkan, maka, dengan menggunakan rasio berat molekul aspirin untuk asam salisilat, kita dapat menentukan berat aspirin terdegradasi untuk setiap mg asam salisilat yang dihasilkan.

Dengan demikian, setiap miligram asam salisilat ini merupakan penurunan 1,304 miligram aspirin. Karena jumlah ini adalah aspirin awalnya dikenal dan karena jumlah aspirin yang terdegradasi dapat ditentukan, jumlah sisa aspirin dapat dihitung.

III.   MEKANISME REAKSI HIDROLISIS

Reaksi Hidrolisis terjadi ketika suatu asam bertemu dengan basa yang akan menghasilkan garam dan air yang merubah pH dari campuran tersebut. Dalam reaksi hidrolisis, terjadi penarikan H+ dan OH- dari senyawa asam dan basa. H+ dan OH- berikatan menjadi air. Sedangkan pembentuk senyawa asam dan basa yang lain bersatu membentuk dari garam campuran asam basa tersebut. Garam tersebut dapat bersifat asam atau basa atau netral tergantung dari sifat – sifat para campurannya apakan asam kuat, asam lemah, basa kuat, basa lemah.

Contohnya Ketengikan disebabkan oleh adanya perubahan yang terjadi dari reaksi dengan oksigen di udara-sehingga disebut ketengikan oksidatif. Off flavour dihasilkan oleh reaksi hidrolisis yang dikatalis oleh enzim-sehingga disebut ketengikan hidrolisis. Reaksi hidrolisis dan efek absorpsi dapat dikurangi dengan penyimpanan dingin, transportasi yang baik, pengemasan yang hati-hati dan sterilisasi sementara ketengikan oksidatif tidak dapat dikurangi dengan merendahkan temperatur ruang penyimpanan.

Pada reaksi hidrolisis akan dihasilkan gliserida dan asam lemak bebas dengan rantai pendek (C4 - C12). Akibat yang ditimbulkan dari reaksi ini adalah terjadinya perubahan bau dan rasa dari minyak atau lemak, yaitu timbulnya rasa tengik (Djatmiko dan Pandjiwidjaja, 1984). Ketengikan oksidasi yang umum dijumpai yaitu reaksi oksidasi pada ikatan rangkap dari asam lemak tidak jenuh. Asam lemak tidak jenuh mempunyai ikatan rangkap yang mempengaruhi reaksi ini menyebabkan lemak menjadi keras dan kental. Peroksida merupakan hasil antara yang biasanya dipakai sebagai ukuran tingkat ketengikan (Kaced, et al., 1984). Ketengikan oksidatif merupakan reaksi autocatalytic dimana laju reaksi meningkat sejalan dengan meningkatnya waktu penyimpanan. Hal ini disebabkan karena adanya hasil oksidasi awal yang dapat mempercepat reaksi oksidasi selanjutnya, dan reaksi ini dikenal sebagai reaksi berantai (Schultz, et.al., 1962).

Ketengikan hirdrolisis disebabkan oleh hidrolisis trigliserida, adanya uap air dan pembebasan asam lemak bebas. Dalam reaksi hidrolisis, lemak dan minyak akan diubah menjadi asam-asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi hidrolisis mengakibatkan kerusakan lemak dan minyak. Ini terjadi karena terdapat terdapat sejumlah air dalam lemak dan minyak tersebut.

Kerusakan lemak yang utama adalah timbulnya bau dan rasa tengik yang disebut proses ketengikan. Hal ini disebabkan oleh proses otooksidasi radikal asam lemak tidak jenuh dalam minyak. Otooksidasi dimulai dengan pembentukan faktor-faktor yang dapat mempercepat reaksi seperti cahaya, panas, peroksida lemak atau hidroperoksida, logam-logam berat, dan enzim- enzim lipoksidase.

Oksidasi dapat berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan lemak atau minyak . terjadinya reaksi oksidasi ini akan mengakibatkan bau tengik pada lemak atau minyak. Reaksi oksidasi lemak akan berlangsung dalam tiga tahap. Pada tahap permulaan terjadi reaksi pembentukan radikal lemak bebas dan pemisahan hidrogen dari lemak yang tidak jenuh.

IV.   MANFAAT REAKSI HIDROLISIS

Reaksi hidrolisis digunakan untuk menetralkan suatu campuran asam dan basa yang menghasilkan air dan garam. Salah satu hasil dari reaksi hidrolisis yaitu terbentuknya garam yang biasa dijumpai di dapur (NaCl) yang merupakan produk dari reaksi asam basa

HCl (aq) + NaOH (aq)              NaCl (aq) + H2O (l)

Reaksi hidrolisis digunakan untuk merubah pH suatu larutan.

·         Garam yang menghasilkan larutan basa, dihasilkan dari suatu reaksi antara asam lemah dan basa kuat.

·         Garam yang menghasilkan larutan asam dihasilkan dari suatu reaksi antara asam kuat dan basa lemah.

Selain mengahsilkan garam, reaksi hidrolisis dapat digunakan dalam bidang pertanian. Agar tanaman tumbuh dengan baik, maka pH tanaman harus dijagam pH tanah di daerah pertanian harus disesuaikan dengan pH tanamannya. Oleh karena itu diperlukan pupuk yang dapat menjaga pH tanah agar tidak terlalu asam atau basa. Biasanya para petani menggunakan pelet padat (NH ₄ ) ₂ SO ₄ untuk menurunkan pH tanah. Garam (NH ₄ ) ₂ SO ₄ bersifat asam, ion NH ₄ ⁺ akan terhidrolisis dalam tanah membentuk NH ₃ dan H ⁺ yang bersifat asam.

Hidrolisis pun dapat digunakan dalm proses pembuatan suatu larutan yang digunakan dalam rumah tangga. Kita sering memakai bayclin atau sunklin untuk memutihkan pakaian kita. Produk ini mengandung kira-kira 5 % NaOCl yang sangat reaktif sehingga dapat menghancurkan pewarna, sehingga pakaian menjadi putih kembali. Garam ini terbentuk dari asam lemah HOCl dengan basa kuat NaOH. Ion OCl ^- terhidrolisis menjadi HOCl dan OH ^-, sehingga garam NaOCl bersifat basa.