Asid asetik

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Asid asetik
Rangka molekul asid asetikModel 3-dimensi molekul asid asetik
Maklumat
Nama sistematik Asid etanoat
Asid asetik
Nama alternatif Asid metanakarboksilat
Asetil hidroksida (AcOH)
Hidrogen asetik (HAc)
Asid cuka
Rumus molekul CH3COOH
Jisim molar 60.05 g/mol
Ketumpatan dan fasa 1.049 g cm−3, cecair
1.266 g cm−3, pepejal
Takat lebur 16.5 °C (289.6 ± 0.5 K) (61.6 °F)[1]
Takat didih 118.1 °C (391.2 ± 0.6 K) (244.5 °F)[1]
Keadaan Cecair tidak berwarna atau hablur
Keasidan (pKa) 4.76 pada 25 °C

Asid asetik, asid etanoik atau asid cuka adalah sebatian kimia asid organik yang dikenali sebagai perasa masam dan aroma dalam makanan. Asid cuka memiliki rumus empirik C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asid asetik tulen (disebut asid asetik glasial) adalah cecair higroskopik tak berwarna, dan memiliki takat beku 16.7°C.

Asid asetik merupakan salah satu asid karboksilik yang paling sederhana, setelah asid formik. Larutan asid asetik dalam air merupakan asid lemah iaitu hanya tercerai sebahagian sahaja yang menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asid asetik merupakan bahan kimia dan bahan asas industri yang penting. Asid asetik digunakan dalam penghasilan polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, serta pelbagai jenis serat dan kain. Dalam industri makanan, asid asetik digunakan sebagai pengawal keasidan. Di rumah, asid asetik cair juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, keperluan dunia akan asid asetik mencapai 6.5 juta tan setahun. 1.5 juta ton setahun diperoleh dari hasil kitar semula, sisanya diperoleh daripada industri petrokimia mahupun dari sumber hidup.

Penamaan[sunting | sunting sumber]

Asid asetik merupakan nama trivial atau nama komersial bagi sebatian ini, dan merupakan nama yang paling dianjurkan oleh IUPAC. Nama ini berasal daripada perkataan Latin acetum, yang bermaksud cuka. Nama sistematik bagi sebatian ini adalah asid etanoat. Asid asetik glasial merupakan nama trivial yang merujuk pada asid asetik yang tidak bercampur air. Disebut demikian kerana asid asetik bebas-air membentuk hablur mirip ais pada 16.7 °C, bawah sedikit berbanding suhu bilik.

Singkatan yang paling sering digunakan, dan merupakan singkatan rasmi bagi asid asetik ialah AcOH atau HOAc iaitu Ac bermaksud kumpulan asetil, CH3−C(=O)−. Pada konteks asid-bes, asid asetik juga sering disingkatkan menjadi HAc, walaupun banyak yang menganggap singkatan ini tidak benar. Ac juga tidak boleh disalahertikan dengan lambang unsur Aktinium (Ac).

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Kristal asid asetik yang dibekukan

Cuka telah dikenali manusia sejak dahulu kala. Cuka dihasilkan oleh pelbagai bakteria penghasil asid asetik, dan asid asetik merupakan hasil sampingan dari pembuatan bir atau wain.

Penggunaan asid asetik sebagai bahan kimia juga sudah dimulakan sejak lama. Pada abad ke-3 Sebelum Masihi, ahli falsafah Yunani purba Theophrastos menjelaskan bahawa cuka bertindak balas dengan logam-logam membentuk berbagai pigmen, misalnya plumbum putih (plumbum karbonat), dan verdigris, iaitu suatu pigmen hijau campuran dari garam-garam tembaga dan mengandungi tembaga (II) asetik. Bangsa Rom menghasilkan sapa, sebuah sirap yang amat manis, dengan mendidihkan anggur yang sudah masam. Sapa mengandung plumbum asetik, suatu zat manis yang disebut juga gula plumbum dan gula Saturnus. Akhirnya hal ini berlanjutan kepada peracunan plumbum yang dilakukan oleh bangsawan Rom.

Pada abad ke-8, cendekiawan Parsi Jabir ibn Hayyan menghasilkan asid asetik pekat dari cuka melalui penyulingan. Pada masa renaissance, asid asetik glasial dihasilkan dari penyulingan kering logam asetik. Pada abad ke-16, ahli alkimia Jerman Andreas Libavius menjelaskan prosedur tersebut, dan membandingkan asid asetik glasial yang dihasilkan dengan cuka. Ternyata asid asetik glasial memiliki banyak perbezaan sifat dengan larutan asid asetik dalam air, sehingga banyak ahli kimia yang mempercayai bahawa kedua-duanya sebenarnya adalah dua benda yang berbeza. Ahli kimia Prancis Pierre Adet akhirnya membuktikan bahawa kedua zat ini sebenarnya sama.

Pada 1847, ahli kimiaw Jerman Hermann Kolbe mensintesis asid asetik dari zat takorganik untuk pertama kalinya. Tindak balas kimia yang dilakukan adalah pengklorinan karbon disulfida menjadi karbon tetraklorida, diikuti dengan pirolisis menjadi tetrakloroetilena dan pengklorinan dalam air menjadi asid trikloroasetik, dan akhirnya penurunan melalui elektrolisis menjadi asid asetik.

Sejak 1910 kebanyakan asid asetik dihasilkan dari cecair piroligneous yang diperoleh dari penyulingan kayu. Cecair ini ditindak balaskan dengan kalsium hidroksida menghasilkan kalsium asetik yang kemudian diasidkan dengan asid sulfat menghasilkan asid asetik.

Sifat-sifat kimia[sunting | sunting sumber]

Keasidan

Atom hidrogen (H) pada kumpulan karboksil (−COOH) dalam asid karboksilik seperti asid asetik dapat dilepaskan sebagai ion H+ (proton), sehingga memberikan sifat asid. Asid asetik adalah asid lemah monoprotik dengan nilai pKa=4.8. Bes konjugatnya adalah asetik (CH3COO). Sebuah larutan 1.0 M asid asetik (kira-kira sama dengan kepekatan cuka rumah) memiliki pH sekitar 2.4.

Tindak balas keseimbangan asid asetik dalam air

Dimer siklik
Dimer siklik dari asid asetik, garis putus-putus melambangkan ikatan hidrogen.

Struktur kristal asid asetik menunjukkan bahawa molekul-molekul asid asetik berpasangan membentuk dimer yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen.[2] Dimer juga dapat dikesan pada wap bersuhu 120 °C. Dimer juga terjadi pada larutan cair di dalam pelarut tak-berikatan-hidrogen, dan kadang-kala pada cecair asid asetik tulen.[3] Dimer menjadi rosak dengan adanya pelarut berikatan hidrogen (misalnya air). Entalpi penceraian dimer tersebut dikira sebagai 65.0–66.0 kJ/mol, entropi penceraian sekitar 154–157 J mol–1 K–1.[4] Sifat pendimeran ini juga dimiliki oleh asid karboksilik sederhana lainnya.

Sebagai pelarut

Asid asetik cair adalah pelarut protik hidrofilik (berkutub), menyerupai air dan etanol. Asid asetik memiliki pemalar dielektrik yang sederhana iaitu 6.2, sehingga ia boleh melarutkan baik da;am sebatian berkutub seperi garam takorganik dan gula mahupun sebatian tidak berkutub seperti minyak dan unsur-unsur seperti sulfur dan iodin. Asid asetik bercambur dengan mudah dengan pelarut berkutub atau tidak berkutub lainnya seperti air, kloroform dan heksana. Sifat kelarutan dan kemudahan bercampur dari asid asetik ini membuatnya digunakan secara luas dalam industri kimia.

Tindak balas kimia

Asid asetik bersifat mengkakis terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, dan zink, membentuk gas hidrogen dan garam-garam asetik (disebut logam asetik). Logam asetik juga dapat diperoleh dengan tindak balas asid asetik dengan suatu bes yang sesuai. Contoh yang terkenal adalah tindak balas soda kuih (Natrium bikarbonat) bertindak balas dengan cuka. Hampir semua garam asetik larut dengan baik dalam air. Salah satu pengecualian adalah kromium (II) asetik. Contoh tindak balas pembentukan garam asetik:

Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g)

reaksi

NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Aluminium merupakan logam yang tahan terhadap kakisan kerana dapat membentuk lapisan aluminium oksida yang melindungi permukaannya. Maka, biasanya asid asetik diangkut dengan tangki-tangki aluminium.

Dua tindak balas organik tipikal dari asid asetik

Asid asetik mengalami tindak balas asid karboksilik, misalnya menghasilkan garam asetik apabila bertindak balas dengan alkali, menghasilkan logam etanoat apabila bertindak balas dengan logam, dan menghasilkan logam etanoat, air dan karbondioksida apabila bertindak balas dengan garam karbonat atau bikarbonat. Tindak balas organik yang paling terkenal dari asid asetik adalah pembentukan etanol melalui penurunan, pembentukan penurunan asid karboksilik seperti asetil klorida atau anhidrida asetik melalui penggantian nukleofilik. Anhidrida asetik dibentuk melalui kondensasi dua molekul asid asetik. Ester dari asid asetik dapat diperoleh melalui tindak balas pengesteran Fischer, dan juga pembentukan amida. Pada suhu 440 °C, asid asetik terurai menjadi metana dan karbon dioksida, atau ketena dan air.

Pengesanan

Asid asetik dapat dikenali dengan baunya yang khas. Selain itu, garam-garam dari asid asetik bertindak balas dengan larutan besi(III) klorida, yang menghasilkan warna merah pekat yang hilang apabila larutan diasidkan. Garam-garam asetik yang dipanaskan dengan arsenik trioksida (AsO3) membentuk kakodil oksida ((CH3)2As-O-As(CH3)2), yang mudah dikenali dengan baunya yang tidak menyenangkan.

Biokimia[sunting | sunting sumber]

Kumpulan asetil yang terdapat pada asid asetik merupakan kumpulan yang penting bagi biokimia pada hampir seluruh hidupan. Kumpulan asetil yang terikat pada koenzim A (Asetil-KoA), merupakan enzim utama bagi metabolisme karbohidrat dan lemak. Namun, asid asetik bebas memiliki kepekatan yang yang kecil dalam sel, kerana asid asetik bebas dapat menyebabkan gangguan pada mekanisme pengaturan pH sel. Berbeza dengan asid karboksilik berantai panjang (disebut juga asid lemak), asid asetik tidak ditemui pada trigliserida dalam tubuh makhluk hidup. Sekalipun demikian, trigliserida buatan yang memiliki kumpulan asetik, triasetin (trigliserin asetik), adalah zat aditif yang umum pada makanan, dan juga digunakan dalam kosmetik dan ubat-ubatan.

Asid asetik dihasil dan dikumuhkan oleh bakteria-bakteria tertentu, contohnya Acetobacter dan spesies Clostridium acetobutylicum. Bakteria-bakteria ini terdapat pada makanan, air, dan juga tanah, hinggakan asid asetik dapat dihasil pada buah-buahan/makanan yang telah basi. Asid asetik juga terdapat pelincir vagina manusia dan haiwan lainnya, berperanan sebagai agen anti-bakteria.[5]

Biosintesis asid asetik[sunting | sunting sumber]

Asid asetik merupakan hasil katabolisme aerob dalam jalur glikolisis atau perombakan glukosa. Asid piruvik sebagai hasil pengoksidaan glukosa dioksidakan oleh NAD+ terion lalu segera diikat oleh Koenzim-A. Pada prokariota proses ini terjadi di sitoplasma sementara pada eukariota berlangsung pada mitokondria.

Penghasilan[sunting | sunting sumber]

Kilang menulenan asid asetik di tahun 1884

Asid asetik dihasilkan secara sintetik mahupun secara alami melalui penapaian bakteri. Sekarang hanya 10% daripada penghasilan asid asetik dihasilkan melalui jalur biasa, namun kebanyakan hukum yang mengatur bahawa asid asetik yang terdapat dalam cuka haruslah berasal dari proses biologi. Dari asid asetik yang dihasilkan oleh industri kimia, 75% antaranya dihasilkan melalui pengkarbonilan metanol. Sisanya dihasilkan melalui kaedah-kaedah alternatif.[6]

Penghasilan keseluruhan asid asetik dunia diperkirakan 5 Mt/a (juta tan setahun), setengahnya dihasilkan di Amerika Syarikat. Eropah menghasilkan sekitar 1 Mt/a dan terus menurun, sedangkan Jepun menghasilkan sekitar 0.7 Mt/a. 1.51 Mt/a dihasilkan melalui proses kitar semula, sehingga jumlah pasaran asid asetik mencapai 6.51 Mt/a.[7][8] Perusahan penghasilan asid asetik terbesar adalah Celanese dan BP Chemicals. Perusahan yang lain ialah Millenium Chemicals, Sterling Chemicals, Samsung, Eastman, dan Svensk Etanolkemi.

Pengkarbonilan metanol[sunting | sunting sumber]

Kebanyakan asid asetik tulen dihasilkan melalui pengkarbonilan. Dalam tindak balas ini, metanol dan karbon monoksida bertindak balas menghasilkan asid asetik

CH3OH + CO → CH3COOH

Proses ini melibatkan iodometana sebagai pengantara, iaitu tindak balas itu sendiri terjadi dalam tiga tahap dengan mangkin logam kompleks pada tahap kedua.

(1) CH3OH + HICH3I + H2O
(2) CH3I + CO → CH3COI
(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI

Jika keadaan tindak balas diatur sedemikian rupa, proses tersebut juga dapat menghasilkan anhidrida asetik sebagai hasil tambahan. Pengkarbonilan metanol sejak lama merupakan kaedah paling menjanjikan dalam penghasilan asid asetik kerana baik metanol mahupun karbon monoksida merupakan bahan mentah komoditi. Henry Dreyfus mengembangkan pengilangan pengkarbonilan metanol pada perusahaan Celanese pada tahun 1925.[9] Namun, kurangnya bahan-bahan praktikal yang dapat diisi bahan-bahan mengkakis dari tindak balas ini pada tekanan yang diperlukan iaitu 200 atm menyebabkan kaedah ini ditinggalkan untuk tujuan komersial. Pada 1963, kilang komersial pertama yang menggunakan pengkarbonilan metanol didirikan oleh perusahaan kimia Jerman, BASF dengan mangkin kobalt (Co). Pada 1968, ditemukan mangkin kompleks Rhodium, cis−[Rh(CO)2I2] yang dapat beroperasi dengan optimum pada tekanan rendah tanpa produk sampingan. Kilang pertama yang menggunakan mangkin tersebut adalah perusahan kimia AS Monsanto pada 1970, dan kaedah pengkarbonilan metanol bermangkinkan Rhodium dinamakan proses Monsanto dan menjadi kaedah penghasilan asid asetik paling dominan. Pada akhir 1990'an, perusahan petrokimia British Petroleum mengkomersialkan mangkin Cativa ([Ir(CO)2I2]) yang didukung oleh ruthenium. Proses berasaskan iridium ini lebih efisien dan lebih "hijau" dari kaedah sebelumnya[10], sehingga menggantikan proses Monsanto.

Pengoksidaan asetaldehida[sunting | sunting sumber]

Sebelum pengkomersialan proses Monsanto, kebanyakan asid asetik dihasilkan melalui pengoksidaan asetaldehida. Sekarang, pengoksidaan asetaldehida merupakan kaedah penghasilan asid asetik kedua terpenting, sekalipun tidak berdaya saing apabila dibandingkan dengan kaedah pengkarbonilan metanol. Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui pengoksidaan butana atau nafta ringan, atau penghidratan etilena. Ketika butena atau nafta ringan dipanaskan bersama udara disertakan dengan beberapa ion logam, termasuk ion mangan, kobalt dan kromium, terbentuk peroksida yang selanjutnya terurai menjadi asid asetik sesuai dengan persamaan tindak balas bawah ini.

2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O

Umumnya tindak balas ini dijalankan pada suhu dan tekanan sedemikian rupa sehingga tercapai suhu setinggi mungkin namun butana masih wujud dalam keadaan cecair. Keadaan tindak balas pada umumnya sekitar 150 °C and 55 atm. Produk sampingan seperti butanon, etil asetat, asid formik dan asid propionik juga mungkin terbentuk. Produk sampingan ini juga bernilai komersial dan jika diinginkan keadaan tindak balas dapat diubah untuk menghasilkan lebih banyak produk samping, namun pemisahannya dari asid asetik menjadi terganggu kerana memmerlukan kos yang lebih banyak.

Melalui keadaan dan mangkin yang sama asetaldehid dapat dioksida oleh oksigen udara menghasilkan asid asetik.

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH

Dengan menggunakan mangkin moden, tindak balas ini dapat memiliki nisbah hasil (yield) lebih besar dari 95%. Hasil sampingan utamanya adalah etil asetat, asid formik dan formaldehid, semuanya memiliki takat didih yang lebih rendah daripada asid asetik sehingga dapat dipisahkan dengan mudah melalui penyulingan.

Penggunaan[sunting | sunting sumber]

Botol berisi 2,5 liter asid asetik di laboratorium

Asid asetik digunakan sebagai bahan kimia untuk menghasilkan pelbagai sebatian kimia. Sebahagian besar (40-45%) daripada asid asetik dunia digunakan sebagai bahan untuk menghasilkan monomer vinil asetik (vinyl acetate monomer, VAM). Selain itu, asid asetik juga digunakan dalam penghasilan anhidrida asetik dan juga ester. Penggunaan asid asetik lainnya, termasuk penggunaan dalam cuka relatif kecil.

Keselamatan[sunting | sunting sumber]

Asid asetik pekat bersifat mengkakis, maka, harus digunakan dengan penuh hati-hati. Asid asetik dapat menyebabkan luka bakar, kerosakan kekal pada mata, serta rangsangan pada membran mukosa. Lecur atau lepuhan boleh tidak terlihat kesannya hingga beberapa jam setelah kena. Sarung tangan getah juga tidak melindungi dari asid asetik, sehingga dalam menangani sebatian ini perlu digunakan sarung tangan berbahan getah nitril. Asid asetik pekat juga dapat terbakar di makmal, namun dengan sukar. Ia menjadi mudah terbakar jika suhu ruang melebihi 39 °C (102 °F), dan dapat membentuk campuran yang mudah meledak di udara (had ledakan: 5.4%-16%).

Asid asetik adalah sebatian korosif
Kepekatan
berdasar berat
Kemolaran Kelas Frasa-R
10%–25% 1.67–4.16 mol/L Rangsangan (Xi) R36/38
25%–90% 4.16–14.99 mol/L Kakisan (C) R34
>90% >14.99 mol/L Kakisan (C) R10, R35

Larutan asid asetik dengan kepekatan lebih dari 25% harus ditangani di kebuk wasap kerana wapnya yang mampu mengkakis dan berbau. Asid asetik cair, seperti pada cuka, tidak berbahaya. Namun penggunaan asid asetik yang lebih pekat adalah berbahaya bagi manusia serta haiwan. Hal itu dapat menyebabkan kerosakan pada sistem pencernaan, dan perubahan yang mematikan pada keasidan darah.

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. 1.0 1.1 http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C64197&Units=SI&Mask=4#Thermo-Phase
  2. Jones, R.E.; Templeton, D.H. (1958). "The crystal structure of acetic acid". Acta Crystallogr. 11(7), 484–87.
  3. James M. Briggs; Toan B. Nguyen; William L. Jorgensen. Monte Carlo simulations of liquid acetic acid and methyl acetate with the OPLS potential functions. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3315-3322.
  4. James B. Togeas. Acetic Acid Vapor: 2. A Statistical Mechanical Critique of Vapor Density Experiments. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5438-5444. doi:10.1021/jp058004j
  5. Dictionary of Organic Compounds (6th Edn.), Vol. 1 (1996). London: Chapman & Hall. ISBN 0-412-54090-8
  6. Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (2001). Appl. Catal. A: Gen. 221, 253–265.
  7. "Production report". Chem. Eng. News (July 11, 2005), 67–76.
  8. Suresh, Bala (2003). "Acetic Acid". CEH Report 602.5000, SRI International.
  9. Wagner, Frank S. (1978) "Acetic acid." In: Grayson, Martin (Ed.) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, New York: John Wiley & Sons.
  10. Lancaster, Mike (2002) Green Chemistry, an Introductory Text, Cambridge: Royal Society of Chemistry, pp. 262–266. ISBN 0-85404-620-8.

Pautan luar[sunting | sunting sumber]