Teori asam dan basa Arrhenius
Teori
- Asam adalah zat yang menghasilkan ion hidrogen dalam larutan.
- Basa adalah zat yang menghasilkan ion hidroksida dalam larutan.
Penetralan terjadi karena ion hidrogen dan ion hidroksida bereaksi untuk menghasilkan air.
Pembatasan teori
Asam
hidroklorida (asam klorida) dinetralkan oleh kedua larutan natrium
hidroksida dan larutan amonia. Pada kedua kasus tersebut, kamu akan
memperoleh larutan tak berwarna yang dapat kamu kristalisasi untuk
mendapatkan garam berwarna putih – baik itu natrium klorida maupun
amonium klorida.
Keduanya jelas merupakan reaksi yang sangat mirip. Persamaan lengkapnya adalah:
Pada
kasus natrium hidroksida, ion hidrogen dari asam bereaksi dengan ion
hidroksida dari natrium hidroksida – sejalan dengan teori Arrhenius.
Akan tetapi, pada kasus amonia, tidak muncul ion hidroksida sedikit pun!
anda
bisa memahami hal ini dengan mengatakan bahwa amonia bereaksi dengan
air yang melarutkan amonia tersebut untuk menghasilkan ion amonium dan
ion hidroksida:
Reaksi
ini merupakan reaksi reversibel, dan pada larutan amonia encer yang
khas, sekitar 99% sisa amonia ada dalam bentuk molekul amonia. Meskipun
demikian, pada reaksi tersebut terdapat ion hidroksida, dan kita dapat
menyelipkan ion hidroksida ini ke dalam teori Arrhenius.
Akan tetapi, reaksi yang sama juga terjadi antara gas amonia dan gas hidrogen klorida.
Pada
kasus ini, tidak terdapat ion hidrogen atau ion hidroksida dalam
larutan – karena bukan merupakan suatu larutan. Teori Arrhenius tidak
menghitung reaksi ini sebagai reaksi asam-basa, meskipun pada faktanya
reaksi tersebut menghasilkan produk yang sama seperti ketika dua zat
tersebut berada dalam larutan. Ini adalah sesuatu hal yang lucu!
Teori asam dan basa Bronsted-Lowry
Teori
- Asam adalah donor proton (ion hidrogen).
- Basa adalah akseptor proton (ion hidrogen).
Hubungan antara teori Bronsted-Lowry dan teori Arrhenius
Teori Bronsted-Lowry tidak berlawanan dengan teori Arrhenius – Teori Bronsted-Lowry merupakan perluasan teori Arrhenius.
Ion hidroksida tetap berlaku sebagai basa karena ion hidroksida menerima ion hidrogen dari asam dan membentuk air.
Asam
menghasilkan ion hidrogen dalam larutan karena asam bereaksi dengan
molekul air melalui pemberian sebuah proton pada molekul air.
Ketika
gas hidrogen klorida dilarutkan dalam air untuk menghasilkan asam
hidroklorida, molekul hidrogen klorida memberikan sebuah proton (sebuah
ion hidrogen) ke molekul air. Ikatan koordinasi (kovalen dativ)
terbentuk antara satu pasangan mandiri pada oksigen dan hidrogen dari
HCl. Menghasilkan ion hidroksonium, H3O+.
Ketika
asam yang terdapat dalam larutan bereaksi dengan basa, yang berfungsi
sebagai asam sebenarnya adalah ion hidroksonium. Sebagai contoh, proton
ditransferkan dari ion hidroksonium ke ion hidroksida untuk mendapatkan
air.
Tampilan elektron terluar, tetapi mengabaikan elektron pada bagian yang lebih dalam:
Adalah sesuatu hal yang penting untuk mengatakan bahwa meskipun anda berbicara tentang ion hidrogen dalam suatu larutan, H+(aq), sebenarnya anda sedang membicarakan ion hidroksonium.
Permasalahan hidrogen klorida / amonia
Hal
ini bukanlah suatu masalah yang berlarut-larut dengan menggunakan teori
Bronsted-Lowry. Apakah anda sedang membicarakan mengenai reaksi pada
keadaan larutan ataupun pada keadaan gas, amonia adalah basa karena
amonia menerima sebuah proton (sebuah ion hidrogen). Hidrogen menjadi
tertarik ke pasangan mandiri pada nitrogen yang terdapat pada amonia
melalui sebuah ikatan koordinasi.
Jika amonia berada dalam larutan, amonia menerima sebuah proton dari ion hidroksonium:
Jika reaksi terjadi pada keadaan gas, amonia menerima sebuah proton secara langsung dari hidrogen klorida:
Cara yang lain, amonia berlaku sebagai basa melalui penerimaan sebuah ion hidrogen dari asam.
Pasangan konjugasi
Ketika
hidrogen klorida dilarutkan dalam air, hampir 100% hidrogen klorida
bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksonium dan ion klorida.
Hidrogen klorida adalah asam kuat, dan kita cenderung menuliskannya
dalam reaksi satu arah:
Pada
faktanya, reaksi antara HCl dan air adalah reversibel, tetapi hanya
sampai pada tingkatan yang sangat kecil. Supaya menjadi bentuk yang
lebih umum, asam dituliskan dengan HA, dan reaksi berlangsung
reversibel.
Perhatikan reaksi ke arah depan:
- HA adalah asam karena HA mendonasikan sebuah proton (ion hidrogen) ke air.
- Air adalah basa karena air menerima sebuah proton dari HA.
Akan tetapi ada juga reaksi kebalikan antara ion hidroksonium dan ion A-:
- H3O+ adalah asam karena H3O+ mendonasikan sebuah proton (ion hidrogen) ke ion A-.
- Ion A- adalah basa karena A- menerima sebuah proton dari H3O+.
Reaksi reversibel mengandung dua asam dan dua basa. Kita dapat menganggapnya berpasangan, yang disebut pasangan konjugasi.
Ketika asam, HA, kehilangan sebuah proton asam tersebut membentuk sebuah basa A-. Ketika sebuah basa, A-, menerima kembali sebuah proton, basa tersebut kembali berubah bentuk menjadi asam, HA. Keduanya adalah pasangan konjugasi.
Anggota
pasangan konjugasi berbeda antara satu dengan yang lain melalui
kehadiran atau ketidakhadiran ion hidrogen yang dapat ditransferkan.
Jika anda berfikir mengenai HA sebagai asam, maka A- adalah sebagai basa konjugasinya.
Jika anda memperlakukan A- sebagai basa, maka HA adalah sebagai asam konjugasinya.
Air
dan ion hidroksonium juga merupakan pasangan konjugasi. Memperlakukan
air sebagai basa, ion hidroksonium adalah asam konjugasinya karena ion
hidroksonium memiliki kelebihan ion hidrogen yang dapat diberikan lagi.
Memperlakukan
ion hidroksonium sebagai asam, maka air adalah sebagai basa
konjugasinya. Air dapat menerima kembali ion hidrogen untuk membentuk
kembali ion hidroksonium.
Contoh yang kedua mengenai pasangan konjugasi
Berikut ini adalah reaksi antara amonia dan air yang telah kita lihat sebelumnya:
Hal
pertama yang harus diperhatikan adalah forward reaction terlebih
dahulu. Amonia adalah basa karena amonia menerima ion hidrogen dari air.
Ion amonium adalah asam konjugasinya – ion amonium dapat melepaskan
kembali ion hidrogen tersebut untuk membentuk kembali amonia.
Air
berlaku sebagai asam, dan basa konjugasinya adalah ion hidroksida. Ion
hidroksida dapat menerima ion hidrogen untuk membentuk air kembali.
Perhatikanlah
hal ini pada tinjauan yang lain, ion amonium adalah asam, dan amonia
adalah basa konjugasinya. Ion hidroksida adalah basa dan air adalah asam
konjugasinya.
Zat amfoter
Anda mungkin memperhatikan
(atau bahkan mungkin juga tidak memperhatikan!) bahwa salah satu dari
dua contoh di atas, air berperilaku sebagai basa, tetapi di lain pihak
air berperilaku sebagai asam.
Suatu zat yang dapat berperilaku baik sebagai asam atau sebagai basa digambarkan sebagai amfoter.
Teori asam dan basa Lewis
Teori ini memperluas pemahaman anda mengenai asam dan basa.
Teori
- Asam adalah akseptor pasangan elektron.
- Basa adalah donor pasangan elektron.
Hubungan antara teori Lewis dan teori Bronsted-Lowry
Basa Lewis
Hal
yang paling mudah untuk melihat hubungan tersebut adalah dengan
meninjau dengan tepat mengenai basa Bronsted-Lowry ketika basa
Bronsted-Lowry menerima ion hidrogen. Tiga basa Bronsted-Lowry dapat
kita lihat pada ion hidroksida, amonia dan air, dan ketianya bersifat
khas.
Teori
Bronsted-Lowry mengatakan bahwa ketiganya berperilaku sebagai basa
karena ketiganya bergabung dengan ion hidrogen. Alasan ketiganya
bergabung dengan ion hidrigen adalah karena ketiganya memiliki pasangan
elektron mandiri – seperti yang dikatakan oleh Teori Lewis. Keduanya
konsisten.
Jadi bagaimana Teori Lewis merupakan suatu tambahan
pada konsep basa? Saat ini belum – hal ini akan terlihat ketika kita
meninjaunya dalam sudut pandang yang berbeda.
Tetapi bagaimana
dengan reaksi yang sama mengenai amonia dan air, sebagai contohnya? Pada
teori Lewis, tiap reaksi yang menggunakan amonia dan air menggunakan
pasangan elektron mandiri-nya untuk membentuk ikatan koordinasi yang
akan terhitung selama keduanya berperilaku sebagai basa.
Berikut ini reaksi yang akan anda temukan pada halaman yang berhubungan dengan ikatan koordinasi. Amonia bereaksi dengan BF3
melalui penggunaan pasangan elektron mandiri yang dimilikinya untuk
membentuk ikatan koordinasi dengan orbital kosong pada boron.
Sepanjang
menyangkut amonia, amonia menjadi sama persis seperti ketika amonia
bereaksi dengan sebuah ion hidrogen – amonia menggunakan pasangan
elektron mandiri-nya untuk membentuk ikatan koordinasi. Jika anda
memperlakukannya sebagai basa pada suatu kasus, hal ini akan berlaku
juga pada kasus yang lain.
Asam Lewis
Asam Lewis adalah akseptor pasangan elektron. Pada contoh sebelumnya, BF3 berperilaku sebagai asam Lewis melalui penerimaan pasangan elektron mandiri milik nitrogen. Pada teori Bronsted-Lowry, BF3 tidak sedikitpun disinggung menganai keasamannya.
Inilah tambahan mengenai istilah asam dari pengertian yang sudah biasa digunakan.
Bagaimana dengan reaksi asam basa yang lebih pasti – seperti, sebagai contoh, reaksi antara amonia dan gas hidrogen klorida?
Pastinya
adalah penerimaan pasangan elektron mandiri pada nitrogen. Buku teks
sering kali menuliskan hal ini seperti jika amonia mendonasikan pasangan
elektron mandiri yang dimilikinya pada ion hidrogen – proton sederhana
dengan tidak adanya elektron disekelilingnya.
Ini adalah sesuatu
hal yang menyesatkan! anda tidak selalu memperoleh ion hidrogen yang
bebas pada sistem kimia. Ion hidogen sangat reaktif dan selalu tertarik
pada yang lain. Tidak terdapat ion hidrogen yang tidak bergabung dalam
HCl.
Tidak terdapat orbital kosong pada HCl yang dapat menerima pasangan elektron. Mengapa, kemudian, HCl adalah suatu asam Lewis?
Klor
lebih elektronegatif dibandingkan dengan hidrogen, dan hal ini berarti
bahwa hidrogen klorida akan menjadi molekul polar. Elektron pada ikatan
hidrogen-klor akan tertarik ke sisi klor, menghasilkan hidrogen yang
bersifat sedikit positif dan klor sedikit negatif.
Pasangan
elektron mandiri pada nitrogen yang terdapat pada molekul amonia
tertarik ke arah atom hidrogen yang sedikit positif pada HCl. Setelah
pasangan elektron mandiri milik nitrogen mendekat pada atom hidrogen,
elektron pada ikatan hidrogen-klor tetap akan menolak ke arah klor.
Akhirnya, ikatan koordinasi terbentuk antara nitrogen dan hidrogen, dan klor terputus keluar sebagai ion klorida.
Hal ini sangat baik ditunjukkan dengan notasi "panah melengkung" seperti yang sering digunakan dalam mekanisme reaksi organik.
sumber : http://kostpelajar.blogspot.com
