Teori Asam dan Basa
Arrhenius:
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.
Teori Asam dan Basa
Bronsted-Lowry:
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, H_3 O^+ . 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 /ammonia:
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^- :
H_3 O^+ adalah asam karena H_3 O^+ mendonasikan sebuah proton
(ion hidrogen) ke ion A^- .
Ion A^- adalah basa karena A^- menerima sebuah proton dari H_3
O^+ . 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.
Asam adalah akseptor pasangan elektron.
Basa adalah donor pasangan elektron.
Hubungan antara Teori
Lewis dan Teori Bronsted-Lowry:
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 BF_3 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 adalah akseptor pasangan elektron. Pada contoh
sebelumnya, BF_3 berperilaku sebagai asam Lewis melalui penerimaan pasangan
elektron mandiri milik nitrogen. Pada teori Bronsted-Lowry, BF_3 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? Kalor 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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar