Perkembangan Konsep Asam dan Basa
} Sebagian besar
bahan kimia yang umum kita jumpai adalah asam dan basa. Satu-satunya asam yang
diketahui alkimia di zaman dulu adalah asam asetat yang tak murni, dan basa
yang dapat mereka gunakan adalah kalium karbonat kasar yang didapatkan dari abu
tanaman. Di zaman modern, peningkatan populasi dan dengan perlahan naiknya
standar mengakibatkan kebutuhan berbagai bahan juga meningkat. Di pertengahan
abad ke-17, kimiawan Jerman Johann Rudolf Glauber (1604-1670), yang tinggal di
Belanda, menghasilkan dan menjual tidak hanya berbagai asam dan basa, tetapi
juga banyak alat kimia. Dalam hal ini ia dapat disebut insinyur kimia pertama.
} Di pertengahan
abad ke-19, Davy menemukan bahwa hidrogen khlorida (larutan dalam airnya adalah
asam hidrokhlorida) tidak mengandung oksigen, dan dengan demikian membantah
teori bahwa oksigen adalah komponen penting dalam asam. Ia, sebagai gantinya,
mengusulkan bahwa hidrogen adalah komponen penting asam. Di tahun 1884,
kimiawan Swedia Svante August Arrhenius (1859-1927) mengusulkan teori
disosiasi elektrolit yang menyatakan bahwa elektrolit semacam
asam, basa dan garam terdisosiasi menjadi ion-ion komponennya dalam air. Ia
lebih lanjut menyatakan bahwa beberapa elektrolit terdisosiasi sempurna (elektrolit
kuat) tetapi beberapa hanya terdisosiasi sebagian (elektrolit lemah).
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:
sesuatu hal yang
penting untuk mengatakan bahwa meskipun anda berbicara tentang ion hidrogen
dalam
suatu larutan, H+(aq), sebenarnya anda sedang
membicarakan ion hidroksonium.
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-LowryBasa 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.
No comments:
Post a Comment