Larutan Asam Basa

Teori Asam Basa I (Teori Arrhenius)

Pelajaran tentang larutan tergolong luas, konsep-konsep yang tercantum di dalam Standar Kompetensi Lulusan (SKL) cukup banyak, mulai dari larutan elektrolit dan non elektrolit yang kalian pelajari di semester dua kelas X, larutan asam basa sampai dengan koloid di semester dua kelas XI yang menyita waktu hingga satu semester penuh, dan sifat koligatif larutan di semester satu kelas XII. Nah saat ini adalah waktu yang tepat untuk membantu kalian memahami konsep larutan ini secara keseluruhan.. Sifat asam dan basa suatu larutan dipelajari oleh beberapa pakar. Pada mulanya teori asam dan basa dikemukakan oleh Arrhenius, kemudian Bronsted-Lowry and selanjutnya Lewis. Ketiga teori ini tidak bertentangan satu sama lain, teori itu berkembang makin luas penggunaannya, teori Arrhenius hanya terbatas dalam larutan air, teori Bronsted-Lowry berlaku untuk semua pelarut, sedang teori Lewis lebih luas lagi. Walaupun tanpa pelarut, teori ini dapat berlaku. Teori Asam Basa Arrhenius Arrhenius menyatakan bahwa ASAM adalah zat yang dalam air melepaskan ion hidrogen, H+. Sedang BASA adalah zat yang dalam air melepaskan ion hidroksida, OH-. HCl(g) + air --> HCl(aq) HCl(aq) --> H+(aq) + Cl-(aq) NaOH(s) + air --> NaOH(aq) NaOH(aq) --> Na+(aq) + OH-(aq) Mengapa dalam air suatu zat dapat melepaskan ion H+ atau OH-? Perhatikan penjelasan berikut: Pada saat molekul-molekul gas HCl dialirkan ke dalam air, molekul-molekul ini bertumbukan dengan molekul-molekul air. Sebagai pelarut polar, kutub negatif air menarik ion H+ dengan ikatan koordinasi membentuk H3O+, kemudian molekul-molekul air yang lain mengelilinginya. Sedang kutub positif air menarik ion Cl- dan mengelilinginya. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut, HCl(g) + H2O(l) == H3O+(aq) + Cl-(aq) Tanda (==) menunjukkan bahwa reaksi di atas merupakan reaksi dapat balik atau reaksi kesetimbangan. Pada saat ion H3O+(aq) bertumbukan dengan ion Cl-(aq), keduanya akan berubah kembali menjadi HCl(g) dan H2O(l). HCl(g) ini berupa molekul-molekul HCl yang larut dalam air. Namun Arrhenius menyederhanakan kejadian ini. Dengan putusnya ikatan kovalen HCl, ion-ion H+ dan Cl- masing-masing dikelilingi oleh air membentuk H+(aq) dan Cl-(aq). Tanda (aq) menunjukkan terjadinya proses solvasi. Demikian pula dengan NaOH(s) yang dilarutkan ke dalam air. Molekul-molekul air yang bertumbukan dengan NaOH(s) memutuskan kisi kristal NaOH(s), sehingga mengalami disosiasi (terurai) menjadi ion-ion Na+ dan OH-. Masing-masing ion-ion ini kemudian dikelilingi oleh molekul-molekul air membentuk Na+(aq) dan OH-(aq). Jika HCl(aq) dan NaOH(aq) dicampur, terjadi reaksi netralisasi, yaitu ion-ion H+(aq) dan ion-ion OH-(aq) bergabung membentuk molekul-molekul air yang netral. Jadi apabila jumlah ion H+ sama dengan jumlah ion OH-, maka sifat asam hilang dan sifat basa hilang, larutan menjadi netral. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut, HCl(aq) + NaOH(aq) --> NaCl(aq) + H2O(l) Karena HCl(aq) dan NaOH(aq) adalah elektrolit kuat, maka tergolong asam kuat dan basa kuat. Sebelum kedua larutan itu dicampur, partikel-partikelnya sudah berupa ion-ion. Reaksi yang sebenarnya terjadi adalah reaksi antara ion-ion. Jadi penulisan persamaan reaksi ada dua cara, yaitu persamaan reaksi molekuler dan persamaan reaksi ion. Pada persamaan reaksi yang pertama, zat-zat yang terlibat dalam reaksi ditulis dalam bentuk rumus molekul atau rumus empirisnya. Sedang pada persamaan reaksi kedua, zat-zat yang larut dalam air dan terionisasi atau terurai menjadi ion-ion ditulis dalam bentuk ion. H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) --> Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l) H+(aq) + Cl-(aq) --> H2O(l) Ion-ion Na+(aq) dan Cl-(aq) tetap berada dalam larutan, tidak bereaksi. Karena persamaan reaksi ion menunjukkan partikel-partikel yang bereaksi dan hasil reaksi saja, maka Na+(aq) dan Cl-(aq) tidak disertakan dalam persamaan reaksi tersebut. ika reaksi di atas dipanaskan, maka air akan menguap dan bergabunglah ion-ion Na+ dan Cl- membentuk kristal NaCl. HCl(aq) + NaOH(aq) --> NaCl(s) + H2O(g) H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) --> NaCl(s) + H2O(l)

 

Teori Asam Basa II (Teori Bronsted - Lowry)

Teori Asam Basa Bronsted - Lowry Sekarang ikuti dengan cermat pembahasan teori asam basa yang dikemukakan oleh Bronsted - Lowry (BL). perhatikan prinsip dasar dari teori Arrhenius dan BL, kenali persamaannya, bandingkan perbedaannya. Pada teori asam basa Arrhenius, ciri khas pembawa sifat asam adalah ion H+(aq) sedang ciri khas pembawa sifat basa adalah ion OH-(aq). Teori Bronsted-Lowry lebih luas penggunaannya, karena sifat asam dan basa tidak terbatas dengan adanya ion H+ dan OH- dalam air. Pelarut yang digunakan bermacam-macam, tidak hanya air. Menurut Bronsted-Lowry, Asam adalah zat atau ion yang mampu mendonorkan protonnya. Sedang basa adalah zat atau ion yang dapat menerima proton atau proton akseptor. Menurut Arrhenius, HCl(g) jika dilarutkan ke dalam air, bersifat asam dan selanjutnya digolongkan sebagai asam kuat. Persamaan reaksinya sebagai berikut: HCl(g) + air --> HCl(aq) HCl(aq) --> H+(aq) + Cl-(aq) Jika kita cermati kejadian di atas, maka HCl(g) memiliki ikatan kovalen polar. Pasangan elektron ikatan antara atom H dan atom Cl lebih mendekati atom Cl, karena keelektronegatifan Cl lebih besar, sehingga atom Cl lebih kuat menarik pasangan elektron tersebut. Sebagai akibatnya, terjadi suatu pemisahan muatan parsial dan atom Cl berkutub negatif sedang atom H berkutub positif. Diantara kedua atom terdapat momen dipol, maka molekul HCl merupakan molekul polar karena memiliki dipol permanen. Molekul HCl(g) yang polar kita alirkan ke dalam air yang juga bersifat polar. Karena sama-sama polarnya, berarti keduanya memiliki dwipol negatif dan positif, maka molekul-molekul HCl yang tersebar diantara molekul-molekul mengadakan gaya tarik menarik antar kutub-kutub berlawanan. Kutub positif H dari HCl tarik menarik dengan kutub negatif O dari air, begitu pula sebaliknya, kutub negatif Cl tarik menarik dengan kutub positih H dari air. Larutan yang dihasilkan memerahkan kertas lakmus biru, berarti bersifat asam. Sebagai indikator, lakmus biru, misalnya Ind.-(aq) mengikat H+(aq) --> HInd.(aq) yang berwarna merah. Data ini menunjukkan bahwa ikatan kovalen polar H-Cl putus, terionisasi menjadi ion-ion H+(aq) dan Cl-(aq). Dikatakan oleh Arrhenius, HCl(g) dalam air terionisasi menjadi H+(aq) dan Cl-(aq). Siapakah yang memutuskan ikatan H-Cl? tentu air. Apa yang dilakukan oleh air setelah molekul-molekul HCl ikatannya putus? Nah berhati-hati pemahami konsep ini. Bagaimana Arrhenius menuliskan notasi ion hidrogen dan ion klor? Perhatikan persamaan reaksi ionisasi Arrhenius yang telah dibahas di atas. Bagaimana notasinya? H+(aq) dan Cl-(aq). Okay, sekarang pikirkan tentang penulisan notasi itu. Mengapa ion H+ diberi tulisan (aq), begitu pula dengan Cl-? Masing-masing ion H+ dan Cl- ternyata mengalami solvasi (solvation), yaitu molekul-molekul air mengelilingi masing-masing ion, sehingga notasinya ditulis sebagaimana di atas. Jika jumlah molekul air cukup banyak, keseluruh permukaan masing-masing ion tertutup oleh molekul-molekul air, maka ion-ion tersebut benar-benar bebas bergerak di dalam air, sehingga derajat ionisasinya dinyatakan satu. Namun apabila jumlah molekul airnya tidak cukup untuk menyelimuti ion-ion itu, maka ion-ion H+ dan Cl- akan saling tarik menarik. Proses ini dinamakan polarisasi. Sebagai akibatnya, ion-ion itu tidak dapat bebas bergerak, dan hantaran listriknya menurun, otomatis derajat ionisasinya kurang dari satu. Kejadian di atas oleh Bronsted-Lowry ditulis dalam bentuk persamaan reaksi yang berbeda, namun tidak bertentangan. HCl(g) + H2O(l) == H+(aq) + H3O+(aq) Dikatakan, bahwa ion H+ tidak pernah lepas sendirian berada dalam air. Pada saat molekul air memutuskan ikatan H-Cl, ion H+ ditarik oleh air dan terbentuklah ikatan koordinasi menjadi ion hidronium, H3O+. Ion ini dikelilingi lebih dari satu molekul air. Apabila satu ion H+ dikelilingi oleh 2 molekul air, maka rumusnya menjadi H5O2+. Namun karena rumus-rumus ini jika dilanjutkan menjadi makin kompleks, maka disederhanakan menjadi H3O+(aq). Satu molekul air yang mewakili ikatan koordinasi dengan ion H+ untuk menunjukkan bahwa ion H+ tidak bebas. Tanda (aq) menunjukkan bahwa molekul air yang mengelilingi cukup banyak, sesuai dengan jumlah yang ada. Untuk mempermudah pemahaman, maka HCl dalam air menurut Arrhenius asam, menurut Bronsted-Lowry juga asam. Bagaimana dengan larutan basa? Sebagai contoh, menurut Arrhenius NH3(g) jika dialirkan ke dalam air, terjadi larutan basa lemah, karena dengan uji elektrolit tergolong elektrolit lemah, yaitu daya hantar listriknya lemah. Ini menunjukkan bahwa ion-ion yang terjadi pada proses pelarutan sangat sedikit. Persamaan reaksinya sebagai berikut: NH3(g) + air == NH3(aq) NH3(aq) + H2O(l) == NH4OH(aq) NH4OH(aq) == NH4+(aq) + OH-(aq) Dari pengamatan diperoleh data bahwa derajat ionisasi NH3(aq) 1%, harga Kb = 1,8 x 10-5. Bagaimana Bronsted-Lowry menjelaskan hal ini? Perhatikan persamaan yang ditulis oleh beliau. NH3(g) + H2O(l) == NH4+(aq) + OH-(aq) NH3 dinyatakan basa karena bertindak sebagai proton akseptor, menerima proton, H+ dari H2O. Sehingga H2O sebagai asam karena menjadi proton donor. Proton, H+ didonorkannya kepada NH3. Tampak bahwa kedua teori itu tidak bertentangan, namun terjadi perkembangan konsep pada BL, yaitu reaksi ini berupa reaksi kesetimbangan. NH3 proton akseptor, menjadi NH4+. Namun kedua hasil reaksi juga mengadakan tumbukan dan NH4+ menjadi proton donor, sehingga dapat berubah kembali menjadi NH3. Dkatakan NH3 dan NH4+ adalah basa dan asam pasangan, atau asam basa konyugasi. Mereka berdua, asam dan basa saling terkonyugasi satu sama lain. Teori BL ini dapat berlaku pada pelarut apa saja, sedang Arrhenius hanya pelarut air. Contoh, dalam pelarut amonia, terjadilah autoionisasi berikut, NH3 + NH3 == NH4+ + NH2- Seperti halnya auto ionisasi dalam pelarut air, H2O + H2O == H3O+ + OH- Yang oleh Arrhenius disederhanakan menjadi, H2O(l) == H+(aq) + OH-(aq) Demikianlah hubungan antara kedua teori di atas. Sekarang bagaimana dengan teori Lewis? Beliau juga tidak menentang kedua teori yang lain. NH3 menurut beliau basa, menurut kedua teori yang lain juga basa. Nah, tidak bertentangan toh. Namun teori Lewis lebih luas lagi, dapat digunakan walaupun zat-zat yang bersangkutan tidak dilarutkan dalam air maupun pelarut lain. Maksudnya, dalam bentuk padat, cair, maupun gas tetap teori asam basa ini dapat berlaku. Hal ini disebabkan oleh dasar dari teori ini adalah donor dan akseptor pasangan elektron. Jadi tinjauannya hanya pada pasangan elektron ikatan itu milik siapa. Perhatikan persamaan berikut, NH3 + H2O == NH4OH Jika kalian tulis dengan struktur Lewis, maka pasangan elektron bebas dari NH3 menarik H+ dari air, sehingga terjadi ion NH4+ dan OH-. Sebagai akibatnya, NH4OH memiliki 3 jenis ikatan, yaitu 3 ikatan kovalen polar N-H dari NH3, satu ikatan koordinasi dari NH3 dan H+, dan ikatan ion antara NH4+ dan OH-.