Teori Asam dan Basa Arrhenius

Teori asam basa Bronsted–Lowry

Dalam kimia, teori Brønsted-Lowry adalah teori mengenai asam basa yang digagaskan oleh Johannes Nicolaus Brønsted dan Thomas Martin Lowry pada tahun 1923 secara terpisah.^[1][2] Dalam teori ini, asam Brønsted didefinisikan sebagai sebuah molekul atau ion yang mampu melepaskan atau "mendonorkan" kation hidrogen (proton, H⁺), dan basa Brønsted sebagai spesi kimia yang mampu menarik atau "menerima" kation hidrogen (proton).

Air sebagai asam maupun basa. Satu molekul H₂O berperan sebagai basa dan menerima H⁺ menjadi H₃O⁺; H₂O yang lainnya berperan sebagai asam dan melepaskan H⁺ menjadi OH^-.

Ciri-ciri asam dan basa Brønsted–Lowry

Ketika sebuah senyawa yang berperilaku seperti asam mendonorkan proton, haruslah terdapat basa yang menerima proton tersebut. Sehingga konsep asam basa Brønsted–Lowry dapat didefinisikan sebagai reaksi:

Asam + Basa basa konjugat + asam konjugat.

Basa konjugat adalah ion atau molekul yang dihasilkan setelah asam kehilangan protonnya, sedangkan asam konjugat adalah spesi yang dihasilkan ketika basa menerima proton. Reaksi ini bersifat reversibel dan dapat berjalan terbalik maupun ke depan.
Air bersifat amfoterik dan berperilaku sebagai asam maupun basa. Dalam reaksi asam asetat (CH₃CO₂H) dengan air (H₂O), air berperan sebagai basa.

CH₃COOH + H₂O CH₃COO^- + H₃O⁺

Ion asetat, CH₃CO₂^-, adalah basa konjugat dari asam asetat, dan ion hidronium, H₃O⁺, adalah asam konjugat dari air.
Air juga dapat berperan sebagai asam. Ketika bereaksi dengan amonia:

H₂O + NH₃ OH^- + NH₄⁺

H₂O mendonorkan proton kepada NH₃. Ion hidroksida adalah basa konjugat dari air yang berperan sebagai asam, sedangkan ion amonium adalah asam konjugat dari basa amonia.

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

 Dari pandangan model Brønsted, reaksi antara asam dan basa selalu melibatkan pemindahan ion H⁺ dari donor proton ke akseptor proton. Asam bisa merupakan molekul yang netral.
HCl(g) + NH₃(aq) → NH₄⁺(aq) + Cl^–(aq)
Bisa ion positif
NH₄⁺(aq) + OH^–(aq) → NH₃(aq) + H₂O(l)
Atau ion negatif
H₂PO₄^–(aq) + H₂O(l) → HPO₄^2–(aq) + H₃O⁺(aq)
Senyawa yang mengandung hidrogen dengan bilangan oksidasi +1 dapat menjadi asam. Yang termasuk asam Brønsted adalah HCl, H₂S, H₂CO₃, H₂PtF₆,  NH4 ⁺, HSO4^- , and HMnO₄. .Basa Brønsted dapat diidentifikasi dari struktur Lewis. Berdasarkan model Brønsted, sebuah basa adalah ion atau molekul yang dapat menerima proton. Untuk memahami pengertian ini, lihat pada bagaimana suatu basa seperti ion OH menerima proton.
H₂PO₄^- (aq) + H₂O(l) → HPO₄^2–(aq) + H₃O⁺(aq)
Untuk membentuk ikatan kovalen dengan ion H⁺ yang tidak memiliki electron valensi, harus tersedia dua elektron untuk membentuk sebuah ikatan. Maka, hanya senyawa yang memiliki pasangan elektron bebas, yang dapat bertindak sebagai akseptor ion H⁺ atau basa Brønsted.
Model Brønsted menambah jenis zat yang dapat bertindak sebagai basa, baik yang berbentuk ion ataupun molekul, selama senyawa tersebut memiliki satu atau lebih pasangan elektron valensi tak berikatan dapat menjadi basa Brønsted.
Teori Brønsted menjelaskan peranan air pada reaksi asam-basa. Air terdisosiasi membentuk ion dengan mentransfer ion H⁺ dari salah satu molekulnya yang bertindak sebagai asam ke molekul air lain yang bertindak sebagai basa.
H₂O(l) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + OH^–(aq)
Asam      basa
Asam bereaksi dengan air dengan mendonorkan ion H⁺ pada molekul air yang netral untuk membentuk ion H₃O⁺.
HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl^–(aq)
asam      basa
Karena reaksi asam basa merupakan reaksi yang reversibel, bagian yang terbentuk ketika suatu asam kehilangan proton cenderung bersifat basa, dan bagian yang menerima proton cenderung bersifat asam. Sebuah asam dan sebuah basa yang dihubungkan oleh sebuah proton disebut pasangan asam basa konjugasi.
H –   A +   :B → B – H⁺ + A ^–
Asam         Basa    Asam     Basa
Sehingga pada:
H₂O(l) + H₂O(l) →H₃O+(aq) + OH^–(aq)
Asam     Basa        Asam             Basa
Terdapat pasangan asam basa konjugasi: H₂O – OH^- dan H₃O⁺- H2O, juga
dalam reaksi pelarutan HCl:
HCl(g) + H₂O(l) →H₃O⁺(aq) + Cl^–(aq)
Asam     Basa       Asam            Basa
dengan pasangan asam basa konjugasi: HCl-Cl^- dan H₃O⁺- H₂O
Model Brønsted bahkan dapat diperluas untuk reaksi yang tidak terjadi dalam larutan. Contoh yang paling klasik adalah reaksi antara gas hidrogen klorida dengan uap amoniak membentuk amonium klorida.Reaksi ini mencakup transfer ion H⁺ dari HCl ke NH₃ dan kemudian reaksi asam basa terjadi melalui fasa gas. Namun teori asam basa Brønsted-Lowry ini tidak dapat menjelaskan bagaimana suatu reaksi asam basa dapat terjadi tanpa adanya transfer proton dari asam ke basa. Kekurangan ini kemudian mendorong peneliti lain, yaitu G.N. Lewis untuk mendefinisikan lebih lanjut asam dan basa ini
Sang Ilmuwan
JOHANNES NICOLAUS BRØNSTED 1879- 1947)
ahir pada 22 Februari pada tahun 1879 di West Jutland Denmark. Brønsted, merupakan ahli kimia fisik yang dikenal dengan konsep asam basanya. merupakan perumus sifat katalik dan kekuatan asam basa. Ia sangat tertarik mempela ari termodinamika,dan men adi perintis studi termodinamika tentang interkonversi modifikasi belerang, namun ia juga menger akan penelitian dalam bidang larutan  lektrolit. Pada tahun 1903 ia menikah dengan Charlotte Lou se Warberg, yang merupakan ahli teknik perempuan pertama yang ada di Denmark

 

Teori Asam dan Basa Arrhenius

Menurut Arrhenius,
Asam adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion H+. Akibat kelebihan ion H+ maka air yang sudah ditambahkan zat asam disebut sebagai larutan asam.
reaksi ionisasi zat asam dalam air adalah sebagai berikut:

Berikut adalah tabel yang menyajikan berbagai jenis asam dan reaksi ionisasinya.

Basa adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion OH-. Akibat kelebihan ion OH- maka air yang sudah ditambahkan zat basa disebut sebagai larutan basa.
reaksi ionisasi zat basa dalam air adalah sebagai berikut:

Berikut adalah tabel yang menyajikan berbagai jenis basa dan reaksi ionisasinya.

Teori Asam Basa Lewis

Asam Lewis didefinisikan sebagai spesi yang menerima pasangan elektron.
Basa Lewis didefinisikan sebagai spesi yang memberikan pasangan elektron.
Sehingga H⁺ adalah asam Lewis, karena ia menerima pasangan elektron, sedangkan OH^- dan NH₃ adalah basa Lewis, karena keduanya adalah penyumbang pasangan elektron. Yang menarik dalam definisi asam Lewis adalah, terdapat senyawa yang tidak memiliki hidrogen dapat bertindak sebagai asam. Contoh, molekul BF₃. Jika kita menentukan struktur Lewis dari BF₃, tampak B kurang dari oktet dan dapat menerima pasangan elektron., sehingga dapat bertindak sebagai asam Lewis Dalam kenyataan molekul yang tidak mencapai oktet sering merupakan asam Lewis yang kuat karena molekul tersebut dapat mencapai konfigurasi oktet dengan menerima pasangan elektron tak berikatan. Senyawa yang termasuk dalam perioda yang lebih bawah dari perioda dua dapat bertindak sebagai asam Lewis sangat baik, dengan memperbanyak susunan valensi terluar mereka. Akibatnya, SnCl₄ bertindak sebagai asam Lewis berdasarkan  reaksi berikut:
SnCl₄  +   2Cl^-( aq)  →   SnCl ₆^2-
Atom pusat dikelilingi 12 elektron valensi, elektronnya menjadi lebih banyak dari 8.

Di dalam kulit valensi atom pusat N dalam molekul NH₃, terdapat tiga pasang elektron ikatan (N-H) dan satu pasang elektron menyendiri, sedangkan untuk atom pusat B alam molekul BF₃ terdapat tiga pasang elektron ikatan (B-F). Sepasang elektron menyendiri atom elektron non bonding ini dapat disumbangkan kepada atom pusat B untuk kemudian dimiliki bersama-sama, Dengan demikian terjadi ikatan kovalen koordinat B-N dan struktur yang terjadi berupa dua bangun tetrahedron bersekutu pada salah satu sudutnya.

Banyak dijumpai reaksi asam-basa Lewis yang paralel dengan reaksi asam-basa Brønsted-Lowry dan diantaranya berlangsung dalam pelarut bukan air. Cairan murni yang dapat terukur hantaran listriknya misalnya bromin trifluorida, BrF₃, tentu mengandung ion-ion. Spesies ini mengalami swa-ionisasi dengan menghasilkan kation BrF₂⁺ dan anion BrF₄^- menurut persamaan reaksi:

2 BrF₃ (l) BrF₂⁺ (BrF₃ ) + BrF₄^- (BrF₃ ) (aq)

Spesies [BrF₂][SbF₆] dan Ag[BrF₄] telah berhasil ditemukan, dan dalam sistem pelarut cairan BrF₃ (l) masing-masing bersifat asam dan basa. Oleh karena itu keduanya bereaksi menurut reaksi netralisasi Lewis sebagai berikut:

[BrF₂][SbF₆]  (BrF₃ ) + Ag[BrF₄] Ag[SbF₆] (BrF₃ ) + 2 BrF₃ (l)