Asam & basa adalah dua kelompok zat kimia yg sangat biasa didapatkan di sekitar kita. Sebagai teladan, cuka, asam sitrun, & asam dlm lambung tergolong asam, sedangkan kapur sirih & soda api tergolong basa. Asam & basa mempunyai sifat-sifat yg berbeda. Pada mulanya, asam & basa dibedakan menurut rasanya, di mana asam terasa masam sedangkan basa terasa pahit & licin mirip sabun. Namun, dengan-cara umum zat-zat asam maupun basa bersifat korosif & beracun — khususnya dlm bentuk larutan dgn kadar tinggi — sehingga sangat berbahaya kalau diuji sifatnya dgn tata cara merasakannya.
Seiring pertumbuhan ilmu pengetahuan & teknologi, pembedaan asam & basa pun mampu dilaksanakan dgn memakai indikator seperti kertas lakmus & indikator universal ataupun instrumen pH meter. Larutan asam akan memerahkan kertas lakmus biru, sedangkan larutan basa akan membirukan kertas lakmus merah. Pada pengujian zat dgn pH meter, larutan asam akan menunjukkan pH lebih kecil dr 7, sedangkan larutan basa akan memperlihatkan pH lebih besar dr 7. Larutant dgn pH sama dgn 7 disebut netral.
Namun demikian, apakah yg menentukan suatu senyawa bersifat asam atau basa? Definisi asam & basa pun kesudahannya menjadi rumusan problem bagi para mahir selama ratusan tahun. Dari banyak sekali teori definisi asam basa yg pernah diajukan, terdapat tiga teori yg sangat berarti, antara lain teori asam basa Arrhenius, teori asam basa Brønsted–Lowry, & teori asam basa Lewis.
Teori Asam Basa Arrhenius
Teori ini pertama kalinya dikemukakan pada tahun 1884 oleh Svante August Arrhenius. Menurut Arrhenius, definisi dr asam & basa, yaitu:
- asam adalah senyawa yg jika dilarutkan dlm air melepaskan ion H+.
- basa yakni senyawa yg jika dilarutkan dlm air melepaskan ion OH−.
Gas asam klorida (HCl) yg sungguh larut dlm air tergolong asam Arrhenius, sebagaimana HCl mampu terurai menjadi ion H+dan Cl− di dlm air. Berbeda halnya dgn metana (CH4) yg bukan asam Arrhenius alasannya tak mampu menciptakan ion H+ dlm air meskipun memiliki atom H. Natrium hidroksida (NaOH) termasuk basa Arrhenius, sebagaimana NaOH merupakan senyawa ionik yg terdisosiasi menjadi ion Na+ & OH− tatkala dilarutkan dlm air. Konsep asam & basa Arrhenius ini terbatas pada kondisi air sebagai pelarut.
Teori Asam Basa Brønsted–Lowry
Pada tahun 1923, Johannes N. Brønsted & Thomas M. Lowry dengan-cara terpisah mengajukan definisi asam & basa yg lebih luas. Konsep yg diajukan tersebut didasarkan pada fakta bahwa reaksi asam–basa melibatkan transfer proton (ion H+) dr satu zat ke zat lainnya. Proses transfer proton ini senantiasa melibatkan asam selaku pemberi/donor proton & basa selaku penerima/akseptor proton. Jadi, berdasarkan definisi asam basa Brønsted–Lowry,
- asam yakni donor proton.
- basa ialah akseptor proton.
Jika ditinjau dgn teori Brønsted–Lowry, pada reaksi ionisasi HCl tatkala dilarutkan dlm air, HCl berperan sebagai asam & H2O sebagai basa.
HCl(aq) + H2O(l) → Cl−(aq) + H3O+(aq)
HCl menjelma ion Cl− setelah memperlihatkan proton (H+) pada H2O. H2O mendapatkan proton dgn memakai sepasang elektron bebas pada atom O untuk berikatan dgn H+ sehingga terbentuk ion hidronium (H3O+).
Sedangkan pada reaksi ionisasi NH3 tatkala dilarutkan dlm air, NH3 berperan selaku basa & H2O sebagai asam.
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH−(aq)
NH3 mendapatkan proton (H+) dr H2O dgn memakai sepasang elektron bebas pada atom N untuk berikatan dgn H+ sehingga terbentuk ion ammonium (NH4+). H2O berubah menjadi ion OH− sehabis menunjukkan proton (H+) pada NH3.
Pelarutan asam atau basa dlm air sebagai reaksi asam–basa Brønsted–Lowry (Sumber: Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education)
Dari kedua acuan tersebut terlihat bahwa (1) asam Brønsted–Lowry harus mempunyai atom hidrogen yg mampu terlepas sebagai ion H+; & (2) basa Brønsted–Lowry harus mempunyai pasangan elektron bebas yg dapat berikatan dgn ion H+.
Kelebihan definisi oleh Brønsted–Lowry dibanding definisi oleh Arrhenius adalah mampu menjelaskan reaksi-reaksi asam–basa dlm fase gas, padat, cair, larutan dgn pelarut selain air, ataupun campuran heterogen. Sebagai acuan, reaksi antara gas NH3 (basa) & gas HCl (asam) membentuk asap NH4Cl.
NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)
Beberapa zat mampu bertindak sebagai asam, namun pula dapat sebagai basa pada reaksi yg lain, contohnya H2O, HCO3−, & H2PO4−. Zat demikian disebut amfiprotik. Suatu zat amfiprotik (contohnya H2O) akan bertindak selaku asam bila direaksikan dgn zat yg lebih basa darinya (contohnya NH3) & bertindak selaku basa bila direaksikan dgn zat yg lebih asam darinya (misalnya HCl).
Teori Asam Basa Lewis
Pada tahun 1923, G. N. Lewis mengemukakan teori asam basa yg lebih luas dibanding kedua teori sebelumnya dgn menekankan pada pasangan elektron yg berkaitan dgn struktur & ikatan. Menurut definisi asam basa Lewis,
- asam yaitu akseptor pasangan elektron.
- basa ialah donor pasangan elektron.
Berdasarkan definisi Lewis, asam yg berperan selaku spesi penerima pasangan elektron tak cuma H+. Senyawa yg mempunyai orbital kosong pada kulit valensi mirip BF3 pula mampu berperan selaku asam. Sebagai pola, reaksi antara BF3 & NH3 merupakan reaksi asam–basa, di mana BF3 selaku asam Lewis & NH3 selaku basa Lewis. NH3 menunjukkan pasangan elektron pada BF3 sehingga membentuk ikatan kovalen koordinasi antara keduanya.
Kelebihan definisi asam basa Lewis ialah mampu menerangkan reaksi-reaksi asam–basa lain dlm fase padat, gas, & medium pelarut selain air yg tak melibatkan transfer proton. Misalnya, reaksi-reaksi antara oksida asam (contohnya CO2 & SO2) dgn oksida basa (misalnya MgO & CaO), reaksi-reaksi pembentukan ion kompleks seperti [Fe(CN)6]3−, [Al(H2O)6]3+, & [Cu(NH3)4]2+, & sebagian reaksi dlm kimia organik.
Contoh Soal & Pembahasan
Tentukan manakah asam & basa dlm reaksi asam–basa berikut dgn menunjukkan alasan yg didasarkan pada teori asam basa Arrhenius, Brønsted–Lowry, atau Lewis.
1. HCN(aq) + H2O(l) ⇌ CN−(aq) + H3O+(aq)
2. Ni2+(aq) + 4CN−(aq) ⇌ [Ni(CN)4]2−(aq)
Jawab:
1. Berdasarkan teori asam basa Arrhenius, HCN yaitu asam Arrhenius sebagaimana HCN akan melepaskan ion H+ kalau dilarutkan dlm air.
Berdasarkan teori Brønsted–Lowry, HCN ialah asam Brønsted–Lowry karena mendonorkan proton (H+) sehingga menjadi ion CN− sedangkan H2O ialah basa Brønsted–Lowry alasannya menerima proton sehingga membentuk ion H3O+.
Berdasarkan teori Lewis, H2O yakni basa Lewis alasannya adalah mendonorkan pasangan elektron pada ion H+ yg berasal dr molekul HCN membentuk ion H3O+ sedangkan H+ dr HCN ialah asam Lewis karena menerima pasangan elektron dr atom O pada H2O.
2. Teori Arrhenius & teori Brønsted–Lowry tak mampu menerangkan reaksi ini.
Berdasarkan teori Lewis, CN− adalah basa Lewis karena mendonorkan pasangan elektron pada ion Ni2+ sehingga terbentuk ikatan kovalen koordinasi sedangkan Ni2+ adalah asam Lewis alasannya adalah menerima pasangan elektron dr CN−.
Teori Asam Basa – Referensi
Atkins, Peter & Jones, Loretta. 2010. Chemical Principles: The Quest for Insight (5th edition). New York: W.H. Freeman & Company
Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Chang, Raymond & Goldsby, Kenneth A. 2016. Chemistry (12th edition). New York: McGraw-Hill Education
Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE® Chemistry (3rd edition). London: Hodder Education
McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Oxtoby, David W., Gillis, H.P., & Campion, Alan. 2012. Principles of Modern Chemistry (7th edition). California: Brooks/Cole, Cengage Learning
Petrucci, Ralph H. et al. 2017. General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.
Purba, Michael. 2006. Kimia 2B untuk Sekolah Menengan Atas Kelas XI. Jakarta: Erlangga
Shriver, D. et al. 2014. Inorganic Chemistry (6th edition). New York: McGraw-Hill Education
Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education
Stacy, Angelica M. 2015. Living by Chemistry (2nd edition). New York: W.H. Freeman and Company
Artikel: Teori Asam Basa
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia FMIPA UI
Materi Sosiologiku.com yang lain: