Kimia Dasar

ASAM BASA

 

Asam Basa Arrhenius

Asam adalah zat yang menghasilkan ion hidrogen dalam larutan

Basa adalah zat yang menghasilkan ion hidroksida dalam larutan 

Netralisasi terjadi karena ion hidrogen dan ion hidroksida bereaksi menghasilkan air

H⁺_(aq)+OH⁻_(aq)→H2O_(l) ------- (1)

Contoh:

• Asam klorida dinetralkan oleh larutan natrium hidroksida dan amonia.

• Dalam kasus kedua, diperoleh larutan tidak berwarna yang dapat dikristalisasi untuk mendapatkan garam putih - baik natrium klorida atau amonium klorida.

• Persamaan reaksi lengkapnya adalah:

• NaOH_(aq)+HCl_(aq)→NaCl_(aq)+H₂O_(l) ------- (2)

• NH_3(aq)+HCl_(aq)→NH₄Cl_(aq)              ------- (3)

• Dalam kasus natrium hidroksida, ion hidrogen dari asam bereaksi dengan ion hidroksida dari natrium hidroksida - sejalan dengan teori Arrhenius.

• Namun, dalam kasus amonia, tampaknya tidak ada ion hidroksida!

• Hal ini dapat disiasatinya dengan mengatakan bahwa amonia bereaksi dengan air yang dilarutkan untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida.

• NH₃(aq)+H₂O(l)            ⇌       NH4⁺ (aq)+OH⁻(aq) -------(4)

• Ini adalah reaksi reversibel, dan dalam larutan amonia encer, sekitar 99% amonia tetap sebagai molekul amonia.

• Ada ion hidroksida, dan kita dapat menyatakan dalam teori Arrhenius.

Problem:

• Reaksi yang sama ini juga terjadi antara gas amonia dan gas hidrogen klorida

• NH₃(g)+HCl(g)           →NH₄Cl(s)     -----(5)

• Dalam hal ini, tidak ada ion hidrogen atau ion hidroksida dalam larutan - karenanya tidak ada solusi.

• Teori Arrhenius tidak akan menghitung ini sebagai reaksi asam-basa, meskipun fakta bahwa itu menghasilkan produk yang sama seperti ketika dua zat berada dalam larutan 

Asam Basa Bronsted-Lowry

Asam adalah donor proton (ion hidrogen).

Basa adalah akseptor proton (ion hidrogen).

Teori Brønsted-Lowry tidak bertentangan dengan teori Arrhenius hanya ditambahkan.

Ion hidroksida masih basa karena mereka menerima ion hidrogen dari asam dan membentuk air.

Suatu asam menghasilkan ion hidrogen dalam larutan karena bereaksi dengan molekul air dengan memberikan proton kepada mereka.

Ketika gas hidrogen klorida larut dalam air untuk menghasilkan asam klorida, molekul hidrogen klorida memberikan proton (ion hidrogen) ke molekul air.

Ikatan koordinat (kovalen datif) terbentuk antara salah satu pasangan elektron bebas pada oksigen dan hidrogen dari HCl.

Ion hidronium, H3O ⁺ (aq) , diproduksi.

H2O+HCl       →        H3O⁺+Cl⁻                           ---------(6)

Ketika asam dalam larutan bereaksi dengan basa, apa yang sebenarnya berfungsi sebagai asam adalah ion hidronium.

Sebagai contoh, suatu proton ditransfer dari ion hidronium ke ion hidroksida untuk membuat air.

H3O⁺(aq)+OH⁻(aq)    →        2H2O(l)                       -----(7)

Ion hydrogen di dalam larutan adalah H⁺ (aq) atau ion hydronium H3O⁺(aq)

Masalah pada Hidrogen Klorida dan Ammonium

• Ini bukan lagi masalah menggunakan teori Brønsted-Lowry.

• Reaksi dalam larutan atau dalam keadaan gas, amonia adalah basa karena ia menerima proton (ion hidrogen).

• Hidrogen menjadi terikat pada pasangan elektron bebas pada nitrogen amonia melalui ikatan koordinasi.

• Dalam larutan ammonia menerima proton dari ion hydronium

• NH3(aq)  + H3O⁺(aq) →        NH4⁺ (aq) + H2O (l)   -----(8)

• Jika reaksi terjadi dalam keadaan gas, amonia menerima proton langsung dari hidrogen klorida

• NH3 (g) + HCl (g)      →        NH4Cl (s)                   -----(9)

• Amonia bertindak sebagai basa dengan menerima ion hidrogen dari asam.

Pasangan Konjugat

• HA adalah asam karena ia menyumbangkan proton (ion hidrogen) ke air.

• Air adalah pangkalan karena menerima proton dari HA.

• Ada juga reaksi balik antara ion hidronium dan ion A⁻ 

• H3O ⁺ adalah asam karena ia menyumbangkan proton (ion hidrogen) ke ion A ⁻ .

• Ion A ⁻ adalah basa karena ia menerima proton dari H₃O⁺ .

• Reaksi reversibel mengandung dua asam dan dua basa, yang disebut pasangan konjugat.

• Ketika asam, HA kehilangan proton membentuk basa, A⁻, yang dapat menerima kembali proton untuk membentuk asam, HA.

• Keduanya adalah pasangan konjugat. Anggota pasangan konjugasi berbeda satu sama lain dengan ada atau tidak adanya ion hidrogen yang dapat ditransfer.

• Jika HA sebagai asam, maka A ⁻  adalah basa konjugasinya.

• Jika A ⁻  sebagai basa, maka HA adalah asam konjugatnya.

• Air dan ion hidronium juga merupakan pasangan konjugat.

• Air sebagai basa, ion hidronium adalah asam konjugat karena memiliki ion hidrogen tambahan yang dapat diberikan kembali.

• Ion hidronium sebagai asam, air adalah basa konjugasinya.

• Air dapat menerima kembali ion hidrogen untuk membentuk kembali ion hidronium.

Senyawa Amfoter

• Air bertindak sebagai basa, sedangkan yang lain itu bertindak sebagai asam.

• Suatu zat yang dapat bertindak sebagai asam atau basa digambarkan sebagai amfoter.

Asam Basa Teori Lewis

Asam

Asam adalah akseptor pasangan elektron.

Asam Lewis adalah akseptor pasangan elektron.

Basa

Basa adalah donor pasangan elektron.

Reaksi apa pun di mana amonia atau air menggunakan pasangan elektron bebas mereka untuk membentuk ikatan koordinasi akan dihitung ketika mereka bertindak sebagai basa

Contoh Basa Lewis :

• Berikut ini adalah reaksi yang membahas ikatan koordinasi.

• Amonia bereaksi dengan BF3 dengan menggunakan pasangan elektron bebasnya untuk membentuk ikatan koordinasi dengan orbital kosong pada boron.

• Sejauh menyangkut amonia, berlaku persis sama seperti ketika bereaksi dengan ion hidrogen^- ia menggunakan pasangan elektron bebasnya untuk membentuk ikatan koordinasi.

• Dalam contoh di atas, BF3 bertindak sebagai asam Lewis dengan menerima pasangan elektron bebas nitrogen

Contoh Asam Lewis :

• NH3 (g) + HCl (g)      →        NH4⁺ (s) + Cl⁻(s)        -----(12)

• Apa sebenarnya yang menerima pasangan elektron bebas pada nitrogen?

• Ion hidrogen dalam sistem kimiasangat reaktif sehingga mereka selalu terikat pada sesuatu yang lain.

• Tidak ada ion hidrogen tidak terkombinasi di HCl.

• Tidak ada orbital kosong di mana pun di HCl yang dapat menerima sepasang elektron.

• Elektron dalam ikatan hidrogen-klor akan tertarik ke arah ujung klor, meninggalkan hidrogen sedikit positif dan klorin sedikit negatif.

• Pasangan elektron bebas pada nitrogen dari molekul amonia tertarik ke atom hidrogen yang sedikit positif di HCl.

• Saat mendekati itu, elektron-elektron dalam ikatan hidrogen-klorin terusir menjauh menuju klorin.

• Akhirnya, ikatan koordinat terbentuk antara nitrogen dan hidrogen, dan klorin terlepas sebagai ion klorida ditunjukkan menggunakan notasi "panah keriting" yang biasa digunakan dalam mekanisme reaksi organik 

• Seluruh molekul HCl bertindak sebagai asam Lewis.

• Ia menerima sepasang elektron dari amonia, dan dalam proses itu terpecah.

• Asam Lewis tidak harus memiliki orbital kosong yang ada.

Asam Kuat dan pH

• pH adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen dalam suatu larutan.

• Asam kuat seperti asam klorida pada jenis konsentrasi yang biasanya digunakan di laboratorium memiliki pH sekitar 0 hingga 1.

• Semakin rendah pH, ​​semakin tinggi konsentrasi ion hidrogen dalam larutan 

Korelasi pH dengan Konsentrasi ion hidrogen

• Misalkan Anda harus menghitung pH asam hidroklorat 0,1 mol dm^-3.

• Dalam menghitung konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, dan kemudian menggunakan kalkulator untuk mengubahnya menjadi pH.

• log₁₀ [0.1] = -1

• pH = - log₁₀ [0.1]

• - (-1) = 1

• pH asam adalah 1.

• Itu berarti bahwa jika konsentrasi asam adalah 0,1 mol dm^-3, maka konsentrasi ion hidrogen juga 0,1 mol dm^-3.

• Gunakan kalkulator untuk mengubahnya menjadi pH.

• Pada Kalkulator masukkan 0,1, lalu tekan tombol "log". 

Asam Lemah

• Asam lemah adalah asam yang tidak terionisasi sepenuhnya ketika dilarutkan dalam air.

• Asam etanoat atau asam asetat adalah asam lemah khas.

• Bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion hidroksonium dan ion etanoat, tetapi reaksi balik lebih berhasil daripada yang maju.

• Ion-ion bereaksi dengan sangat mudah untuk membentuk kembali asam dan air.

• CH3COOH + H2O ⇌            CH3COO⁻ + H3O⁺      -----(4)

Konstanta Keseimbangan Asam

• Jika suatu asam lemah dengan konsentrasi sekitar 1 mol dm^-3, dan hanya sekitar 1% dari itu bereaksi dengan air, jumlah mol air hanya akan turun sekitar 0,01.

• Dengan kata lain, jika asam lemah konsentrasi air hampir konstan.

• Dalam hal itu, tidak banyak gunanya memasukkannya ke dalam ekspresi seolah-olah itu adalah variabel

• Konstanta kesetimbangan asam ini disebut Ka.

Contoh asam asetat:

CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO⁻ + H3O⁺      -----(7)

pH Basa

• Garis besar metode menghitung pH basa kuat

• Kerjakan konsentrasi ion hidroksida.

• Gunakan Kw untuk menghitung konsentrasi ion hidrogen.

• Ubah konsentrasi ion hidrogen menjadi pH.

• Contoh : Berapa pH 0,500 mol dm^-3 larutan natrium hidroksida

• Karena natrium hidroksida sepenuhnya ionik, setiap mol di dalamnya memberikan jumlah mol ion hidroksida yang sama dalam larutan.

• [OH-] = 0,500 mol dm-3

• Sekarang gunakan nilai Kw pada suhu larutan biasanya ini dianggap sebagai 1,00 x 10^-14 mol² dm^-6.

• [H +] [OH-] = 1,00 x 10^-14 artinya à pH + pOH = 14           -----(12)

• Nilai pOH = - log [OH^-]  = – log [0,500] =  0,301

• pH = 14 – 0,301 = 13,7.

pH Basa Lemah

• Amonia adalah basa lemah khas. Amonia sendiri jelas tidak mengandung ion hidroksida, tetapi bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida.

• NH₃(aq)+H₂O(l)⇌NH₄⁺ (aq)+OH⁻(aq)                      -----(13)

• Reaksinya reversibel, dan sekitar 99% amonia masih ada sebagai molekul ammonia hanya sekitar 1% yang benar-benar menghasilkan ion hidroksida.

• Basa lemah adalah basa yang tidak dikonversi sepenuhnya menjadi ion hidroksida dalam larutan.

• Ketika basa lemah bereaksi dengan air, posisi kesetimbangan bervariasi dari basis ke basis. Semakin jauh ke kiri itu, semakin lemah basis

Kw dan pKw

• Molekul air dapat berfungsi sebagai asam dan basa.

• Satu molekul air (bertindak sebagai basa) dapat menerima ion hidrogen dari yang kedua (bertindak sebagai asam).

• Ini akan terjadi ketika ada air  dan tidak harus murni. Maka ion hidroksonium dan ion hidroksida terbentuk.

• Ion hidroksonium adalah asam yang sangat kuat, dan ion hidroksida adalah basa yang sangat kuat.

• Konsentrasi ion hidroksonium yang ada dalam air murni ternyata menjadi 1,00 x 10^-7 mol dm^-3 pada suhu kamar, ditulis dalam bentuk yang disederhanakan:.

Konstanta Kesetimbngan Air-Kw

• pKw = - log 10 Kw

• Kw pada dasarnya hanyalah konstanta kesetimbangan untuk reaksi yang ditunjukkan dalam dua bentuk:

• K_w = [H₃O⁺] [OH^-]  atau  K_w = [H⁺] [OH^-]

• Begitu sedikit air yang terionisasi pada satu waktu, sehingga konsentrasinya hampir tidak berubah – konstan à Kw

• Seperti konstanta kesetimbangan lainnya, nilai Kw bervariasi dengan suhu. Nilainya biasanya diambil menjadi 1,00 x 10^-14 mol² dm^-6 pada suhu kamar atau sedikit di bawah 25 ° C.

• hubungan antara Kw dan pKw persis sama dengan hubungan antara Ka dan pKa, atau [H +] dan pH.

• Nilai Kw 1,00 x 10^-14 mol² dm^-6 pada suhu kamar memberi nilai pKw sebesar 14.

Indikator Asam Basa

• Indikator adalah asam lemah yang digunakan untuk menguji keasaman sesuatu zat

Titrasi Asam Kuat dengan Basa Kuat

• Contoh : Asam klorida sebagai asam kuat dan natrium hidroksida sebagai basa kuat

• Penambahan 24,9 dm³ menjatuhkan pH dari 11,3 sampai 2,7 dengan penambahan 25,1