Asam-basa Arhenius

Larutan asam dan basa merupakan contoh dari larutan elektrolit (konduktor yang baik). Mengapa asam atau basa dikatakan sebagai larutan elektrolit? Masih ingatkan kalian apa itu larutan elektrolit? Kita dapat menganalogikan bagaimana suatu larutan dapat dikatakan sebagai larutan elektrolit sebagai suatu tim sepakbola.

"Suatu tim sepak bola selalu bekerjasama untuk dapat memasukkan bola ke gawang. Jika tim ini hanya berkumpul hal yang tidak mungkin mereka dapat memasukkan bola ke gawang, sehingga mereka harus berpencar dan mengoper bola satu sama lain dan akhirnya dapat menghantarkan bola ke gawang. Begitu juga dengan suatu senyawa. Senyawa yang tidak dapat berpencar (terionisasi) seperti pada tim sepak bola tidak akan dapat menghantarkan listrik layaknya pemain sepak bola yang menghantarkan bola ke gawang. Pemain sepak bola ini bagaikan ion-ion pada suatu senyawa (ion positif dan negatif). Dimana ion-ion inilah yang akan menghantarkan muatan listrik"

Menurut Arrhenius, asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H⁺). Asam yang bersifat korosif ini umumnya merupakan senyawa kovalen. Misalnya hidrogen klorida yang merupakan senyawa kovalen, tetapi apabila dilarutkan ke dalam air akan terurai menjadi ion-ionnya.

HCl(aq) + H₂O(l) → H⁺(aq) + Cl^–(aq)

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa HCl terurai membentuk ion-ionnya yaitu H⁺ dan Cl^-. Ion H⁺ dalam larutan tidak dapat berdiri sendiri. Ion H⁺ tidak berupa proton bebas akan tetapi terikat pada molekul air, membentuk H₃O⁺ (ion hidronium). Ikatan apa yang dibentuk antara H⁺ dan H₂O?

Jika HCl dilarutkan dalam air, HCl akan terurai sempurna, bagaimana dengan hidrogen Fluorida, HF? HF merupakan asam lemah sehingga sebagian kecil molekul HF yang akan terurai apabila dilarutkan  dalam air seperti pada gambar di bawah.

HF(aq)  H⁺(aq) + Cl^-(aq)

Gambaran submikroskopik HF yang dilarutkan dalam air dapat dilihat pada Gambar 3.

HCl hanya dapat memberikan satu ion hidrogen (proton) per molekul asamnya. Asam semacam ini disebut asam monoprotik. Banyak senyawa lain yang dapat memberikan lebih dari satu proton per molekul asamnya. Asam semacam ini disebut asam poliprotik. Dua contoh lain adalah asam sulfat, H₂SO₄ dan asam fosfat, H₃PO₄.

Asam sulfat disebut juga suatu asam diprotik karena tiap molekulya dapat memberikan dua proton. Disosiasi asam ini terjadi dalam dua tingkat

H₂SO₄(aq) → H⁺(aq) + HSO₄^-(aq)

HSO₄^-(aq)  H⁺(aq) + SO₄^2-(aq)

Demikian juga asam fosfat, yang merupakan contoh dari asam triprotik, akan terdisosiasi dalam tiga tingkat.

H₃PO₄(aq) H⁺(aq) + H₂PO₄^-(aq)

H₂PO₄^-(aq)  H⁺(aq) + HPO₄^2-(aq)

HPO₄^2-(aq)  H⁺(aq) + PO₄^3-(aq)

Perhatikan bahwa tingkat kedua pada disosiasi asam sulfat adalah suatu reaksi kesetimbangan (hanya 10 % dari HSO₄^- akan terdisosiasi). Walaupun demikian, asam sulfat digolongkan ke dalam asam kuat karena disosiasi tingkat pertamanya adalah sempurna. Asam fosfat yang digunakan dalam pembuatan pupuk, detergen dan berbagai macam minuman ringan seperti cola, adalah suatu asam lemah karena ketiga tingkat reaksinya merupakan kesetimbangan. Jadi, reaksinya tidak sempurna.

Perlu diingat bahwa yang menyebabkan sifat asam adalah ion H⁺. Oleh karena itu, senyawa seperti etanol (C₂H₅OH), gula pasir (C₁₂H₂₂O₁₁), meskipun mengandung atom hidrogen tetapi tidak bersifat asam, sebab tidak dapat melepaskan ion H⁺ ketika dilarutkan ke dalam air.

Semua asam yang telah dibicarakan mengandung hidrogen, tetapi ada senyawa yang tidak mempunyai atom hidrogen tetapi bersifat asam yaitu beberapa oksida bukan logam, sebab mereka dapat bereaksi dengan air menghasilkan ion H⁺. oksida semacam ini disebut oksida asam. Contoh yang umum adalah karbon oksida. Apabila dilarutkan dalam air (misalnya dalam minuman yang mengandung soda), CO₂ akan bereaksi sebagai berikut.

CO₂(g) + H₂O(l)  H₂CO₃(aq)

Senyawa H₂CO₃ dinamakan asam karbonat, suatu asam diprotik lemah yang terdisosiasi dalam dua tingkat, dimana ringkat pertamanya adalah

H₂CO₃(aq)  H⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

Asam inilah yang menyebabkan terbentuknya gua-gua batu kapur yang besar yang terdapat di berbagai tempat di dunia. Air  tanah menjadi asam karena adanya CO₂ dari udara yang larut di dalamnya kemudian bereaksi dengan batu kapur (CaCO₃) yang menetes.

CaCO₃(s) + H₂CO₃ (aq)  Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃^-(aq)

Hasil dari reaksi ini adalah kalsium bikarbonat yang larut dan terbawa oleh air tanah dan menimbulkan gua-gua besar seperti terlihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Gua (reaksi antara H₂CO₃  dan CaCO₃ menyebabkan terbentuknya stalaktit dan stalakmit pada gua)

Basa adalah suatu senyawa yang jika dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion OH^-. Basa akan terasa licin jika mengenai kulit. Yang menyebabkan sifat basa adalah ion OH^-. Natrium  hidroksida adalah contoh dari hidroksida ion. Pada keadaan padat, zat ini terdiri dari ion logam dan ion hidroksida yang apabila dilarutkan dalam air akan terdisosiasi.

NaOH(s) → Na⁺(aq) + OH^–(aq)

Gambaran submikroskopik NaOH yang dilarutkan dalam air dapat dilihat pada Gambar 5.

 

Sebagian senyawa ion yang khas apabila dilarutkan dalam air, disosiasinya akan sempurna, maka ion dari hidroksida logam adalah basa kuat. Contoh basa dari zat molekular paling umum adalah NH₃. Zat ini akan bereaksi dengan air membentuk kesetimbangan.

NH₃ merupakan contoh dari basa molekular yang juga merupakan basa lemah. Ionisasi NH₃ dalam air sebagai berikut.

NH₃(aq) + H₂O (l)  NH₄⁺(aq) + OH^-(aq)

Gambaran submikroskopik NH₃ yang dilarutkan dalam air dapat dilihat pada Gambar 6.

 

NH₃ tidak mempunyai gugus OH namun NH₃ dalam larutannya dapat menghasilkan OH^–. Reaksi NH₃ dengan air membentuk suatu kesetimbangan. hanya sebagian kecil dari molekul NH₃ yang terionisasi membentuk ion NH₄⁺ dan ion OH^-. Sehingga pada gambaran submikroskopiknya terdapat lebih banyak molekul NH₃ dibandingkan dengan molekul NH₄⁺ dan OH^-. 

Perlu kalian ingat bahwa tidak semua senyawa yang mengandung H pada strukturnya merupakan asam dan tidak semua senyawa yang mengandung OH pada strukturnya merupakan basa. 

Tabel 1. Beberapa asam dan basa

Asam (yang diberi tanda bintang adalah elektrolit kuat dan dalam larutan terionisasi sempurna.
Asam monoprotik HX →H+ + X-	HF HCl HBr HI HOCl HClO2		Asam fluorida Asam klorida* Asam bromida* Asam iodida* Asam hipoklorit Asam klorit			HClO3 HClO4 HIO4 HNO3 HNO2 HC2H3O2	Asam klorat* Asam perklorat* Asam periodat* Asam nitrat* Asam nitrit Asam asetat
Asam diprotik H2X →H+ + HX- HX- → H+ + X-	H2SO4 H2SO3 H2CO3 H2C2O4		Asam sulfat* Asam sulfit Asam karbonat Asam oksalat			H2S H3PO3	Asam sulfida Asam fosfit (hanya dua hidrogen yang dapat diberikan sebagai proton)
Asam triprotik H3X → H+ + H2X- H2X-→H+ + HX2- HX2- → H+ + X3-	H3PO4		Asam fosfat (asam ortofosfat)
Oksida asam khas (oksida nonlogam)	SO2 SO3 N2O3 N2O5 P4O6 P4O10		SO2 + H2O → H2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 N2O3 + H2O → 2HNO2 N2O5 + H2O → 2HNO3 P4O6 + H2O →4H3PO3 P4O10 + H2O → 4H3PO4
Basa
Basa molekular	NH3 N2H4 NH2OH		Amonia Hidrazin hidroksilamin		(NH3 + H2O NH4+ + OH- (N2H4 + H2O N2H5+ + OH- (NH2OH + H2O NH3OH+ + OH‑
Basa ionik (basa kuat)	Hidroksida logam NaOH Ca(OH)2			M(OH)n →Mn+ + nOH-
Oksida basa khas ](oksiida logam)	Na2O K2O CaO SrO BaO	M2O+ H2O → 2MOH MO + H2O → M(OH)2