Sejak zaman kuno, zat yang berbeda karakteristik khusus dan kepentingan praktis yang besar telah dikenal yang sekarang kita kenal sebagai asam dan basa .
Asam dan basa adalah reagen kimia yang sangat umum dan sebagian besar kimianya terjadi di media berair. Reaksi di mana spesies ini berpartisipasi disebut reaksi asam-basa , dan studi mereka memerlukan penerapan prinsip-prinsip kesetimbangan kimia untuk solusi. Dalam reaksi ini, pelarut memainkan peran yang sangat penting, karena asam dan basa bertukar proton dengannya, itulah sebabnya mereka juga disebut reaksi transfer proton .
Sejak akhir abad ke-18, upaya telah dilakukan untuk menemukan hubungan antara sifat-sifat asam dan basa, serta komposisi kimianya. Lavoisier Prancis , pada tahun 1787, membela bahwa oksigen adalah unsur penting dalam komposisi asam; maka nama unsur itu sendiri, oksigen, “pembentuk asam”, yang diusulkan sendiri oleh Lavoisier untuk unsur ini. Pada tahun 1810, orang Inggris H. Davy , menyatakan bahwa hidrogen juga merupakan komponen dasar asam.
Tak lama setelah itu, diamati bahwa basa, zat dengan sifat yang tampaknya bertentangan dengan asam, menetralkan aksinya, membentuk garam.
Antara akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, teori-teori besar tentang sifat dan sifat asam dan basa dirumuskan; Ini adalah teori Arrhenius , Brönsted-Lowry, dan Lewis .
Teori Arrhenius :
Ahli kimia Swedia, Svante Arrhenius , pada tahun 1884, mempresentasikan teorinya tentang disosiasi ion, yang mengatakan bahwa banyak zat yang berada dalam larutan air mengalami pemecahan atau disosiasi menjadi ion positif dan negatif. Dengan cara ini, garam seperti kalsium bromida atau cesium sulfat, terdisosiasi dengan cara berikut:
CaBr2 → Ca 2+ + 2 Br –
CS 2 SO 4 → 2 Cs + + SO4 2-
Pembelahan ionik ini, juga dikenal sebagai pembelahan elektrolit , menunjukkan konduktivitas listrik larutan dalam media berair dari banyak zat yang disebut elektrolit .
Dalam teori ini Arrhenius mendefinisikan asam dan basa sebagai:
Asam : setiap zat yang dalam larutan air berdisosiasi dengan pembentukan ion hidrogen, H +
Basa : adalah zat apa pun yang dalam larutan berair berdisosiasi dengan pembentukan ion hidroksida, OH-
Mengikuti teori, reaksi netralisasi asam-basa terjadi ketika asam sepenuhnya bereaksi dengan basa, menghasilkan garam ditambah air. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa reaksi netralisasi terdiri dari penggabungan ion H + asam dengan ion OH- basa untuk menghasilkan H2O yang tidak terdisosiasi.
Teori Arrhenius, yang dianggap sebagai kemajuan besar, memiliki keterbatasan besar, karena teori itu sangat mengurangi konsep asam dan basa.
Teori Brönsted-Lowry
Pada tahun 1923, JNBrönsted dan TM Lowry , secara terpisah, tetapi hampir bersamaan, mengajukan teori tentang asam dan basa yang secara signifikan memperluas konsep yang sebelumnya diungkapkan oleh Arrhenius.
Menurut proposalnya, suatu zat berperilaku sebagai asam, ketika melepaskan proton dan sebagai basa ketika menerima proton. Kecenderungan untuk mentransfer proton itulah yang menjadi ciri asam, sedangkan kecenderungan untuk menerimanya merupakan ciri basa menurut teori ini.
Ide asam dan basa saling melengkapi. Asam hanya akan bertindak seperti itu, sebagai donor proton, jika ada beberapa zat yang dapat menerimanya, yaitu basa. Dengan cara yang sama, basa hanya dapat menerima beberapa proton jika ada asam yang mentransfer beberapa proton kepada mereka.
Jadi, misalnya, dalam larutan asam nitrat, HNO3, ia akan bertindak sebagai asam dan basanya adalah air, karena asam nitrat terionisasi, menghasilkan proton menjadi air:
HNO3 (aq) + H2O (l) → H3O + (aq) (ion hidronium) + NO3- (aq)
Reaksi asam-basa dapat dianggap sebagai kesetimbangan, di mana zat yang terbentuk juga dapat mentransfer H + di antara mereka. Secara umum, jika kita menyatakan reaksi asam-basa sebagai kesetimbangan, kita memiliki:
Asam + Basa Asam basa terkonjugasi + Asam basa terkonjugasi
Menjadi asam terkonjugasi dari basa, yang terbentuk ketika basa menerima H +, dan basa terkonjugasi dari asam, adalah basa yang terbentuk ketika asam menghasilkan H +.
Jadi, pasangan konjugasi terdiri dari asam dan basa konjugasinya, atau sebaliknya.
Reaksi asam-basa ini, dalam teori Brönsted-Lowry, disebut reaksi netralisasi.
Teori Brönsted-Lowry memiliki banyak perbaikan dibandingkan teori Arrhenius, karena definisi asam-basa menurut Bronsted-Lowry tidak terbatas pada larutan berair, dan berlaku untuk pelarut apa pun, karena banyak zat yang diketahui dengan perilaku asam dan basa dalam ketiadaan. air. Juga, meskipun definisi dalam kedua teori konsep asam-basa dapat dianggap hampir analog, definisi Brönsted dan Lowry, untuk basa memungkinkan untuk memasukkan zat yang bukan basa untuk Arrhenius, seperti: NH3, S2-, HCO3 -, CH3HN2, dll.
Lewis
Gilbert Lewis, pada tahun 1938, memperluas konsep asam-basa yang diusulkan oleh Brönsted-Lowry, yang meskipun dapat diterima, ada senyawa yang tidak sesuai dengan apa yang diandaikan oleh teori itu.
Jadi, Lewis memperluas konsep asam dan basa menjadi istilah struktur elektronik.
Teorinya menganggap semua atom, molekul atau ion yang dapat menerima sepasang elektron sebagai asam, dan basa adalah spesies kimia apa pun yang mampu melepaskan sepasang elektron. Dengan demikian, H + dianggap sebagai “asam Lewis” karena memiliki ruang elektronik dalam strukturnya yang mampu menerima sepasang elektron.
Demikian pula, amonia akan menjadi “basa Lewis” , karena kulit valensi nitrogen memiliki pasangan elektron yang tidak digunakan bersama.
Bagi Lewis, reaksi netralisasi adalah proses di mana suatu zat dengan ruang elektronik (seperti atom boron dalam BF3), menerima sepasang elektron dari basa Lewis, seperti amonia :
BF3 +: NH3 → F3B : NH3
Teori asam dan basa adalah contoh yang sangat baik dari kemajuan pengetahuan, di mana teori-teori baru lahir untuk memperbaiki yang sebelumnya, ketika mereka berhenti menjelaskan semua fakta yang diketahui.