Bagaimana teori Asam-Basa Brønsted dan Lowry didefinisikan?

Zat yang mampu menyumbangkan proton adalah asam, sedangkan zat yang menerima proton itu adalah basa. Definisi asam dan basa yang sangat umum ini dikemukakan oleh ahli kimia J.N. Brønsted dan T.M. Lowry pada tahun 1923, berdasarkan konsep pengalihan H⁺ dalam reaksi asam-basa.

Arrhenius mendefinisikan proton H⁺ sebagai spesies yang terisolasi, meskipun saat ini diketahui bahwa dalam larutan mereka memiliki daya tarik yang tinggi dengan molekul air dan membentuk ion hidronium (\({H_3}{O^ + }\)). Berdasarkan dua konsep ini kami mengeksplorasi reaksi asam-basa yang diketahui:

\(H{C_2}{H_3}{O_2}_{\left( {ac} \right)} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \leftrightarrow {C_2}{H_3}{O_2 }{^ –{\left( {ac} \right)}} + \;{H_3}{O^ + }}{\left( {ac} \right)}\)

Dalam hal ini, asam asetat adalah yang menyumbangkan hidrogen asam sementara air bertindak sebagai basa, mengambil proton yang disumbangkan. Pada gilirannya, dua spesies ionik baru terbentuk, yaitu asam dan basa konjugat dari asam dan basa asalnya. Dalam hal ini, spesies \({C_2}{H_3}{O_2}^ – \) adalah basa konjugat dari asam asetat sedangkan \({H_3}{O^ + }\) adalah asam konjugat dari air. Oleh karena itu, pasangan asam-basa konjugat hanya berbeda dengan adanya hidrogen asam dan, lebih jauh lagi, premis bahwa setiap asam memiliki basa konjugatnya dan sebaliknya terpenuhi.

Sekarang mari kita tinjau reaksi berikut:

\(N{H_3}_{\left( {ac} \right)} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \panah kiri N{H_4}{^ + {\left( {ac } \kanan)}} + \;O{H^ – }}{\kiri( {ac} \kanan)}\)

Dalam hal ini, kita memiliki pasangan asam-basa konjugasi yang masing-masing adalah air dan ion hidroksil, dan basa, amonia, dengan pasangan konjugatnya, spesi karakter asam \(N{H_4}^ + \).

Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya, bagaimana air bisa bertindak sebagai asam sekaligus basa? Kemampuan itu dikenal sebagai amfoterisme. Artinya, suatu zat yang dapat bertindak dalam dua cara tergantung pada siapa yang digabungkan dengannya adalah zat amfoter.

Sama seperti kita mendefinisikan pasangan konjugasi, mereka memiliki karakteristik yang aneh: semakin banyak kekuatan asam yang dimiliki oleh asam dalam pasangan tersebut, semakin rendah kekuatan dasarnya. akan memiliki basa konjugatnya, dan analog dengan kasus basa, semakin besar kekuatan kebasaan basa yang dimiliki, pasangan konjugasinya akan menurunkan kekuatan basa tersebut asam. Mereka akan bertanya-tanya kekuatan apa yang sedang kita bicarakan?

Kalau begitu, ketika asam kuat kita berbicara tentang spesies yang mampu sepenuhnya menyumbangkan hidrogen asam, mentransfer semua protonnya ke air dan berdisosiasi sepenuhnya. Jika tidak, asam lemah sebagian terionisasi dalam larutan berair, ini menyiratkan bahwa sebagian asam akan ditemukan sebagai spesi terdisosiasi dan sebagian lagi akan mempertahankan strukturnya. Mari kita lihat contoh tipikal berikut:

\(HC{l_{\left( g \right)}} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \ke C{l^ – }}}{\left( {ac} \right) } + \;{H_3}{O^ + }}{\left( {ac} \kanan)}\)

Ini adalah asam kuat, karena terdisosiasi sepenuhnya, dan juga terjadi dengan natrium hidroksida, yang merupakan basa kuat:

\(NaO{H_{\left( s \right)}} \to N{a^ + }}{\left( {ac} \right)} + \;O{H^ – }}}{\left( { ac} \kanan)}\)

Jika kita mengeksplorasi reaksi asam asetat dalam larutan berair, kita mencatat bahwa ada kesetimbangan antara spesies, karena disosiasi tidak lengkap dan, oleh karena itu, ada konstanta keasaman termodinamika yang mengatur proses, yang dinyatakan sebagai fungsi dari aktivitas jenis; namun, dalam larutan encer, dapat diperkirakan melalui konsentrasi molar:

\(Ka = \frac{{\left[ {{C_2}{H_3}{O_2}^ – } \right]\left[ {{H_3}{O^ + }} \right]}}{{\left[ {H{C_2}{H_3}{O_2}} \kanan]}}\)

Sedangkan untuk kasus basa lemah kita dapat menggambarkan sejauh mana basa tersebut terionisasi jika kita berbicara tentang konstanta kebasaan termodinamika, seperti kasus amonia:

\(Kb = \frac{{\left[ {N{H_4}^ + } \right]\left[ {O{H^ – }} \right]}}{{\left[ {N{H_3}} \ Kanan]}}\)

Konstanta ini ditabulasikan pada suhu referensi sementara ada juga bibliografi yang menunjukkan tingkat keasaman atau kebasaan senyawa tertentu.

Terakhir, kita akan mengacu pada autoionisasi air, seperti yang telah kita lihat, air memiliki basa dan asam konjugasi, mampu menjelaskan fenomena ini dalam reaksi ionisasinya:

\(2{H_2}{O_{\left( l \right)}} \leftrightarrow \) \(O{H^ – }}{\left( {ac} \right)} + {H_3}{O^ + }}{\kiri( {ac} \kanan)}\)

Kita dapat mendefinisikan proses ini seperti yang kita lakukan sebelumnya melalui konstanta yang terlibat, yaitu:

\(Kc = \frac{{\left[ {{H_3}{O^ + }} \right]\left[ {O{H^ – }} \right]}}{{{{\left[ {{H_2 }O} \kanan]}^2}}}\)

Menggunakan pengaturan matematis, kita dapat menyatakan produk ionik air sebagai konstanta berikut:

\(Kw = \kiri[ {{H_3}{O^ + }} \kanan]\kiri[ {O{H^ – }} \kanan]\)

Yang nilainya pada 25ºC konstan dan adalah: 1×10-14, yang menyiratkan bahwa, jika larutannya netral, yaitu sama kuantitas asam daripada basa, masing-masing konsentrasi spesies ionik adalah: 1×10-7 mol/L.