Kekurangan Teori Asam Basa Arrhenius

Dec 11, 2011 ~ 3 Comments ~ Written by Budiyanto

Kekurangan Teori Asam Basa Arrhenius- Selama Anda mempelajari kimia Anda tentu juga telah mengetahui tentang larutan yang bersifat asam dan larutan yang bersifat basa. Asam dan basa merupakan salah satu sifat zat (larutan maupun nonpelarut). Sifat asam dan basa memiliki peran penting dalam proses kimia di alam, makhluk hidup, maupun industri. Apakah sebenarnya sifat asam basa itu? Bagaimanakah menentukan sifat suatu zat berdasarkan asam basa? Simak penjelasannya dalam artikel Terori asam basa berikut ini. Di Kelas X, Anda telah mempelajari larutan dan sifat-sifat listrik larutan, seperti larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Pada pelajaran kali ini, Anda akan dihantarkan untuk memahami lebih jauh tentang larutan dan sifat-sifat asam atau basa suatu larutan serta teori yang melandasinya.

1. Teori Asam Basa Arrhenius. Istilah asam dan basa sudah dikenal oleh masyarakat ilmiah sejak dulu. Istilah asam diberikan kepada zat yang rasanya asam, sedangkan basa untuk zat yang rasanya pahit. Pada 1777, Lavoisier menyatakan bahwa oksigen adalah unsur utama dalam senyawa asam. Pada 1808, Humphry Davy menemukan fenomena lain, yaitu HCl dalam air dapat bersifat asam, tetapi tidak mengandung oksigen. Fakta ini memicu Arrhenius untuk mengajukan teori asam basa. Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dapat melepaskan ion H+ di dalam air sehingga konsentrasi ion H⁺ dalam air meningkat. Basa adalah zat yang dapat melepaskan ion OH– di dalam air sehingga konsentrasi ion OH– dalam air meningkat. Contoh senyawa yang tergolong asam dan basa menurut teori Arrhenius adalah sebagai berikut:

a. Asam: HCl, HNO₃, dan H₂SO₄. Senyawa ini jika dilarutkan dalam air akan terurai membentuk ion H+ dan ion negatif sisa asam.
HCI(g)⎯⎯→H⁺(aq) + CI^–(aq)
H₂SO₄(aq)⎯⎯→2H⁺(aq) + SO4₂^–(aq)

b. Basa: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, dan dan Al(OH)₃. Senyawa ini jika dilarutkan dalam air akan terurai membentuk ion OH– dan ion positif sisa basa.
NaOH(aq)⎯⎯→Na⁺(aq) + OH^–(aq)
Ca(OH)₂(aq)⎯⎯→Ca²⁺(aq) + 2OH^–(aq)

Menurut teori Arrhenius, rumus kimia asam harus mengandung atom hidrogen (–H) dan rumus kimia basa harus mengandung gugus hidroksil (–OH).

2. Larutan Asam, Basa, dan Netral. Di Kelas X, Anda sudah mengetahui bahwa air murni tidak dapat menghantarkan listrik karena air tidak terurai menjadi ion-ionnya (senyawa kovalen). Sesungguhnya air murni itu dapat terionisasi, tetapi konsentrasinya sangat kecil, yaitu sekitar 1 × 10^–7 M. Berdasarkan penyelidikan, dapat diketahui bahwa ionisasi air bersifat endoterm dan berkesetimbangan. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

H₂O(l) ⇄ H⁺(aq) + OH^–(aq)

Tetapan kesetimbangan ionisasi air dapat ditulis sebagai berikut.

Karena air adalah zat murni, konsentrasi air tidak berubah dan dapat dipersatukan dengan tetapan kesetimbangan sehingga persamaan tetapannya menjadi:

K_w = [H⁺] [OH^–]

Tetapan kesetimbangan ini disebut tetapan ionisasi air, dilambangkan dengan K_w. Pada 25°C, nilai K_w = 1,0 × 10^–14 dan pada 37°C nilai K_w = 2,5 × 10 ^–14. Dengan kata lain, ionisasi air bersifat endoterm. Berdasarkan nilai Kw, konsentrasi ion H+ dan ion OH– dalam air dapat dihitung. Misalnya:

[H⁺] = [OH^–] = x maka
K_w = [x] [x] = 1,0 × 10^–14, atau x = 1,0 ×10^–7

Jadi, konsentrasi ion H+ dan OH– hasil ionisasi air pada 25°C masing-masing sebesar 1,0 × 10^–7. Jika dalam larutan terdapat konsentrasi molar ion H⁺ sama dengan konsentrasi molar ion OH^–, yakni [H⁺] = [OH^–], larutan tersebut dinyatakan bersifat netral (serupa dengan air murni). Menurut Arrhenius, suatu larutan bersifat asam jika konsentrasi H⁺dalam larutan meningkat. Artinya, jika dalam larutan terdapat [H⁺] >[OH^–], larutan bersifat asam. Sebaliknya, jika dalam larutan [H⁺] < [OH^–], larutan bersifat basa.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan:

• Asam merupakan suatu senyawa yang dapat menghasilkan ion hidrogen (H⁺) atau ion hidronium (H₃O⁺) bila dilarutkan dalam air.
• basa adalah senyawa yang mengionisasi dalam air untuk memberikan ion OH^- dan ion positif. NaOH adalah basa menurut Arrhenius karena dapat memisahkan diri dalam air untuk memberikan ion hidroksida (OH^-) dan natrium (Na⁺).

Catatan: Svante August Arrhenius (1859–1927). Svante August Arrhenius lahir pada 19 Februari 1859 di Swedia. Arrhenius merupakan salah satu ilmuwan yang hobi menulis. Di bidang kimia, Arrhenius mendasari perhitungan kekuatan asam basa. Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dapat melepaskan ion H+ di dalam air sehingga konsentrasi ion H+ dalam air meningkat. Basa adalah zat yang dapat melepaskan ion OH– di dalam air sehingga konsentrasi ion OH– dalam air meningkat.

Asam dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah ion H+ yang dilepaskannya, rumusnya, dan kekuatan asamnya. Berdasarkan jumlah ion H⁺ yang dilepaskan asam dikelompokkan menjadi asam monoprotik, diprotik, dan triprotik.

a. Asam monoprotik yaitu asam yang melepaskan satu ion H⁺ dalam pelarut air, misalnya:
HCl(aq) ⇄ H⁺(aq) + Cl^–(aq)
HNO₃(aq) ⇄ H⁺(aq) + NO₃^–(aq)
b. Asam diprotik yaitu asam yang melepaskan dua ion H+ dalam pelarut air, misalnya:
H₂SO₄(aq) ⇄ 2 H⁺(aq) + SO₄^2–(aq)
c. Asam triprotik yaitu asam yang melepaskan tiga ion H⁺ dalam pelarut air, misalnya:
H₃PO₄(aq) ⇄ 3 H⁺(aq) + PO₄^3–(aq)
Berdasarkan rumus kimianya asam dibedakan sebagai asam nonoksi, asam oksi, dan asam organik.
a. Asam nonoksi yaitu asam yang tidak mengandung oksigen.
Contoh beberapa asam nonoksi dan reaksi ionisasinya dapat dilihat pada Tabel 6.1.
Tabel 6.1 Contoh beberapa asam nonoksi

Rumus Senyawa	Nama	Reaksi Ionisasi
HF	Asam florida	HF ⇄ H+ + F–
HCl	Asam klorida	HCl ⇄ H+ + Cl–
HBr	Asam bromida	HBr ⇄ H+ + Br–
HCN	Asam sianida	HCN ⇄H+ + CN–
H2S	Asam sufida	H2S ⇄2H+ + S2–

Sumber: Ebbing, General Chemistry
b. Asam oksi yaitu asam yang mengandung oksigen.
Contoh beberapa asam oksi dan reaksi ionisasinya dapat dilihat pada Tabel 6.2.
Tabel 6.2 Contoh beberapa asam oksi

Rumus Senyawa	Nama	Reaksi Ionisasi
HClO	Asam hipoklorit	HClO ⇄ H+ + ClO–
HClO3	Asam klorit	HClO3 ⇄ H+ + ClO3–
HNO3	Asam nitrat	HNO3 ⇄ H+ + NO3–
H2SO4	Asam sulfat	H2SO4 ⇄ 2 H+ + SO42–
H2CO3	Asam karbonat	H2CO3 ⇄2 H+ + CO32–
H3PO3	Asam fosfit	H3PO3 ⇄3 H+ + PO33–
H3PO4	Asam fosfat	H3PO4 ⇄3 H+ + PO43–

Sumber: Ebbing, General Chemistry
c. Asam organik yaitu asam oksi yang umumnya terdapat pada senyawa organik. Contoh asam organik dapat dilihat pada Tabel 6.3.
Tabel 6.3 Contoh beberapa asam organik

Rumus Senyawa	Nama	Reaksi Ionisasi
HCOOH	Asam formiat	HCOOH →H+ + HCOO–
CH3COOH	Asam asetat	CH3COOH →H+ + CH3COO–
C2H5COOH	Asam propionat	C2H5COOH →H+ + C2H5COO–
C6H5COOH	Asam benzoat	C6H5COOH →H+ + C6H5COO–

Sumber: Ebbing, General Chemistry
Berdasarkan kekuatannya asam terdiri dari asam kuat dan asam lemah yang ditentukan oleh besarnya derajat ionisasi asam di dalam larutan air.
a. Asam kuat yaitu asam yang derajat ionisasinya mendekati 1 atau mengalami ionisasi sempurna, misalnya: HCl, HBr, HNO₃, HClO₃, HClO₄, HIO₄, dan H₂SO₄.
b. Asam lemah yaitu asam yang derajat ionisasinya kecil atau mengalami ionisasi sebagian seperti: HCOOH, CH₃COOH, H₂CO₃, HCN, dan H₂S.
Asam dapat dihasilkan dari reaksi antara senyawa oksida nonlogam dengan air. Perhatikan contoh berikut.
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃
N₂O₃ + H₂O ⇄ 2 HNO₂
N₂O₅ + H₂O ⇄ 2 HNO₃
SO₂ + H₂O ⇄ H₂SO₃
SO₃ + H₂O ⇄ H₂SO₄

Basa dapat digolongkan berdasarkan jumlah ion OH^– yang dilepaskannya dan kekuatannya. Berdasarkan ion OH^– yang dilepaskan pada reaksi ionisasi, basa terdiri dari basa monohidroksi dan basa polihidroksi. Basa monohidroksi yaitu basa yang melepaskan satu ion OH^–, sedangkan basa polihidroksi yaitu basa yang melepaskan ion OH– lebih dari satu. Contoh beberapa senyawa basa dan reaksi ionisasinya tertera pada Tabel 6.4 dan 6.5.

Tabel 6.4 Contoh beberapa senyawa basa monohidroksi

Rumus Senyawa	Nama	Reaksi Ionisasi
LiOH	Litium hidroksida	LiOH → Li+ + OH–
NaOH	Natrium hidroksida	NaOH → Na+ + OH–
KOH	Kalium hidroksida	KOH → K+ + OH–

Sumber: Ebbing, General Chemistry
Tabel 6.5 Contoh beberapa senyawa basa polihidroksi

Rumus Senyawa	Nama	Reaksi Ionisasi
Mg(OH)2	Magnesium hidroksida	Mg(OH)2 → Mg2+ + 2 OH–
Sr(OH)2	Sronsium hidroksida	Sr(OH)2 → Sr2+ + 2 OH–
Ba(OH)2	Barium hidroksida	Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH–
Zn(OH)2	Seng(II) hidroksida	Zn(OH)2 → Zn2+ + 2 OH–

Sumber: Ebbing, General Chemistry
Basa dapat dihasilkan dari reaksi antara senyawa oksida logam dengan air.
Contoh:
Na₂O + H₂O ⇄ 2 NaOH
K₂O + H₂O ⇄ 2 KOH
CaO + H₂O ⇄ Ca(OH)₂
MgO + H₂O ⇄ Mg(OH)₂
Asam dan basa banyak kegunaannya tetapi ada sifat-sifat yang membahayakan terutama yang larutannya pekat. Asam bersifat korosif, jika kena logam dan marmer akan bereaksi. Basa juga ada yang menyebabkan rasa panas dan kulit melepuh. Sifat basa ini disebut sifat kaustik basa. Beberapa asam dan basa yang ada di sekitar kita serta keberadaannya dapat dilihat pada Tabel 6.6. dan 6.7.
Tabel 6.6 Beberapa asam yang ada di sekitar kita

Nama	Keberadaan
Asam askorbat	Dalam buah-buahan dikenal sebagai vitamin C
Asam karbonat	Dalam minuman ringan bersoda
Asam sitrat	Dalam jeruk atau buah-buahan
Asam asetat	Dalam cuka
Asam klorida	Dalam asam lambung
Asam laktat	Dalam susu asam
Asam nitrat	Dalam pupuk dan bahan peledak
Asam fosfat	Dalam pupuk
Asam sulfat	Dalam aki mobil dan bahan pupuk

Sumber: Ebbing, General Chemistry
Tabel 6.7 Beberapa basa yang ada di sekitar kita

Nama	Keberadaan
Amonia atau amonium hidroksida	Dalam pupuk dan bahan pembersih
Kalsium hidroksida	Dalam air kapur
Magnesium hidroksida	Dalam obat antacid
Natrium hidroksida	Dalam sabun dan pembersih

Sumber: Ebbing, General Chemistry
Teori Arrhenius memiliki beberapa kekurangan.

• hanya dapat diaplikasikan dalam reaksi yang terjadi dalam air
• tidak menjelaskan mengapa beberapa senyawa, yang mengandung hidrogen dengan bilangan oksidasi +1(seperti HCl) larut dalam air untuk membentuk larutan asam, sedangkan yang lain seperti CH₄ tidak.
• tidak dapat menjelaskan mengapa senyawa yang tidak memiliki OH^-, seperti Na₂CO₃ memiliki karakteristik seperti basa.

3. Indikator Asam Basa

Apakah kertas lakmus itu? Bagaimanakah kertas lakmus bekerja? Kertas lakmus adalah suatu indikator (petunjuk) yang dapat membedakan sifat asam dan basa suatu larutan. Pada kertas lakmus terdapat senyawa organik yang dapat berubah warna pada kondisi asam atau basa. Kertas lakmus merah akan berubah menjadi warna biru jika dicelupkan ke dalam larutan basa. Kertas lakmus biru akan berubah menjadi merah jika dicelupkan ke dalam larutan asam, seperti ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 6.1 Perubahan Warna Larutan dengan Menggunakan Lakmus Merah dan Lakmus Biru.

Larutan	Lakmus Merah	Lakmus Biru
Asam	Merah	Merah
Basa	Biru	Biru
Netral	Merah	Biru

Latihan soal larutan asam basa!

1. Tuliskan penguraian asam-basa berikut di dalam pelarut air.
a. H₃PO₄ c. Mg(OH)₂
b. HClO₄
2. Bagaimanakah perubahan warna pada lakmus merah dan lakmus biru jika dicelupkan pada larutan asam, basa, dan netral?
Cocokan jawaban soal larutan asam basa anda dengan jawaban di bawah ini
1. a. H₃PO₄(aq) ⇄ 3H⁺(aq)+ PO₄^3– (aq)
b. HClO₄(aq) ⇄ H⁺(aq) + ClO₄^–(aq)
c. Mg(OH)₂(aq) ⎯⎯→ Mg²⁺(aq) + 2OH^–(aq)