Teori Asid dan Bes

Teori Arrhenius: Asid dan Bes

Teori pertama berkenaan asid dan bes diusulkan oleh Svante Arrhenius. Beliau memberikan idea bahawa sesuatu yang 'asid' adalah bahan yang menghasilkan ion hidrogen (H+) di dalam cecair Aqueus. Manakala bes pula adalah bahan yang menghasilkan ion hidroksida [hydroxide ion] (OH-) apabila larut di dalam air. Sesetengah asid dan bes didapati ter-ion [ionized] secara lengkap didalam larutan, maka ia dipanggil Asid kuat [Strong Acid] dan Bes Kuat [Strong Base].
Contoh asid kuat adalah HCl [hydrogen chloride / hydrochloric acid], HNO3 [nitric acid]. Kedua-duanya meng-ion lengkap dalam larutan dan masing-masing membentuk H+ dan Cl-, H+ dan NO3-. Asid atau bes yang tidak meng-ion secara lengkap dipanggil Asid Lemah atau Bes Lemah. [Weak Acid, Weak Base]. Proses peng-ionan ini dikenal sebagai Dissociation (penceraian). Bagi asid dan bes lemah, proses ini adalah berbalik [reversible] dan diletakkan oleh suatu pemalar yang dikenal sebagai Equilibrium Constant (Pemalar Keseimbangan). Dalam kes asid lemah, contoh yang paling mudah adalah asid asetik (acetic acid) CH3COOH / HC2H3O2, pemalar keseimbangannya disebut K a, dan tindak balas peng-ionan adalah;

*Ingat bahawa H+ boleh digunakan mewakili H3O+ untuk memudahkan gambaran tentang tindak balas asid lemah dengan air. Simbol <=> menunjukkan proses berbalik.

HC2H3O2( Aq ) + H2O ( l ) <=> H3O+( Aq ) + C2H3O2-( Aq )

Larutan asid asetik dan air menghasilkan ion hydronium dan ion asetik.
atau boleh juga,

HC2H3O2( Aq ) <=> H+( Aq ) + C2H3O2-( Aq )

manakala equilibrium constant nya ditunjukan sebagai:



Contoh bagi Bes Kuat adalah NaOH (natrium hydroxide) dan Ca(OH)2 yang juga ter-ion lengkap dalam larutan Aqueus; masing-masing membentuk ion-ion Na+ dan OH-, Ca2+ dan OH-.

Tips: Mengapa Ammonia (NH3) dikelaskan sebagai Bes dan Lemah?

* Ini adalah kerana ianya menghasilkan ion OH- dalam air, namun ianya dihasilkan dalam kepekatan yang sedikit (dianggap kecil) berbanding kepekatan ammonia itu sendiri.
.......................
Soalan Pantas

1. Apakah itu asid dan bes menurut Arrhenius?
2. Apakah perbezaan antara Asid kuat dan lemah?
3. Contoh asid lemah dan kuat?
4. Apakah perbezaan antara Bes kuat dan lemah?
5. Contoh bes lemah dan kuat?

Teori Bronsted-Lowry: Antara Penderma dan Penerima

Proton merupakan dasar utama di dalam skema Bronsted-Lowry. Asid ditakrifkan sebagai penderma proton, manakala bes pula ialah penerima proton. Dalam model ini, pelarut akan mungkin bertindak sebagai penerima proton. Satu asid (pada awalnya) akan bertukar menjadi bes setelah ia menderma protonnya, manakala bes pula akan menjadi asid setelah menerima proton. Ini berlaku kerana proses adalah berbalik. Proses ini dapat disimbolkan seperti ini;

HA + B <=> A- + HB+
asid bes k.bes k. asid

Dua pasangan bahan yang telah ditambah proton (protonated) dan yang dinyah-proton (deprotonated) [HA dan A-], [B dan HB+] adalah dipanggil sebagai conjugate acid-base (konjugat asid-bes). Jika kita ambil contoh, HA sebagai asid asetik, air akan menjadi komponen yang integral dalam proses pengionan tersebut. (bandingkan dengan teori Arrhenius).

CH3COOH + H2O <=> H3O+ + CH3COO-

Air menerima proton (ion hidrogen) bertindak sebagai bes, dan sebaliknya menjadi asid (H3O+), kerana ia dapat menderma proton. [Pada kedudukan H2O, ia adalah bes. Setelah menerima proton dan berubah menjadi H3O+, ia adalah asid. Ini kerana proses adalah berbalik]. H2O-H3O+ adalah pasangan konjugat asid-bes, begitu juga dengan CH3COOH-CH3COO-. Maka K a bagi persamaan di atas adalah:

K a = [H3O+] [CH3COO-] / [CH3COOH]

*Ambil perhatian bahawa air, cecair tulen tidak dimasukkan ke dalam pemalar keseimbangan (equilibrium constant). Ia juga sama dengan bes lemah, NH3 yang boleh ditunjukkan seperti;

NH3 + H2O <=> NH4 + OH-

K b = [NH4+] [OH-] / [NH3]




Model Asid dan Bes Lewis

G. N. Lewis telah memajukan pandangan umum terhadap konsep asid dan bes. Dalam modelnya, Lewis menyatakan bahawa asid adalah bahan yang mempunyai affiniti (affinity iaitu kecenderungan untuk menarik) pasangan tunggal elektron [electron lone pairs] manakala bes adalah bahan yang memiliki pasangan elektron tunggal. Paling biasa, contohnya adalah air atau ammonia adalah bes dalam skema Lewis. Contoh lain, tindak balas antara Ag+ dengan CN-, BF3 dengan NH3 merupakan tindakbalas berdasarkan Lewis. Namun, konsep ini hanya terpakai untuk tindakbalas dalam pelarut bukan aqueous, tidak begitu membantu dalam keseimbangan ionik dalam air.


Air bertindakbalas dengan Air

Air boleh bertindak sebagai dua fungsi: sebagai satu asid atau bes. Di dalam larutan aqueous, satu proses dikenali sebagai autoionization (peng-ionan sendiri) berlaku di mana satu molekul H2O memindahkan satu proton kepada molekul H2O lain, sungguhpun terdapat juga asid atau bes bersama.

H2O + H2O <=> H3O+ + OH-

Pemalar keseimbangan pengionan sendiri adalah (equib. constant):

K w = [H+] [OH-]

Nilai pemalar ini di dalam air (tulen) pada 25°C diberikan sebagai 1.0 × 10^-14. Air tulen, atau dikenal sebagai larutan neutral, [H+] = [OH-] = √ 1.0 × 10^-14 = 1.0 × 10^-7. Ini bermakna, satu larutan berasid akan mempunyai [H+] lebih besar dari 1.0 × 10^-7 dan [OH-] kurang dari 1.0 × 10^-7. Samalah konsepnya pada larutan bes.
Asid dan Bes: Kuat lwn Lemah
Eksperimen telah menunjukkan tidak ada molekul HCl tidak tercerai dalam larutan aqueous HCl. Komponen yang didapati adalah H3O+ (aq) dan Cl- (aq). Asid yang tercerai secara lengkap dipanggil asid kuat. Istilah kuat disini merujuk kepada kebolehannya memindahkan proton. Asid kuat memindahkan kesemua proton yang ada {yang boleh dipisahkan} ke dalam air.
Asid Kuat
HCl - hydrochloric acid
HNO3 - nitric acid
H2SO4 - sulfuric acid
HBr - hydrobromic acid
HI - hydroiodic acid
HClO4 - perchloric acid
Bes Kuat
LiOH - lithium hydroxide
NaOH - sodium hydroxide
KOH - potassium hydroxide
RbOH - rubidium hydroxide
CsOH - cesium hydroxide
*Ca(OH)2 - calcium hydroxide
*Sr(OH)2 - strontium hydroxide
*Ba(OH)2 - barium hydroxide