Asam dan Basa

Selama ribuan tahun orang telah mengetahui bahwa cuka, jus lemon dan makanan lainnya banyak mencicipi asam. Namun, tidak sampai beberapa ratus tahun yang lalu bahwa ia menemukan mengapa hal rasa asam - karena mereka semua asam. Asam panjang, sebenarnya, berasal dari istilah Latin acere, yang berarti "asam". Meskipun ada definisi yang sedikit berbeda dari asam dan basa, dalam pelajaran ini kita akan memperkenalkan dasar-dasar asam / basa kimia.
Pada abad ketujuh belas, penulis Irlandia dan amatir ahli kimia Robert Boyle zat berlabel pertama baik sebagai asam atau basa (alkali ia disebut basis) sesuai dengan karakteristik sebagai berikut:
Asam rasa asam, bersifat korosif terhadap logam, lakmus perubahan (pewarna diambil dari lumut) merah, dan menjadi kurang asam bila dicampur dengan basa. 

Basis terasa licin, mengubah lakmus biru, dan menjadi kurang dasar bila dicampur dengan asam.
Sementara Boyle dan lain-lain mencoba menjelaskan mengapa asam dan basa berperilaku seperti yang mereka lakukan, definisi wajar pertama asam dan basa tidak akan diusulkan sampai 200 tahun kemudian.
Pada akhir 1800-an, ilmuwan Swedia Svante Arrhenius mengusulkan agar air dapat melarutkan banyak senyawa dengan memisahkannya menjadi ion-ion masing-masing. Arrhenius mengemukakan bahwa asam adalah senyawa yang mengandung hidrogen dan dapat larut dalam air untuk melepaskan ion hidrogen ke dalam larutan. Sebagai contoh, asam klorida (HCl) larut dalam air sebagai berikut:
HCl H2O
H + (aq) + Cl-(aq)
Arrhenius didefinisikan dasar sebagaimana zat yang larut dalam air untuk melepaskan ion hidroksida (OH-) ke dalam larutan. Sebagai contoh, basis khas menurut definisi Arrhenius adalah natrium hidroksida (NaOH):
NaOH H2O
  Na + (aq) + OH-(aq)
Definisi Arrhenius asam dan basa menjelaskan beberapa hal. Teori Arrhenius yang menjelaskan mengapa semua asam memiliki sifat yang mirip satu sama lain (dan, sebaliknya, mengapa semua basis mirip): karena semua asam melepaskan H + ke dalam larutan (dan semua basis melepaskan OH-). Definisi Arrhenius juga menjelaskan pengamatan Boyle yang asam dan basa melawan satu sama lain. Ide ini, bahwa dasar dapat membuat suatu asam lemah, dan sebaliknya, disebut netralisasi.
Penetralan

Seperti yang Anda lihat dari persamaan, asam melepaskan H + ke dalam larutan dan basa melepaskan OH-. Jika kita mencampur asam dan basa bersama-sama, ion H + akan menggabungkan dengan ion OH-untuk membuat molekul H2O, atau air biasa:
H + (aq) + OH-(aq) H2O
Reaksi netralisasi asam dengan basa akan selalu menghasilkan air dan garam, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Asam Basis Air Garam
HCl + NaOH NaCl + H2O
HBr + KOH + H2O KBr
Meskipun Arrhenius membantu menjelaskan dasar-dasar asam / basa kimia, sayangnya teori-teorinya memiliki batas. Misalnya, definisi Arrhenius tidak menjelaskan mengapa beberapa zat, seperti baking soda umum (NaHCO3), dapat bertindak seperti basis meskipun mereka tidak mengandung ion hidroksida.
Pada tahun 1923, ilmuwan Denmark Johannes Brønsted dan orang Inggris Thomas Lowry makalah independen namun serupa yang disempurnakan teori Arrhenius. Dengan kata Brønsted itu, "... asam dan basa adalah zat yang mampu membelah off atau mengambil ion hidrogen, masing-masing." Definisi Brønsted-Lowry memperluas konsep Arrhenius asam dan basa.
Definisi Brønsted-Lowry asam sangat mirip dengan definisi Arrhenius, zat yang dapat menyumbangkan ion hidrogen adalah asam (di bawah definisi Brønsted, asam sering disebut sebagai donor proton karena sebuah ion H +, hidrogen dikurangi elektron, hanya proton).
Definisi Brønsted dari basa adalah, bagaimanapun, sangat berbeda dengan definisi Arrhenius. Basis Brønsted didefinisikan sebagai zat yang dapat menerima ion hidrogen. Intinya, basa adalah lawan dari asam. NaOH dan KOH, seperti yang kita lihat di atas, masih akan dianggap basa karena mereka dapat menerima H + dari asam untuk membentuk air. Namun, definisi Brønsted-Lowry juga menjelaskan mengapa zat yang tidak mengandung OH-bisa bertindak seperti basa. Baking soda (NaHCO3), misalnya, bertindak seperti basis dengan menerima ion hidrogen dari asam seperti yang digambarkan di bawah ini:
Asam Garam Basis
HCl + NaHCO3 H2CO3 + NaCl
Dalam contoh ini, terbentuk asam karbonat (H2CO3) mengalami dekomposisi yang cepat terhadap air dan gas karbon dioksida, dan gelembung solusinya karena gas CO2 dilepaskan.
pH

Di bawah Brønsted-Lowry definisi, baik asam dan basa terkait dengan konsentrasi ion hidrogen ini. Asam meningkatkan konsentrasi ion hidrogen, sedangkan basa menurunkan konsentrasi ion hidrogen (dengan menerima mereka). Keasaman atau kebasaan dari sesuatu, karena itu, dapat diukur dengan konsentrasi ion hidrogen.
Pada tahun 1909, ahli biokimia Denmark Soren Sorensen menemukan skala pH untuk mengukur keasaman. Skala pH digambarkan dengan rumus:
pH =-log [H +] Catatan: konsentrasi yang biasa disingkat dengan menggunakan tanda kurung siku, sehingga [H +] = konsentrasi ion hidrogen. Ketika mengukur pH, [H +] adalah dalam satuan mol H + per liter larutan.
Sebagai contoh, sebuah solusi dengan [H +] = 1 x 10-7 mol / liter memiliki pH sama dengan 7 (cara sederhana untuk berpikir tentang pH adalah bahwa hal itu sama dengan eksponen pada konsentrasi H +, mengabaikan tanda minus). Skala pH berkisar 0-14. Zat dengan pH antara 0 dan kurang dari 7 adalah asam (pH dan [H +] adalah terbalik terkait - pH yang lebih rendah berarti lebih tinggi [H +]). Zat dengan pH lebih dari 7 dan sampai 14 adalah basa (pH lebih tinggi berarti lebih rendah [H +]). Tepat di tengah, pada pH = 7, adalah zat netral, misalnya, air murni. Hubungan antara [H +] dan pH ditunjukkan pada tabel di bawah ini bersama beberapa contoh umum dari asam dan basa dalam kehidupan sehari-hari.
[H +] pH Contoh
Asam 1 X 100 0 HCl
1 x 10-01 Januari Perut asam
1 x 10-02 Februari Lemon jus
1 x 10-03 Maret Cuka
1 x 10-04 April Soda
1 x 10-05 Mei Air hujan
1 x 10-06 Juni Susu
Netral 1 x 10-7 air 7 Murni
Basis 1 x 10-08 Agustus Putih telur
1 x 10-09 September Baking soda
1 x 10-10 Oktober Tums ® antasida
1 x 10-11 November Amonia
1 x 10-12 Desember Mineral kapur - Ca (OH) 2
1 x 10-13 13 Drano ®
1 x 10-14 14 NaOH
Terkait Modul