Radikal bebas

Reaksi Kimia Radikal Bebas

Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain. Dengan kata lain radikal bebas merupakan atom/gugus yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas ini merupakan spesies yang sangat reaktif sehingga umurnya pendek. Radikal bebas dibentuk jika ikatan terbelah menjadi dua yang sama-sehingga setiap atom mendapat satu dari dua elektron yang dipakai untuk berikatan. Disebut juga sebagai pembelahan homolitik.

Dalam reaksi kimia, radikal bebas sering dituliskan sebagai titik yang ditempatkan pada simbol atom atau molekul. Contoh penulisan radikal bebas berikut sebagai hasil dari pemecahan homolitik:

Cl2 → Cl• + Cl•


Pemutusan homolitik pada pemecahan ikatan digambarkan dengan penarikan satu elektron. Hal ini digunakan untuk membedakan dengan pemutusan heterolitik yang menggunakan anak panah bermata ganda pada umumnya.

Radikal bebas juga memainkan peran terhadap adisi radikal dan substitusi radikal sebagai intermediet yang sangat reaktif. Reaksi rantai melibatkan radikal bebas yang biasanya dibagi menjadi tiga tahap, meliputi inisiasi, propagasi dan terminasi. Contoh dalam hal ini adalah reaksi klorinasi metana.
InisiasiInisiasi adalah tahap pembentukan awal radikal-radikal bebas. Hal ini menyebabkan jumlah radikal bebas meningkat pesat. Dalam klorinasi metana, tahap inisiasi adalah pemutusan secara homolitik ikatan Cl-Cl.

Cl2 → Cl• + Cl•

Propagasi
Propagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana jumlah radikal bebas akan tetap sama. Setelah terbentuk, radikal bebas klor akan menjalani sederetan reaksi. Tahap propagasi yang pertama adalah radikal bebas klor yang merebut sebuah atom hidrogen dari dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.

Cl• + H:CH3 + 1 kkal/mol → H:Cl + •CH3


Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl2.
TerminasiTerminasi adalah reaksi yang berujung pada turunnya jumlah radikal bebas. Umumnya, penurunan ini diakibatkan oleh adanya penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.

Cl• + •CH3 → CH3Cl



1. Ada dua cara yang digunakan untuk menulis rumus radikal bebas, yaitu:
a. Dengan cara rumus lewis, yakni dengan menggambarkan semua elektron pada atom, baik yang berpasangan maupun tidak dengan lambang berupa titik

b. Dengan hanya menuliskan elektron yang tidak berpasangan dengan lambang titik. lambang ini lazim di pakai pada penulisan reaksi radikal bebas
contoh: Cl• , RO•, RN•

2 Sumber-sumber radikal bebas

Inisiator adalah zat yang dalam kondisi reaksi tertentu dapat menghasilkan sejumlah radikal bebas yang memungkinkan reaksi radikal bebas berlanjut. Berikut disajikan beberapa senyawa yang dapat menghasilkan radikal bebas.
a. Halogen (Cl2, Br2, F2, dan seterusnya)
contoh:

b. Peroksida (HOOH, atau ROOR)
Contoh:


c. Senyawa azo (RNNR)
Contoh:

d. alkil halida (R-X)

e. hipoklorit (R-O-Cl)

3. Struktur kimia radikal bebas

Radikal bebas dapat terbentuk in-vivo dan in-vitro secara :
1. Pemecahan satu molekul normal secara homolitik menjadi dua. Proses ini jarang terjadi pada sistem biologi karena memerlukan tenaga yang tinggi dari sinar ultraviolet, panas, dan radiasi ion.
2. Kehilangan satu elektron dari molekul normal
3. Penambahan elektron pada molekul normal
Pada radikal bebas elektron yang tidak berpasangan tidak mempengaruhi muatan elektrik dari molekulnya, dapat bermuatan positif, negatif, atau netral.

4 Mekanisme umum reaksi radikal bebas

a. Inisiasi
Tahap inisiasi merupakan tahap awal pembentukan radika-radikal bebas dengan pembelahan homolitik sehingga nasing-masing atom terpisah dengan membawa satu elektron. Terlepas dari itu, inisiasi dapat terbentuk secara sepontan atau karena pengaruh panas/cahaya. Selain itu juga radikal bebas dapat terbentuk melalui transfer satu elektron (dengan melepas dan menerima elektron)


b. Propagasi
Setelah terbentuk radikal bebas dengan kereaktifan yang tinggi yang kemudian dapat bereaksi dengan setiap spesies yang ditemukan. Pada tahap ini akan terbentuk radikal bebas yang baru, karena radikal bebas yang dihasilkan pada tahap awal bereaksi dengan molekul lain. Selanjutnya radikal bebas baru tersebut dapat pula bereaksi dengan molekul atau radikal bebas yang lain. Oleh karena itu dalam proses propagasi dikatakan terjadi reaksi berantai. Apabila radikal bebasnya sangat reaktif, misalnya radikal alkil, maka terjadi rantai yang panjang karena melibatkan sejumlah besar molekul. Apabila radikal bebasnya kereaktifannya rendah, misalnya radikal aril, maka kemampuannya bereaksi rendah sekali, sehingga rantai yang terjadi pendek, bahkan mungkin tidak terjadi rantai.

c. Terminasi
Langkah berikutnya adalah destruksi radikal bebas atau langkah terminasi, yang ditandai oleh kombinasi radikal bebas yang sama ataupun yang berbeda,dan langkah ini mengakhiri reaksi radikal bebas.

Reaksi Substitusi Radikal Bebas pada Senyawa Alifatik
Hubungan antara struktur substrat dan kereaktifannya dalam reaksi radikal bebas adalah
1. Pada alkana
Kereaktifan H30 > H20 > H10 (H30 : H tersier dan seterusnya)

2. Atom H alilik dapat dobrominasi dengan pereaksi NBS
3. Atom H tersier mudah dioksidasi

a. Halogenasi pada atom C gugus alkil
Alkana dapat diklorinasi atau dibrominasi dengan mereaksikannnya pada klor atau brom dibawah pengaruh cahaya tampak atau cahaya ultraviolet.
Contoh:


b. Halogenasi Alilik
Alkena dapat dihalogenasi pada posisi alilik dengan menggunakan sejumlah pereaksi seperti N-bromosuksinimida (disingkat NBS) dengan rumus struktur adalah sebagai berikut:



│ │ │ peroksida │ │ │
Reaksi : - C = C – C – H + NBS - C = C – C – Br
│ CCl4 │

Brominasi yang menggunakan NBS dengan pelarut nonpolar CCl4 dinamakan reaksi Wohl-Ziegler. Dalam reaksi ini diperlukan inisiator senyawa peroksida, atau cahaya ultraviolet. Pereksi NBS dapat pula digunakan untuk melakukan brominasi pada: posisi- terhadap gugus karbonil, ikatan ganda-tiga, dan cincin aromatik. bila pada suatu senyawa terdapat ikatan rangkap dan ikatan ganda-tiga, maka yang diserang adalah poisisi- terhadap ikatan ganda-tiga. Dauber dan McCoy menyimpulkan bahwa mekanisme brominasi alilik merupakan mekanisme radikal bebas. Reaksi ini tidak akan berlangsung tanpa inisiator, yang berupa Br•. Diungkapkan pula bahwa yang mengabstraksi atom H dalam substrat adalah atom Br. Setelah terjadi tahap inisiasi yang mengahasilkan Br•, maka langkah-langkah dalam tahap propagasinya adalah :

(1) Br • + RH → R • + HBr
(2) R• + Br2 → RBr + Br

Penghasil Br2 dalam reaksi ini adalah reaksi antara NBS dan HBr yang dihasilkan dari persamaan reaksi (1) diatas.


Dengan demikian fungsi NBS adalah sebagai sumber brom dengan konsentrasi yang rendah dan mengikat HBr yang dibebaskan dari persamaan reaksi (1).

c. Hidroksilasi pada atom C alifatik
Senyawa alkohol dapat dihasilkan dari reaksi oksidasi senyawa-senyawa yang mengndung ikatan -C-H. Karena pada umumnya ikatan –C–H tersebut merupakan C tersier maka alkohol yang diperoleh adalah suatu alkohol tersier. Hal disebabkan karena ikatan -C–H tersier memang lebih mudah diserang radikal bebas daripada ikatan C-H primer dan sekunder. Dalam pembentukan alkohol tersier ini, hasil yang terbaik dapat dicapai dengan menggunakan O3 dan substratnya diserapkan pada silika gel.
O3
Reaksi: R3CH R3COH
Silika gel

Kereaktifitasan radikal bebas 

Radikal bebas merupakan senyawa yang terkenal sangat reaktif karena mempunyai elektron menyendiri atau tak berpasangan. Intermediet radikal alkil distbilkan oleh proses fisika yang hampir sama dengan karbokation. Semakin tinggi tingkat subsitusi alkil, maka stabilitas radikal alkil juga semakin tinggi. Dengan demikian, pembentukan radikal tersier (R3C·) lebih mudah daripada radikal sekunder (R2HC·), dan jauh lebih mudah daripada radikal primer (RH2C·). Maka radikal yang terletak di sisi gugus fungsi seperti karbonil, nitril, dan eter akan lebih stabil daripada radikal alkil tersier.


Radikal dapat menyerang ikatan rangkap. Walaupun demikian, tidak seperti ion yang serupa, beberapa reaksi radikal tidak dilangsungkan oleh interaksi elektrostatik. Sebagai contoh, reaktivitas ion nukleofilik dengan senyawa α,β-tak jenuh (C=C–C=O) dilangsungkan oleh penarikan elektron oksigen, yang menghasilkan muatan positif parsial pada karbon karbonil. Ada dua buah reaksi yang teramati pada kasus ionik. Yang pertama karbonil diserang dalam adisi langsung pada karbonil atau gugus vinil diserang langsung dalam adisi konjugasi. Yang kedua, muatan nukleofil diambil oleh oksigen. Radikal mengadisi secara cepat ikatan rangkap, dan menghasilkan karbonil α-radikal yang relatif stabil.

Pada reaksi intramolekular, kendali yang tepat dapat dicapai untuk menghindari reaktivitas radikal yang ekstrim.

Home » Kimia Organik » Radikal Bebas » Stabilitas Radikal Bebas

Stabilitas radikal bebas

Radikal bebas mempunyai elektron yang tak berpasangan. Dengan demikian radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap jenisnya sendiri. Walaunpun demikian, ada sejumlah radikal bebas yang mempunyai "umur" yang panjang karena kestabilannya, yang dikategorikan sebagai berikut:
Radikal StabilContoh utama radikal stabil adalah dioksigen molekular (O2) dan nitrat oksida (NO). Radikal organik dapat berumur panjang karena terbentuk pada sebuah sistem π terkonjugasi. Contohnya yaitu radikal turunan α-tokoferol (vitamin E). Berikut adalah struktur radikal tokoferol:


Ada juga contoh radikal tiazil, yang mana mempunyai reaktivitas yang rendah dan stabilitas termodinamika yang tinggi dengan stabilisasi resonansi π yang terbatas.
Radikal KokohRadikal kokoh adalah radikal yang berumur panjang karena kepenuhsesakan sterik di sekeliling pusat radikal yang mana secara fisik sukar untuk bereaksi dengan molekul lain. Sebagai contoh adalah radikal trifenilmetil Gomberg, garam Fremy (kalium nitrosodisulfonat, (KSO3)2NO·), nitroksida (rumus umum R2NO·) seperti nitronil nitroksida dan azefenilenil serta radikal yang diturunkan dari PTM atau TTM. Radikal kokoh dihasilkan dalam jumlah yang besar selama pembakaran. Radikal jenis ini menyebabkan tekanan oksidatif yang berakibat pada penyakit jantung dan mungkin juga kanker.
DiradikalDiradikal adalah molekul yang mengandung dua pusat radikal. Radikal yang mempunyai banyak pusat dapat membentuk molekul. Oksigen atmosferik secara alami membentuk diradikal dan dalam keadaan ground state sebagai oksigen triplet. Reaktivitas yang rendah dari oksigen atmosferik adalah karena keadaan diradikalnya. Keadaan nonradikal dioksigen kurang stabil daripada diradikal. Stabilitas relatif oksigen diradikal diakibatkan adanya spin terlarang pada transisi triplet yang dibutuhkan untuk mengambil elektron (mengoksidasi). Keadaan diradikal oksigen juga berakibat pada sifat paramagnetik, yang dapat dibuktikan dengan adanya gaya tarik menarik terhadap magnet eksternal.





pertanyaan

Bagaimana cara menetralisir kadar radikal bebas yang telah banyak didalam tubuh manusia dan zat apa yang dapat meningkatkan jumlah radikal bebas didalam tubuh ?

Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai jenis zat berbahaya yang dapat meningkatkan jumlah radikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupan yang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok, akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuh melalui proses metabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnya menghasilkan radikal bebas.Olahraga teratur dan tidak berlebihan dapat membantu mengatasi radikal bebas dalam tubuh. Tetapi sebaliknya olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika sudah merasa lelah,
sebaiknya beristirahatlah sebentar dan atur pernafasan agar normal kembali.

jenis zat yang dihasilkan pada rokok merupakan yang dapat meningkatkan radikal bebas

Kontrol kinetika dan Kontrol Termodinamika Dalam Senyawa Organik

Pengenalan kontrol kinetika dan kontrol termodinamika 

Apabila kita ingin membuat suatu produk dari suatu reaktan , dan jumlah produk yang dihasilkan yang kita inginkan pastilah harus sebanyak-banyaknya , banyaknya produk yang dihasilkan juga tergantung pada suatu kondisi reaksi saat berlangsung. Produk yang baik juga harus stabil (termodinamika) dan kecepatan yang dihasilkan juga relatif (kinetika) . 

Kestabilan relatif (termodinamika) dan kecepatan relatif (kinetika) ini memiliki keterkaitan yaitu pada "suhu". Apabila suhu dinaikan maka kecepatan akan naik pula dan juga energianya juga akan bertambah dan semakin stabil . Dan sebaliknya apabila suhu diturunkan maka kecepatan akan turun pula , energi pembentukan akan berkurang. 

Konsep kontrol termodinamika yaitu  : 

                   Suhu rendah maka konsentrasi banyak molekul terbentuk banyak

                 Suhu tinggi maka konsentrasi sedikit molekul yang dihasilkan sedikit

Timbul pertanyaan dari konsep ini mengapa pada konsentrasi yang banyak suhu yang digunakan tidak tinggi pula ? karena apabila suatu reaksi memiliki konsentrasi yang banyak dan memakai suhu yang tinggi (dinaikkan)  akan terjadi tumbukan antar molekul dan produk yang dihasilkan menjadi tidak stabil . Oleh sebab itu suhunya harus rendah, apabila konsentrasi banyak.  


Konsep kontrol kinetika yaitu 

              Suhu besar makan tekanan harus besar juga agar mencapai kestabilan

               Suhu rendah tekanan kecil 


Selanjutnya ke topik senyawa organiknya , apabila kita ingin membuat senyawa organik yang berkualitas dan banyak maka kita dapat memakai konsep kontrol termodinamika dan konsep kontrol kinetika seperti yang dijelaskan diatas, agar produk yang dihasilkan sesuai dengan yang kita inginkan , dan mendapat produk yang banyak dendan dengan tingkat kestabilan besar. 

Contoh senyawa organik : ester 

kita ingin membuat parfum (ester) maka hal yang kita lakukan yaitu mencari tahu komponen atau rumus umum dari ester. Ester dihasilkan dengan merekasikan alkohol dengan asam karboksilat. Dengan bantuan katalis yaitu asam maka dihasilkan ester. 

Jadi kita harus mencari jenis bahan alam yang mengandung alkohol yang berkualitas dan juga mencari bahan alam yang mengandung asam karboksilat berkualitas agar produk yang dihasilkan juga berkualitas. Selain itu kita harus mencari katalis yang sesuai agar produk tersebut bereaksi. Untuk ester ini kita mencari katalisnya yaitu asam bisa saja 

Beberapa reaksi kimia mempunyai kemampuan untuk menghasilkan lebih dari satu produk. Jumlah relatif dari produk yang dihasilkan lebih sering tergantung pada kondisi reaksi saat reaksi berlangsung. 

          Ada banyak hal dalam mana suatu senyawa di bawah kondisi reaksi yang diberikan dapat mengalami reaksi kompotisi menghasilkan produk yang berbeda.

Pada gambar diatas memperlihatkan profil energi-bebas untuk suatu reaksi dalam mana B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat (∆G‡ lebih rendah). Jika tidak ada satupun reaksi yang revesibel maka C akan terbentuk lebih banyak karena terbentuk lebih cepat. Produk tersebut dikatakan terkontrol secara kinetik (kinetically controlled). Akan tetapi, jika reaksi adalah reversibel maka hal tersebut tidak menjadi penting. jika proses dihentikan sebelum kesetimbangan tercapai

maka reaksi akan dikontrol oleh kinetik karena akan lebih banyak diperoleh produk yang cepat terbentuk. Akan tetapi jika reaksi dibiarkan sampai mendekati kesetimbangan maka produk yang akan dominan adalah B. di bawah kondisi tersebut, C yang mula-mula terbentuk akan kembali ke A, sementara B yang lebih stabil tidak berkurang banyak. Maka dikatan bahwa produk terkontrol secara termodinamik (thermodynamically controlled). pada gambar tidak menggambarkan semua reaksi dalam mana senyawa A dapat memberikan dua produk. Di dalam banyak hal, produk yang lebih stabil adalah juga merupakan produk lebih cepat terbentuk. Di dalam hal yang demikian, produk kontrol kinetik adalah juga produk kontrol termodinamika. 

Data termodinamik dan kinetik

1.        Persyaratan Termodinamik untuk Reaksi

Untuk terjadinya reaksi secara spontan, energi bebas produk harus lebih rendah daripada energi bebas reaktan, yakni ∆G harus negatif. Reaksi dapat saja berlangsung melalui jalan lain, tapi tentu saja hanya jika energi bebas ditambahkan. Energi bebas terbuat dari dua komponen yaitu entalpi H dan entropi S. Kuantitas tersebut dihubungkan dengan persamaan:

∆G = ∆H – T∆S

Perubahan entalpi dalam suatu reaksi terutama adalah perbedaan energi ikat (meliputi energi resonansi, tegangan, dan solvasi) antara reaktan dengan produk. Perubahan entalpi dapat dihitung dengan menjumlahkan semua energi ikatan yang putus, kemudian dikurangi dengan jumlah energi semua ikatan yang terbentuk, dan ditambahkan dengan perubahan energi resonansi, tegangan, atau energi solvasi.

Molekul rantai terbuka mempunyai entropi yang lebih besar daripada molekul lingkar karena lebih banyak konformasinya. Pembukaan cincin berarti penambahan entropi dan penutupan berarti pengurangan entropi.

2.        Persyaratan Kinetik Reaksi

Entalpi aktivasi (∆H^‡) adalah perbedaan energi ikatan (meliputi energi tegangan, resonansi dan solvasi) antara senyawa starting material dengan keadaan transisi. Di dalam kebanyakan reaksi, ikatan-ikatan telah putus atau putus secara parsial pada sesaat keadaan transisi tercapai; energi yang penting untuk hal ini adalah ∆H. Adalah benar bahwa tambahan energi akan disuplai oleh pembentukan ikatan baru, tapi jika hal ini terjadi setelah keadaan transisi maka hal ini hanya dapat berpengaruhi pada ∆H dan bukan ∆H^‡.

Entropi aktivasi (∆S^‡) yang merupakan perbedaan entropi antara senyawa startingmaterial dengan keadaan transisi menjadi penting jika dua molekul yang bereaksi saling mendekati satu sama lain dalam suatu orientasi spesifik untuk terjadinya reaksi. 

energi pembentukan ( ATP )

Pengertian Energi (ATP)Adenosine Triphosphate (ATP) adalah sebuah nukleotida yang dikenal di dunia biokimia sebagai zat yang paling bertanggung jawab dalam perpindahan energi intraseluler. ATP mampu menyimpan dan memindahkan energi kimia di dalam sel. ATP juga memiliki peran penting dalam produksi nucleic acids. Molekul-molekul ATP juga digunakan untuk menyimpan bahan pembentuk energi yang diproduksi oleh respirasi sel.

Struktur molekul ini terdiri dari purin basa (adenin) terikat pada 1 ‘karbon atom dari sebuah. Ini adalah penambahan dan penghapusan gugus fosfat ini yang mengkonversi antar ATP, ADP dan AMP. . Ketika ATP digunakan dalam sintesis DNA, maka gula ribosa pertama dikonversi menjadi deoksiribosa oleh ribonukleotida reduktase.

Rumus struktur adenosin trifosfat (ATP)

 Perubahan entalpi pada pembentukan 1 mol zat langsung dari unsur-unsurnya disebut entalpi molar pembentukan atau entalpi pembentukan. Jika pengukuran dilakukan pada keadaan standar (298 k, 1 atm) dan semua unsur-unsurnya dalam bentuk standar, maka perubahan entalpinya disebut entalpi pembentukan standar (ΔHf 0). Entalpi pembentukan dinyatakan dalam kJ per mol (kJ mol -1).

Supaya terdapat keseragaman, maka harus ditetapkan keadaan standar, yaitu suhu 25 0 C dan tekanan 1 atm. Dengan demikian perhitungan termokimia didasarkan pada keadaan standar.

Pada umumnya  dalam persamaan termokimia dinyatakan:

AB + CD ———-> AC + BD Δ H0 = x kJ/mol

Δ H0 adalah lambang dari perubahan entalpi pada keadaan itu. Yang dimaksud dengan bentuk standar dari suatu unsur adalah bentuk yang paling stabil dari unsur itu pada kondisi standar (298 K, 1 atm).

Untuk unsur yang mempunyai bentuk alotropi, bentuk standarnya ditetapkan berdasarkan pengertian tersebut. Misalnya, karbon yang dapat berbentuk intan dan grafit, bentuk standarnya adalah grafit, karena grafit adalah bentuk karbon yang paling stabil pada 298 K, 1 atm. Dua hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan entalpi pembentukan yaitu bahwa zat yang dibentuk adalah 1 mol dan dibentuk dari unsurnya dalam bentuk standar.

Contoh: Entalpi pembentukan etanol (C2H5OH) (l)  adalah -277,7 kJ per mol. Hal ini berarti: Pada pembentukan 1 mol (46 gram) etanol dari unsur-unsurnya dalam bentuk standar, yaitu karbon (grafit), gas hidrogen dan gas oksigen, yang diukur pada 298 K, 1 atm dibebaskan 277,7 kJ  dengan persamaan termokimianya adalah:
2 C (s, grafit) + 3H2 (g) + ½ O2 (g) –> C2 H5 OH (l)

Nilai entalpi pembentukan dari berbagai zat serta persamaan termokimia reaksi pembentukannya diberikan pada tabel 2 berikut.

Tabel 2. Nilai entalpi pembentukan berbagai zat & Persamaan termokimia reaksi pembentukannya




ATP terdiri dari adenosin – terdiri dari adenin cincin dan ribosa gula – dan tiga fosfat kelompok (trifosfat). Kelompok yang phosphoryl, dimulai dengan kelompok paling dekat dengan ribosa, yang disebut sebagai alpha (α), beta (β), dan gamma (γ) fosfat. ATP sangat larut dalam air dan sangat stabil dalam larutan pH antara 6,8-7,4, tetapi cepat dihidrolisis pada pH yang ekstrim. Akibatnya, ATP paling baik disimpan sebagai garam anhidrat. ATP adalah molekul yang tidak stabil di unbuffered air, yang hydrolyses untuk ADP dan fosfat. Hal ini karena kekuatan ikatan antara residu fosfat dalam ATP kurang dari kekuatan dari “hidrasi” ikatan antara produk-produknya (ADP + fosfat), dan air. Jadi, jika ATP dan ADP berada dalam kesetimbangan kimia dalam air, hampir semua ATP pada akhirnya akan dikonversi ke ADP. Sebuah sistem yang jauh dari kesetimbangan mengandung energi bebas Gibbs, dan mampu melakukan pekerjaan. Sel hidup menjaga rasio ATP menjadi ADP pada suatu titik sepuluh lipat dari kesetimbangan, dengan konsentrasi ATP ribuan kali lipat lebih tinggi daripada konsentrasi ADP. Perpindahan dari kesetimbangan berarti bahwa hidrolisis ATP dalam sel melepaskan energi dalam jumlah besar.



ATP dapat dihasilkan melalui berbagai proses selular, namun seringnya dijumpai di mitokondria melalui proses fosforilasi oksidatif dengan bantuan enzim pengkatalisis ATP sintetase. Pada tumbuhan, proses ini lebih sering dijumpai di dalam kloroplas melalui proses fotosintesis. Bahan bakar utama sintesis ATP adalah glukosa dan asam lemak. Mula-mula, glukosa dipecah menjadi asam piruvat di dalam sitosoldalam reaksi glikolisis. Dari satu molekul glukosa akan dihasilkan dua molekul ATP. Tahap akhir dari sintesis ATP terjadi dalam mitokondria dan menghasilkan total 36 ATP.

Asam piruvat, energi, Gen, karbon dioksida, Lemak, mitokondria, molekul, organ, organel, proses oksidasi,siklus krebs, Sitoplasma

Mitokondria merupakan sumber energi (powerhouse) dari sel berfungsi mengekstrak energi dari makanan. Mitokondria merupakan organel yang besar dalam sel dan menempati sekitar 25% volume sitoplasma.

Mitokondria mempunyai 2 lapisan membran, membran luar dan membran dalam. Membran luar mempunyai pori-pori yang memungkinkan molekul besar melewatinya. Membran dalam terdiri dari 80% protein dan 20% lemak dan menonjol ke dalam. Pada tonjolan ini (crista) terdapat banyak enzim-enzim oksidatuf fosforilase. Enzim ini berperan pada proses oksidasi glukosa dan lemak serta sintesa ATP dari ADP. Pada bagian dalam mitokondria (matriks)juga terdapat banyak enzim yang diperlukan untuk ekstraksi energi dari bahan-bahan makanan. Energi yang dilepaskan digunakan untuk sintesa ATP.

Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme yang menggunakan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan adenosina trifosfat (ATP). Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis nutrien, hampir semuanya menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP. Lintasan ini sangat umum digunakan karena ia merupakan cara yang sangat efisien untuk melepaskan energi, dibandingkan dengan proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik.

Selama fosforilasi oksidatif, elektron ditransfer dari pendonor elektron ke penerima elektron melalui reaksi redoks. Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks protein di dalam mitokondria, manakala pada prokariota, protein-protein ini berada di membran dalam sel. Enzim-enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein utama terlibat dalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak enzim-enzim berbeda yang terlibat.

ATP –> ADP + Pi + 12.000 kaloriADP –> AMP + Pi + 12.000 kalori

Adenosin trifosfat : (ATP) Rumus empirisnya adalah C10H16N5O13P3, dan rumus kimianya adalah C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H, dengan berat molekul 507.184. ATP terdiri atas adenosin dan tiga gugus fasfat. Dalam biokimia ATP dikenal sebagai satuan molekuler pertukaran energi intrasel, artinya, ATP dapat digunakan untuk menyimpan dan mentransportasikan energi kimia dalam sel. ATP juga berperan penting dalam sintesis asam nukleat.

Molekul ATP pada beberapa metabolisme dapat dihasilkan dengan beberapa cara:

Glikolisis atau reaksi biokimia dimana glukosa dioksidasi menjadi molekul asam  piruvat.
C6H1206[Glukosa] + 2 NAD+ + 2 P1 (fosfat) + 2 ADP → 2 piruvat + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+ + 2 H2OGlikolisis pada lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) untuk menghasilkan lebih banyak ATP :
C6H1206[Glukosa] + 2 ATP + 2NAD+ → 2 piruvat + 4 ATP + 2NADH ATP sintase disebut juga kompleks V (reaksi kesetimbangan fosforilasi )
ADP + P1 [fosfat] + 4H+(sitosol) <–> ATP + H2O + 4 H+ (matriks) Sel juga memiliki trifosfat nukleosida mengandung energi tinggi yang lain seperti GTP, Reaksi ADP (Adenosine difosfat) dengan GTP (Guanosina difosfat) juga menghasilkan ATP
ADP[Adenosine difosfat] + GTP [Guanosina trifosfat] → ATP + GDP[Guanosina difosfat]

Setiap tingkat kehidupan dari yang paling sederhana (seperti sel) sampai yang paling kompleks (seperti organisme) memerlukan energi untuk melangsungkan hidupnya. Energi ini dipakai atau diekspresikan menjadi aktivitas bagi setiap tingkat kehidupan tersebut. Energi yang dipakai ini berasal dari yang dikenal sebagai ATP. ATP adalah molekul kompleks yang terdiri dari inti yang disusun oleh adenosine dan ekor yang terdiri dari tiga phosphate. Molekul ini membawa sejumlah energi yang komposisinya tepat untuk hampir seluruh reaksi biologis. Setiap mekanisme fisiologis yang memerlukan energi dalam kerjanya mendapatkan energi langsung dari ATP.

1. Penggunaan Energi dalam Proses Non-biosintetik

a)      Produksi Panas

Enzim ATP-ase berperan dalam pembentukan panas. Peranan fisiologis enzim ini agak kabur tetapi diperkirakan bahwa enzim tersebut befungsi untuk membuang kelebihan ATP dan dengan demikian membantu mengatur metabolism energi sel. Hilangnya energy dari ikatan-ikatan fosfat berenergi tinggi dalam bentuk panas juga terjadi melalui cara-cara lain. Misalnya, bila sel membentuk suatu ikatan ester atau amide dalam sistesis suatu molekul hanya dibutuhkan kira-kira 3000 kal. Tetapi perombakan ikatan fosfat berenrgi tinggi melepaskan 12.000 kal. Energy yang tidak digunakan dalam pembentukan ikatan ester atau amide (9000 kal) dilepaskan sebagai panas.

b)      Pergerakan (motilitas)

Pada Flagella

Bukti yang menunjang bahwa ATP dibutuhkan untuk menggerakkan flagella berasal dari penelitian sitokimiawi pada bakteri moti. Hasil peneliyian ini menampakkan adanya aktivitas ATP-ase yang bergantung pada Mg pada situs-situs pada membran tempat munculnua flagella.



Pada Otot

Pemicu otot untuk bergerak adalah impuls listrik dari saraf. Rangsangan dari listrik ini menimbulkan reaksi yang terjadi antara aktin dan miosin yang ada di otot yang nantinya menghasilkan force. Di sini akan dibahas mengenai bagaimana mekanisme yang terjadi pada otot.

Sinyal listrik masuk ke dalam sel saraf yang menyebabkan sel saraf mengeluarkan sinyal kimia (neurotransmiter) di celah (sinapsis) antara sel saraf dan sel otot.Sinyal kimia memasuki sel otot dan berikatan langsung dengan protein reseptor yang ada di membrane plasma sel otot (sarkolema) dan menimbulkan potensial aksi di sel otot.Potensial aksi yang terjadi ini menyebar ke seluruh bagian sel otot dan masuk ke sel melalui T-tubule.Potensial aksi membuka gerbang bagi tempat penyimpanan kalsium (sarcoplasmic reticulumIon Ca2+ bergerak ke sitoplasma sel otot (sarkoplasma) tempat di mana aktin dan miosin berada.Ion kalsium berikatan pada molekul troponin-tropomiosin yang terletak di daerah lekukan filamen aktin. Biasanya molekul tropomiosin melilit aktin di mana miosin dapat membentuk crossbrigdes.Saat berikatan dengan ion kalsium, troponin mengubah bentuk dan menggeser tropomiosin keluar dari lekukan aktin, memperlihatkan ikatan aktin-miosin.Miosin berinteraksi dengan aktin melalui putaran crossbrigdes. Dan kemudian otot berkontraksi, menghasilkan tenaga dan memendek.Setelah potensial aksi lewat gerbang Ca2+ menutup kembali, Ca2+ yang ada di retikulum sarkoplasma akhirnya dilepaskan dari sarkoplasma.Saat itu juga troponin kehilangan konsentrasi Ca2+.Troponin kembali ke posisi semula dan tropomiosin kembali melilit ikatan aktin-miosin di filamen aktin.Karena tidak terbentuknya site di mana terjadi ikatan aktin-miosin, maka tidak ada crossbridgesyang terbentuk dan otot kembali rileks.



Semua aktivitas di atas memerlukan energi. Otot menggunakan energi dalam bentuk ATP. Energi dari ATP dipakai untuk mengulang kembali dari awal kepala crossbridges miosin dan melepaskan filamen aktin. Dan untuk menghasilkan ATP, otot melakukan hal berikut:

Memecah fosfokreatin (bentuk penyimpanan fosfat berenergi tinggi) dan menambahkan fosfat pada ADP untuk membentuk ATP.Melakukan respirasi anaerob, menghasilkan asam laktat dan membentuk ATP.Melakukan respirasi aerob, memecah glukosa, lemak, dan protein dalam suasana O2menghasilkan ATP.

c)   Pengangkutan Nutrien

ATP digunakan oleh sel untuk memindahkan zat keluar dan masuk membran sel. Transportasi zat yang terjadi di sel ini dikenal dengan nama transportasi aktif. Dengan transportasi aktif, sebuah molekul atau ion bergabung dengan molekul pembawa. Penggabungan ini mengubah bentuk dari molekul pembawa. Dengan menggunakan ATP zat-zat diangkut oleh molekul pembawa dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi (melawan gradien konsentrasi).







Transportasi aktif adalah mekanisme transportasi molekul dengan bantuan energi. Artinya, sel harus menggunakan energi yang tersimpan dalam ikatan ATP untuk mentransportasikan molekul melintasi membran plasma.

Transportasi aktif terjadi karena molekul-molekul zat terlarut melintasi membran plasma melawan gradien konsentrasi sehingga membutuhkan energi dalam bentuk ATP untuk melewatinya. Zat terlarut yang ditransportasikan melalui transportasi aktif adalah molekul berukuran besar dan ion. Dan sel yang melakukan transportasi aktif ini adalah sel yang memiliki tingkat respirasi yang tinggi dan memiliki mitokondria dalam jumlah yang banyak untuk menghasilkan ATP dengan konsentrasi tinggi.

a. Transportasi Aktif Langsung

Contohnya adalah pompa Natrium-Kalium (Na-K). Dalam transportasi ini, ATP dihidrolisis dan ikatan dari gugus fosfat ke protein kanal (ATPase) mengubah bentuk dari protein ini (sisi-sisinya). Selain itu sel ATP juga berperan untuk menjaga stabilitas konsentrasi ion natrium dan kalium di dua sisi membran. Konsentrasi ion natrium cenderung lebih tinggi di luar sel sedangkan konsentrasi ion kalium cenderung lebih tinggi di dalam sel (sel memompa tiga ion Na+ keluar sel dan menerima dua ion K+ masuk ke sel). Hal ini perlu untuk transmisi impuls saraf.

Berikut adalah peran dari pompa Na-K:

Membuat gradien konsentrasi dari Na+ dan K+ melalui plasma membran di seluruh sel. Hal ini penting bagi sel saraf dan sel otot untuk membangkitkan sinyal listrik yang diperlukan dalam fungsi sel tersebut.Menjaga volume sel dengan mengatur zat terlarut dalam sel dan memperkecil pengaruh dari osmosis yang akan mengakibatkan sel mengalami swelling (mengembang) atau shrinkingEnergi yang dipakai dalam pompa Na-K ini secara tidak langsung menjadi penyedia energi bagi transportasi glukosa dan asam amino melewati sel usus dan sel ginjal.



b. Transportasi Aktif Tidak Langsung

Contoh dari transportasi tidak langsung ini adalah pemasukan karbohidrat ke dalam sel usus halus. Proses ini dikenal dengan cotransport. ATP digunakan oleh pompa ion Na+ yang keluar sel dan ini menciptakan gradien konsentrasi dari ion Na+. Selanjutnya karbohidrat dan Na+ berikatan pada protein transmembran yang sama yang dikenal sebagai protein cotransport. Kemudian keduanya dipindahkan ke dalam sel. Na+bergerak sesuai dengan gradien konsentrasinya (dari luar membran yang berkonsentrasi tinggi ke dalam membran yang berkonsentrasi rendah) dan karbohidrat bergerak melawan gradien konsentrasinya dengan bantuan Na+.

Penggunaan energi dalam proses biosintetik

Di dalam reaksi kimia, ATP memiliki banyak peran di dalam mensuplai energi untuk mensintesis berbagai molekul lain yang dibutuhkan sel untuk tetap bertahan hidup. Contoh dari reaksi kimia tersebut adalah glikolisis, siklus asam sitrat (siklus Krebs), dan transport electron.

Pengubahan substansi

Asam amino yang macamnya kira-kira ada 20 adalah bahan pembangun protein. Tipe protein yang dibentuknya ditentuka oleh urutan asam-asam aminonya yang bersangkutan. Contoh khusus mengenai sintesis asam amino Prolin oleh bakteri Eschericia coli dengan asam glutamate sebagai reaktan awalnya.

Biosintesis prolin

Contoh lain ialah lintasan bagi perubahan asam aspartat menjadi lisin, metionin, dan threonin. Pengubahan ini menggunakan energi metabolic dalam bentuk ATP. Kedua contoh ini menggambarkan bagaimana energi dibelanjakan untuk saling diubahnya (interkonversi) satu substansi menjadi substansi lainnya.

Sintesis makromolekul

Taraf lain biosintesis ialah penggabungan molekul-molekul yang lebih kecil untuk membentuk molekul yang lebih besar yaitu sintesis makromolekul. Contohnya ialah biosintesis peptidoglikan dinding sel bakteri, aktivasi precursor peptidoglikan.

teori asam basa

Teori Asam dan Basa Arrhenius

Menurut Arrhenius,
Asam adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion H+. Akibat kelebihan ion H+ maka air yang sudah ditambahkan zat asam disebut sebagai larutan asam.
reaksi ionisasi zat asam dalam air adalah sebagai berikut:

Berikut adalah tabel yang menyajikan berbagai jenis asam dan reaksi ionisasinya.

Basa adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion OH-. Akibat kelebihan ion OH- maka air yang sudah ditambahkan zat basa disebut sebagai larutan basa.
reaksi ionisasi zat basa dalam air adalah sebagai berikut:

Berikut adalah tabel yang menyajikan berbagai jenis basa dan reaksi ionisasinya.

 

Pengertian Asam

Asam menurut Arrhenius adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion H⁺ (atau H₃O⁺)

Contoh : HCl, CH₃COOH, H₂SO₄

HCl -> H⁺ + Cl^-

CH3COOH -> CH₃COO^- + H⁺

H₂SO₄ -> H⁺ + SO₄^2-

Asam Arrhenius dibagi menjadi macam-macam, tergantung jumlah ion H⁺ dan rumus kimianya.

Macam-macam asam menurut rumus kimianya terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :

1. Asam non-oksi

Asam non-oksi adalah asam yang tidak mengadung oksigen dalam rumus kimianya.

Contoh : HF, HCl, HBr, HI

2. Asam oksi

Asam oksi adalah asam yang mengandung oksigen dalam rumus kimianya.

Contoh : H₂SO₄, H₃PO₃, HClO, H₃PO₄

3. Asam organik

Asam oksi pada umumnya berada di senyawa organik.

Contoh : C₂H₅COOH, CH₃COOH

Macam-macam asam menurut jumlah ion H⁺ :

1. Asam monoprotik adalah asam dalam pelarut air menghasilkan atau melepaskan 1 ion H⁺

Contoh : HCl -> H⁺ + Cl^-

2. Asam diprotik adalah asam dalam pelarut air menghasilkan atau melepaskan 2 ion H⁺

Contoh : H₂SO₄ -> 2 H⁺ + SO₄^2–

3. Asam triprotik asam dalam pelarut air menghasilkan atau melepaskan 3 ion H⁺

Contoh : H₃PO₄ -> 3 H⁺ + PO₄^3-

Macam-macam asam berdasarkan derajat ionisasi asam di dalam larutan air :

1. Asam kuat, adalah asam yang mengalami proses ionisasi sempurna atau derajat ionisasinya 1 atau mendekati 1. Contoh : HNO₃, H₂SO₄, HCl

2. Asam lemah, adalah asam yang mengalami ionisasi sebagian dan besarnya derajat ionisasi kecil. Contoh : CH₃COOH, HCOOH, HCN

Teori Asam Basa Arrhenius 

 Pengertian Basa

Basa menurut Arrhenius adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air menghasilkan ion OH^-

Contoh : Mg(OH)₂, NaOH, NH₃

Macam-macam basa berdasarkan jumlah ion OH^- :

1. Basa Monohidroksi adalah basa yang melepaskan 1 ion OH^-

Contoh : LiOH, KOH, NaOH

2. Basa Polihidroksi adalah basa yang melepaskan lebih dari 1 ion OH^-

Contoh : Al(OH)₃, Fe(OH)₂, Zn(OH)₂

http://daddysunsek.com/kimia-kelas-xi/teori-asam-basa-arrhenius-kimia-sma-kelas-xi-semester-2

Teori Asam Basa Brønsted-Lowry

Johannes Bronsted dan Thomas Lowry pada tahun 1923, menggunakan asumsi sederhana yaitu: Asam memberikan ion H⁺ pada ion atau molekul lainnya, yang bertindak sebagai basa. Contoh, disosiasi air, melibatkan pemindahan ion H⁺ dari molekul air yang satu dengan molekul air yang lainnya untuk membentuk ion H₃O⁺ dan OH^-
2H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + OH^–(aq)
Reaksi antara HCl dan air menjadi dasar untuk memahami definisi asam dan basa menurut Brønsted-Lowry. Menurut teori ini, ketika sebuah ion H⁺ ditransfer dari HCl ke molekul air, HCl tidak  berdisosiasi dalam air membentuk ion H ⁺ dan Cl^-. Tetapi, ion H⁺ ditransfer dari HCl ke molekul air untuk membentuk ion H3O⁺, seperti berikut ini.
HCl(g) + 2H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl(aq)
Sebagai sebuah proton, ion H⁺ memiliki ukuran yang lebih kecil dari atom yang terkecil, sehingga tertarik ke arah yang memiliki muatan negatif yang ada dalam larutan. Maka, H⁺ yang terbentuk dalam larutan encer, terikat pada molekul air. Model Brønsted, yang menyebutkan bahwa ion H⁺ ditransfer dari satu ion atau molekul ke yang lainnya, ini lebih masuk akal daripada teori Arrhenius yang menganggap bahwa ion H⁺ ada dalam larutan encer.
Dari pandangan model Brønsted, reaksi antara asam dan basa selalu melibatkan pemindahan ion H⁺ dari donor proton ke akseptor proton. Asam bisa merupakan molekul yang netral.
HCl(g) + NH₃(aq) → NH₄⁺(aq) + Cl^–(aq)
Bisa ion positif
NH₄⁺(aq) + OH^–(aq) → NH₃(aq) + H₂O(l)
Atau ion negatif
H₂PO₄^–(aq) + H₂O(l) → HPO₄^2–(aq) + H₃O⁺(aq)
Senyawa yang mengandung hidrogen dengan bilangan oksidasi +1 dapat menjadi asam. Yang termasuk asam Brønsted adalah HCl, H₂S, H₂CO₃, H₂PtF₆,  NH4 ⁺, HSO4^- , and HMnO₄. .Basa Brønsted dapat diidentifikasi dari struktur Lewis. Berdasarkan model Brønsted, sebuah basa adalah ion atau molekul yang dapat menerima proton. Untuk memahami pengertian ini, lihat pada bagaimana suatu basa seperti ion OH menerima proton.
H₂PO₄^- (aq) + H₂O(l) → HPO₄^2–(aq) + H₃O⁺(aq)
Untuk membentuk ikatan kovalen dengan ion H⁺ yang tidak memiliki electron valensi, harus tersedia dua elektron untuk membentuk sebuah ikatan. Maka, hanya senyawa yang memiliki pasangan elektron bebas, yang dapat bertindak sebagai akseptor ion H⁺ atau basa Brønsted.
Model Brønsted menambah jenis zat yang dapat bertindak sebagai basa, baik yang berbentuk ion ataupun molekul, selama senyawa tersebut memiliki satu atau lebih pasangan elektron valensi tak berikatan dapat menjadi basa Brønsted.
Teori Brønsted menjelaskan peranan air pada reaksi asam-basa. Air terdisosiasi membentuk ion dengan mentransfer ion H⁺ dari salah satu molekulnya yang bertindak sebagai asam ke molekul air lain yang bertindak sebagai basa.
H₂O(l) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + OH^–(aq)
Asam      basa
Asam bereaksi dengan air dengan mendonorkan ion H⁺ pada molekul air yang netral untuk membentuk ion H₃O⁺.
HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl^–(aq)
asam      basa
Karena reaksi asam basa merupakan reaksi yang reversibel, bagian yang terbentuk ketika suatu asam kehilangan proton cenderung bersifat basa, dan bagian yang menerima proton cenderung bersifat asam. Sebuah asam dan sebuah basa yang dihubungkan oleh sebuah proton disebut pasangan asam basa konjugasi.
H –   A +   :B → B – H⁺ + A ^–
Asam         Basa    Asam     Basa
Sehingga pada:
H₂O(l) + H₂O(l) →H₃O+(aq) + OH^–(aq)
Asam     Basa        Asam             Basa
Terdapat pasangan asam basa konjugasi: H₂O – OH^- dan H₃O⁺- H2O, juga
dalam reaksi pelarutan HCl:
HCl(g) + H₂O(l) →H₃O⁺(aq) + Cl^–(aq)
Asam     Basa       Asam            Basa
dengan pasangan asam basa konjugasi: HCl-Cl^- dan H₃O⁺- H₂O
Model Brønsted bahkan dapat diperluas untuk reaksi yang tidak terjadi dalam larutan. Contoh yang paling klasik adalah reaksi antara gas hidrogen klorida dengan uap amoniak membentuk amonium klorida.Reaksi ini mencakup transfer ion H⁺ dari HCl ke NH₃ dan kemudian reaksi asam basa terjadi melalui fasa gas. Namun teori asam basa Brønsted-Lowry ini tidak dapat menjelaskan bagaimana suatu reaksi asam basa dapat terjadi tanpa adanya transfer proton dari asam ke basa. Kekurangan ini kemudian mendorong peneliti lain, yaitu G.N. Lewis untuk mendefinisikan lebih lanjut asam dan basa ini

Sang Ilmuwan
JOHANNES NICOLAUS BRØNSTED 1879- 1947)
ahir pada 22 Februari pada tahun 1879 di West Jutland Denmark. Brønsted, merupakan ahli kimia fisik yang dikenal dengan konsep asam basanya. merupakan perumus sifat katalik dan kekuatan asam basa. Ia sangat tertarik mempela ari termodinamika,dan men adi perintis studi termodinamika tentang interkonversi modifikasi belerang, namun ia juga menger akan penelitian dalam bidang larutan  lektrolit. Pada tahun 1903 ia menikah dengan Charlotte Lou se Warberg, yang merupakan ahli teknik perempuan pertama yang ada di Denmark

 Menurut Bronsted-Lowry, dalam reaksi yang melibatkan transfer proton,asam adalah spesi yang bertindak sebagai donor (pemberi) proton, sedangkan basa adalah spesi yang bertindak sebagai akseptor (penerima)  proton.

Perhatikan reaksi berikut:
NH3+ H2O <-> NH4+ + OH-
Pada reaksi di atas, untuk reaksi ke arah kanan, terlihat bahwa reaktan H2O berubah menjadi OH-dengan cara memberikan 1 proton (H+)nya kepada NH3. Dalam hal ini, H2O disebut sebagai asam karena berlaku sebagai pemberi proton. Sedangkan NH3 yang telah menerima proton disebut sebagai basa.
Sekarang perhatikan reaksi ke arah kiri. NH4+ mendonorkan protonnya kepada OH-, sehingga NH4+ berubah menjadi NH3. Dalam hal ini NH4+ berlaku sebagai asam (pendonor proton) dan OH- sebagai basa (akseptor atau penerima  proton).
Penjelasan di atas dapat diringkas sebagai:              
 H2O         <->        OH-
Asam 1                 Basa 1

NH3              <->        NH4+
Basa 2                   Asam 2

NH3 +   H2O    <->   NH4+   +       OH-
Basa2   Asam 1     Asam2         Basa 1

Pasangan asam 1-basa 1 dan basa 2 – asam 2 di atas biasa disebut sebagai pasangan asam basa konjugasi.
OH- adalah basa konjugasi dari H2O. Disebut basa konjugasi karena dapat membentuk asam lagi dengan cara menerima proton. Sebaliknya, H2O adalah asam konjugasi dari OH-.
Catatan:
H2O pada reaksi di atas dapat berlaku sebagai asam maupun basa. Sifat ini dinamakan amfiprotik.

Teori Asam Basa lewis

Teori asam basa Lewis sangat baik untuk mengidentifikasi sifat suatu reaksi dalam berbagai pelarut yang mengandung hidrogen yang dapat terion. Tetapi, konsep ini tidak dapat menjelaskan suatu reaksi yang tidak melibatkan transfer ion hidrogen. Lewis mengusulkan konsep asam basa berkaitan dengan donor pasangan elektron. Menurut Lewis, asam didefinisikan sebagai penerima pasangan elektron dan basa sebagai donor pasangan elektron. Reaksi antara boron trifluorida dengan amonia menurut teori ini merupakan reaksi asam-basa; dalam hal ini boron trifluorida berindak sebagai asam dan amonia sebagai basa. Dengan menggunakan diagram dot-elektron, persamaan reaksi kedua spesies ini dapat dituliskan sebagai berikut:

Di dalam kulit valensi atom pusat N dalam molekul NH₃, terdapat tiga pasang elektron ikatan (N-H) dan satu pasang elektron menyendiri, sedangkan untuk atom pusat B alam molekul BF₃ terdapat tiga pasang elektron ikatan (B-F). Sepasang elektron menyendiri atom elektron non bonding ini dapat disumbangkan kepada atom pusat B untuk kemudian dimiliki bersama-sama, Dengan demikian terjadi ikatan kovalen koordinat B-N dan struktur yang terjadi berupa dua bangun tetrahedron bersekutu pada salah satu sudutnya.

Banyak dijumpai reaksi asam-basa Lewis yang paralel dengan reaksi asam-basa Brønsted-Lowry dan diantaranya berlangsung dalam pelarut bukan air. Cairan murni yang dapat terukur hantaran listriknya misalnya bromin trifluorida, BrF₃, tentu mengandung ion-ion. Spesies ini mengalami swa-ionisasi dengan menghasilkan kation BrF₂⁺ dan anion BrF₄^- menurut persamaan reaksi:

2 BrF₃ (l) BrF₂⁺ (BrF₃ ) + BrF₄^- (BrF₃ ) (aq)

Spesies [BrF₂][SbF₆] dan Ag[BrF₄] telah berhasil ditemukan, dan dalam sistem pelarut cairan BrF₃ (l) masing-masing bersifat asam dan basa. Oleh karena itu keduanya bereaksi menurut reaksi netralisasi Lewis sebagai berikut:

[BrF₂][SbF₆]  (BrF₃ ) + Ag[BrF₄] Ag[SbF₆] (BrF₃ ) + 2 BrF₃ (l)

PERTANYAAN :

1. BAGAIMANA PENENTUAN ASAM BASA SUATU SENYAWA PADA KONSEP ASAM BASA ARHENIUS ? 

Arrhenius berpendapat bahwa dalam air, larutan asam dan basa akan mengalami penguraian menjadi ion- ionnya dan kekuatan asam dalam air tergantung pada konsentrasi ion-ion hidrogen di dalamnya.a.    Asam

Asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion  hidrogen (H+). Asam umumnya merupakan senyawa kovalen. Misalnya gas hidrogen klorida yang merupakan senyawa kovalen, tetapi apabila dilarutkan kedalam air akan terurai menjadi ion  - ionnya. Perhatikan contoh asam berikut.

 Ion H+ tidak berupa proton bebas akan tetapi terikat pada molekul air, membentuk H3O+ (aq) (ion hidronium). Akan tetapi untuk kepastian di sini kita akan menuliskannya sebagai H+ saja. Perlu diingat bahwa yang menyebabkan sifat asam adalah ion H+. Oleh karena itu, senyawa seperti etanol (C2 H5 OH), gula pasir (C12H22O11­), meskipun mengandung atom hidrogen tetapi tidak bersifat asam, sebab tidak dapat melepaskan ion H+ ketika dilarutkan kedalam air. Namun ada senyawa yang tidak mempunyai atom hidrogen tetapi bersifat asam yaitu beberapa oksida bukan logam, sebab mereka dapat bereaksi dengan air menghasilkan ion H+. Oksida semacam ini disebut oksida asam.

 Tabel 1.2. Basa dan ionisasinya dalam air.

 

Berdasarkan jumlah gugus OH yang diikat, senyawa basa dikelompokkan dalam beberapa jenis yaitu :
1.    Basa monohidroksi, yaitu senyawa basa yang memiliki satu gugus OH-, contoh: NaOH(aq), KOH(aq) dan NH4OH(aq)
2.    Basa dihidroksi, yaitu senyawa basa yang memiliki dua gugus OH-
contoh: CaH2 (aq) dan Ba(OH)2 (aq)
3.    Basa trihidroksi, yaitu senyawa basa yang memiliki tiga gugus OH-,
contoh: Al(OH)3 (aq) dan Fe(OH)3 (aq)

2. BAGAIMANA TINGKAT KEASAAMAN PADA KONSEP BRONSTED LOWRY ?

 Kekuatan asam (definisi asam bronsted) ditentukan berdasarkan tingkat ionisasi molekul asam tersebut untuk melepaskan proton. Secara kuantitatif hal ini dinyatakan dalam ukuran Ka atau pKa.
Asam kuat : jenis asam yang apabila di dalam air, akan terionisasi melepaskan proton lebih dari 99,99 %.
contohnya : asam sulfat (H2SO4), asam klhorida (HCl), asam bromida (HBr), asam iodida (HI), asam nitrat (HNO3), atau asam perkhlorat (HClO4)
Asam lemah : jenis asam yang tingkat ioniasinya relatif kecil.
contohnya : semua jenis asam organik (asam asetat, asam formiat dll), phenol, ethanol, hidrogen fluorida

Asam kuat sering digunakan sebagai bahan untuk melarutkan logam. Jika diinginkan kekuatan pelarutan lebih kuat lagi, dapat digunakan beberapa campuran asam kuat seperti akuaregia atau air raja (campuran HNO3 dan H2SO4) dan larutan piranha (campuran HNO3, H2SO4 dan H2O2).

3. MENGAPA PADA REAKSI NH3 DAN BF3, SENYAWA NH3 TERMASUK BASA LEWIS DAN NH3 TERMASUK ASAM LEWIS ?

NH₃ memiliki sepasang elektron bebas yang dapat disumbangkan pada senyawa BF₃, dengan demikian NH₃ merupakan basa Lewis dan BF₃ merupakan asam Lewis.

Setiap zat yang mampu mendonorkan pasangan elektron bebasnya merupakan basa Lewis, contohnya yaitu ion halida (Cl^-, F^-, Br^-, I^-), amonia, ion hidroksida, molekul air, senyawa yang mengandung unsur N, O, atau S , seyawa golongan eter, keton, serta molekul CO₂. Gambar berikut ini merupakan senyawa atau ion yang dapat bertindak sebagai basa Lewis beserta pasangan elektron bebasnya.

                 

Sedangkan setiap zat yang memiliki kemampuan untuk menerima pasangan elektron bebas merupakan asam Lewis, contohnya yaitu H⁺, B₂H₆, BF₃, AlF₃, ion logam transisi yang bisa mebentuk ion kompleks seperti Fe²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, dan sebagainya. Berikut ini merupakan contoh reaksi asam basa Lewis lainnya: