LARUTAN
ASAM DAN BASA
A.
Teori Asam- Basa Arrhenius
Sejak
berabad-abad yang lalu,para pakar mendefinisikan asam dan basa berdasarkan
sifat larutan airnya.Larutan asam mempunyai rasa asam dan bersifat korosif
(merusak logam, marmer dan berbagai bahan lain,sedangkan larutan basa berasa
pahit dan bersifat kaustik (licin,seperti sabun)
Untuk
menjelaskan penyebab sifat asam dan basa,sejarah perkembangan ilmu kimia
mencatat berbagai teori
1.
Pada
tahun 1977 Antoine Laurent Lavoisier
mengemukakan bahwa asam mengandung oksigen.Unsur itu yang dianggap bertanggung
jawab atas sifat-sifat asam
2.
Pada
tahun 1810 Sir Humphry Davy
menemukan bahwa asam hydrogen klorida tidak mengandung oksigen.Davy kemudian
menyimpulkan bahwa hidrogenlah dan bukan oksigen yang merupakan unsure dasar
dari setiap asam
3.
Pada
tahun 1814,Joseph Louis Gay –Lussac
menyimpulkan bahwa asam adalah zat yang dapat menetralkan alkali
4.
Konsep
yang cukup memuaskan tentang asam basa dan yang diterima hingga sekarang,
dikemukakan oleh Svante August Arrhenius pada tahun 1884
Ø
Teori asam basa menurut Arrhenius
Asam adalah zat yang dalam air
melepaskan ion H+. Asam Arrhenius dapat dirumuskan sebagai HxZ
dan dalam air mengalami ionisasi sebagai berikut:
HxZ
(aq) " xH+ + Z x-
(aq)
Contoh
:
CH3COOH
(aq) " CH3COO- (aq)+
H+ (aq)
HCl(aq)
" H+ (aq) +
Cl- (aq)
Jumlah
ion H+ yang dapat dihasilkan oleh 1 molekul asam disebut valensi
asam, sedangkan ion negative yang terbentuk dari asam setelah melepas ion ion H+
disebut ion sisa asam
Basa adalah senyawa yang dalam
air dapat menghasilkan ion hidroksida (OH-).Basa Arrhenius merupakan
hidroksida logam, dapat dirumuskan sebagai M(OH)x. dan dalam air
mengion sebagai berikut :
M(OH)x
(aq) " Mx+ (aq) +
xOH-(aq)
Jumlah
ion OH- yang dapat dilepaskan oleh satu molekul basa disebut valensi
basa.
Meskipun tidak mempunyai gugus hidroksida,
larutan ammonia (NH3) ternyata bersifat basa. Hal itu terjadi karena
NH3 bereaksi dengan air (mengalami hidrolisis) membentuk ion OH-
sebagai berikut:
NH3
(aq) + H2O (l) D NH4+(aq) + OH- (aq)
Untuk
menunjukkan sifat basanya, larutan NH3 sering ditulis sebagai NH4OH
B.
Identifikasi Asam-Basa
Berkaitan dengan
sifat asam dan basa, larutan dapat dibedakan ke dalam tiga golongan, yaitu
bersifat asam, bersifat basa atau bersifat netral(tidak asam dan tidak basa).
Sifat larutan tersebut dapat ditunjukkan dengan menggunakan indicator
asam-basa, yaitu zat-zat warna yang akan menghasilkan warna berbeda dalam
larutan asam dan basa.Misalnya, lakmus merah dan lakmus biru.Warna dari
berbagai jenis indicator asam-basa dalam larutan yang bersifat asam, basa, dan
netral dapat diberikan pada table berikut
Warna lakmus dalam
larutan yang bersifat Asam, Basa, dan Netral
Indikator
|
Larutan
Asam
|
Larutan
Basa
|
Larutan
Netral
|
Lakmus
merah (LM)
|
Merah
|
Biru
|
Merah
|
Lakmus
Biru (LB)
|
Merah
|
Biru
|
Biru
|
Metil
Merah (MM)
|
Merah
|
Kuning
|
Kuning
|
Metil
jingga (MO)
|
Merah
|
Kuning
|
Kuning
|
Fenolftalein
(PP)
|
Tidak
Berwarna
|
Merah
|
Tidak
Berwarna
|
Sifat asam-basa dari
suatu larutan juga dapat ditunjukkan dengan mengukur pH-nya.pH adalah suatu
parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman larutan.Larutan asam
mempunyai pH lebih kecil dari 7, larutan basa mempunyai pH lebih besar dari 7,
sedangkan larutan netral mempunyai pH = 7.pH larutan dapat ditentukan dengan
menggunakan indicator pH (indicator universal) atau dengan pH-meter.
C.
Derajat Keasaman (pH), pOH dan
pKw
- pH
Pembawa sifat asam adalah ion H+.Untuk
menyederhanakan penulisan,seorang kimiawan Denmark bernama Sorensen,mengusulkan
konsep pH untuk menyatakan konsentrasi H+(p berasal dari kata potenz
yang berarti pangkat atau eksponen,oleh karena itu pH dapat dibaca pangkat
hydrogen atau eksponen hydrogen).Nilai pH sama dengan negatif logaritma
konsentrasi H+.Secara matematika dirumuskan dengan persamaan reaksi
sbb:
pH = - log [H+]
Jika [H+] = 1 x 10-n,
maka pH = n
Jika [H+]
= X x 10-n, maka pH = n-log X
Sebaliknya,jika pH
= n, maka [H+] = 10-n
Contoh:
1.
Berapakah
pH larutan jika konsentrasi ion H+
a.
1
x 10-3
b.
2
x 10-4
Jawab
:
a.
pH
= - log 1 x 10-3 = 3
b.
pH
= - log 2 x 10-4
2.
Berapakah
konsentrasi H+ dalam larutan yang pHnya
a.
2
b.
4,3
( diketahui log 2 = 0,3)
Jawab :
a.
[H+]
= 10-2
b.
-
log [H+] = 3,7
log
[H+] = -3,7 = 0,3– 4= log 2 + log 10-4 = log 2 x 10-4
[H+]
= 2 x 10-4
Latihan Soal:
1.
Berapakah
pH larutan,jika [H+]:
a.
2
M d. 8
x 10-4
b.
0,01
M e. 6 x 10-6
c.
2
x 10-5 M
2.
Berapakah
[H+] dalam larutan yang pHnya:
a.
3 d.
2 – log 3
b.
2,7
(diketahui log 2 = 0,3 ) e. 2 +
log 5
c.
3,4
(diketahui log 4 = 0,6 )
- Hubungan tingkat keasaman dengan pH
Oleh
karena pH dan konsentrasi H+ dihubungkan dengan tanda negative maka
kedua besaran itu berbanding terbalik,artinya makin besar konsentrasi ion H
+ (makin asam larutan ) makin kecil nilai pH dan sebaliknya.Selanjutnya
karena bilangan dasar logaritma adalah 10 maka larutan yang nilai pHnya berbeda
sebesar n mempunyai perbedaan konsentrasi H+ sebesar 10n
Contoh:Jika
konsentrasi ion H+ = 0,1M maka nilai pH = -log 0,1 = 1
Jika konsentrasi
ion H+ = 0,01 M( 10 kali lebih kecil) maka nilai pH = - log 0,01 =
2(naik 1 satuan )
Latihan
Soal: Manakah yang lebih asam,larutan A dengan pH = 2 atau larutan B dengan pH
= 4 (berapa kali lebih asam)
- pOH
Konsentrasi
ion OH–
dapat dinyatakan dengan pOH
pOH
= - log [OH-]
Contoh:
Jika [OH-]
= 0,01 M maka nilai pOH = - log 0,01 = 2
Sebaliknya,jika
pOH = 2, maka [OH-] = 10-2 M
Latihan
Soal:
Berapakah
harga pOH jika diketahui konsentrasi OH-
adalah
a.
0,005
M
b.
2
x 10-2
- Tetapan Kesetimbangan Air(Kw)
Pengujian
dengan alat yang lebih teliti menunjukkan air dapat menghantar arus
listrik,meskipun sangat buruk.Salah satu penjelasan mengapa air dapat
menghantar listrik adalah karena sebagian kecil dari air terionisasi menjadi
ion H+ dan ion OH-+ menurut reaksi kesetimbangan sbb:
H2O(l)
D H + (aq) +
OH- (aq)
Tetapan
kesetimbangan untuk kesetimbangan ionisasi air adalah
Kc
= [ H+] [ OH-]
[H2O]
Oleh
karena [H2O] dapat dianggap konstan,maka hasil perkalian Kc dengan
[H2O] merupakan suatu konstanta yang disebut tetapan kesetimbangan
air (Kw)
Kw
= [H2O]. [OH-]
- Hubungan H+ dan OH-
Dalam air murni,
sesuai dengan persamaan
H2O(l)
D H + (aq) +
OH- (aq)
[H+]
= [OH-] = √Kw
Pada
suhu kamar ( sekitar 25 ˚C ), Kw = 1 X 10 -14, maka [H+]
= [OH-] = √1x 10-14 = 1 x 10-7 mol L-1
Apabila
ke dalam air ditambahkan suatu asam, maka [H+] akan bertambah tetapi
hasil perkalian [OH-] x [OH-] tidak akan berubah,tetap
sama dengan Kw. Hal ini dapat terjadi karena kesetimbangan bergeser ke kiri
yang menyebabkan pengurangan [OH-].Kesetimbangan juga akan bergeser
jika ke dalam air ditambahkan suatu basa. Dari pembahasan ini dapat disimpulkan
bahwa :
Dalam
larutan berair : [H+]
x [OH-] = Kw
Dalam
air murni (larutan netral): [H+] = [OH-]
Dalam
larutan asam : [H+]
> [OH-]
Dalam
larutan basa : [H+]
< [OH-]
Contoh
soal:
Berapakah
konsentrasi ion OH- dalam larutan jika konsentrasi ion H+
= 2 x 10-3? Kw = 1 x 10-14
Jawab
: Dalam larutan berair berlaku : [H+] [OH-] = 1 x 10-14
Jika
[H+] = 2 x 10-3, maka (2 x 10-3 ) [OH-]
= 1 x 10-14
[OH-]= 1 x 10-14
2 x 10-3
= 5 x 10-12
f.
Hubungan pH dengan pOH
Hubungan
pH dengan pOH dapat diturunkan dari persamaan tetapan kesetimbangan air (Kw)
Kw
= [H+] x [OH-]
Jika
kedua ruas persamaan ini diambil harga negative logaritmanya diperoleh :
-
log Kw = - log ([H+] x [OH-])
-
log
Kw = ( -log ([H+] ) + ( -log [OH-])
dengan , p = - log,
maka pKw = pH + pOH
Pada suhu kamar,
dengan harga Kw = 1 x 10-14, maka
Dalam larutan yang
bersifat netral : pH = pOH = 7
Dalam larutan yang
bersifat asam : pH < 7
Dalam larutan yang
bersifat basa : pH > 7
D.
Derajat
ionisasi tetapan asam dan basa
Banyak sedikitnya zat
yang terion dinyatakan dalam derajat ionisasi ( α ), yaitu perbandingan antara
jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan.
Jumlah zat yang mengion
α =
Jumlah zat yang dilarutkan
Jika zat mengion
sempurna, maka derajat ionisasinya = 1
Jika zat tidak ada
yang mengion, maka derajat ionisasinya = 0
Jadi batas-batas
harga derajat ionisasi adalah 0 < α < 1
Elektrolit ( asam atau basa) yang mempunyai
derajat ionisasi besar mendekati 1 disebut elektrolit kuat, sedangkan yang
derajat ionisasinya kecil ( mendekati 0 ) disebut elektrolit lemah.
Contoh elektrolit
kuat :
Asam : HCl, H2SO4,
HNO3 ,dan HClO4
Basa : NaOH, KOH, Ba(OH)2 dan Ca(OH)2
Contoh elektrolit
lemah :
Asam : CH3COOH,
H2CO3, H2S, dan HCN
Basa : NH3
Hubungan Ka dengan α
α
= √
Ka
M
E.
Menghitung
pH larutan asam
1.
Asam
kuat
Asam
kuat mengion sempurna,pH larutan dapat ditentukan jika konsentrasi asam
diketahui.
[H+] = M x valensi
asam
Contoh
soal : berapakah pH dari HCl 0,01 M
Jawab
: HCl(aq) " H+ (aq) +
Cl- (aq)
[H+]
= [HCl] = 0,01 M
Jadi,
pH = - log 0,01 = 2
2.
Asam
lemah
Asam lemah tidak
mengion sempurna, oleh karenanya konsentrasi ion H+ dalam larutan
tidak dapat dikaitkan secara stoikiometris dengan konsentrasi asam.Konsentrasi
ion H+ hanya dapat ditentukan jika derajat ionisasi ( α ) atau tetapan ionisasi ( Ka) asam
juga diketahui
a.
Jika
tetapan ionisasi asam ( Ka) diketahui
[H+] = √Ka M
b.
Jika
derajat ionisasi asam ( α ) diketahui
[H+]=
M α
Contoh Soal : Hitunglah
pH larutan berikut:
o
HCOOH
0,1 M ; α = 0,01
Jawab = [H+]=
M α = 0,1 x 0,01 = 1 x 10-3
pH = - log 1 x 10-3
= 3
o
CH3COOH
0,05 M; Ka = 1,8 x 10-5
Jawab = [H+]= √ 1,8 x 10-5 x 0,05
= √ 9 x 10-7 = 3 x 10-3,5
pH = - log 3 x 10 -3,5
= 3,5 – log 3 = 3, 02
F.
Menghitung
pH larutan basa
1.
Basa
kuat
Seperti halnya asam
kuat, pH larutan basa kuat dapat ditentukan hanya dengan mengetahui konsentrasi
basa
[OH-] = M x valensi basa
2.
Basa
lemah
Konsentrasi ion OH-
hanya dapat ditentukan jika
konsentrasi dan derajat ionisasi ( α )
atau tetapan ionisasi ( Kb) basa juga diketahui
a.
Jika
tetapan ionisasi asam ( Ka) diketahui
[OH-]
= √Kb M
b.
Jika
derajat ionisasi asam ( α ) diketahui
[OH-
]= M α
Contoh soal :
Hitunglah pH larutan
berikut :
a.
Larutan
NH3 0,1 M jika derajat ionisasinya 0,01
b.
Larutan
4,48 liter (STP) gas NH3 dalam 2 liter air dan Kb NH3 = 1
x 10-5
Jawab :
a.
Larutan
NH3 0,1 M dengan α = 0,01
[OH-
]= M α = 0,1 x
0,01 = 0,001
pOH = - log [OH-
]
= - log 0,001 = 3
pH = 14 – 3 = 11
4,48 liter
b.
Mol NH3 =
22,4 liter mol-1
= 0,2 mol
0,2 mol
M = = 0,1
2 liter
[OH-] = √Kb M
[OH-] = √1 x 10-5
x 0,1
= 1 x 10-3
pOH = - log 1 x 10-3
= 3
pH
= 14 – 3 = 11
Latihan Soal
1.
Tuliskan
reaksi ionisasi dari senyawa berikut dan tuliskan juga valensi asam serta ion
sisa asamnya!
a. HCN
b. H2SO4
c. H3PO4
2.
Berapakah
pH larutan jika konsentrasi H:
a. 0,01 M
b. 8 x 10-4
3.
Manakah
yang lebih asam,larutan A dengan pH = 2 atau larutan B dengan pH = 4.Berapa
kali lebih asam?
4.
Berapakah konsentrasi ion OH- dalam larutan
yang mengandung ion H+ 0,05 M?
5.
Berapakah konsentrasi ion H+ dalam larutan
jika konsentrasi ion OH- = 0,025 M?
6.
Suatu
larutan mempunyai pH = 5,5. Berapakah pOH larutan itu?
7.
Berapakah
[OH-] dalam larutan yang mempunyai pH = 12?
8.
Berapakah
pH larutan jika [OH-] = 2 x 10-5?
9.
Tentukan
pH dari :
a.
HCl
0,001 M
b.
H2SO4
0,002 M
10. Tentukanlah pH masing-masing
larutan berikut:
a. HCOOH 0,01 M ( Ka = 1,8 x 10-4)
b. HF 0,1 M (derajat ionisasinya =
0,08 )
11. Berapakah pH dari
a. Larutan KOH 0,02 M
b. Larutan Ca(OH)2 0,005
M
12. Larutan suatu asam lemah HA 0,1 M
mempunyai pH yang sama dengan larutan HCl 0,001 M.Tentukan harga Ka asam HA
tersebut!
http://adf.ly/6wF32
Tidak ada komentar:
Posting Komentar