LAMPIRAN 1
LARUTAN ASAM DAN BASA
KELAS X SEMESTER GASAL Indikator Pencapaian Kompetensi 3.4. 3.4.1 1
Mene Menent ntuk ukan an jum jumlah lah mol mol
3.4. 3.4.2 2
Mene Menent ntuk ukan an
hub hubun unga gan n
mol mol
deng dengan an
hub hubun unga gan n
mol mol
deng dengan an
jumlah partikel partikel 3.4. 3.4.3 3
Mene Menent ntuk ukan an
volume gas pada keadaan standar 3.4. 3.4.4 4
Tera Teramp mpil il
men mengg ggun unak akan an
dalam perhitungan kimia
1
Larutan asam basa
kon konse sep p
mol mol
PENDAHULUAN
Tujuan Pembelaja Pembelajaran ran 1. (background)sumber :http//:kifot.com :http//:kifot.com
Asam dan basa adalah senyawa-senyawa yang sangat familiar dalam senyawa kimia. Asam asetat di dalam cuka, asam sitrat di dalam lemon dan jeruk, magnesium hidroksida di dalam obat maag, dan ammonia di dalam berbagai produk pembersih rumah tangga adalah contoh-contoh asam basa yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Asam klorida adalah asam yang dihasilkan dalam lambung kita, yang sangat berperan penting dalam proses pencernaan makanan kita. Asam klorida dihasilkan oleh lambung sebanyak 1,2 sampai 1,5 liter tiap hari. Asam askorbat atau vitamin C adalah contoh lain asam as am yang sangat penting dalam kehidupan kita. Selain berperan dalam metabolisme manusia, asam askorbat juga berfungsi sebagai antioksidan yang bereaksi terhadap radikal bebas seperti radikal OH yang dapat mengakibatkan kerusakan dalam DNA makluk hidup. Beberapa mamalia mampu menghasilkan vitamin C mereka sendiri, tetapi manusia, kelelawar, babi, dan beberapa mamalia lainnya harus mendapatkan dari makanan yang dimakannya. Vitamin C diperoleh dari buah-buahan segar dan sayuran. Senyawa yang besifat asam, tidak berbau, larut dalam air dan rusak oleh pemanasan yang berlebih ini sangat bermanfaat untuk kesehatan. Vitamin C dapat membantu untuk mencegah demam dan melindungi tubuh dari kanker, karena pentingnya vitamin C bagi tubuh maka pada awal abad 20 vitamin C dibuat dalam bentuk tablet untuk mempermudah manusia untuk memperolehnya.
Menjelaskan sifat umum asam dan basa dengan teapat 2. Menjelaskan konsep pH pada larutan dengan teliti 3. Mengidentifikasi sifat asam dan basa berdasarkan beberapa indikator alami dan sintesis dengan benar 4. Menentukan sifat larutan melalui percobaan berdasarkan indikator buatan dengan benar
Cek Kemampuan Awal 1. Jelaskan apakah yang Anda ketahui tentang larutan? 2. Apakah yang Anda ketahui tentang a. Pelarut b. Zat terlarut 3. NaOH sebanyak sebanyak 40 gram dimasukkan dimasukkan ke dalam labu ukur yang berisi air hingga volumenya tepat 500 500 mL. Dari Dari pernyataan tersebut tentukan: a. Zat terlarut d. Konsentrasi NaOH. (Ar H = 1, O = 16, Na = b. Pelarut 23 c. Jumlah mol NaOH e. ) 4. Tentukan nilai dari: a. log 10 d. - log 107 b. log 2. 105 e. - log 5.10 -5 c. log 10-8 Prasyarat Jadi sebelum Anda mempelajari Modul larutan asam basa, Anda harus menguasai konsep larutan, stoikiometri larutan, ikatan kimia, kesetimbangan kimia, bentuk molekul dan perhitungan logaritma. Dari konsepkonsep tersebut anda akan mampu menghitung kekuatan asam dan memprediksikan kekuatan asam dari beberapa senyawa asam basa.
2
Larutan asam basa
A. KONSEP ASAM DAN BASA
Asam basa adalah senyawa kimia yang telah begitu akrab di telinga
kita.
Dalam
kehidupan
sehari-hari
kita
baynyak
menggunakan zat asam dan basa. Cuka, air aki, air jeruk, dan asam klorida adalah contoh asam yang sering kita temui, sedangkan basa banyak kita jumpai dalam air kapur,sabun,soda, dan detergen Kata asam (acid) berasal dari bahasa Latin acidus acidus yang berarti mempunyai rasa asam. Salah satu definisi asam adalah zat yang jika dilarutkan di dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H +). Secara umum asam memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1. 2. 3. 4.
Rasa masam masam jika dicicipi (jangan (jangan menguji menguji asam kuat dengan dengan mencicipinya) mencicipinya) Derajat keasaman lebih kecil kecil dari 7 (pH < 7) Terasa menyengat menyengat jika disentuh, terutama asam kuat Reaksi dengan logam bersifat korosif korosif (menyebabkan karat, karat, dapat pula merusak jaringan kulit/iritasi dan melubangi melubangi benda yang terbuat dari kayu atau kertas jika konsentrasinya konsentrasinya tinggi) 5. Merupakan larutan elektrolit elektrolit sehingga sehingga dapat dapat menghantarkan menghantarkan arus listrik. Sedangkan Basa (alkali) berasal dari bahasa Arab yang berarti abu. Salah satu definisi basa adalah zat yang jika dilarutkan di dalam air akan menghasilkan ion hidroksida (OH -). Secara umum basa memiliki ciri-ciri sebagai berikut: 1. Rasa pahit jika dicicipi 2. Dalam keadaan murni umumnya umumnya berupa kristal padat 3. Tingkat keasaman lebih besar besar dari dari 7 (pH (pH > 7) 4. Terasa licin di kulit (jangan (jangan menguji menguji basa basa kuat dengan dengan menyentuhnya) menyentuhnya) 5. Memiliki sifat kaustik yaitu merusak kulit jika kadar kadar basanya tinggi 6. Dapat mengemulsi mengemulsi minyak 7. Merupakan elektrolit, larutannya dapat menghantarkan menghantarkan arus arus listrik Marilah kita tengok terlebih dahulu bagaimana asam dan basa dimulai. Pada tahun 1777 seorang ahli kimia perancis yang bernama Antoine Lavoisier menyatakan bahwa asam adalah senyawa yang mengandung oksigen. Faktanya kata “oxygen” berasal dari bahasa yunani yang berarti “pembentuk asam.” Ide dari Lavoisier Lavoisier ini mulai ditinggalkan, ketika seorang ahli kimia berkebangsaan inggris Sir Humphrey Davy (1778-1829) pada tahun 1810 menemukan bahwa asam muriat (sekarang disebut asam klorida) hanya mengandung hydrogen dan klor, bukan oksigen. Dari studi tersebut Davy menyimpulkan unsur penyebab asam bukanlah oksigen melainkan hidgrogen. 1. Asam Basa Arrhenius Hubungan antara sifat asam dengan keberadaan hidrogen dalam suatu senyawa mulai didalami. Pada tahun 1887 seorang ahli kimia berkebangsaan Swedia Svante Arrhenius (1859-1927). Arrhenius mengemukakan bahwa asam adalah zat yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H +) dan basa adalah zat yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan ion hidroksida (OH -). HA(aq)
H+(aq) +
A-(aq)
M+(aq) +
OH-(aq)
Asam
MOH(aq) Basa
3
Larutan asam basa
Dari persamaan reaksi di atas : HA adalah rumus umum dari asam untuk contoh, HCl, HBr atau HNO 3 HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) Asam
HNO3(aq)
H+(aq) +
NO3-(aq)
Asam
Jumlah ion H + yang dilepaskan oleh setiap molekul disebut valensi asam. Adapun ion negatif yang dilepas disebut sisa asam. Berikut adalah contoh asam dan persamaan ionisasinya yang disajikan dalam Tabel 1.1 Tabel 1.1 Nama Asam dan Persamaan Reaksi Ionisasinya Nama Asam
Rumus Asam
Asam iodide Asam klorida Asam sulfat Asam nitrat Asam fospat Asam asetat Asam karbonat Asam sulfide Asam sianida Asam fluoride Asam sulfit Asam fosfit Asam nitrit Asam format Asam benzoate Fenol Asam oksalat Etanol
HI HCl H2SO4 HNO3 H3PO4 CH3COOH H2CO3 H2S HCN HF H2SO3 H3PO3 HNO2 HCOOH C6H5COOH C6H5OH H2C2O4 C2H5OH
Reaksi Ionisasi
HI(aq) HCl(aq) H2SO4(aq) HNO3(aq) H3PO4(aq) CH3COOH(aq) H2CO3(aq) H2S(aq) HCN(aq) HF(aq) H2SO3(aq) H3PO3(aq) HNO2(aq) HCOOH (aq) C6H5COOH (aq) C6H5OH (aq) H2C2O4(aq) C2H5OH(aq)
H+(aq) + I-(aq) H+(aq) + CI-(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq) H+(aq) + NO3-(aq) 3H+(aq) + PO43-(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq) 2H+(aq) + CO32-(aq) 2H+(aq) + S2-(aq) H+(aq) + CN-(aq) H+(aq) + F-(aq) 2H+(aq) + SO33-(aq) 3H+(aq) + PO3-(aq) H+(aq) + NO2-(aq) H+(aq) + COOH-(aq) H+(aq) + C6H5COO-(aq) H+(aq) + C6H5O-(aq) 2H+(aq) + C2O42-(aq) H+(aq) + C2H5O-(aq)
Banyaknya ion H+ yang dilepaskan oleh molekul asam dalam air dapat berjumlah satu, dua, atau lebih. Asam yang melepaskan satu ion H+ disebut asam monoprotik, asam yang melepaskan dua ion H + disebut asam diprotik, sedangkan yang melepaskan ion H + lebih dari dua disebut asam poliprotik. Meskipun pada persamaan reaksi sering menggunakan simbol H +. tetapi bukan berarti H sebagai inti atom yang tanpa elektron, tetapi hidrogen yang berikatan dengan molekul air membentuk ion hidronium, H 3O+. terkadang dalam persamaan kita akan menulis dengan simbol H + tapi juga terkadang sering dituliskan dengan H3O+. Reaksi pelarutan Hidrogen klorida ketika dilarutkan dalam air. MOH adalah rumus umum umum dari logam hidroksida (basa) untuk contoh, NaOH atau KOH NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) Basa
KOH(aq)
K+(aq) +
OH-(aq)
H3O+ +
Cl-
Basa
HCl + H2O
Jumlah ion OH- yang dilepaskan tiap basa disebut valensi basa. Contoh basa dan reaksi ionisasinya di sajikan dalam Tabel 1.2. Tabel 1.2 Nama Basa dan Reaksi Ionisasinya Nama Basa
Litium hidroksida Natrium hidroksida Kalium hidroksida Magnesium hidroksida Kalsium hidroksida Stronsium hidroksida Barium hidroksida Seng (II) hidroksida Tembaga (II) hidroksida Aluminium (III) hidroksida Besi (II) hidroksida Besi (III) hidroksida
4
Larutan asam basa
Rumus Basa
LiOH NaOH KOH Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 Zn(OH)2 Cu(OH)2 Al(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3
Reaksi Ionisasi
LiOH(aq) NaOH(aq) KOH(aq) Mg(OH)2(aq) Ca(OH)2(aq) Sr(OH)2(aq) Ba(OH)2(aq) Zn(OH)2(aq) Cu(OH)2(aq) Al(OH)3(aq) Fe(OH)2(aq) Fe(OH)3(aq)
Li+(aq) + OH-(aq) Na+(aq) + OH-(aq) Li+(aq) + OH-(aq) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Sr2+(aq) + 2OH-(aq) Ba2+(aq) + 2OH-(aq) Zn2+(aq) + 2OH-(aq) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Al3+(aq) + 3OH-(aq) Fe2+(aq) + 2OH-(aq) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)
Tanda panah satu arah ( Sedangkan panah bolak-balik (
) digunakan untuk menyatakan reaksi untuk asam dan basa kuat. ) digunakan untuk reaksi ionisasi asam dan basa lemah.
Asam Arrhenius adalah zat yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion H + Basa Arrhenius adalah zat yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion OH -
2. Asam basa Bronsted-Low Bronsted-Lowry ry Telah kita pelajari sebelumnya bahwa asam Arrhenius adalah zat yang menghasilkan ion H + dan basa adalah zat yang menghasilkan OH -. Teori asam basa Arrhenius mulai ditinggalkan ketika tidak dapat menjelaskan senyawa basa seperti NH 3 yang tidak mempunyai gugus OH -. Pada tahun 1923 secara terpisah ahli kimia Denmark Johannes Bronsted dan ahli kimia berkebangsaan Inggris Thomas Lowry mengemukakan asam adalah zat (molekul atau ion) yang dapat memberikan proton (ion H +) kepada zat lain, dan basa adalah zat yang dapat menerima proton (ion H +). Singkatnya asam adalah pendonor proton sedangkan basa adalah penerima proton, dan reaksi asam basa adalah reaksi pemindahan proton. Asam Bronsted-Lowry adalah zat yang dapat memberikan H+ Basa Bronsted-Lowry adalah zat yang dapat menerima H+
HA
+
asam
B
BH+
basa
A-
+
asam konjugasi
basa konjugasi
pasangan asam dan basa konjugasi pasangan basa dan asam konjugasi dari persamaan reaksi di atas BH + dan A - adalah produk dari reaksi asam basa Bronsted-Lowry yang masingmasing bersifat asam dan basa. BH + dihasilkan ketika B menerima proton (H +) dari HA, HA disebut asam Bronsted-Lowry karena memberikan proton (H +) kepada B, sedangkan B merupakan basa Bronsted-Lowry karena menerima H + dari HA. BH + disebut asam Konjugasi dan A - disebut basa konjugasi. HA dan A - adalah pasangan asam dan basa konjugasi B dan BH+ adalah pasangan basa dan asam konjugasi Untuk melihat reaksi yang terjadi fokuskan perhatian Anda pada proton (H +). Sebagai contoh, ketika asam Bronsted-Lowry HA dilarutkan ke dalam air. Asam akan memberikan proton kepada pelarut (H 20) seperti reaksi berikut : H
A
+H O
H H
HA(aq) Asam
+ H2O(l) Basa
O
H
A-
+ H
H3O+(aq)
+
Asam konjugasi
A-(aq) Basa Konjugasi
pasangan asam dan basa konjugasi pasangan basa dan asam konjugasi
Cara mudah untuk mengingat asam basa konjugasi Bronsted-Lowry adalah sebagai berikut: Untuk membuat asam konjugasi Bronsted-Lowry maka tambahkan satu H + dan kurangi satu muatannya, di spesies yang ditanyakan, sedangkan untuk membuat basa konjugasi dari Bronsted-Lowry maka tinggal ambil satu H+ dan tambahkan satu muatannya dari spesies yang ditanyakan. Contoh : H2SO4 basa konjugasinya (ambil 1 H + kurangi 1 muatannya) muatannya) menjadi HSO 4HNO3 basa konjugasinya (ambil 1 H + kurangi 1 muatnnya) menjadi NO 35
Larutan asam basa
PO43- asam konjugasiny k onjugasinya a (tambah 1 H + tambah 1 muatannya) menjadi HPO 42Cl- asam konjugasinya (tambah 1 H + tambah 1 muatannya ) menjadi HCl Hubungan Antara Tetapan ionisasi Asam (K a) dengan Tetapan ionisasi Basa (K b) Hubungan penting antara tetapan kesetimbangan asam dengan tetapan kesetimbangan basa konjugasi dapat diturunkan sebagai berikut. Sebagai contoh kita gunakan larutan asam asetat. CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq) Ka =
C3C C3C
Basa konjugasi CH 3COO- bereaksi dengan air sesuai dengan persamaan reaksi CH3COO-(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + OH-(aq) Dan kita dapat tulis tetapan ionisasinya
C3C C C3C Jika Ka dan Kb kita kalikan, maka C3C . C3C C Ka . Kb = C3C C3C Ka . Kb = H+ . OH − Karena H+ . OH − adalah K maka dapat kita simpulkan bahwa Ka.Kb = Kw Kb =
w
Ka.Kb =Kw
Sehingga Ka =
Kb =
atau
Contoh soal :
1.
Hitunglah Kb dari basa konjugasi (CH 3COO-) jika diketahui K a dari asam asetat (CH3COOH) adalah 1,8 x 10-5. Penyelesaian:
Kb =
4 , = ,8
= 5,6 x 10-10
3. Teori Asam Basa Lewis Seperti halnya Arrhenius teori asam basa Bronsted-Lowry juga memiliki kelemahan, terutama pada reaksi asam basa yang tidak melibatkan transfer proton (H +) seperti reaksi berikut; Fe2+(aq) + 6H2O(l) Fe(H2O)62+(aq) AgCl(s) + NH3(aq) Ag(NH3)Cl(aq) BF3(s) + NH3(aq) BF3NH3(aq) Tiga reaksi di atas adalah contoh sebagian kecil reaksi asam basa yang tidak bisa dijelaskan lewat konsep asam basa Bronsted-Lowry. Faktanya AgCl dan BF 3 bersifat asam padahal keduanya tidak memiliki proton (H +) untuk di donorkan. Pada tahun 1923, tahun yang sama saat Bronsted dan Lowry mendefinisikan asam dan basa, seorang ahli kimia dari Amerika G.N. Lewis mengemukakan konsep asam basa yang lebih umum. Lewis menyatakan bahwa ketika basa menerima proton, terjadi pemakaian bersama pasangan elektron bebas dengan proton untuk membentuk ikatan kovalen yang baru. Sebagai contoh ammonia, reaksi dapat dijelaskan seperti berikut:
H H+
+ N H H
6
Larutan asam basa
H+ H
N H
H
Tanda anak panah lengkung menunjukkan sumbangan pasangan elektron bebas dari atom nitrogen untuk membentuk ikatan kovalen dengan H +. Dalam reaksi di atas H+ berperan sebagai penerima pasangan elektron, dan molekul ammonia berperan sebagai pemberi pasangan elektron. Sehingga lewis mendefinisikan asam adalah penerima pasangan elektron dan basa adalah pemberi pasangan elektron. Asam Lewis adalah zat yang dapat menerima pasangan elektron bebas Basa Lewis adalah zat yang dapat memberikan pasangan elekton bebas
B. KONSEP pH, pOH, pOH, dan pKw a. Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman dinyatakan dengan pH, pH (pangkat Hidrogen atau Power of Hydrogen) adalah bilangan yang menyatakan jumlah ion Hidrogen (H +) dan jumlah ion Hidroksil (OH -) dalam suatu zat. Nilai derajat keasaman dan kebasaan suatu zat tergantung pada jumlah ion H + dan OH- di dalam air. Derajat keasaman suatu zat (pH) ditunjukkan dengan skala 0-14. Larutan dengan pH < 7 disebut bersifat asam, sedangkan larutan dengan dengan pH > 7 disebut bersifat basa, larutan dengan pH = 7 bersifat netral. Larutan asam atau basa dapat ditentukan dari nilai pH-nya. Semakin kecil pH berarti larutan tersebut makin asam, sedangkan bila makin besar pH-nya maka semakin basa larutan tersebut.
Dalam bentuk matematis pH dapat dinyatakan sebagai persamaan berikut ꞉
Berdasarkan definisi tersebut, pH dan pOH untuk air pada 25°C dapat dihitung sebagai berikut :
pH
= – log log [H+] = – = – log log (1,0 × 10 – 7) = 7
pOH
= – log log [OH ] = – = – log log (1,0 × 10 – 7) = 7
Prosedur yang sama juga diterapkan untuk menghitung tetapan ionisasi air (p Kw), yaitu : Kw = [H+]. [OH-] = 1,0 x 10-14
pKw = pH + pOH = 14 pH = 14 – 14 – pOH pOH dan pOH = 14 - pH Tabel 1.3 pH dalam benda yang kita temui sehari-hari 7
Larutan asam basa
Sampel
Asam Lambung Jus lemon Cuka Jus jeruk Urine Air hujan Saliva Susu Air murni Darah Air mata Antasid Amonia
Nilai pH
1,0 – 2,0 2,4 3,0 3,5 4,8 – 7,5 5,5 6,4 – 6,9 6,5 7,0 7,35 – 7,45 7,4 10,6 11,5
EKSPERIMEN Menentukan pH dengan Pita Universal 1. Tujuan percobaan : Percobaan Percobaan ini bertujuan bertujuan untuk menentukan menentukan pH pH dari dari larutan larutan asam, asam, basa dan air. 2. Alat dan Bahan : Alat : Erlenmeyer Pipet tetes Pita Universal Plat tetes Bahan : Aquades Larutan HCl 0,1 M, CH 3COOH 0,1 M, NH 3 0,1 M, dan NaOH 0,1 M 3. Langkah Kerja : a. Siapkan potongan-poto potongan-potongan ngan kecil pita indikator indikator universal pada pada plat tetes. b. Mengguna Menggunakan kan pipet tetes, teteskan teteskan aquadest, aquadest, larutan HCl 0,1 M, CH 3COOH 0,1 M, NH 3 0,1 M, dan NaOH 0,1 M pada indikator. c. Amati warna yang terjadi terjadi pada pita indikator dan dan tentukan pH larutan larutan dengan mencocokkan mencocokkan warna indikator indikator tersebut dengan skala pH yang terdapat pada wadah pita indikator universal. d. Setelah Anda lakukan seluruh percobaan, lengkapilah data pada tabel percobaan berikut: No Larutan/ zat Konsentrasi pH Sifat Larutan 1. Aquadest 2. HCl 0,1 M 3. CH3COOH 0,1 M 4. NH3 0,1 M 5. NaOH 0,1 M 4. Pertanyaan : a. Berapa harga pH air, larutan asam, dan basa pada percobaan? b. Apakah pH larutan asam atau basa lemah sama dengan pH asam atau basa kuat? c. Dari data percobaan percobaan buatlah buatlah kesimpulan tentang tentang pH larutan larutan asam dan basa! basa!
b. Kekuatan Asam dan Basa Kekuatan asam dan basa bergantung pada derajat ionisasinya. Menurut Arrhenius penyebab asam adalah ion H+ sedangkan penyebab basa adalah ion OH -. Jika keduanny k eduannya a bereaksi maka akan menghasilkan air. Air dapat mengalami ionisasi dengan dengan persamaan persamaan berikut. + H2O(l) H (aq) + OH –(aq) Besar tetapan kesetimbangan air dapat dirumuskan K = Kw = [H+][OH-]
8
Larutan asam basa
Karena air merupakan elektrolit yang sangat lemah maka konsentrasi konsentras i air dianggap tetap sehingga besar K + =[H ][OH ] konstanta ini disebut tetapan kesetimbangan air (K w). Nilai dari Kw berbanding lurus dengan dengan suhu, artinya semakin tinggi temperature maka nilai K w juga makin besar. Di dalam air murni pada suhu 25 oC konsentrasi ion H + dan ion OH- mempunyai besar yang sama yaitu 1,0 x 10 -7 M. sehingga persamaan K w pada suhu 25 oC Kw = (1,0 x 10 -7) (1,0 x 10 -7) = 1,0 1,0 x 10-14
Sehingga nilai Kw pada suhu kamar (25 oC) adalah 1,0 x 10 -14 Kw = 1,0 x 10-14
Karena perkalian [H +] dengan [OH -] merupakan nilai Kw, sehingga penambahan asam atau basa tidak akan mengubah nilai Kw, tetapi akan menggeser arah kesetimbangan. Penambahan asam akan meningkatkan meningkatkan jumlah ion H+ akibatnya ion OH - akan berkurang, begitu juga sebaliknya. Ketika [H +] = [OH-] maka larutan akan bersifat netral. Dalam larutan asam ion H + lebih banyak sehingga [H +] > [OH-]. Dalam basa ion OH - akan lebih banyak sehingga [H +] < [OH-]. Kenyataannya kita dapat mengubah konsentrasi ion H+ ataupun ion OH - dalam larutan. Jika kita merubah ion H + dalam larutan menjadi 1,0 x 10 -6M, maka ion OH- akan berubah menjadi
w , 4 = ,
[OH-] =
= 1,0 1,0 x 10-8M
Dalam larutan berlaku persamaan [H +][OH-]=Kw Dalam larutan netral [H +] = [OH-] Dalam larutan asam asam [H+] > [OH-] Dalam larutan basa [H+] < [OH-]
1)
Kekuatan Asam Asam kuat merupakan elektrolit kuat, dimana asam kuat diasumsikan terionisasi sempurna di dalam air. Sebagian besar asam kuat merupakan asam anorganik, seperti asam klorida (HCl), asam nitrat (HNO 3), asam perklorat (HClO4), dan asam sulfat (H 2SO4). Sedangkan asam lemah mengalami ionisasi sebagian dalam air. Jumlah zat yang terionisasi dalam air biasa dinyatakan dengan dengan derajat ionisasi atau derajad disosiasi yang disimbolkan dengan α. Secara matematis, m atematis, derajat ionisasi dapat dirumuskan sebagai berikut. α=
jumlh zt yng terion jumlh zt mul−mul
harga α mulai dari 0 sampai 1. Asam kuat dan basa kuat memiliki α =1, sedangkan asam lemah dan basa lemah memiliki α antara 0 dan 1. Karena asam kuat memiliki α =1 maka reaksi asam kuat dalam air adalah reaksi satu arah (berkesudahan (berkesudahan atau ireversibel). HCl(aq) H+(aq) + CI-(aq) HClO4(aq) H+(aq) + CIO4-(aq) H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq) Dari contoh persamaan reaksi di atas dapat disimpulkan bahwa konsentrasi ion H + dari asam kuat adalah sebesar valensi asamnya dikalikan dengan konsentrasinya. [H+] = a. Ma
Keterangan : a = valensi asam kuat Ma = konsentrasi asam kuat
Contoh soal : 1. Asam klorida adalah adalah suatu asam kuat, jika terdapat terdapat larutan HCl 0,1 M. tentukan tentukan : a. Konsentrasi ion H+ b. pH larutan 9
Larutan asam basa
P enyelesaian enyelesaian : a. Karena HCl asam kuat bervalensi satu maka [H+] = a. Ma = 1. 1,0 x 10 -1 = 1,0 x 10-1 M b. pH = - log [H+] = - log 1,0 x 10-1 =1 Jadi pH larutan HCl 0,1 M adalah 1 2. Tentukan besar pH pada larutan H2SO4 0,1 M
P enyelesaian enyelesaian : H2SO4 adalah asam kuat bervalensi dua maka [H+] = a. Ma = 2. 1,0 x 10 -1 = 2,0 x 10 -1 M pH = - log [H+] = - log 2,0 x 10-1 = 1 – 1 – log log 2 2) Asam Lemah dan Tetapan Ionisasi Asam Seperti kita ketahui, bahwa sebagian besar asam adalah asam lemah. Asam lemah monoprotik HA jika terionisasi dalam air akan mengalami reaksi kesetimbangan berikut HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq) Atau dapat dapat ditulis HA(aq) H+(aq) + A-(aq) Konstatnta kesetimbangan ionisasi asam ini disebut konstanta ionisasi asam (K a) Ka =
Semakin besar derajat kekuatan asam, reaksi kesetimbangan makin bergeser kearah kanan sehingga makin banyak ion H + yang dilepaskan. Akibatnya nilai K a juga juga bertambah besar. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa nilai K a merupakan ukuran kekuatan asam. Makin besar K a maka akan makin besar pula kekuatan asam yang bersangkutan. Berikut adalah contoh nilai K a yang disajikan dalam Tabel 1.4 Tabel 1.4 Konstanta Ionisasi Asam (K a) Beberapa Asam pada suhu 25 oC Nama Asam Rumus Nilai Ka Asam sulfat Asam fluoride fluoride Asam nitrit Asam benzoate benzoate Asam Asetat Asetat Asam hipoklorit hipoklorit Asam sianida sianida Fenol Asam askorbat askorbat Asam karbonat karbonat Asam sitrat Asam oksalat oksalat Asam fospat fospat Asam sulfit Asam tartat tartat Asam sianat sianat Asam format format Asam laktat Asam Borat Borat Asam askorbat askorbat Asam asetilsalisilat asetilsalisilat (aspirin) 10
Larutan asam basa
H2SO4 HF HNO2 C 7H6O2 CH3COOH HClO HCN C6H6OH H2C6H6O6 H2CO3 H3C6H5O7 H2C2O4 H3PO4 H2SO3 H2C4H4O6 HCNO HCOOH CH3CH(OH)COOH H3BO3 C6H8O6 C9H8O4
Sangat Besar 6,8 x 10-4 4,5 x 10-4 6,5 x 10-5 1,8 x 10-5 3,0 x 10-8 4,9 x 10-10 1,3 x 10-10 8,0 x 10-5 4,3 x 10-7 3,5 X 10-4 5,9 x 10-2 7,5 x 10-3 1,7 x 10-2 1,0 x 10-3 3,5 x 10-4 1,8 x 10-4 1,38 x 10-4 5,8 x 10-10 8,0 x 10-5 3,0 x 10-4
Untuk menentukan hubungan antara konsentrasi H+ dengan K a, kita misalkan konsentrasi mul-mula asam adalah ɑ dan derajat ionisasinya adalah α sehingga fraksi asam yang mengalami ionisasi adalah ɑα. Sehingga persamaan reaksi kesetimbangan dapat ditulis sebagai berikut. Reaksi : HA(aq) H+(aq) + A-(aq) Mula-mula ɑ Reaksi ɑα ɑα ɑα Sisa ɑ (1(1- α ) ɑα ɑα Untuk asam lemah harga derajat ionisasi sangat kecil (mendekati nol) sehingga nilai dari (1- α) adalah 1. Hal tersebut berarti nilai dari ɑ (1(1- α ) adalah ɑ. Dengan demikian konsentrasi asam dalam larutan dapat dianggap tetap,atau seolah-olah tidak mengalami ionisasi. Sehingga kesetimbangan asam (Ka) dari reaksi di atas adalah. Ka =
Karena konsentrasi H+ dan A- sama ( [H+] = [A-]) persamaan tersebut dapat ditulis Ka = Ka =
[∓]
H+2 = K [HA] H+ = √ K HA a
Karena [HA] adalah konsentrasi asam lemah, maka secara umum rumus tersebut dapat di tulis [H+] =
√
Keterangan : Ka = Tetapan Tetapan ionisasi ionisasi asam Ma = Konsentrasi asam lemah Contoh Soal :
1.
Tent Tentuk ukan an kon konse sent ntra rasi si ion ion H+ dan pH dari larutan Asam asetat (CH 3COOH) 0,1 M jika Ka asam asetat adalah 1,0 x 10 -5. Penyelesaian :
√ K Ma 1,0 x10−5 . 1,0 x10− = √ 1, 1,0 x10−6 = √ 1,
[H+]=
= 1,0 x 10-3 M pH = - log [H+]
= - log 1,0 x 10-3 =3
Hubungan K a dengan α dapat dituliskan Ka = Ma α2 Dengan demikian derajat ionisasi untuk asam adalah α =
3)
Kekuatan Basa Seperti halnya pada asam, basa dibedakan menjadi basa kuat dan basa lemah. Basa, ditulis M(OH) x, merupakan senyawa ion yang mengalami ionisasi dalam air. Jadi kekuatan basa bergantung pada kelarutannya dalam air. Semakin mudah larut, makin besar kekuatan basanya. Contoh basa kuat adalah NaOH, KOH, RbOH, Ca(OH) 2, Sr(OH)2, dan Ba(OH) 2. Basa kuat akan terionisasi sempurna dalam air, sehingga derajat ionisasinya α = 1 atau mendekati 1. Sehingga reaksi basa kuat adalah reaksi satu arah (reversibel). Contoh : 11
Larutan asam basa
LiOH(aq) Li+(aq) + OH-(aq) NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Dalam basa kuat konsentrasi ion OH - sama dengan konsentrasi basa dikalikan dengan valensi basanya. Keterangan : [OH-] = b . Mb b = valensi basa Mb = Konsentrasi basa
Eksponen negatif yang digunakan untuk untuk menentukan pH dapat juga digunakan untuk menyatakan [OH-]. pOH = - log [OH-]
Karena Kw = [H +][OH-] sehingga, pH + pOH = pK w dengan besar nilai K w = 1,0 x 10 -14. Dapat disimpulkan bahwa pKw = 14. pH + pOH = 14
Contoh Soal :
1. Tentuk Tentukan an pH laruta larutan n dala dalam m; a.
Laru Laruta tan n KOH KOH 0,01 0,01 M
b.
Laru Laruta tan n Ca( Ca(OH) OH)2 0,05 M
Penyelesaian :
a.
[OH-] = b . Mb
b. [OH-] = b . Mb
= 1 . 1 x 10-2
= 2 . 5 x 10-2
= 1 x 10-2 M
= 1. 10-1 M
pOH = - log [OH-]
pH
pOH = - log [OH-]
= - log 1 x 10-2
= - log 1 x 10-1
=2
= 1
= 14 - pOH
pH
= 14 - pOH
= 14 - 2
= 14 - 1
= 12
= 13
4)
Basa Lemah dan Tetapan ionisasi Basa Basa yang terbentuk dari ikatan kovalen, biasanya termasuk basa lemah. Misalnya larutan ammonia (NH3) dalam air bersifat basa karena mengalami hidrolisis menurut reaksi. NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) Kadang-kadang larutan ammonia ditulis NH 4OH. Hal ini menunjukan bahwa larutan ammonia bersifat basa. Basa lemah terionisasi sebagian dalam air sehingga derajad ionisasinya ionisasinya α < 1, bahkan mendekati nol (0 < α < 1 ). Sehingga dapat disimpulkan disim pulkan bahwa reaksi ionisasi basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan kesetimbangan pada basa lemah dapat ditulis sebagai berikut : MOH(aq) M+(aq) + OH-(aq) Seperti halnya pada asam lemah Kb =
Kb disebut tetapan ionisasi basa. Nilai K b merupakan ukuran kebasaan suatu larutan. Makin besar K b maka semakin basa larutan tersebut. Berapa nilai K b dari beberapa basa lemah disajikan dalam tabel 1.5 Tabel 1.5 Konstanta Ionisasi Basa (K b) Beberapa Basa pada suhu 25 oC Nama Basa Rumus Nilai K b Dimetilamina Etilamina 12
Larutan asam basa
(CH3)2NH C2H5NH2
9,6 x 10-4 5,6 x 10-4
Metilamina Caffein Trimetlamina Amonia Hidrazin Hidroksilamina Piridin Anilin Urea
CH3NH2 C8H10N4O2 (CH3)3N NH3 N2H4 NH2OH C5H5N C6H5NH2 CO(NH2)2
4,4 x 10-4 4,1 x 10-4 7,4 x 10-5 1,8 x 10-5 8,9 x 10-7 9,1 x 10-9 1,7 x 10-9 3,8 x 10-10 1,5 x 10-14
Konsentrasi Konsentrasi ion i on OH - dari basa lemah dapat ditentukan seperti halnya asam lemah. [OH-] =
√
Hubungan Kb dengan α dapat dituliskan Kb = Mb . α2
Dengan demikian derajat ionisasi untuk basa adalah =
α
Contoh Soal :
1.
Hitung Hitunglah lah besar besar pH untuk untuk laruta larutan n NH4OH 0,1 M, jika besar Kb NH 4OH adalah 1,0 x 10 -5. Penyelesaian :
Salah satu ciri dari basa lemah adalah memiliki K b, karena larutan tersebut adalah basa lemah, maka. [OH-]
√ K Mb 1,0 x 10−5. 10− = √ 1, 1,0 x 10−6 = √ 1,
=
= 1,0 x 10-3 M pOH
= - log [OH-] = -log 1,0 x 10 -3 =3
pH
= 14 – pOH = 14 – 3
pH 2.
= 11
Suatu basa basa lemah MOH dengan dengan konsentrasi konsentrasi 0,01 0,01 terionisasi terionisasi sebanyak sebanyak 1 %. Hitunglah Hitunglah tetapan tetapan kesetimba kesetimbangan ngan basa tersebut….
Penyelesaian : α = 1 % = 0,01
Kb = α2 . Mb = (1 x 10 -2)2 . 1 x 10 -2 = 1 x 10-4 . 1 x 10 -2 = 1 x 10-6
C. INDIKATOR ASAM BASA Untuk mengenali suatu zat bersifat asam atau basa kita tidak boleh sembarangan mencicipi atau memegangnya., karena akan sangat berbahaya. Jadi cara yang tepat untuk untuk menentukan sifat asam dan basa adalah dengan menggunakan zat penunjuk yang disebut indicator. Indikator asam basa adalah zat yang dapat berbeda warna dalam lingkungan asam dan basa.
13
Larutan asam basa
Ada beberapa jenis indikator yang dapat digunakan untuk membedakan larutan yang bersifat asam dari larutan yang bersifat basa, antara lain kertas lakmus, indikator, dan indikator alami. 1. Kertas lakmus Indikator yang sering digunakan di laboratorium kimia adalah kertas lakmus merah dan kertas lakmus biru. Menggunakan kertas lakmus sebagai indikator asam dan basa merupakan cara yang paling praktis, murah dan mudah. Walaupun begitu, kertas lakmus juga mempunyai mempunyai kelemahan, yaitu tidak bisa digunakan untuk mengukur secara teliti dan perubahan warna yang ditujukan tidak bisa menunjukkan pH larutan dengan tepat. Tabel. 1 Sifat zat berdasarkan perubahan warna lakmus Kertas Lakmus Sifat Zat Asam Basa Netral Merah Merah Biru Merah Biru Merah Biru Biru a. Lakmus merah dalam larutan asam berwarna merah dan dalam larutan basa berwarna biru. b. Lakmus biru dalam larutan asam berwarna merah dan dalam larutan basa berwarna biru. c. Lakmus merah maupun biru dalam larutan netral tidak berubah warna.
2. Indikator Bahan Alam Kamu tahu apa itu indikator alami? Indikator alami itu adalah indikator yang dibuat menggunakan ekstrak tumbuhan-tumbuhan seperti bunga, umbi, kulit ku lit buah, bu ah, juga daun-daun berwarna. berwarna . Contoh spesifiknya adalah kunyit, kubis merah, kubis ungu, bunga sepatu, bunga mawar, bayam merah, geranium. Dengan menggunakan indikator ini, kita bisa menentukan suatu larutan bersifat asam, basa, atau netral. Cara mengetahuinya itu dengan meneteskan ekstrak tumbuhan tadi ke dalam sebuah larutan, kemudian lihat perubahan warnanya. Dari perubahan warna itulah kita bisa tahu mana larutan yang mengandung asam atau basa.
3. Indikator universal pH pH suatu larutan juga dapat ditentukan dengan menggunakan indikator universal. Indikator universal merupakan campuran berbagai indikator yang dapat menunjukkan pH pH suatu larutan dari perubahan warnanya Indikator universal ini akan memberikan warna tertentu jika dicelupkan atau diteteskan ke dalam larutan asam ataupun basa. Warna yang muncul selanjutnya dicocokan dngan warna standar yang sudah diketahui nilai pHnya. Nilai pH bisa dtentukan dengan indikator pH yang relatif sempit, hal ini dikarenakan indikator universal dilengkapi dengan peta warna. Semakin asam suatu larutan maka akan semakin kecil pula nilai pHnya dan makin besar nilai pHnya maka zat tersebut bersifat basa. Indikator universal dapat berbentuk kertas maupun larutan.
14
Larutan asam basa
a.
Indikator universal bentuk kertas
Kertas di sini berupa kertas serap berbentuk strip, dan tiap kotak kemasan indikator jenis ini dilengkapi dengan peta warna. Kita tinggal mencelupkan sehelai kertas indicator ke dalam larutan yang akan kamu ukur pH-nya. Jika berubah menjadi merah, berarti larutan tersebut asam, jika berwarna biru, maka larutan tersebut basa. Tabel 3. Warna indikator universal pada l arutan pH tertentu Warna Indikator Universal pH Merah 1 Merah lebih muda 2 Merah muda 3 Merah jingga 4 Jingga 5 Kuning 6 Hijau 7 Biru 8 Indigo 9 Ungu sangat muda 10 Ungu muda 11 Ungu 12 Ungu tua 13 Ungu sangat tua 14 b.
Indikator universal dalam bentuk larutan Di labolatorium, indikator yang sering didipakai ialah larutan indikator fenolftalein (PP), metil merah (MM), metil jingga (MO) dan juga bromtimol blue (BTB). Larutan indikator tersebut seringkali digunakan untuk titrasi larutan. Penggunaan larutan indikator pada titrasi itu sendiri harus dengan ketelitian dan pengamatan yang sangat tinggi. Pasalnya, perubahan warna akan terjadi hanya dengan beberapa mL.
Salah satu contoh dari larutan indikator universal ini adalah larutan metil jingga (Metil Orange = MO). MO). J ika ika pH-nya kurang dari 6, larutan ini akan berwarna jingga, sedangkan pada pH lebih dari 7, warnanya menjadi kuning. Harga pH pH suatu larutan dapat diperkirakan dengan menggunakan trayek pH pH indikator.
Keterangan 15
Larutan asam basa
m = merah k = kuning b = biru tb = tidak berwarna mu = merah ungu
4. pH meter Berbeda dari indikator alami dan indikator universal, pH meter merupakan sebuah alat elektronik atau bisa dikatakan alat yang lebih modern untuk mengukur pH (derajat keasaman atau kebasaan) suatu cairan (ada elektroda khusus yang berfungsi untuk mengukur pH bahan-bahan semi-padat).
Gambar 2. pH meter Cara menggunakan alatnya dengan cara dicelupkan pada larutan yang akan diuji. Selanjutnya pada pH meter akan muncul angka skala yang menunjukkan pH larutan. Untuk prinsip kerja utama pada pH meter, yaitu terletak pada sensor probe yang berupa elektrode kaca ( glass electrode) electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H 3O+ di dalam larutan.
Gambar 3. pH meter digital
16
Larutan asam basa
Pada ujung elektrode kaca, terdapat lapisan kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastik memanjang, yang selanjutnya diisi dengan larutan HCl (0,1 mol/dm 3). Di dalam larutan HCl, terendam sebuah kawat elektrode panjang berbahan perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCl. Konstannya jumlah larutan HCl pada sistem ini membuat elektrode Ag/AgCl memiliki nilai potensial stabil.
17
Larutan asam basa