Asam aadalah senyawa yang terlarut dalam air yang membuat larutan mengandung lebih banyak ion [H+] daripada ion [OH-]. Beberapa sifat asam antara lain adalah pH< 7, membuat makanan teasa masam, bereaksi dengan basa untuk menghasilkan air dan garam, bereaksi dengan logam untuk menghasilkan gas hidrogen, sangat korosif dan dapat menyebabkan luka berat. Sedangkan basa adalah senyawa yang larut dalam air yang membuat larutan mengandung lebih banyak ion [OH-] dibandingkan ion [H+]. Basa adalah kebalikan dari asam. Asam membuat lebih banyak ion [H+] sedangkan basa membuat lebih banyak ion [OH-]. Beberapa sifat basa antara lain adalah pH> 7, membuat rasa pahit pada makanan, bereaksi dengan asam menghasilkan air dan garam, terasa licin seperti sabun basah, sangat korosif dan dapat menyebabkan luka berat (Chaniotakis, Hsu, Carlisle, & Damelin, 2010)
Konsep Asam Basa
1. Teori Asam-Basa Arrhenius
Asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H+).
Contoh : HCl(aq) + H2O(l) → H+(aq) + Cl– (aq)
Basa adalah suatu senyawa yang jika dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion OH–
.
Contoh: NaOH(aq) → Na+(aq) + OH– (aq)
14
2. Teori Asam-Basa Bronsted-Lowry
Asam ialah proton donor, sedangkan basa adalah proton akseptor.Konsep asam basa yang lebih umum diajukan oleh Johannes Bronsted, basa adalah zat yang dapat menerima proton. Pada tahun 1923 seorang ahli Kimia Inggris bernama T.M. Lowry juga mengajukan hal yang sama dengan Bronsted sehingga teori asam basanya disebut Bronsted-Lowry. Johannes N. Bronsted dan Thomas
M. Lowry membuktikan bahwa tidak semua asam mengandung ion H+ dan tidak
semua basa mengandung ion OH-. Bronsted–Lowry mengemukakan teori bahwa asam adalah spesi yang memberi H+ (donor proton) dan basa adalah spesi yang menerima H+ (akseptor proton). Amonia (NH3) adalah basa lemah walaupun tidak mengandung ion OH-. Ketika amonia dilarutkan dalam air, molekul amonia menarik proton dari molekul air, meninggalkan ion OH-. Hal ini yang membuat NH3 bersifat basa karena terlarut menghasilkan ion OH- dengan mengambil proton dari molekul air. NH3 bertindak sebagai akseptor proton ketika diarutkan dalam air, sehingga ia merupakan basa karena amonia menerima proton dari molekul air.
Menurut teori asam basa Bronsted-Lowry ini, air bisa bertindak sebagai asam juga bisa bertindak sebagai basa. Jika air hadir dengan adanya asam,maka air bertindak sebagai basa. Sebaliknya jika air hadir dengan basa maka air bersifat asam. Seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:
NH3 + H2O ⇄ NH4+
+ OH- HCl + H2O ⇄ H3O+ + Cl
-NH3 bertindak sebagai basa karena ia menerima proton untuk menjadi NH4+ sedangkan H2O bertindak sebagai basa karena ia memberikan proton dan menjadi OH-. HCl bertindak sebagai asam karena ia memberikan proton dan menjadi Cl- sedangkan H2O bertindak sebagai basa karena menerima proton untuk menjadi H3O+ (Chaniotakis et al., 2010).
Zat yang bisa bertindak sebagai asam maupun basa pada keadaan yang berbeda disebut sebagai amfoter. Air bersifat amfoterik karena dapat
mendonorkan protonnya (H2O → H+
+ OH-) atau menerima proton (H2O + H+ → H3O+)
15
3. Teori Asam Basa Lewis
Lewis lebih menekankan pada perpindahan elektron bukan pada perpindahan proton, sehingga ia mendefinisikan asam sebagai penerima pasangan elektron dan basa sebagai donor pasangan elekton. Contoh asam-basa Lewis dapat ditunjukkan pada reaksi antara NH3 dengan BF3. NH3 memiliki satu pasangan elektron bebas yang kemudian diserahkan kepada BF3. Sehingga NH3 bertindak sebagai basa. Pada pembentukan senyawanya terjadi ikatan kovalen koordinasi.
IndikatorAsam-Basa
Menentukan pH tidak hanya dengan melihat pada larutan atau dengan mengukur massa jenis atau suhunya. Namun terdapat tiga teknik atau cara secara tidak langsung yang umum digunakan yaitu melakukan reaksi kimia dengan larutan yag sudah diketahui pH nya, yang kedua dengan meenggunakan bahan kimia yang dapat berubah warna pada nilai pah yang berbeda, dan yang ketiga adalah mengukur electrical properties larutan tersebut.
Bahan kimia tertentu berubah warna pada nilai pH yang berbeda. Bahan kimia ini disebut seagai indikator pH. Indikator digunakan untuk mengidentifikasi sifat larutan asam, basa, dan garam. Indikator dapat berubah warna ketika ditetesi zat yang bersifat asam atau basa. Indikator asam dan basa dapat berupa indikator buatan, seperti kertas lakmus, indikator universal, hahan indikator, dan pH meter atau indikator alami, seperti bunga bunga sepatu, kubis ungu, dan kulit manggis. Cairan dari kubis merah yang direbus mengandung bahan kimia yang disebut antosianin. Zat ini mampu berubah warna pada pH yang berbeda. Umumnya sari kubis merah berwarna ungu tua tetapi akan berubah ping tua atau merah pada lartan asam kuat dan berubah menjadi hijau atau kuning pada basa kuat. Kertas lakmus adalah indikator pH lain yang mampu berubah warna. Kertas lakmus terbuat dari pewarna yang diekstrak dari lumut tertentu, tanaman yang tumbuh di tempat berbatu.kertas lakmus biru berubah merah pada larutan asam, dan tetap biru pada larutan basa. Kertas lakmus merah berubah biru pada larutan basa, dan tetap merah pada larutan asam.
16
Di laboratorium digunakan metil orange dan phenolphthalein sebagai pH indikator. Metil orange paling baik dalam mengukur pH pada larutan asam karena warnanya berubah antara pH 3 sampai pH 5 sedangkan phenolphthalein paling baik dalam mengukur pH larutan basa. Ada juga instrumen bernama pH meter yang digunakan untuk mengukur pH. Instrumen ini bekerja larutan asam atau basa dapat menghantarkan listrik. pH meter mengukur pH dengan mengirim sinyal listrik kecil yang mengalir melalui larutan (Chaniotakis et al., 2010).
Indikator digunakan dalam jumlah yang sedikit untuk menunjukkan titik ekivalen pada titrasi asam-basa. Indikator biasanya basa atau asam organik yag mempunyai warna berbeda dalam suasana asam atau basa
Hind [H+] + Ind- warna asam warna basa
Dibawah ini diberikan beberapa indikator dengan trayek perubahan warnanya. Tabel 2.1 Indikator dengan Trayek pH nya
Indikator Perubahan Warna Trayek pH
Timolbiru Merah-Kuning 1,2-2,8 Brompenolbiru Kuning-Biru 3,0-4,6 Kongomerah Biru-Merah 3,0-5,0 Metilorange Merah-Kuning 3,2-4,4 Bromkresolhijau Kuning-Biru 3,8-5,2 Metilmerah Merah-Kuning 4,8-6,0 Bromkresolungu Kuning-Ungu 5,2-6,8 Bromtimolbiru Kuning-Biru 6,0-7,6
17
Ionisasi Air dan Konsep pH
Dalam air murni terjadi reaksi asam-basa antara molekul-molekul air itu sendiri. Reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut:
H2O + H2O H3O+ + OH-
Tetapan kesetimbangan disosiasi dari reaksi di atas adalah:
] ][[ [ ] ][ [ 2 2 3 O H O H OH O H K
Konsentrasi molar air mendekati tetap (55,6 M) sehingga [H2O]2 harganya juga tetap.
K. [H2O]2 = [H3O].[OH-] Kw = [H3O].[OH-]
Kw disebut tetapan ionisasi atau tetapan disosiasi air, yang mempunyai harga tertentu pada temperatur tertentu. Pada 25°C Kw = 10-14 dengan penyederhanaan terhadap ionisasi air yaitu:
H2O H+ + OH-
Tingkat keasaman larutan dipengaruhi oleh kemampuan ion hidrogen (H+) dalam larutannya dapat terurai menjadi ion (terion). Sesungguhnya air murni dapat terionisasi, tetapi konsentrasinya sangat kecil, sekitar 1 x 10-7 M. Karena air adalah zat murni, konsentrasi air tidak berubah, yang mana [H+]= [OH-] sehingga tetapan kesetimbangan sehingga persamaan tetapannya menjadi:
] ][
[
H OH
Kw
Di dalam larutan asam juga berlaku Kw= 10-14 tetapi [H+] dari air diabaikan terhadap [H+] dari asamnya. Sedangkan pada larutan basa [OH-] dari air diabaikan terhadap [OH-] dari basanya (Supardi & Luhbandjono, 2014).
Hubungan antara H+ dengan OH- adalah ketika konsentrasi OH -bertambah maka konsentrasi H+ berkurang begitupun sebaliknya. h al ini dikarenakan ion OH- berkombinasi denganion H+ di dalam air normalnya untuk membuat molekul air netral (Chaniotakis et al., 2010). Apabila suatu larutan dalam pelarut air memiliki [H+] sama dengan [OH-] walaupun bukan air murni maka larutan tersebut dikatakan netral. Asam adalah zat yang menyebabkan [H+] lebih besar daripada [OH-] sedang basa adalah zat yang menyebabkan [OH-] lebih
18
besar dari [H+]. Dalam larutan asam dianggap bahwa [H+] berasal dari asamnya, dan [H+] dari air diabaikan. Dalam larutan basa dianggap bahwa [OH-] berasal dari basanya dan [OH-] dari air diabaikan.
Mengingat harga Kw = 10-14 pada temperatur 25°C maka [H+] dan atau [OH-] dalam larutan air dapat berkisar dari 1 M sampai dengan 10-14 M. untuk mempermudah pernyataan [H+] atau [OH-] yang angkanya sangat kecil dengan
range yang besar digunakan harga minus logaritmanya. Untuk -log[H+] ditulis pH, untuk -log[OH-] ditulis pOH, untuk –logKw ditulis pKw, untuk –logKx ditulis pKx. bila harga Kw untuk air pada 25°C adalah 10-14, maka nilai pKw= 14.
pH digunakan untuk menyatakan [H+] yang angkanya sangat kecil dalam larutan air, demikian juga pOH digunakan untuk menyatakan [OH-] yang angkanya sangat kecil dalam larutan air. Sementara larutan dengan pelarut air yang [H+] atau [OH-] nya besar yakni lebih dari 1 M tidak perlu dinyatakan dengan pH atau pOH, tetapi cukup dinyatakan dalam konsentrasi asam atau konsentrasi basanya saja, sehingga tidak perlu ada angka pH yang negatif. Dari persamaaan Kw= [H+] [OH-] diperoleh:
logKw= log[H+] + log[OH-] atau -logKw= (-log[H+]) +(- log[OH-])
sehingga pKw= pH+ pOH
Di dalam larutan netral [H+]= [OH-] = 10-14 M dan pH= pOH= 7.
Selanjutnya dikatakan bahwa untuk larutan netral pH= 7, dalam larutan asam [H+] lebih besar saripada [OH-] maka pH larutan lebih kecil dari 7. Dalam larutan basa konsentrasi [H+] lebih kecil daripada [OH-] sehingga pH larutan lebih besar daripada 7 (Supardi & Luhbandjono, 2014).
Perhitungan nilai asam dan basa larutan juga mengikuti tetapan kesetimbangan, dimana tiap larutan memiliki nilai tetapan yang berbeda yang mana kemudian untuk asam disebut sebagai tetapan keasaman (Ka) dan untuk basa disebut dengan tetapan basa (Kb).
1. Asam dan Basa Kuat
Pada penjelasan tentang derajat ionisasi larutan asam kuat, bahwa ion hidrogen (H+) dalam larutan asam kuat dapat terionisasi sempurna, maka untuk menentukan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan adalah sama dengan
19
konsentrasi larutan tersebut. Sehingga untuk menentukan pH larutan asam kuat ataupun basa kuat adalah:
Asam kuat : pH = - log [H+]
Basa kuat : pOH = - log [OH-]
Namun dalam larutan asam atau basa kuat yang konsentrasimya lebih kecil dari 10-7 M konsentrasi H+ dari air harus diperhitungkan karena tidak mungkin suatu asam yang diencerkan terus menerus akan bertambah menjadi basa.
2. Asam Lemah dan Basa Lemah Monoprotik
Asam dan basa lemah dalam larutannya, senyawanya tidak terionisasi sempurna, sehingga untuk menentukan [H+] ataupun [OH-] digunakan tetapan kesetimbangan larutan tersebut. Dengan demikian maka pH larutan asam lemah adalah: pH = - log [H+]
dimana [H+] dari asam lemah adalah: [H] [HA]Ka
sedangkan untuk basa lemah adalah: pOH = - log [OH-] dimana [OH-] basa lemah adalah: [OH] [BOH]Kb
Untuk asam lemah monoprotik HA dalam larutan air terjadi ionisasi: HA ⇄ H+
+ A- (1-α)a aα aα M
[ ][ ] [ ] ( )( ) ( ) ( )
Bila harga a dan K diketahui, maka α dapat ditentukan. Untuk harga α yang kecil (jauh lebih kecil dari satu atau mendekati nol) maka harga (1-α) ≈ 1 sehingga: √ a
a dan untuk basa √ b
a Bila harga α diketahui maka [H+] larutan dapat ditentukan untuk kemudian dicari harga pH larutan.