TEORI ASAM DAN BASA
4.3 Kesetimbangan Larutan Asam lemah dan Basa lemah
Biasanya cuka dalam larutan mengandung asam asetat sebagai zat terlarut yang utama dan memberikan aroma asam. CH3COOH adalah asam lemah, sedangkan HCl asam kuat. Dalam larutan HCl, perubahan menjadi + sangat sempurna, tetapi reaksi dalam larutan asam asetat tidak berjalan dengan sempurna. Untuk larutan dengan molaritas zat terlarut yang sama, hanya ada sedikit + dalam CH3COOH (aq) dibandingkan dengan yang ada dalam HCl(aq). Dan ingat, makin rendah + berarti makin tinggi pH.
Untuk menghitung nilai pH larutan asam atau basa diperlukan tetapan ionisasi secara tepat, yaitu dan .
Dalam setiap perhitungan, kita juga akan menggunakan rumus
= − lo� ; = − lo� . Makin kecil nilai dan berarti
makin besar nilai dan makin rendah nilai pH berarti makin tinggi
+.
• Untuk asam lemah, jika +lebih kecil dari 0,05 , gunakan rumus berikut:
[ +] = √ = − lo�
• Untuk basa lemah:
[ −] = √ = − lo�
Contoh 2
Hitung pH larutan CH3COOH(aq) 0,1 M.
= , × − Penyelesaian
[ +] = √ , × − × − = , × − M
= − lo� , × − = , Latihan Soal 3
Tentukan pH C6H5COOH(asam benzoat) 0,25 M 4.4 Asam-asam Poliprotik
Asam klorida, HCl mengandung satu atom H dalam tiap molekul yang terionisasi dan merupakan asam monoprotik kuat. Asam asetat, CH3COOH mengandung empat atom H dalam tiap molekul, tetapi hanya satu ion yang terionisasi dan merupakan asam monoprotik lemah. Asam karbonat H2CO3
mengandung dua atom H dan keduanya terionisasi; asam ini merupakan asam diprotik lemah. Asam fosfat, H3PO4 mengandung tiga atom H yang kesemuanya terionisasi; asam ini merupakan asam tripotik, H2CO3 dan H3PO4 diklasifikasikan sebagai asam poliprotik. Asam poliprotik merupakan asam-asam yang mengandung lebih dari satu atom hidrogen tiap molekul yang dapat dilepaskan menjadi ion H+.
a. Asam Fosfat
Asam fosfat H3PO4 terurai menghasilkan ion hidrogen dalam tiga tahap:
1) + ↔ ++ − =[ [+][ ] −]= , × − 2) −+ ↔ ++ − =[ [+][ −] −]= , × − 3) −+ ↔ ++ − =[ [ +][ −]−]= , × −
Harga , dan makin berkurang, berati pada setiap tahap pengionan lebih sedikit dibandingkan tahap sebelumnya. Hal ini karena dalam ionisasi tahap pertama, terjadi pelepasan proton secara sempurna, sedangkan pada ionisasi tahap kedua dan ketiga pelepasan proton lebih sulit. Berdasarkan pengamatan secara umum tentang asam poliprotik ada dua kesimpulan.
1. umumnya nilai ≫ ≫ , sehingga diasumsikan bahwa semua ion + dalam larutan berasal dari ionisasi tahap pertama.
2. Karena nilai kecil, maka jumlah anion yang terbentuk dari ionissasi tahap pertama hanya sedikit sekali mengalami ionisasi lebih lanjut.
b. Asam Sulfat
Asam sulfat merupakan asam diprotik lain, yang mengalami ionisasi secara sempurna pada tahap pertama dan tidak sempurna pada tahap kedua.
1) + ↔ ++ − = −
2) −+ ↔ ++ − =[ [ +][−] −]= , × − Harga yang sangat besar menunjukkan bahwa hampir 100%
terurai menjadi + dan −. 4.5 Hidrolisis
Garam adalah elektrolit kuat yang terurai sempurna menjadi ion. Anion dan kation dari garam atau kedua-duanya dapat bereaksi dengan air.
Reaksi ini disebut hidrolisis. Dalam Na CO aq , CO − mengalami hidrolisis, sedangkan Na+ tidak. Kation-kation lain dari golongan IA dan golongan IIA juga tidak mengalami hidrolisis. Kation-kation logam tidak mengalami hidrolisis, karena partikel-partikel tersebut berukuran kecil dan tidak bermuatan tinggi. Pada umumnya garam yang mengalami hidrolisis mempengaruhi pH larutan.
1. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat membentuk larutan yang bersifat netral (pH=7). Kation dan anionnya tidak
2. Garam yang erasal dari asam lemah dan basa kuat membentuk larutan yang bersifat basa (pH>7), terjadi hidrolisis parsial. Anion akan terionisasi sebagai basa. Contoh: Na2CO3, KNO2, CH3COONa.
CO −, NO− dan CH3COO- adalah basa konjugat dari asam lemah;
kesemuanta merupakan basa yang lebih kuat dari CL-, NO3- dan I-.
= ⁄ + ⁄ + ⁄ lo�
3. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah membentuk larutan yang bersifat asam (pH<7), terjadi hidrolisis parsial. Kation mengalami hidrolisis sebagai asam. Contoh: NH4Cl, NH4NO3 dan NH4Br. NH4+ adalah asam konjugar dari basa lemah NH3.
= ⁄ − ⁄ − ⁄ lo�
4. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah terjadi hidrolisis sempurna dan membentuk larutan yang bersifat asam, netral atau basa. Kation bertindak sebagai asam dan anion sebagai basa, tetapi pH larutan tergantung pada kekuatan relatif asam lemah dan basa lemah. Contoh: NH4CN, NO2 dan CH2COONH4.
pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ pKb Contoh 6
Prediksikan apakah larutan-larutan berikut bersifat asam, basa, atau netral: (a) NH4I(aq), (b) CH2COONH4(aq).
Penyelesaian
a. NH4I adalah garam yang berasal dari asam kuat, HI, dan basa lemah, NH3. Kation, NH4+, mengalami hidrolisis, dan menghasilkan larutan yang bersifat asam.
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
Anion I- merupakan basa yang sangat lemah, sehingga tidak dapat terhidrolisis.
b. Ammonium asetat adalah garam yang berasal dari asam lemah, CH3COOH, dan basa lemah, NH3. Seperti yang ditunjukkan oleh poin 4 di atas; kedua ion mengalami hidrolisis:NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ dan CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OH-
Latihan Soal 6
Prediksikan apakah larutan-larutan berikut ini akan bersifat asam, basa, atau netral: (a) NaNO3(aq), (b) CH3CH2CH2COOK(aq).
Untuk menjawab pertanyaan pada soal contoh 7(b), diperlukan tetapan ionisasi untuk kedua reaksi hidrolisis tersebut. Nilai tetapan
diturunkan dari keduanya, sebagai contoh hidrolisis dari: CH3COO- + H2O
↔ CH3COOH + OH-Kb = ?
=[ [ ][−] −]=?
Dua konsentrasi dalam Kb sama dengan Ka untuk ionisasi asam asetat, asam konjugat dari CH3COO-. Kemudian Kb untuk CH3COO- dan Ka untuk CH3COOH akan dihubungkan satu sama lain. Bila kita mengalikan kedua pembilang dan penyebut Kb dengan [H3O+], maka
=[ ][ −][ +]
[ −][ +] = = , −
, − = , − Ingat bahwa [OH-][H3O+] ekuivalen dengan Kw
[ −][ ]
[ ] Menunjukkan kebalikan Ka untuk asam asetat 1/ Ka
Cara umum untuk menuliskan persamaan di atas adalah sebagai berikut.
Ka x Kb = Kw
Contoh 7
Hitung pH larutan natrium asetat CH3COONa(aq) 0,25 M.
Penyelesaian
Dalam larutan CH3COONa(aq), ion asetat terionisasi sebagai basa, dan mempunyai nilai Kb. Persamaan reaksi hidrolisis ditunjukkan sebagai berikut.
CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OH- Konsentrasi awal, M:0,25 - - Perubahan, M: -x +x +x Konsentrasi kesetimbangan, M: (0,25-x) x x
=[ ][ −][ −]
[ −][ +] = = , −
, − = , − Kita asumsikan bahwa x.<< 0,25. Maka (0,25 – x) = 0,25
�
, = 5,6 x 10-10 → x2 = 1,4 x 10-10 x = [OH-] = (1,4 x 10-10]½ = 1,2 x 10-5 pOH = -log [OH-] = -log (1,2 x 10-5) = 4,32 pH = 14,00 – pOH = 14,00 –4, 92 = 9,08 Atau dengan cara praktis:
pH = ½ pKw + ½ pKa - ½ log O2 = 7 + 2,37 – 0,3 = 9, 07 Latihan Soal 7