Bahan Ajar

Konsep pH, pOH dan pKw

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 04-03-2010

30
31
32
Ingat bahwa ion hidrogen (ion hidronium) dan ion hidroksida ada dalam setiap larutan encer. Larutan bersifat basa bila konsentrasi ion hidroksida lebih besar dari konsentrasi ion hidronium, netral berarti kedua konsentrasi sama, dan asam bila konsentrasi ion hidronium lebih besar dari ion hidroksida.

32

2. pH dan pOH

Apakah yang dimaksud dengan pH ? Pada dasarnya skala/tingkat keasaman suatu larutan bergantung pada konsentrasi ion H+ dalam larutan. Makin besar konsentrasi ion H+ makin asam larutan tersebut. Umumnya konsentrasi ion H+ sangat kecil, sehingga untuk menyederhanakan penulisan, seorang kimiawan dari Denmark bernama Sorrensen mengusulkan konsep pH untuk menyatakan konsentrasi ion H+. Nilai pH sama dengan negatif logaritma konsentrasi ion H+ dan secara matematika diungkapkan dengan
persamaan:
33
Selain itu, pH yang merupakan konsentrasi ion hidronium dalam larutan ditunjukkan dengan skala secara matematis dengan nomor 0 sampai 14. Skala pH merupakan suatu cara yang tepat untuk menggambarkan konsentrasi ion-ion hidrogen dalam larutan yang bersifat asam, dan konsentrasi ion-ion hidroksida dalam larutan basa.
34
Skala pH dari 0 sampai 14 ditunjukkan dalam Gambar 18.Skala ini terbagi menjadi tiga daerah untuk beberapa larutan denganpH yang berbeda. Bila larutan mempunyai pH tepat sama dengan7, larutan tersebut dikatakan netral. Bila tidak, mungkin bersifat asam  atau basa.
35
36

 

Reaksi Penetralan/Penggaraman Asam Basa

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 03-03-2010

Dari televisi, Anda sering melihat iklan yang menggambarkan bagaimana efektifnya antasid (obat maag) dalam menetralkan asam lambung. Apa yang dikandung obat-obatan antasid tersebut? Ternyata obat-obatan tersebut mengandung basa, karena hanya basa yang dapat menetralkan pengaruh asam. Umumnya zat-zat dengan sifat yang berlawanan, seperti asam dan basa cenderung bereaksi satu sama lain. Reaksi asam dan basa merupakan pusat kimiawi sistem kehidupan, lingkungan, dan proses-proses industri yang penting. Bila larutan asam  direaksikan dengan larutan basa, maka sebagian dari ion H3O+ asam akan bereaksi dengan sebagian ion OH- basa membentuk air.

23

Karena air bersifat netral, maka reaksi asam dengan basa disebut reaksi penetralan. Persamaan diatas hanya memperhitungkan sebagian ion-ion yang ada dalam larutan. Apakah yang terjadi dengan ion negatif sisa asam dan ion positif sisa basa? Ion-ion ini akan bergabung membentuk senyawa ion yang disebut garam. Bila garam yang terbentuk itu mudah larut dalam air, maka ion-ionnya akan tetap ada dalam larutan. Tetapi jika garam itu sukar larut dalam air, maka ion-ionnya akan bergabung membentuk endapan.
Jadi reaksi asam dengan basa disebut juga penggaraman, karena:
24
Persamaan berikut menunjukkan apa yang terjadi pada semua ionion selama terjadi reaksi penetralan atau reaksi penggaraman.
25
NaCl adalah garam yang mudah larut dalam air. Jadi ion-ion Na+ dan Cl- tetap dalam larutan. Apabila larutan itu diuapkan akan di dapat kristal natrium klorida (NaCl). Untuk melihat proses pembentukan NaCl perhatikan Gambar 16 berikut.
26
26
27
Tujuan dari titrasi adalah menentukan konsentrasi larutan seperti HCl, menggunakan larutan NaOH yang konsentrasinya tidak diketahui. Tahap-tahap titrasi berdasarkan Gambar 17, asumsikan masing-masing larutan 1 L (a). Kemudian mengambil 25 mL larutan HCl dengan
menggunakan pipet seukuran (pipet gondok) (b) dan memasukkan pada tabung erlenmeyer (c), ditambahkan 2 tetes indikator. Indikator menunjukkan reaksi dengan adanya perubahan warna, bila titik akhir telah dicapai. Titik akhir reaksi menunjukkan bahwa mol pereaksi sama dengan mol hasil reaksi. Hal ini menandakan bahwa titrasi telah selesai.

Larutan NaOH diletakkan dalam buret (d). Lalu proses titrasi dilakukan dengan cara membuka kran buret dan meneteskan setetes demi tetes (e). Jika telah terjadi perubahan warna berarti titik akhir telah tercapai. Jumlah mol HCl sama dengan jumlah mol NaOH dengan reaksi:
28
Selanjutnya kita dapat menghitung konsentrasi larutan HCl. Volume larutan NaOH dibaca dalam buret awal dan akhir titrasi. Lebih jelasnya perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal 1

Hitung konsentrasi larutan HCl bila konsentrasi larutan NaOH 1,500 M, volume larutan HCl 25,00 mL, pembacaan buret awal adalah 1,42 mL, dan buret akhir 46,10 mL.

Penyelesaian Volume larutan NaOH adalah 46,10 mL – 1,42 mL = 44,68 mL, maka
jumlah mol NaOH =
29

 

Cara membuat larutan dengan kemolaran tertentu

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 02-03-2010

Misalnya larutan yang akan dibuat adalah CuSO4 dengan molaritas 1 M sebanyak 250 mL. Terlebih dahulu kita harus menghitung massa CuSO4 yang terlarut dalam larutan tersebut, dengan cara sebagai berikut:
45
46

5. Molalitas (m)

Molalitas (m) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1000 g pelarut. Molalitas tidak tergantung pada temperatur, dan digunakan dalam bidang kimia fisika, teristimewa dalam sifat koligatif.
47

6. Normalitas (N)

Normalitas menyatakan jumlah ekivalen zat terlarut dalam tiap liter larutan. Ekivalen zat dalam larutan bergantung pada jenis reaksi yang dialami zat itu, karena satuan ini dipakai dalam penyetara zat dalam reaksi.
48
49

 

Asam dan Basa Bersifat Korosif

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 01-03-2010

2. Asam dan Basa Bersifat Korosif

Beberapa asam bereaksi sangat kuat pada beberapa logam, marmer dan berbagai bahan lain. Gambar 15 menunjukkan bagaimana logam besi dapat bereaksi cepat dengan asam klorida (HCl) membentuk besi (II) klorida (FeCl2) dan gas hidrogen (H2). Sifat ini dapat menjelaskan mengapa asam bersifat korosif terhadap sebagian besar logam. Uji sederhana lain yang dapat membedakan asam dan basa adalah reaksi asam asetat dengan senyawa-senyawa yang mengandung ion karbonat (CO32-) membentuk gas karbon dioksida, kalsium asetat dan air. Sedangkan basa secara umum tidak bereaksi dengan logam, namun basa kuat juga bersifat korosif dan jika mengenai kulit akan mengakibatkan luka bakar dan merusak jaringan.

20

3. Asam, Basa dan Garam Bersifat Elektrolit

Asam, basa dan garam bersifat elektrolit. Sesuai dengan konsep Arhenius, bila asam dan basa dilarutkan dalam air menghasilkan ion-ion, sehingga larutan asam dan basa tersebut dapat menghantarkan listrik. Demikian juga, bila garam dilarutkan dalam air menghasilkan ion-ion yang dapat menghantarkan listrik.

Telah dijelaskan pada sub bab sebelumnya bahwa untuk mengetahui apakah suatu larutan bersifat elektrolit digunakan suatu alat yang disebut alat uji elektrolit. Alat penguji elektrolit sederhana terdiri dari dua elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik searah dan dilengkapi dengan lampu serta bejana  untuk meletakkan larutan yang akan diselidiki. Jika larutan menghantar arus listrik, maka lampu pijar pada rangkaian itu akan menyala dan terjadi suatu perubahan (misalnya:  timbulnya gelembung-gelembung gas) pada salah satu atau kedua elektrodanya.

21

4. Reaksi Asam, Basa dan Garam dengan Indikator

Sifat suatu larutan dapat ditunjukkan dengan menggunakan indikator asam-basa, yaitu zat-zat warna yang warnanya berbeda dalam larutan asam, basa dan garam. Untuk mengidentifikasi sifat dari asam, basa dan garam dapat menggunakan kertas lakmus, larutan indikator atau indikator alami.

Secara sederhana, kertas lakmus dapat digunakan untuk mengidentifikasi sifat dari larutan asam, basa dan garam (larutan netral). Alat lain yang dapat digunakan untuk mengindikasi apakah larutan bersifat asam, basa atau netral adalah larutan indikator fenolftalein, metil merah dan metil jingga. Warna-warna kertas lakmus dan larutan indikator dalam larutan asam, larutan basa dan larutan yang bersifat netral ditunjukkan pada Tabel 5.

22

Berbagai bahan tumbuhan yang berwarna, seperti daun mahkota bunga (kembang sepatu, bogenvil, mawar dan lain-lain) kunyit, kulit manggis dan kubis ungu juga dapat digunakan sebagai indikator asam basa. Ekstrak bahan-bahan ini dapat memberikan warna yang berbeda dalam larutan asam dan basa.

 

Sifat-sifat Asam, Basa dan Garam

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 28-02-2010

Asam, basa dan garam merupakan zat kimia yang memiliki sifat-sifat yang dapat membantu kita untuk membedakannya. Karena pada umumnya asam bersifat masam dan basa berasa agak pahit. Akan tetapi rasa sebaiknya jangan dipergunakan untuk menguji adanya asam atau basa, karena Anda tidak boleh begitu saja mencicipi zat-zat kimia yang belum dikenal karena banyak diantaranya yang bersifat racun atau bersifat korosif.

1. Asam dan Basa dapat Dibedakan dari Rasa dan Sentuhan

Apa yang terdapat dalam pikiran Anda ketika mendengar kata asam? Apakah Anda berpikir pada suatu benda yang rasanya masam atau asam adalah suatu zat yang dapat membakar kulit Anda dan melarutkanlogam? Semua itu tergantung dari sifat khas beberapa asam.Pernahkah Anda membersihkan saluran yang tersumbat dengan pembersih saluran? Meminum obat anti maag (antasid) untuk mengatasi gangguan sakit perut dan merasakan licinnya sabun? Hal ini berarti Anda telah berpengalaman dengan sifat kimia basa.

Asam mempunyai rasa masam. Rasa masam yang kita kenal misalnya pada beberapa jenis makanan seperti jeruk, jus lemon, tomat, cuka, minuman ringan (soft drink) dan beberapa produk seperti sabun yang mengandung belerang dan air accu (Gambar 13). Sebaliknya, basamempunyai rasa pahit. Tetapi, rasa sebaiknya jangan digunakan untukmenguji adanya asam dan basa, karena beberapa asam dan basa dapat mengakibatkan luka bakar dan merusak jaringan.

17

Seperti halnya rasa, sentuhan bukan merupakan cara yang aman untuk menguji basa, meskipun Anda telah terbiasa dengan sentuhan sabun saat mandi atau mencuci. Basa (seperti sabun) bersifat alkali, bereaksi dengan protein di dalam kulit sehingga sel-sel kulit akan mengalami pergantian. Reaksi ini merupakan bagian dari rasa licin yang diberikan oleh sabun, yang sama halnya dengan proses pembersihan dari produk pembersih saluran.

18

Beberapa asam yang telah dikenal dalam kehidupan sehari-hari disajikan dalam Tabel 4.

Tabel 4. Beberapa Asam dan Basa Yang Telah Dikenal
19

Asam juga merupakan kebutuhan industri yang vital. Empat macam asam yang paling penting dalam industri adalah asam sulfat, asam fosfat, asam nitrat dan asam klorida. Asam sulfat (H2SO4) merupakan cairan kental menyerupai oli. Umumnya asam sulfat digunakan dalam pembuatan pupuk, pengilangan minyak, pabrik baja, pabrik plastik, obat-obatan, pewarna, dan untuk pembuatan asam lainnya. Asam fosfat (H3PO4) digunakan untuk pembuatan pupuk dan deterjen. Namun, sangat  disayangkan bahwa fosfat dapat menyebabkan masalah pencemaran di danau-danau dan aliran sungai.

Asam nitrat (HNO3) banyak digunakan untuk pembuatan bahan peledak dan pupuk. Asam nitrat pekat merupakan cairan tidak berwarna yang dapat mengakibatkan luka bakar pada kulit manusia. Asam klorida (HCl) adalah gas yang tidak berwarna yang dilarutkan dalam air. Asap HCl  dan ion-ionnya yang terbentuk dalam larutan, keduanya berbahaya bagi jaringan tubuh manusia.

Dalam keadaan murni, pada umumnya basa berupa kristal padat. Produk rumah tangga apa yang mengandung basa? Beberapa produk rumah tangga yang mengandung basa, antara lain deodorant, antasid, dan sabun. Basa yang digunakan secara luas adalah kalsium hidroksida, Ca(OH)2 yang umumnya disebut soda kaustik suatu basa yang berupa  tepung kristal putih yang mudah larut dalam air. Basa yang paling banyak digunakan adalah amoniak. Amoniak merupakan gas tidak berwarna dengan bau yang sangat menyengat,  sehingga sangat mengganggu saluran pernafasan dan paru-paru bila gas terhirup. Amoniak digunakan sebagai pupuk, serta bahan pembuatan rayon, nilon dan asam nitrat.

 

 

Teori asam basa

Ditulis oleh Yoshito Takeuchi pada 11-08-2008

a. Kesetimbangan kimia

Bila zat A, B dan C berubah menjadi X, Y dan Z dan secara simultan X, Y dan Z berubah menjadi A, B dan C, proses gabungan ini disebut reaksi reversibel dan diungkapkan dengan persamaan bertanda panah ganda di bawah ini.

A + B + C + . . .  X + Y + Z + . . . (9.1)

Zat di sebelah kiri tanda panah disebut dengan reaktan, dan zat di sebelah kanan disebut produk.

Anda harus ingat bahwa kita berhutang budi pada Boyle dalam penggunaan kertas lakmus.

Di tahap awal reaksi, konsentrasi produk rendah, dan akibatnya laju reaksi balik juga rendah. Dengan berjalannya reaksi, laju reaksi balik akan meningkat, dan sebaliknya laju reaksi maju semakin rendah. Ketika akhirnya laju dua reaksi sama, nampaknya seolah tidak ada reaksi lagi. Keadaan semacam ini disebut dengan kesetimbangan kimia. Pada kesetimbangan, konsentrasi komponen bervariasi bergantung pada suhu.

Konsentrasi tiap komponen (biasanya dalam mol dm-3) misalnya komponen A, disimbolkan dengan [A]. Maka konstanta kesetimbangan K didefinisikan sebagai

K = ([X][Y][Z] … )/([A][B][C] … ) (9.2)

b. Kesetimbangan disosiasi elektrolit

Reaksi disosiasi, yakni ketika elektrolit AB melarut di air dan terdisosiasi menjadi komponennya A– dan B+ disebut dengan disosiasi elektrolit atau ionisasi.Reaksi ini juga merupakan reaksi reversibel.

AB  A + B+ (9.3)

Kesetimbangan disosiasi elektrolit disebut dengan kesetimbangan disosiasi elektrolit. Konstanta kesetimbangannya disebut dengan konstanta disosiasi elektrolit. Konstanta ini didefinisikan sebagai berikut.

K = [A][B+]/[AB] (9.4)

[AB], [A] dan [B+] adalah konsentrasi kesetimbangan AB, A dan B+.

Pada derajat tertentu air juga terdisosiasi. Konstanta disosiasi air didefinisikan sebagai berikut.

H2 H+ + OH; K = [H+][OH]/[H2O] … (9.5)

Konstata hasil kali ion air Kw didefinisikan sebagai:

Kw = [H+][OH] = 1,00 x 10-14 mol2 dm-6 (298,15 K) …. (9.6)

Persamaan ini berlaku tidak hanya untuk air murni tetapi juga bagi larutan dalam air.

Jadi, dalam larutan asam, [H+] lebih besar dari [OH]. Konsentrasi ion hidrogen [H+] dalam HCl 1 molar adalah [H+] = 1,0 mol dm-3 (elektrolit kuat) dan konsentrasi [H+] dalam 1 molar NaOH adalah [H+] = 10-14/[OH] = 10-14 mol dm-3.

Hal ini menyatakan bahwa [H+] larutan berubah sebesar 1014 dari HCl 1 M ke NaOH 1M. Lebih lanjut, [H+] larutan dalam air biasanya cukup kecil. Jadi, akan lebih mudah bila digunakan skala pH, yakni skala logaritma berbasis 10

pH = -log [H+] (9.7)

c. Teori disosiasi elektrolit Arrhenius

Di tahun 1886, Arrhenius mengusulkan teori disosiasi elektrolit, dengan teori ini ia mendefinisikan asam basa sebagai berikut:

Teori asam basa Arrhenius

asam: zat yang melarut dan mengion dalam air menghasilkan proton (H+)
basa: zat yang melarut dan mengion dalam air menghasilkan ion hidroksida (OH)

Dengan demikian, keasaman asam khlorida dan kebasaan natrium hidroksida dijelaskan denga persamaan berikut:

HCl + aq –> H+(aq) + Cl(aq) … (9.8)

NaOH + aq –> Na+(aq) + OH(aq) …. (9.9)

(aq) menandai larutan dalam air.

Walaupun teori Arrhenius baru dan persuasif, teori ini gagal menjelaskan fakta bahwa senyawa semacam gas amonia, yang tidak memiliki gugus hidroksida dan dengan demikian tidak dapat menghasilkan ion hidroksida menunjukkan sifat basa.

Proton, H+ , adalah inti atom hidrogen dan tidak memiliki sebuah elektron pun. Jadi dapat diharapkan proton jauh lebih kecil dari atom, ion atau molekul apapun. Karena H2O memiliki kepolaran yang besar, proton dikelilingi dan ditarik oleh banyak molekul air, yakni terhidrasi (keadaan ini disebut hidrasi). Dengan kata lain, proton tidak akan bebas dalam air. Bila proton diikat dengan satu molekul H2O membentuk ion hidronium H3O+, persamaan disosiasi elektrolit asam khlorida adalah:

HCl + H2O –> H3O+ + Cl … (9.10)

Karena telah diterima bahwa struktur nyata dari ion hidronium sedikit lebih rumit, maka proton sering hanya dinyatakan sebagai H+ bukan sebagai H3O+.

d. Teori Bronsted dan Lowry

Di tahun 1923, kimiawan Denmark Johannes Nicolaus Bronsted (1879-1947) dan kimiawan Inggris Thomas Martin Lowry (1874-1936) secara independen mengusulkan teori asam basa baru, yang ternyata lebih umum.

Teori Bronsted dan Lowry asam: zat yang menghasilkan dan mendonorkan proton (H+) pada zat lain basa: zat yang dapat menerima proton (H+) dari zat lain.

Berdasarkan teori ini, reaksi antara gas HCl dan NH3 dapat dijelaskan sebagai reaksi asam basa, yakni

HCl(g) + NH3(g) –>NH4Cl(s) … (9.11)

simbol (g) dan (s) menyatakan zat berwujud gas dan padat. Hidrogen khlorida mendonorkan proton pada amonia dan berperan sebagai asam.

Menurut teori Bronsted dan Lowry, zat dapat berperan baik sebagai asam maupun basa. Bila zat tertentu lebih mudah melepas proton, zat ini akan berperan sebagai asam dan lawannya sebagai basa. Sebaliknya, bila zuatu zat lebih mudah menerima proton, zat ini akan berperan sebagai basa. Dalam suatu larutan asam dalam air, air berperan sebagai basa.

HCl + H2O –> Cl + H3O+ (9.12)
asam1 basa2 basa
konjugat 1
asam
konjugat 2

Dalam reaksi di atas, perbedaan antara HCl dan Cl adalah sebuah proton, dan perubahan antar keduanya adalah reversibel. Hubungan seperti ini disebut hubungan konjugat, dan pasangan HCl dan Cl juga disebut sebagai pasangan asam-basa konjugat.

Larutan dalam air ion CO32- bersifat basa. Dalam reaksi antara ion CO32- dan H2O, yang pertama berperan sebagai basa dan yang kedua sebagai asam dan keduanya membentuk pasangan asam basa konjugat.

H2O + CO32- –> OH + HCO3 (9.12)
asam1 basa2 basa
konjugat 1
asam
konjugat 2

Zat disebut sebagai amfoter bila zat ini dapat berperan sebagao asam atau basa. Air adalah zat amfoter yang khas. Reaksi antara dua molekul air menghasilkan ion hidronium dan ion hidroksida adalah contoh khas reaksi zat amfoter

H2O + H2O –> OH + H3O+ (9.12)
asam1 basa2 basa
konjugat 1
asam
konjugat 2

Contoh soal 9.1 pasangan asam basa konjugat

Tandai pasangan asam basa konjugat dalam reaksi berikut

HCO2H + PO43–> HCO2 + HPO42-

Jawab

HCO2H dan HCO2 membentuk satu pasangan, dan PO43- dan HPO42- membentuk pasangan lain.

e. Disosiasi asam dan basa

Interaksi yang membentuk kristal natrium khlorida sangat kuat sebagaimana dapat disimpulkan dari titik lelehnya yang sangat tinggi (>1400 °C). Hal ini berarti bahwa dibutuhkan energi yang cukup besar untuk mendisosiasi kristal menjadi ion-ionnya. Namun natrium khlorida melarut dalam air. Hal ini berarti bahwa didapatkan stabilisasi akibat hidrasi ion, yakni interaksi antara ion dan molekul air polar.

NaCl –> Na+(aq) + Cl(aq) (9.15)

Sistem akan mengeluarkan energi yang besar (energi hidrasi) dan mendapatkan stabilisasi.

Selain itu, dengan disosiasi, derajat keacakan (atau entropi) sistem meningkat. Efek gabungannya, stabilisasi hidrasi dan meningkatnya entropi, cukup besar sebab kristal terdisosiasi sempurna. Tanpa stabilisqsi semacam ini, pelarutan natrium khlorida dalam air merupakan proses yang sukar seperti proses penguapannya.

Disoasiasi elektrolit asam dan basa kuat adalah proses yang mirip. Dengan adanya stabilisasi ion yang terdisosiasi oleh hidrasi, asam dan basa kuat akan terdisosiasi sempurna. Dalam persamaan berikut, tanda (aq) dihilangkan walaupun hidrasi jelas terjadi.

HCl –> H+ + Cl … (9.16)

HNO–> H+ + NO3 … (9.17)

H2SO–> H+ + HSO4 … (9.18)

Demikian juga dalam hal basa kuat.

NaOH –> Na+ + OH (9.19)

KOH –> K+ + OH (9.20)

Contoh soal 9.2 Konsentrasi proton dalam asam kuat dan basa kuat.

Hitung [H+] dan pH larutan NaOH 1,00 x 10-3 mol dm-3, asumsikan NaOH mengalami disosiasi sempurna.

Jawab

[OH] = 10∴ [H+] = 1014/103 = 1011pH = -log10-11 = 11 Asam dan basa lemah berperilaku berbeda. Dalam larutan dalam air, disosiasi elektrolit tidak lengkap, dan sebagian atau hampir semua asam atau basa tadi tetap sebagai spesi netral. Jadi, dalam kasus asam asetat,

CH3COOH  H+ + CH3COO– (9.21)

Konstanta kesetimbangan disosiasi ini, Ka, disebut dengan konstanta disosiasi elektrolit atau konstanta disosiasi asam. Mengambil analogi dengan pH, pKa, didefinisikan sebagai:

pKa = -logKa (9.22)

Ka = ([H+][CH3COO])/[CH3COOH] = 1,75 x 10-5 mol dm-3,
pKa = 4,56 (25°C) (9.23)

Dengan menggunakan pKa, nilai Ka yang sangat kecil diubah menjadi nilai yang mudah ditangani.

Jadi, menggunakan pKa sama dengan menggunakan pH. Kekuatan asam didefinisikan oleh konstanta disosiasi asamnya. Semakin besar konstanta disosiasi asamnya atau semakin kecil pKa-nya semakin kuat asam tersebut. Di Tabel 9.1 diberikan nilai konstanta disosiasi asam beberapa asam lemah.

Tabel 9.1 Konstanta disosiasi asam dan pKa beberapa asam lemah

Asam Ka pKa
Asam format HCOOH 1,77 x 10-4 3,55
Asam asetat CH3COOH 1,75 x 10-5 4,56
Asam khloroasetat 1,40 x 10-3 2,68
ClCH2COOH
Asam benzoat
C6H5COOH
6,30 x 10-5 4,20
Asam karbonat H2CO3 K1= 4,3 x 10-7 6,35
K2=5,6 x 10-11 10,33
hidrogen sulfida H2S K1= 5,7 x 10-8
K2= 1,2 x 10-15
7,02
13,9
Asam fosfat H3PO4 K1= 7,5 x 10-3 2,15
K2= 6,2 x 10-8 7,20
K3= 4,8 x 10-13 12,35

Contoh soal 9.3 Konsentrasi ion hidrogen ion dalam asam lemah

Ka asam butirat CH3CH2CH2COOH adalah 1,51 x 10-5 mol dm-3. Hitung pH larutan asam butirat 1,00 x 10-2 mol dm-3.

Jawab

Ka = [H+][C3H7COO]/[C3H7COOH] = 1,51 x 10-5 mol dm-3 dan [H+] = [C3H7COO].

[C3H7COOH] dapat didekati dengan konsentrasi asam butirat awal (besarnya yang terionisasi sangat kecil). Maka ([H+])2 = 1,51 x 10-5 x 1,00 x 10-2. Jadi, [H+] = 3,89 x 10-4 mol dm-3. pH = 3,42.

Amonia adalah basa lemah, dan bila dilarutkan dalam air, sebagian akan bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksida OH.

NH3 + H2 NH4+ + OH (9.24)

Dalam reaksi ini air berperan sebagai pelarut dan pada saat yang sama sebagai reagen. Konstanta kesetimbangan reaksi ini didefinisikan dalam persamaan:

K = [NH4+] [OH]/[NH3] [H2O] (9.25)

Konsentrasi air, [H2O], daat dianggap hampir tetap (55,5 mol dm-3) pada temperatur dan tekanan kamar, dan konstanta disosiasi basanya didefinisikan sebagai:

Kb = [NH4+] [OH]/[NH3] = 1,76 x 10-5 mol dm-3 (9.26)

Di larutan dalam air, Kb dapat diubah menjadi Ka dengan bantuan Kw. Jadi,

Kb = Ka/K(9.27)

Jadi kita dapat mengungkapkan kekuatan basa dengan kekuatan (dalam hal ini kelemahan) asam konjugatnya. Dengan prosedur ini, asam dan basa dibandingkan dengan standar yang sama.

ASAM POLIPROTIK

Asam sulfat H2SO4 adalah asam diprotik karena dapat melepas dua proton dalam dua tahap. Untuk asam poliprotik, didefinisikan lebih dari satu konstanta disosiasi. Konstanta disosiasi untuk tahap pertama dinyatakan sebagai K1, dan tahap kedua dengan K2.

Bila dibandingkan dengan tahap ionisasi pertamanya yang mengeluarkan proton pertama, ionisasi kedua, yakni pelepasan proton dari HSO4, kurang ekstensif. Kecenderungan ini lebih nampak lagi pada asam fosfat, yang lebih lemah dari asam sulfat. Asam fosfat adalah asam trivalen dan terdisosiasi dalam tiga tahap berikut:

H3PO H+ + H2PO4, K1 = 7,5 x 10-3 mol dm-3 (9.28)

H2PO4  H+ + HPO42-, K2 = 6,2 x 10-8 mol dm-3 (9.29)

HPO42-  H+ + PO43-, K3 = 4,8 x 10-13 mol dm-3 (9.30)

Data ini menunjukkan bahwa asam yang terlibat dalam tahap yang berturutan semakin lemah. Mirip dengan ini, kalsium hidroksida Ca(OH)2 adalah basa divalen karena dapat melepas dua ion hidroksida.

f. Teori asam basa Lewis

Di tahun 1923 ketika Bronsted dan Lowry mengusulkan teori asam-basanya, Lewis juga mengusulkan teori asam basa baru juga. Lewis, yang juga mengusulkan teori oktet, memikirkan bahwa teori asam basa sebagai masalah dasar yang harus diselesaikan berlandaskan teori struktur atom, bukan berdasarkan hasil percobaan.

Teori asam basa Lewis

Asam: zat yang dapat menerima pasangan elektron.

Basa: zat yang dapat mendonorkan pasangan elektron.

Semua zat yang didefinisikan sebagai asam dalam teori Arrhenius juga merupakan asam dalam kerangka teori Lewis karena proton adalah akseptor pasangan elektron . Dalam reaksi netralisasi proton membentuk ikatan koordinat dengan ion hidroksida.

H+ + OH–  H2O (9.30)

Situasi ini sama dengan reaksi fasa gas yang pertama diterima sebagai reaksi asam basa dalam kerangka teori Bronsted dan Lowry.

HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(s) (9.31)

Dalam reaksi ini, proton dari HCl membentuk ikatan koordinat dengan pasangan elektron bebas atom nitrogen.

Keuntungan utama teori asam basa Lewis terletak pada fakta bahwa beberapa reaksi yang tidak dianggap sebagai reaksi asam basa dalam kerangka teori Arrhenius dan Bronsted Lowry terbukti sebagai reaksi asam basa dalam teori Lewis. Sebagai contoh reakasi antara boron trifluorida BF3dan ion fluorida F.

BF3 + F–> BF4 … (9.32)

Reaksi ini melibatkan koordinasi boron trifluorida pada pasangan elektron bebas ion fluorida. Menurut teori asam basa Lewis, BF3 adalah asam. Untuk membedakan asam semacam BFdari asam protik (yang melepas proton, dengan kata lain, asam dalam kerangka teori Arrhenius dan Bronsted Lowry), asam ini disebut dengan asam Lewis. Boron membentuk senyawa yang tidak memenuhi aturan oktet, dan dengan demikian adalah contoh khas unsur yang membentuk asam Lewis.

Karena semua basa Bonsted Lowry mendonasikan pasangan elektronnya pada proton, basa ini juga merupakan basa Lewis. Namun, tidak semua asam Lewis adalah asam Bronsted Lowry sebagaimana dinyatakan dalam contoh di atas.

Dari ketiga definisi asam basa di atas, definisi Arrhenius yang paling terbatas. Teori Lewis meliputi asam basa yang paling luas. Sepanjang yang dibahas adalah reaksi di larutan dalam air, teori Bronsted Lowry paling mudah digunakan, tetapi teori Lewis lah yang paling tepat bila reaksi asam basa melibatkan senyawa tanpa proton.

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s