Halaman
129Teori Asam BasaKalian tentu pernah melihat, bahkan mungkin menggunakan jeruk dan daun sirih. Jeruk, apabila kita cicipi akan terasa masam, dan ketika mengenai tangan terasa kesat. Berbeda dengan daun sirih, apabila terkena di tangan terasa licin dan kalau kita cicipi rasanya sepat/ pahit. Jeruk merupakan salah satu contoh asam, sedangkan daun sirih adalah basa. Mengapa bahan-bahan tersebut mempunyai sifat asam dan basa? Apa sebenarnya larutan asam itu? Apa pula larutan basa? Bagaimana membedakan antara asam dan basa? Kalian akan mengetahui jawabannya setelah mempelajari bab ini.Teori Asam Basawww.stansholik.comBab VI
Kimia Kelas XI130Dengan memelajari materi asam basa, kalian akan mengetahui pengetian asam basa menurut beberapa pakar, baik Arrhenius, Bronsted Lowry maupun Lewis. Dengan pengertian asam basa ini, kalian bisa meng-identifikasi air jeruk dan daun sirih termasuk asam atau basa, begitu juga dengan senyawa yang lain. Dengan bantuan indikator, proses identifikasi akan lebih mudah dilakukan. Apabila diperika dengan indikator, air jeruk dan larutan asam yang lain akan memberikan warna yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa kekuatan asam masing-masing berbeda. Kekuatan asam ini sangat erat kaitannya dengan derajat pengionan dan tetapan asam atau basa larutan tersebut.A. Teori Asam Basa ArrheniusSeorang ilmuwan kimia dari Swedia bernama Svante August Arrhe-nius (1884) telah berhasil mengemukakan konsep asam dan basa yang memuaskan hingga teori tersebut dapat diterima sampai sekarang.Jauh sebelum Arrhenius, berabad-abad yang lalu, para ilmuwan telah mendefinisikan asam dan basa atas dasar sifat-sifatnya dalam air. Asam diar-tikan sebagai suatu senyawa yang berasa masam, memerahkan lakmus biru, larutannya dalam air mempunyai pH lebih kecil dari 7, dan dapat menetral-kan larutan basa. Basa didefinisikan sebagai senyawa yang mempunyai sifat berasa pahit/kesat dan dapat membirukan lakmus merah.Pada tahun 1777 Lavoisier menyimpulkan bahwa penyebab asam adalah oksigen. Namun, teori ini dibantah oleh Davy (1981) yang me-nyatakan hidrogen sebagai penyebab asam. Dalam sejarah perkembangan ilmu kimia, telah dikemukakan beberapa konsep asam-basa yang memuas-kan oleh pakar-pakar terkemuka. Mereka adalah Arrhenius, Bronsted-Lowry, dan Lewis. Bagaimana mereka mengemukakan teorinya tentang asam basa? Kalian akan tahu setelah membaca penjelasan berikut.1. Asam Menurut Arrhenius, larutan bersifat asam jika senyawa tersebut me-lepaskan ion hidronium (H3O+) saat dilarutkan dalam air. Sebagai con-tohnya, asam asetat (CH3COOH) yang dilarutkan dalam air melepaskan ion hidronium seperti reaksi berikut. CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO–(aq)Untuk memudahkan dalam pembahasan, biasanya digunakan H+ se-bagai kependekan dari ion hidronium (H3O+) dan penghilangan molekul air yang melarutkan senyawa tersebut sehingga reaksi di atas dapat ditulis seperti di bawah ini. CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq)Berdasarkan teori Arrhenius, yang menyebabkan asam suatu larutan adalah ion H+ yang dihasilkan saat proses ionisasi. Jumlah ion H+ dari ion-isasi 1 mol asam disebut valensi asam, sedangkan anionnya disebut sebagai ion sisa asam.KataKunci• Asam• Basa• Netral• pH• TitrasiGambar 6.1Jeruk dan air jeruk bersifat asamSvante August Arrhe-nius (1859-1927)Ahli kimia dari Swedia ini diangkat menjadi profesor pada tahun 1859.Microsoft Encarta Premium 2006www.biorafiasyvidas.com50.000 Photo Art
[H ][OH ][H O]+-2
Kimia Kelas XI136Dari reaksi kesetimbangan air ini diperoleh:Kw = [H+] x [OH-]Apabila diambil dalam bentuk harga negatif, logaritma persamaan di atas menjadi sebagai berikut. - log Kw = -log ([H+] . [OH-]) - log Kw = -log [H+] + (-log [OH-]) dengan p = - logPada suhu kamar (25° C), pKw = 14 sehingga pH + pOH = 14Untuk lebih sederhananya, penentuan larutan bersifat asam, basa, atau netral dapat dituliskan seperti di bawah ini.No.Sifat LarutanpHpOH1.Asam< 7>72.Basa> 7< 73.Netral77Agar lebih paham dengan penjelasan di atas, perhatikan contoh soal berikut.ContohBerapa pH larutan berikut (diketahui log 2 = 0,301)?a. HCl 0,2 M b. NaOH 0,1 MPenyelesaian: a. Diketahui : [HCl] = 0,2 M Log 2 = 0,301Ditanyakan :pH.Jawab : HClH+ + Cl- 0,2 M 0,2 M 0,2 MKoefisien HCl = koefisien H+ sehingga [H+] = [HCl] = 0,2 M maka pH = -log [H+] = -log 2 x 10-1= 1 – log 2 = 1 – 0,301 = 0,691 Jadi, pH larutan HCl 0,2 M adalah 0,691.b. Diketahui : [NaOH] = 0,1 MDitanyakan :pH.Jawab : NaOH(aq)Na+(aq) + OH-(aq) 0,1 M 0,1 M 0,1 M Koefisien OH-= koefisien NaOH sehingga [OH-] = [NaOH] = 0,1 maka pOH = -log [OH-] = -log 10-1 = 1pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13 Jadi, pH larutan NaOH 0,1 M adalah 13.KilasBALIKSesuai rumus matematika, log ( a x b ) = log a + log bpKw = pH + pOH
137Teori Asam BasaDari contoh soal yang telah dibahas, kita dapat mengetahui bahwa har-ga kekuatan asam dan basa ditentukan oleh besar kecilnya konsentrasi ion H+ dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion H+ dalam larutan, semakin kecil harga pH-nya. Begitu pula sebaliknya, semakin besar konsentrasi ion OH- dalam larutan, semakin kecil konsentrasi ion H+, sehingga semakin ke-cil harga pH-nya. Agar kalian lebih menguasai materi ini, kerjakan soal-soal berikut.Ionisasi dan DisosiasiIstilah ionisasi sering diguna-kan untuk reaksi penguraian senyawa ion menjadi ion-ionnya, sedangkan disosiasi digunakan untuk penguraian semua zat menjadi zat yang lebih sederhana. Tidak hanya senyawa ion, tetapi molekulpun bisa meng-hasilkan ion ketika bereaksi dengan air membentuk elektrolit. Karena hal inilah, istilah disosiasi lebih sering dipakai tanpa membedakan pengionan dari elektrolit ion maupun molekul.Brady, 1999, hlm. 175Larutan elektrolit akan terionkan dalam air menjadi ion-ionnya. Sewaktu pengionan, belum tentu semua zat terionkan. Ada sebagian zat yang terionkan sempurna, ada yang terionkan sebagian besar, dan ada pula yang terionkan sebagian kecilnya saja. Apakah besarnya pengionan ini memengaruhi pH larutan? Simak materi berikut, dan kalian akan tahu jawabannya.C. Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan IonisasinyaElektrolit kuat dapat memiliki daya hantar listrik yang kuat karena mengalami ionisasi sempurna. Apa yang dimaksud dengan ionisasi sem-purna? Suatu larutan dapat mengalami ionisasi sempurna jika derajat ionisasinya mendekati satu. Derajat ionisasi adalah perbandingan antara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan. Derajat ionisasi dilambangkan dengan α dan dirumuskan sebagai berikut.Beberapa contoh larutan elektrolit kuat adalah HCl, HNO3, H2SO4, NaOH, KOH, Ba(OH)2, dan Ca(OH)2. Bagaimanakah mencari pH ma-sing-masing larutan? Perhatikanlah penjelasan berikut.1. Asam Kuat HCl, HBr, HNO3, dan H2SO4 adalah asam kuat dan tergolong elek-trolit kuat sehingga akan mengalami ionisasi sempurna dan reaksi ionnya berkesudahan, tidak bolak-balik. Secara umum, apabila suatu asam kuat Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan ini.Jawablah pertanyaan-pertanyaan ini.1. Berapakah pH larutan yang dibuat dari 0,001 mol KOH dalam 10 L air?2. 0,4 g NaOH dilarutkan hingga volume larutan menjadi 500 mL3. Berapakah pH larutan terse-but? (Ar. Na = 23; O = 16; H=1)3. Suatu larutan HCl diketahui memiliki konsentra-si 0,01 M. Berapakah pH larutan HCl tersebut?4. Pada suatu suhu tertentu harga tetapan ke-setimbangan air (Kw) = 9 x 10-14. Tentukan konsentrasi ion OH- dalam air murni pada suhu tersebut.5. Sebanyak 20 mL HCl 0,1 M ditambah dengan 30 mL HCl 0,2 M. Tentukan pH larutan campuran tersebut. α = jumlah zat yang mengionjumlah mula-mula zat yang dilarutkann
Kimia Kelas XI138dilarutkan dalam air, maka reaksi yang terjadi adalah reaksi ionisasi dari asam kuat tersebut dan dituliskan sebagai berikut. HnA(aq) n H+(aq) + An-(aq) a M(n.a) M a MDengan a = konsentrasi asamM = molaritas larutann = jumlah ion H+ yang dihasilkan dari proses ionisasi asam Sebagai contoh adalah reaksi ionisasi asam klorida berikut. HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)pH larutan asam klorida di atas dapat ditentukan apabila konsentrasi asamnya diketahui. Secara umum, untuk asam kuat, konsentrasi H+ dapat dihitung dengan rumus berikut. dengan M = konsentrasi larutan asamPerhatikan contoh soal di bawah ini agar kalian lebih jelas memahaminya.ContohHitunglah konsentrasi ion H+ dan pH dari larutan HCl 0,01 M.Penyelesaian:Diketahui: [HCl] = 0,01 MDitanyakan: [H+].pH.Jawab: HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) 0,01 M 0,01 M 0,01 MKonsentrasi ion H+ = 0,01 M x 1 = 0,01 MpH = -log [H+] = - log 10-2 = 2 Jadi, konsentrasi H+ dari HCl 0,01 M adalah 0,01 M dan pH-nya 2.Asam yang mengion sempurna memiliki derajat ionisasi 1 dan disebut sebagai asam kuat. Untuk mencari pH asam kuat digunakan rumus berikut.dengan n = valensi asamSelanjutnya, diskusikan permasalahan berikut.[H+] = M x valensi asampH = -log n [H+]DiskusiAsam kuat merupakan asam yang terionisasi sempurna dalam larutannya. Apabila asam kuat terlarut dalam air, maka kese tim-bangan air akan terganggu. Mengapa demikian? Diskusikan d engan teman-teman kalian. Berikan gambaran yang jelas beser-ta reaksinya.
139Teori Asam BasaDari perumusan di atas dapat dinyatakan bahwa pH asam kuat hanya ditentukan oleh banyaknya konsentrasi ion [H+]. Bagaimana halnya den-gan basa kuat? 2. Basa KuatNaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, dan Ba(OH)2 merupakan basa kuat dan termasuk dalam elektolit kuat sehingga jika dilarutkan dalam air akan terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya. Sama halnya dengan asam kuat, reaksi ini adalah reaksi berkesudahan. Salah satu contohnya adalah reaksi ionisasi NaOH berikut. NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) Untuk menentukan pH NaOH, perlu menghitung pOH-nya terlebih dahulu. pOH yaitu konsentrasi ion OH- yang dapat dihitung dengan ru-mus berikut. Sebagai contoh, simaklah soal di bawah ini.ContohHitunglah konsentrasi ion OH- dan pH dalam larutan NaOH 0,01 MPenyelesaian:Diketahui : [NaOH] = 0,01 MDitanyakan : [OH-] dan pH. Jawab:Kita tuliskan dulu persamaan ionisasinya sebagai berikut. NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) 0,01 M 0,01 M 0,01 MKonsentrasi ion OH- kita hitung berdasarkan rumus di atas. [OH-] = 0,01 M x 1 = 0,01 MKarena valensi basa =1, maka konsentrasi hidroksida dikalikan dengan angka 1. Dari nilai [OH-] maka pOH dapat dihitung sebagai berikut.pOH = -log[OH-] = -log 10-2 = 2 Karena : pH + pOH = pKw = 14 Maka : pH= pKw – pOH = 14-2 = 12 Jadi, [OH-] dalam NaOH adalah 0,01 M dan pH-nya 12. Selanjutnya, untuk penentuan pH larutan basa dengan valensi berapa-pun dapat dilakukan tanpa menghitung pOH terlebih dahulu. Perhatikan-lah persamaan berikut. L(OH)n(aq) Ln+(aq) + n OH-(aq) b M b M n b Mdengan b = konsentrasi basa, M = molaritas, n = jumlah ion OH– yang dihasilkan dari proses ionisasi basa.Gambar 6.4Mg(OH)2 merupakan basa kuat yang berupa serbuk putih dan larut dalam air. Biasanya digunakan pada pemurnian gula dan sebagai zat penetral asam.[OH-] = M x valensi basa
Kimia Kelas XI140 Karena : pH + pOH = pKw = 14 Maka : pH = pKw - pOHDengan : pOH = -log [OH-] Maka : pH = pKw – (-log [OH-]) Dan dikarenakan pKw = 14, maka pH dapat dirumuskan sebagai berikut. Agar kalian memiliki wawasan luas tentang larutan basa terutama basa kuat, diskusikan permasalahan ini dengan rekan-rekan kalian. Reaksi Kesetimbangandan Reaksi BerkesudahanReaksi berkesudahan merupakan reaksi searah sehingga penulisannya menggunakan tanda panah searah, sedangkan reaksi kesetimbangan merupakan reaksi bolak-balik sehingga pada penulisannya menggu-nakan tanda panah 2 arah, baik ke arah produk maupun ke arah reaktan. Brady, 1999, hlm. 173-174DiskusiBasa kuat merupakan basa yang terionisasi sempurna dalam larutannya. Apabila basa kuat terlarut dalam air, maka kese-tim bangan air akan terganggu. Namun perhitungan pH basa kuat hanya tergantung dari [OH-] basa saja, tidak dari [OH-] air. Mengapa demikian? Diskusikan dengan teman-teman kalian. Tanyakan kepada guru apabila kalian ragu-ragu atau belum jelas.pH = 14 – (-log [OH-])Perhitungan untuk asam kuat dan basa kuat melibatkan konsentrasi asam/basanya dan valensi asam/basanya. Akan lain halnya dengan asam dan basa lemah. Bagaimana cara perhitungan mereka?3. Asam LemahGolongan elektrolit lemah adalah zat yang memiliki derajat diso-siasi antara 0 < <1 dan apabila dilarutkan dalam air hanya terurai se-bagian. Salah satu contoh asam lemah adalah CH3COOH. Selanjutnya bagaimanakah menentukan pH asam elektrolit lemah? Tentu saja lain antara perhitungan asam elektrolit lemah dengan asam elektrolit kuat. Asam lemah hanya mengalami ionisasi sebagian. Sehingga dalam pelarutan asam lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam dengan molekul asam yang terlarut dalam air, jadi bukan reaksi berkesudahan. Dalam reaksi kesetimbangan akan diperoleh tetapan kesetimbangan apabila reaksi sudah setimbang. Dengan kata lain, konsentrasi reaktan sudah berkurang ketika mengalami reaksi. Banyaknya konsentrasi yang bereaksi/mengion sangat tergantung pada derajat ionisasi (α), dan diru-muskan sebagai berikut.Jumlah zat yang mengion = α x jumlah mula-mula zat yang dilarut-kan. Secara umum, reaksi kesetimbangan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.HnA(aq) H+(aq) + A-n(aq)α=jumlah zat yang mengionjumlah mula-mula zat yang dilarutkann
141Teori Asam BasaJika konsentrasi HA mula-mula = M, maka jumlah zat yang mengion atau bereaksi adalah α x M = αM, sehingga reaksi di atas dapat ditulis sebagai berikut.HA(aq) H+(aq) + A-(aq) Mula-mula : M - - Bereaksi : -αM +αM +αM Setimbang : M (1 – ) αMM ..................................1Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ionisasi asam disebut tetapan ionisasi asam (Ka) sehingga tetapan kesetimbangan reaksi di atas dapat dinyatakan sebagai berikut.Ka = [H ][A ][HA]+-Ka = αααm m1- ×()M ......................................................... 2Dalam larutan asam lemah terdapat dua macam kesetimbangan, yaitu kesetimbangan asam lemah dan kesetimbangan air. Kesetimbangan asam lemah dituliskan berikut. HA(aq) H+(aq) + A-(aq)M(1 – ) MMSedangkan kesetimbangan air dituliskan sebagai persamaan berikut. H2O(aq) H+(aq) + OH-(aq) Ion H+ yang berasal dari HA lebih besar dibandingkan H+ yang ber-asal dari air sehingga kesetimbangan air bergeser ke kiri. Sebagai akibatnya [H+] dari air makin kecil dan dapat diabaikan terhadap H+ yang berasal dari HA. Karena sangat kecil maka (1 – ) 1 sehingga persamaan kese-timbangannya menjadi:Ka = ααm m×M atau Ka = 2M2 = KMa = KMaDari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa derajat disosiasi sangat berpengaruh terhadap tetapan ionisasi asam. Semakin besar derajat disosiasinya, semakin besar pula kekuatan asam tersebut.Selanjutnya, bagaimanakah menghitung pH larutan asam lemah? Seperti telah kita ketahui, besarnya konsentrasi ion H+ sangat dipengaruhi oleh nilai derajat disosiasi () dan tetapan kesetimbangan ionisasi (Ka). Dengan demikian, untuk menghitung besarnya pH kalian harus memper-hatikan kembali reaksi ionisasi asam dan tetapan kesetimbangannya.Reaki Ionisasi asam : HA(aq) H+(aq) + A-(aq)Tetapan Kesetimbangan: Ka = [H ][A ][HA]+- ; Ka= αααm m1- ×()M ......................................3 Tetapan Ionisasi Asam (Ka)Harga Ka merupakan gambaran kekuatan asam. Semakin besar harga Ka, berarti semakin besar ion H+yang dihasilkan, atau semakin asam larutan tersebut.Mulyono, 2006, hlm. 410KilasBALIKSesuai perumusan matema-tika, x – ax = x (1 - a)Kekuatan Relatif AsamAsamHClO4HClH2SO4HNO3H3O+H2SO3HSO4-H3PO4HFHC2H3O2H2CO3H2SHSO3-HCNNH4+HCO3-HS-H2ONH3OH-Asamkuatkekuatan menurunAsam lemah Keenan, 1999, hlm. 413
HHHA++⎡⎣⎤⎦⎡⎣⎤⎦HHA+⎡⎣⎤⎦2Ka HA×[]KMa×Ka HA×[]Ka CH COOH3×[]1××−100 0015,1×−108
143Teori Asam Basapelarutan basa lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion OH- yang dihasilkan basa dengan molekul basa yang terlarut dalam air. Menghitung basa lemah pada prinsipnya sama dengan menghitung asam lemah.Reaksi kesetimbangan dalam basa lemah dapat digambarkan sebagai berikut. LOH(aq) L+(aq) + OH-(aq)Jika konsentrasi LOH mula-mula = M, maka jumlah zat yang mengion/bereaksi adalah x M = M sehingga reaksi di atas dapat ditulis sebagai berikut. LOH(aq) L+(aq) + OH-(aq)Mula-mula M - -Bereaksi -M +M +MSetimbang M (1– ) MMBerdasarkan persamaan kesetimbangan di atas, maka tetapan ionisasi basa (Kb) bisa dirumuskan sebagai berikut.Kb = [LOH][OH ][LOH]- = αααm m1- ×()M Karena sangat kecil, maka (1– ) ≈ 1 sehingga persamaan kesetimbang annya menjadi:Kb = ααm m×M atau Kb= 2M2 = KMbSelanjutnya, bagaimanakah menghitung pH larutan basa lemah? Karena besarnya konsentrasi ion OH– sangat dipengaruhi oleh nilai dera-jat disosiasi () dan tetapan kesetimbangan ionisasi (Kb), maka perhitun-gannya sebagai berikut. [OH-] = Kb×[]LOH; [LOH] = MKarena konsentrasinya tetap, maka [OH-] = KMb×pOH = - log KMb×Agar kalian lebih mengerti tentang langkah-langkah perhitungan pH basa lemah ini, perhatikan sungguh-sungguh contoh soal berikut. Namun sebelumnya diskusikan dahulu permasalahan dalam rubrik diskusi.Gambar 6.5Amonium hidroksida meru-pakan basa lemah dengan derajat ionisasi 0,04 = KMbDiskusiPerhatikan data dari hasil percobaan berikut.NoLarutan 0,1 MpHKaα1.H2O33,644,3 x 10–7...2.CH3COOH310–5...3.H3PO41,567,5 x 10–3...Berdasarkan data di atas, apa yang dapat kalian simpulkan mengenai hubungan kekuatan asam dengan Ka. Carilah harga α-nya dan hubung-kan pula dengan pH yang terukur. Diskusikan dengan teman-teman kalian untuk memperoleh jawaban yang tepat.Dok. PIM
Kimia Kelas XI144ContohHitunglah pH larutan AgOH 0,011 M (Kb = 1,1 x 10-4).Penyelesaian:Diketahui : [AgOH] = 0,011 M Kb = 1,1 × 10−4Ditanyakan :pH.Jawab :AgOH merupakan basa lemah karena memiliki Kb. Mula-mula kita hitung [OH-]nya dahulu. [OH-] = Kb×[]AgOH [OH-] = 1,1 10 0,011-4××M = 121 10-8×M [OH-] = 11 × 10-4 = 1,1 × 10-3 MDengan harga [OH-] yang kita peroleh, kemudian kita cari nilai pOHnya.pOH = -log [OH-] = -log 1,1 × 10-3 = 3-log 1,1 Karena: pH + pOH = 14, makapH = 14 – pOH =14 – (3-log 1,1)pH = 11 + log 1,1Jadi, harga pH dari 0,011 M AgOH adalah 11 + log 1,1.Selanjutnya kerjakanlah latihan soal berikut agar kalian bisa menguji kemampuan menghitung pH pada asam kuat, basa kuat, asam lemah, maupun basa lemah. Menghitung pH larutan dengan rumus dapat dilakukan kalau kon-sentrasi larutannya diketahui. Lantas bagaimana cara memperkirakan pH suatu larutan yang tidak diketahui konsentrasinya?D. Memperkirakan pH Larutan dengan Beberapa IndikatorTeman-teman masih ingat bukan, bahwa untuk mengetahui sifat asam atau basa suatu larutan dapat dilakukan dengan menggunakan indikator. Salah satu contoh indikator yang sudah kalian ketahui adalah kertas lakmus. Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Berapakah pH larutan 25 mL CH3COOH 0,2 M(Ka = 1.10-5)2. Suatu larutan basa lemah MOH mempunyai konsentrasi 0,1 M. Jika Kb basa lemah 1.10-5. Berapakah pH larutan tersebut?3. Berapakah konsentrasi larutan CH3COOH (Ka= 2 x 10-5) yang mempunyai pH sama dengan larutan 2 x 10-3M HCl?4. Suatu asam HA 0,01 M akan mem-berikan warna yang sama dengan larutan HCl 0,0001 M jika diukur den-gan indikator universal. Hitunglah KaHA tersebut.5. Hitunglah konsentrasi ion H+ dan OH- dalam larutan HCl 0,01 M.
Kimia Kelas XI146Dari hasil kegiatan di atas, kita bisa mengetahui bahwa untuk menen-tukan pH suatu larutan tidak bisa hanya menggunakan 1 indikator. Mini-mal kita membutuhkan dua indikator. Sebagai penjelas, coba perhatikan contoh penentuan pH berikut.ContohSuatu larutan setelah ditetesi dengan metil merah (4,2 – 6,3/merah-kuning) memberikan warna kuning, sedangkan setelah ditetesi fenolftalein (8,3-9,6/tak berwarna-merah) tak bewarna. Berapakah pH larutan tersebut? Terangkan.Jawab:Saat ditetesi metil jingga, larutan itu berwarna kuning sehingga pH > 6,3. Saat ditetesi fenolftalein tak berwarna, sehingga pH < 8,3. Dari perubahan yang terjadi setelah ditetesi dua indikator, maka pH larutan tersebut adalah 6,3 < pH < 8,3.Dengan mengetahui konsentrasi larutan, kita akan tahu pH suatu larutan secara tepat. Pengukuran pH dilakukan pada larutan asam maupun basa. Apabila larutan asam ditambahkan pada larutan basa, maka akan ter-jadi suatu reaksi. Bagaimanakah reaksinya? Apa yang terjadi selanjutnya? Semuanya akan kita bahas pada subbab reaksi asam dan basa.3. Amati perubahan warna yang terjadi dan catatlah. 4. Lakukan langkah percobaan seperti 1-3 terhadap larutan lainnya.E. Hasil PercobaanIsilah tabel berikut ini sesuai dengan hasil pengamatan.No.LarutanPerubahan Warna yang TerjadiMetil MerahMetil JinggaFenolftalein1air sabun2air jeruk3air kapur4larutan cuka5air sumurF. PembahasanDari hasil pengamatan yang telah kalian lakukan, jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Perkirakanlah pH dari masing-masing larutan.Kalian bisa melihat tabel indikator dan jangkauan warnanya pada dasar teori untuk membantu menen-tukan pH larutan.2. Klasifikasikan larutan-larutan tersebut ke dalam golongan asam, basa, atau netral.3. Bagaimana sifat-sifat asam dan basa berdasarkan percobaan ini?G. KesimpulanDiskusikan hasil percobaan dengan ke-lompok kalian dan tuliskan dalam laporan kegiatan.
Kimia Kelas XI148Pencemaran tanah, banyak terjadi di mana-mana. Ada pencemaran udara, pencemaran tanah maupun pencemaran air. Dahulu, pencemaran hanya diakibatkan oleh mikroorganisme, tetapi pencemaran sekarang ban-yak disebabkan oleh zat-zat kimia dan logam-logam berat yang berbahaya sehingga butuh cara baru dan khusus untuk menanganinya. Selanjutnya kita akan mempelajari pencemaran yang terjadi dalam perairan. Simak baik-baik uraian berikut agar wawasan kalian bertambah luas.C. Alat dan BahanAlat: Gelas beker 100 mL Kertas Saring Erlenmeyer 25 mL Oven Gelas ukur 50 mL Pengaduk Kompor listrik Bahan: HCl 0,1 M Kertas Lakmus KOH 0,1 MD. Langkah Percobaan1. Ambilah 25 mL HCl 0,1 M, kemudian tuangkan ke dalam erlen-meyer. Ujilah dengan kertas lakmus. Catat perubahan warna yang terjadi. Ulangi hal yang sama untuk KOH 0,1 M2. Tuangkan kedua larutan tersebut ke dalam gelas beker. Aduklah hingga rata, kemudian ujilah dengan kertas lakmus. Catat perubahan warna yang terjadi.3. Panaskanlah campuran tersebut. Uapkan hingga volumenya menjadi 20 mL.4. Saringlah kristal yang terbentuk, kemudian panaskan den-gan oven hingga kering.5. Setelah kering cicipi kristal tersebut.E. Hasil PercobaanIsilah tabel berikut ini sesuai dengan hasil pengamatan.No.LarutanPerubahan Warna yang TerjadiSifatLakmus MerahLakmus Biru1HCl 0,1 M2KOH 0,1 M3campuran dingan4campuran panas5kristalF. PembahasanBerdasarkan hasil pengamatan, jawablah beberapa pertanyaan berikut.1. Apakah sifat dari hasil campuran di atas? Jelaskan.2. Tuliskan reaksi yang terjadi.G. KesimpulanDiskusikan hasil percobaan dengan kelompok kalian.Lalu, tuliskan dalam laporan kegiatan.
Kimia Kelas XI150G. Teori Asam-Basa Bronsted-Lowry dan LewisSesudah teori asam basa dari Arrhenius yang cukup memuaskan, ada 2 pakar lagi yang teorinya tentang asam basa diakui dan digunakan sampai sekarang. Para pakar tersebut adalah Bronsted-Lowry dan Lewis. Bagaima-na masing-masing mengutarakan teorinya? Simak saja uraian di bawah ini.1. Teori Asam Basa Bronsted-LowryKalian telah mengetahui pengertian asam dan basa menurut Arrhenius bukan? Jika dilarutkan dalam air, asam akan menghasilkan ion H3O+, sedang-kan basa dalam air akan menghasilkan ion OH-. Apabila amonia pekat dan HCl pekat ditempatkan pada botol yang terbuka, maka di atas botol-botol tersebut terbentuklah kristal-kristal halus dari ammonium klorida (NH4Cl). Kristal NH4Cl yang terjadi merupakan reaksi antara HCl dan gas NH3. HCl lolos dari dalam larutan pekat asam klorida dan NH3 lolos dari larutan amonia dalam air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. NH3(g) + HCl(g)NH4Cl(s)Hasil reaksi ini akan sama jika kita mencampur larutan amonium hidoksida dengan larutan HCl. Berikut reaksi yang terjadi. NH4OH(aq) + HCl(aq)NH4Cl(aq) + H2O(aq)Karena hasil reaksi antara HCl dengan NH3 sama, baik dalam bentuk gas maupun larutan, maka dapat dikatakan bahwa kedua reaksi ini adalah reaksi asam basa. Apabila menengok definisi asam basa Arrhenius, maka sifat asam dan basa larutan dicirikan dengan dihasilkankannya ion H+ dan OH- dalam air. Namun, pada kenyataannya ada reaksi dalam bentuk gas yang tidak menghasilkan ion H+ atau ion OH- tetapi tergolong reaksi asam basa. Karena alasan inilah, maka diperlukan lagi teori asam basa yang lebih luas dan umum. Berdasarkan kenyataan tersebut, kemudian seorang ahli kimia Den-mark bernama Bronsted dan ahli kimia dari Inggris bernama Lowry secara terpisah mengusulkan bahwa yang dimaksud asam adalah suatu zat yang memberikan proton (ion hidrogen, H+) pada zat lain, sedangkan basa adalah suatu zat yang menerima proton dari asam. Berdasarkan definisi ini, maka reaksi antara gas NH3 dan HCl dapat ditulis memakai struktur Lewis seperti pada Gambar 6.11.Gambar 6.10Gas HCl dan gas amonia yang terbuka akan menghasil-kan amonium klorida berupa gumpalan asap putih.Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Perkirakan pH larutan jika larutan tersebut berwarna kuning ketika ditetesi indikator metil merah (4,2 –6,3 /merah-kuning) dan berwarna biru ketika ditetesi bromtimol biru (6,0-7,6/kuning-biru).2. Tuliskan contoh reaksi asam basa yang ber-asal dari asam lemah dengan basa kuat.3. Sebutkan sumber-sumber pencemaran air dan bahaya yang diakibatkannya.4. Sebutkan ciri-ciri kimia dan fisik dari air bersih.5. Pernahkah kalian mendengar ten-tang bencana Minamata? Apa pe-nyebabnya? Jelaskan.Gambar 6.11Proton (H+) pindah dari HCl ke NH3 membentuk ikatan koordinasi. Reaksi ini terjadi dalam keadaan gas.Brady, 1999, hlm. 439
151Teori Asam BasaDari Gambar 6.11 terlihat bahwa HCl bersifat asam karena donor proton, sedangkan NH3 adalah basanya karena menerima proton. Jadi, menurut Bronsted-Lowry, setiap ada reaksi yang di dalamnya terjadi suatu perpindahan proton dari partikel satu ke partikel yang lain, disebut reaksi asam basa meskipun tidak mengikutsertakan ion H+ atau ion OH- dan bereaksi tanpa ada suatu pelarut. Untuk menambah pemahaman kalian tentang apa yang baru saja kalian pelajari, sekaligus untuk mengantarkan pada pelajaran selanjutnya, berdiskusilah dahulu dengan teman-teman kalian tentang permasalahan berikut.2. Asam Basa KonjugasiSekarang perhatikan reaksi ionisasi asam fluorida (HF) berikut. Reak-si ini adalah reaksi asam lemah dalam air dan akan mengalami ionisasi sebagai berikut. HF(aq) + H2O(l)H3O+(aq) + F(aq)Dari reaksi di atas, H2O merupakan basa karena menerima ion H+ (akseptor proton) dari HF sehingga berubah menjadi H3O+, sedangkan HF merupakan asam karena memberikan ion H+ (donor proton) kepada H2O dan berubah menjadi ion F-. Jika asam HF bereaksi, maka akan ter-bentuk basa F-, sedangkan H2O bertindak sebagai basa dan membentuk asam H3O+ (H+). Dari reaksi kesetimbangan tersebut terdapat dua asam dan dua basa, masing-masing satu pada setiap sisi dari panah. HF(aq) + H2O(l)H3O+(aq)+ F-(aq) asam 1 basa 1 asam 2 basa 2Pasangan antara HF dan F-, H2O dan H3O+ disebut pasangan asam basa konjugasi. F- adalah basa konjugasi dari HF, sedangkan HF adalah asam konjugasi dari F-. Pada kesetimbangan ini kita juga melihat bahwa H2O merupakan basa konjugasi dari H3O+ dan H3O+ adalah asam konju-gasi dari H2O. Contoh lain reaksi asam basa Bronsted-Lowry juga terjadi pada larut-an amonia dalam air dan ionisasi ion NH4+. Reaksi yang terjadi adalah: NH3(aq) + H2O(l)NH4+(aq) + OH-(aq) basa 1 asam 1 asam 2 basa 2Gambar 6.12H2O sebagai amfoter, yang dapat bersifat sebagai asam maupun basa.DiskusiBeberapa molekul dan ion dapat bertindak sebagai asam maupun basa, tergantung pada kondisi reaksinya. Molekul atau ion ini disebut sebagai amfoter. Sebagai contoh yang paling umum adalah air. Nah, sekarang diskusikan dengan teman-teman kalian kapan air berperan sebagai asam, kapan pula berperan sebagai basa? Berikan reaksinya agar lebih jelas.asambasa
Kimia Kelas XI152Reksi ionisasi ion NH4+: NH4+(aq) + H2O(l)NH3(aq) + H3O+(aq) asam 1 basa 1 basa 2 asam 2Perhatikan reaksi di atas. Ternyata H2O dapat bersifat asam maupun basa. Zat seperti ini disebut amfoter, yaitu zat yang dapat bersifat asam maupun basa.Konsep asam basa Bronsted-Lowry ini memiliki kelebihan diban-dingkan dengan teori asam basa Arrhenius. Kelebihan tersebut adalah:a. Konsep asam basa Bronsted-Lowry tidak terbatas dalam pelarut air, tetapi juga menjelaskan reaksi asam basa dalam pelarut lainb. Asam basa Bronsted-Lowry dapat berupa kation dan anion, tidak terbatas pada molekul. Konsep asam basa Bronsted-Lowry dapat menjelaskan mengapa suatu senyawa atau molekul atau ion bersifat asam.Sebelum melangkah pada materi berikutnya, cobalah berdiskusi de-ngan teman-teman kalian dahulu mengenai permasalahan berikut.DiskusiDalam konsep asam basa Bronsted dan Lowry, yang disebut asam kuat adalah spesi yang mudah melepas proton, sedang-kan basa kuat adalah spesi yang kuat menarik proton. Ada hubungan antara kekuatan asam dengan basa konjugasinya. Bagaimanakah hubungan tersebut? Diskusikan jawabannya dengan teman-teman kalian. Tanyakan kepada guru bila kesulitan. 3. Teori Asam Basa LewisTeori asam basa yang dikemukakan oleh Bronsted-Lowry lebih umum daripada Arrhenius karena telah meniadakan pembatasan teori yang hanya berlaku untuk larutan dalam air. Tetapi masih ada beberapa reaksi yang tidak sesuai dengan konsep Bronsted-Lowry. Konsep dari Bronsted dan Lowry hanya melibatkan pertukaran proton saja. Perhatikan reaksi antara ion hidrogen dan ion hidroksida yang digambarkan dalam struktur Lewis berikut ini:Ion hidroksida memberikan sepasang elektron kepada hidrogen yang dipakai bersama membentuk ikatan kovalen koordinasi dan menghasilkan molekul H2O. Karena ion OH- memberikan sepasang elektron, maka oleh Lewis disebut basa, sedangkan ion hidrogen yang menerima sepasang elektron disebut asam lewis. Jadi menurut Lewis, yang dimaksud dengan asam adalah suatu senyawa yang mampu menerima pasangan elektron atau akseptor elektron, sedangkan basa adalah suatu senyawa yang dapat δ−δ+δ+
153Teori Asam Basamemberikan pasangan elektron kepada senyawa lain atau donor elektron. Contoh lain adalah reaksi antara natrium oksida dengan sulfut trioksida. Natrium oksida termasuk oksida logam. Bila dilarutkan dalam air, na-trium oksida akan menghasilkan hidroksida sehingga bersifat basa. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. Na2O(s) + H2O(l) 2 NaOH(aq)Sulfur trioksida termasuk dalam oksida non logam. Jika dilarutkan dalam air akan membentuk asam dan reaksi yang terjadi ialah: SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq)Jika kedua senyawa tersebut dicampur, maka akan terbentuk suatu garam karena kedua senyawa tersebut berasal dari asam dan basa. Reaksi yang terjadi seperti di bawah ini. Na2O(s) + SO3(g)Na2SO4(s)Perhatikan reaksi di atas. Pembentukan garam tersebut terjadi tanpa adanya air sehingga menurut Arrhenius, Na2O dan SO3 bukan basa dan asam karena tidak menghasilkan ion OH- dan H+, serta pembentukan garamnya tidak dalam larutan air. Reaksi antara Na2O dan SO3 meng-gambarkan keterbatasan teori Bronsterd Lowry, karena untuk membentuk ion sulfat proton tidak diiukutsertakan. Oleh karenanya, dapat disimpul-kan bahwa teori asam basa yang dapat menjelaskan lebih kompleks dan berlaku untuk setiap reaksi adalah teori asam basa Lewis.Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Diketahui reaksi : C2H3O2-(aq) + H2O(l) HC2H3O2(aq) + OH-(aq)Tentukan pasangan asam basa-konjugasinya.2. Sebutkan definisi asam basa menurut Lewis.3. Apabila amonia dilarutkan dalam air, maka akan terbentuk pasangan asam basa konjugasi. Tuliskan persamaan reaksinya dan tentukan pasangan asam basanya.4. Sebutkan kelebihan teori asam basa Bronsted-Lowry atas teori Arrhenius dan kelebihan teori Lewis atas teori Bronsted-Lowry.5. Mengapa suatu senyawa dapat bersifat sebagai amfoter dalam asam basa konjugasi? Jelaskan.Gambar 6.18Struktur asam lewis pada pembentukan asam sulfat. H2O memberikan pasangan elektronnya kepada sulfit sehingga H2O sebagai basa dan sulfit sebagai asamnya.
Kimia Kelas XI154RangkumanAda beberapa teori asam basa yang perlu dipelajari, seperti yang tercantum pada bagan berikut.Kisaran pH suatu larutan dapat diketahui melalui indikator. Besarnya pH larutan asam dan basa, baik lemah maupun kuat juga dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut.Asam Kuat : pH = - log [H+]Basa Kuat : pH = 14 – (-log [OH-])Asam Lemah : [H+] = KMa×Basa Lemah : pOH = - log KMb×Arrhenius • Asam: Zat yang melepas-kan ion H+ dalam air • Basa: zat yang melepas-kan ion OH- dalam airBronsted-Lowry • Asam: donor proton • Basa: akseptor protonLewis • Asam: penerima pa-sangan elektron • Basa: pemberi pasangan elektronReaksi NetralisasiTitrasi VolumetriTitrasi GravimetriAsam Basa A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Di antara pernyataan berikut yang tepat un-tuk mendefinisikan basa menurut Arrhenius adalah ....A. donor proton B. donor elektron C. menghasilkan ion H+D. menghasilkan ion OH-E. terurai semuanya2. Ketika dicelupi kertas lakmus , larutan cuka memberikan warna merah. Indikator ini akan berwarna biru ketika berada dalam ....Ulangan HarianAmfoter Molekul dan ion yang dapat bertin-dak sebagai asam maupun basa, tergantung pada kondisi reaksinyaDerajat ionisasi Adalah perbandingan an-tara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan Indikator Zat warna larut yang perubahan warnanya tampak jelas dalam rentang pH yang sempitIonisasi sempurna Semua molekul terurai menjadi ion-ionnyaIon sisa asam Ion negatif yang terbentuk dari asam setelah melepas ion H+Valensi asam Jumlah ion H+ dari ionisasi 1 mol asam Valensi basa Jumlah ion OH- dari ionisasi 1 mol basa Glosarium
155Teori Asam BasaA. larutan gula B. larutan sabunC. larutan garam dapurD. air jerukE. air teh3. Di antara asam berikut yang memiliki pH paling kecil dalam konsentrasi yang sama adalah ....A. HCl D. HNO3B. CH3COOH E. HClO3C. H2SO44. Untuk mengukur derajat keasaman larutan asam atau basa, paling tepat digunakan in-dikator ....A. fenoftalein D. universal B. metilen biru E. bromtimol biruC. metil merah5. Di antara kelompok asam berikut yang ber-valensi dua adalah ....A. asam nitrat, asam cuka, asam fosfatB. asam sulfat, asam sulfida, asam karbonatC. asam sulfat, asam fosfat, asam nitratD. asam nitrat, asam klorida, asam sulfatE. asam sulfit, asam karbonat, asam asetat6. pH suatu asam lemah monoprotik adalah 4. Konsentrasi ion OH- dalam larutan tersebut adalah ... M.A. 1 x 10-10D. 1 x 10-3B. 1 x 10-14E. 1 x 10-2C. 1 x 10-47. pH 2 liter larutan Ca(OH)2 0,2 M jika terionisasi sempurna adalah ....(log 2 = 0,301)A. 13,8 D. 12,6B. 13,6 E. 10,9C. 13,48. Larutan HCl 0,1 M sebanyak 200 mL mempunyai pH sebesar ....A. 1 D. 4B. 2 E. 5C. 39. Asam lemah HA 0,1 M mengurai dalam air sebanyak 3%, maka tetapan ionisasi asam lemah tersebut adalah ....A. 3 . 10-3D. 9 . 10-4B. 3 . 10-4 E. 9. 10-5C. 9 . 10-310. Dari larutan-larutan di bawah ini:1. HCl 4. NH4OH2. NaOH 5. Mg(OH)23. CH3COOHYang merupakan pasangan asam kuat dan basa lemah adalah ....A. 1 dan 2 D. 2 dan 5B. 1 dan 3 E. 3 dan 5C. 1 dan 411. Untuk mengubah pH HCl dari 4 menjadi 5 diperlukan pengenceran sebanyak ... kali.A. 20 D. 2B. 10 E. 1C. 3 12. Berapakah pH larutan Ba(OH)2 0,05 M?A. 13. D. 5.B. 12. E. 5 –log 2.C. 10-log 5.13. Suatu larutan akan memberikan warna kun-ing ketika diberi indikator metil jingga (2,9 – 4,0/merah-kuning) dan menjadi berwarna biru ketika ditetesi bromtimol biru (6,0 – 7,6/kuning-biru). Maka, pH larutan yang paling memungkinkan sekitar ....A. 2 D. 8B. 6 E. 5C. 714. Syarat air bersih yaitu ....A. DO tinggi, BOD tinggi, pH >7B. DO tinggi, BOD tinggi, pH < 7C. DO tinggi, BOD rendah, pH = 7D. DO rendah, BOD rendah, pH = 7E. DO rendah, BOD rendah, pH < 715. Campuran antara 50 mL larutan NaOH (pH = 10) dengan 50 mL larutan HCl (pH = 2) diperoleh larutan dengan ....A. pH = 2 B. pH = 3 C. 2 < pH < 3D. 3 < pH < 4E. 4 < pH < 5
Kimia Kelas XI15616. Yang merupakan pasangan asam-basa kon jugasi dari reaksi : HCl(aq) + H2O(l)H3O(aq) + Cl-(aq) adalah ....A. HCl dan Cl- B. H2O dan HClC. H3O dan Cl-D. H3O dan HCl-E. H2O dan Cl-17. Di bawah ini adalah asam menurut Bron-sted-Lowry, kecuali ....A. NH4B. H2O C. CO32D. HCO3E. H2CO318. Basa konjugasi dari HSO4 adalah ....A. H2SO4 D. H3OB. HSO4 E. SO42–C. H19. Dari reaksi-reaksi asam basa menurut Brons-ted-Lowry di bawah ini:1. RNH2 + H2O RNH3 + OH2. H2PO4 + H2O HPO42 + H3O3. HS + H2O H2S + OHH2O yang bersifat asam terdapat pada reaksi ....A. 1B. 2C. 3D. 1 dan 2E. 1 dan 320. Larutan CH3COOH 0,001 M (Ka = 105) mempunyai pH sebesar ....A. 1 D. 5B. 4 E. 3C. 2 B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Sebutkan kelemahan teori asam basa Arrhe-nius dan Bronsted Lowry dibandingkan de-ngan teori Lewis. 2. Mengapa dalam penentuan asam basa digu-nakan dua indikator? Jelaskan.3. Hitung pH dan pOH larutan berikut.a. NaOH 0,01 Mb. Ba(OH)2 10-Mc. HNO3 10-3Md. H2SO4 0,05 Me. Ca(OH)2 0,05 M4. Mengapa larutan asam mempunyai pH le-bih kecil dari 7 sedangkan basa mempunyai pH lebih besar dari 7? Jelaskan.5. Sebutkan syarat-syarat air yang layak dikon-sumsi. Sebutkan pula sumber-sumber pen-cemaran air.6. Hitunglah derajat disosiasi asam asetat 0,02 M yang mempunyai Ka=1,8 x 10-5.7. Hitunglah pH larutan berikut.a. CH3COOH 0,1 M (Ka = 10-5)b. C6H5COOH 4 x 102M (Ka = 10-6)c. NH4OH 0,001 M (Ka = 10-5)8. Pada suhu dan tekanan tertentu, harga tetapan kesetimbangan air, Kw = 5 x 1013. Pada suhu dan tekanan tersebut, berapa pH larutan Mg(OH)2 0,0025 M?9. Tuliskan contoh reaksi asam basa menurut Lewis.10. Sebutkan contoh keunggulan teori asam basa Lewis yang tidak dapat dijelaskan oleh teori asam basa Arrhenius dan Bronsted Lowry.