PERTEMUAN 9 KESETIMBANGAN ASAM-BASA

Transkripsi

1 PERTEMUAN 9 KESETIMBANGAN ASAMBASA 1 Tujuan Pembelajaran Mahasiswa dapat menghitung p suatu larutan asam lemah, basa lemah, dan larutan garam berdasarkan konsep kesetimbangan.

2 Pada Bab sebelumnya telah dibahas mengenai teori asama basa, pengionan air, konsep p dan cara menghitungnya. Pada bab ini, pembahasan difokuskan pada asam basa lemah, konsep kesetimbangan pada asam basa lemah, penentuan p pada larutan asam basa lemah, dan larutan garam. 1. Asam Lemah Asam lemah (A) adalah asam yang mengion sebagian sehingga terbentuk kesetimbangan antara asam dengan basa konjugasinya (A ). Gambar 1 di bawah ini menunjukkan perbedaan reaksi pengionan asam kuat dan asam lemah di dalam air. Gambar 1. Reaksi pengionan asam kuat dan asam lemah di dalam air. Berdasarkan Gambar 1 di atas dapat dilihat bahwa apabila asam kuat (A) dilarutkan dalam air maka akan mengion sempurna menjadi + dan A. Sedangkan asam lemah akan mengion sebagian (kecil) menjadi + dan A. Namun, sebagian besar masih berupa molekulnya (A).

3 Gambar 1 menunjukkan bahwa reaksi pengionan asam lemah (A) di dalam air adalah sebagai berikut. A (l) A Berdasarkan reaksi pengionan tersebut maka tetapan kesetimbangan asam () dapat dituliskan sebagai berikut. A A, [ ] tidak dimasukkan dalam persamaan dikarenakan senyawa murni yang memiliki fasa padat (s) dan cair (l) konsentrasinya relatif tetap. Sehingga dalam penulisan tetapan kesetimbangan dapat diabaikan dan selanjutnya disepakati tidak digunakan dalam rumusan tetapan kesetimbangan. Berikut ini adalah contoh beberapa asam lemah dan nilai tetapan kesetimbangan asamnya. Tabel 1. Nilai beberapa asam monoprotik pada suhu 5 C. Nama (Rumus Kimia) Struktur Lewis Nilai Asam klorit (Cl ) Asam nitrit (N ) Asam fluorida (F) 1,1 x 10 7,1 x ,8 x 10 4 Asam format (C ) Asam asetat (C ) Asam propanoat (C 5 ) Asam hipoklorit (Cl) Asam sianida (CN) 1,8 x ,8 x , x 10 5,9 x , x Menghitung p larutan asam lemah dengan menggunakan konsep kesetimbangan Derajat keasaman (p) asam lemah dapat ditentukan dengan menerapkan konsep kesetimbangan. Untuk memudahkan dalam memahami materi ini maka perlu dibuat diagram reaksi yang menggambarkan konsentrasi awal, saat bereaksi dan saat setimbang. Contoh: Tentukan p larutan asam asetat (C ) M ( C = 1,8 x 10 5 )! Pembahasan: Dalam menyelesaikan soal ini, langkah pertama perlu membuat reaksi kesetimbangan asam asetat di dalam air. Selanjutnya membuat diagram reaksi yang

4 menggambarkan konsentrasi awal, saat bereaksi dan saat setimbang. 1,810 1,8 10 x C p log x x C 1,810 5 x. x 1,8 10 x Aawal Jika 400, yang berarti nilai cukup kecil, maka nilai x pada ( x) dapat diabaikan. Aawal Jika 400, nilai x ditentukan berdasarkan persamaan kuadrat. Aawal Pada soal di atas nilai 5.555,56 400, maka nilai x pada 5 1,810 ( x) dapat diabaikan. Sehingga :( x ) ,410 x 1,410 M M log1,410 log 1,4,87. Soal Latihan 1: 1. Asam hipoklorit (Cl) merupakan asam lemah dengan nilai = 6, x Di laboratorium terdapat botol yang bertuliskan Cl 0,01 M. Berdasarkan data tersebut, tentukan: a. Reaksi pengionan Cl di dalam air! b. Persamaan tetapan kesetimbangan asam Cl! c. p larutan Cl tersebut!. Basa Lemah Berdasarkan teori asam basa BronstedLowry, basa merupakan penerima (akseptor) proton ( + ). Basa lemah di dalam air mengion sebagian menghasilkan asam konjugasinya dan ion. Berikut adalah reaksi pengionan basa lemah di dalam air. B (l) B

5 Berdasarkan reaksi pengionan tersebut maka tetapan kesetimbangan basa (Kb) dapat dituliskan sebagai berikut. Kb B B Dengan alasan yang sama, konsentrasi tidak digunakan. Berikut ini adalah contoh beberapa basa lemah dan nilai tetapan kesetimbangan basanya. Tabel. Nilai Kb beberapa senyawa basa (amonia, amina dan enamina) pada suhu 5 C. Nama (Rumus Kimia) Struktur Lewis Nilai Kb Dietilamina [(C C ) N] 8,6 x 10 4 Dimetilamina [(C ) N] 5,9 x 10 4 Metilamina (C N ) Amonia (N ) Piridin (C 5 5 N) Anilin (C 6 5 N ) 4,4 x ,76 x ,7 x ,0 x Menghitung p larutan basa lemah dengan menggunakan konsep kesetimbangan Seperti halnya asam lemah, derajat keasaman (p) basa lemah juga dapat ditentukan dengan menerapkan konsep kesetimbangan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut! Contoh: Tentukan p larutan amonia (N ) M (Kb N = 1,76 x 10 5 )! Pembahasan: Dalam menyelesaikan soal ini, langkah pertama perlu membuat reaksi kesetimbangan amonia di dalam air. Selanjutnya membuat tabel reaksi yang menggambarkan konsentrasi awal, saat bereaksi dan saat setimbang.

6 Kb 1,7610 1,7610 1,7610 x p p N 5 x 1,7610 p log N x x 1,10 B awa l Pada soal di atas nilai Kb 1,7610 ( x) dapat diabaikan. Sehingga p pkw x. x x 1,10 M M log1,10 pkw p14,88 11,1. 5 :( x ) 5.681,8 400, dengan alasan yangsama, maka nilai x pada log1,,88. Soal Latihan : 1. Dimetilamina [(C ) N] merupakan salah satu basa lemah yang banyak digunakan untuk pembuatan bahanbahan kimia di bidang pertanian dan farmasi. Seorang laboran membuat larutan dietilamina 1 M untuk bahan praktikum. Berdasarkan data tersebut, tentukan: a. Reaksi pengionan dietilamina dalam air! b. Persamaan tetapan kesetimbangan basa dietilamina! c. p larutan dietilamina tersebut! Kb(C ) N = 8,6 x ubungan dan Kb Apakah Anda mengetahui bahwa: x Kb = Kw? Bagaimana persamaan tersebut diperoleh? Perlu kita ingat kembali bahwa merupakan tetapan pengionan asam, Kb merupakan tetapan pengionan basa yang merupakan basa konjugasi dari asam tersebut, dan Kw merupakan tetapan pengionan air. Apabila dan Kb tersebut kita buat reaksi pengionannya kemudian kita jumlahkan maka akan menghasilkan hubungan seperti di atas. Perhatikan penjelasan di bawah ini.

7 Penjumlahan dua reaksi di atas merupakan reaksi pengionan molekul air. Sebagaimana yang telah dipelajari pada Bab Kesetimbangan Kimia, apabila ada reaksi yang dijumlahkan maka nilai K nya dikalikan. Agar lebih jelas, perhatikan penjelasan di bawah ini! A A A A Kb 4. Derajat Pengionan (α) Kw Perlu kita ingat kembali bahwa asam dan basa lemah hanya mengalami pengionan sebagian. Sehingga nilai α asam dan basa lemah adalah 0 < α < 1. Derajat pengionan, yang merupakan fraksi zat yang mengion, dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut: α = Jumlah yang bereaksi Jumlah mula mula Contoh: Jika M C ( = 1 x 10 5 ) memiliki p sebesar, berapakah nilai α C tersebut? Pembahasan: p larutan C M =, maka nilai [ + ] = 10 M α = Jumlah yang bereaksi Jumlah mula mula 5. Sifat Asam Basa Larutan Garam 0,001 = 0, 01 atau 1%. Ketika F atau N dilarutkan dalam air, maka tentu lebih mudah menentukan sifat asam atau basa larutan yang dihasilkan. Namun, bila yang dilarutkan dalam air adalah garam seperti NaCl, NaC, N 4 Cl, dan lainlain, bagaimanakah sifat larutannya? 5.1 Reaksi Anion dengan Air Anion anion dari asam lemah akan mengalami reaksi kesetimbangan bila dilarutkan dalam air. Sehingga menghasilkan ion yang menyebabkan larutan bersifat basa. Selanjutnya p dari larutan tesebut dapat ditentukan. A + (l) A + Kb Kw A =

8 A Kb = A Contoh: Sejumlah NaC dilarutkan ke dalam 100 ml sehingga menghasilkan larutan NaC M ( = 1 x 10 5 ). Bagaimana sifat larutan yang dihasilkan? Berapa p larutan yang dihasilkan? Pembahasan: Garam mengion sempurna di dalam air menghasilkan anion dan kationnya. Sehingga reaksi pengionan NaC dapat dituliskan sebagai berikut. NaC C + Na + Selanjutnya, C akan mengalami reaksi kesetimbangan dengan air sebagaimana reaksi di bawah ini. C + (l) C + Dari reaksi tersebut dapat dilihat bahwa larutan yang dihasilkan bersifat basa karena dihasilkan ion pada reaksi kesetimbangan. Selanjutnya, p larutan dapat kita hitung sebagai berikut. Kb = Kw C Kb = C C 9 5 x = Kb. C M x [ ] = x = 10 5 M; p = 5; p = 14 p = 14 5 = 9. Catatan: anion dan kation dari asam kuat dan basa kuat tidak mengalami reaksi kesetimbangan dengan air. Sehingga garam yang berasal asam kuat dan basa kuat memiliki p larutan = Reaksi tion dengan Air Seperti halnya anion asam lemah, kation basa lemah juga akan mengalami reaksi kestimbangan bila bereaksi dengan air. tion akan bereaksi dengan air menghasilkan basa dan ion +. A + + (l) A + +

9 Kw = Kb Kb = A A Contoh: Sejumlah N 4 Cl dilarutkan ke dalam 100 ml sehingga menghasilkan larutan N 4 Cl M ( = 1 x 10 5 ). Bagaimana sifat larutan yang dihasilkan? Berapa p larutan yang dihasilkan? Pembahasan: N 4 Cl N Cl N4 x = N N x =. N M [ + ] = x = 10 M; p =. 4 Jadi, larutan yang dihasilkan bersifat asam dan memiliki p sebesar. Catatan: 1. Larutan garam dari asam kuat dan basa kuat seperti NaCl, KN, Na S 4, dan lain lain bersifat netral. rena tidak membentuk kesetimbangan seperti anion dan kation dari asam dan basa lemah.. Larutan garam dari asam lemah dan basa lemah seperti N 4 C, N 4 CN, dan lain lain, sifat larutan tergantung dari nilai atau Kb asam basa penyusunnya. Jika > Kb maka bersifat asam. Namun, jika < Kb maka bersifat basa. SALSAL LATIAN 1. Di antara pasangan senyawa di bawah ini yang manakah yang merupakan asam atau basa yang lebih kuat? (a) Cl atau Cl (b) Cl atau C (c) Na atau C N. Lebih dari satu milyar ton asam akrilat (C ) diproduksi setiap tahunnya untuk pabrik plastik, lem, dan cat. Larutan asam akrilat 0,0 M mempunyai p =,4. Berapakah dari asam ini?. itung derajat pengionan larutan CN 0,75 M, yang merupakan asam sangat beracun yang dapat diperoleh dari lubanglubang buahbuahan seperti ceri dan mempunyai = 6,x10 10! 4. Tuliskan persamaan reaksi kesetimbangan dalam air untuk memperkirakan apakah garam berikut asam, basa atau netral: (a) KCl ; (b) C N N ; (c) RbBr. 5. Natrium hipoklorat (NaCl) adalah bahan aktif dalam pemutih pakaian. Berapa p dari larutan NaCl 0,0 M? Cl =,9 x 10 10