LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS

Transkripsi

1 6 LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS A. LARUTAN PENYANGGA B. HIDROLISIS Pada bab sebelumnya, kita sudah mempelajari tentang reaksi asam-basa dan titrasi. Jika asam direaksikan dengan basa akan menghasilkan garam dan air, yang disebut reaksi penetralan. Garam adalah campuran antara asam dengan basa dan reaksinya disebut penetralan maka kita cenderung mengatakan bahwa garam bersifat netral. Jika garam bersifat netral, maka ph garam adalah 7, tetapi apakah semua demikian? Perhatikan grafik titrasi asam basa di bawah ini ph Volume NaOH 0,1 M (Grafik titrasi antara 50 ml larutan COOH 0,1 M dengan larutan NaOH 0,1 M)

2 154 KIMIA XI SMA Apakah yang dapat kamu simpulkan tentang grafik titrasi asam basa di atas? Dalam menjawab pertanyaan tersebut, marilah kita pelajari tentang larutan penyangga dan hidrolisis. Sebelum kita pelajari lebih mendalam tentang larutan penyangga dan hidrolisis terlebih dahulu kita perhatikan peta konsep mengenai larutan penyangga dan hidrolisis. KESETIMBANGAN DISOSIASI terdapat pada larutan penyangga dibedakan hidrolisis dibedakan larutan penyangga asam larutan penyangga basa hidrolisis parsial dibedakan hidrolisis total hidrolisis kation hidrolisis anion Pete konsep kesetimbangan desosiasi A. LARUTAN PENYANGGA Tahukah kamu, bahwa buah-buahan dalam kaleng terdapat sistem penyangga? Sistem penyangga yang ada di sini adalah campuran antara Asam sitrat dan Natrium sitrat, yang berfungsi mempertahankan ph agar tidak mudah dirusak oleh bakteri. Apakah larutan penyangga itu? 1. Sifat Larutan Penyangga Larutan penyangga (buffer) disebut juga larutan penahan atau larutan dapar. Disebut penyangga/penahan, karena larutan ini mempunyai sifat dapat menyangga/menahan ph larutan tersebut dari pengaruh penambahan sedikit asam, sedikit basa atau pengenceran. Artinya, bila ke dalam larutan buffer ditambahkan sedikit asam, sedikit basa atau air maka ph larutan tersebut tidak mengalami perubahan yang berarti (dianggap tetap).

3 2. Pengertian Larutan Penyangga KIMIA XI SMA 155 Apa komposisi larutan ini, sehingga mampu mempertahankan harga ph-nya dari pengaruh zat-zat tersebut? Berdasarkan komponen penyusunnya, larutan buffer ini dibedakan menjadi dua. a. Buffer Asam Buffer asam adalah larutan yang berisi campuran antara asam lemah dengan basa konjugasinya. Contoh: larutan yang berisi campuran CH CH Ingat! 3 COO - 3 COOH Antara asam dan basa konjugasinya hanya ada selisih satu H HCO - 2 CO 3 3 H H ion H 2 PO - 3 PO 4 4 dalam rumus kimianya H HC 2 O - 2 C 2 O 4 4 asam lemah basa konjugasinya Keterangan: - basa konjugasi ini berasal dari garamnya (garam yang berasal dari asam tersebut dengan suatu basa kuat) Contoh: COO - dapat berasal dari COONa, COOK, ( COO) 2 Ba, ( COO) 2 Sr atau garam asetat lain yang basanya kuat. Atau dengan kata lain, buffer asam ini berisi campuran antara asam lemah dengan garamnya. Contoh: COOH COONa COOH COOK H 3 PO 4 NaH 2 PO 4 NaH 2 PO 4 Na 2 HPO 4 b. Buffer Basa Buffer basa adalah larutan yang berisi campuran antara basa lemah dengan asam konjugasinya. Contoh: Larutan yang berisi campuran basa lemah NH 3 dengan asam konjugasinya yaitu NH 4

4 156 KIMIA XI SMA Keterangan: - NH 3 dalam air dapat ditulis NH 3(aq) atau NH 4 OH (aq) - NH 4 ini berasal dari garamnya (garam yang berasal dari NH 4 dengan suatu asam kuat). Jadi NH 4 dapat berasal dari NH 4 Cl, NH 4 NO 3, (NH 4 ) 2, dan sebagainya. Atau dapat dikatakan buffer basa berisi campuran antara basa lemah dengan garamnya. Contoh: NH 4 OH NH 4 Cl NH 4 OH (NH 4 ) 2 NH 4 OH NH 4 NO 3 3. Cara Membuat Larutan Penyangga Larutan penyangga dapat dibuat dengan dua cara, yaitu cara langsung dan cara tidak langsung. Tabel 6.1 Pembuatan buffer Pembuatan buffer Buffer asam Buffer basa 1. Cara langsung - Langsung mencampurkan: - Langsung mencampurkan: asam lemah garamnya basa lemah garamnya Contoh: Contoh: 10 ml COOH 0,1 M 10 ml NH 4 OH 0,1 M 20 ml COONa 0,1 M 25 ml NH 4 Cl 0,1 M (Volum dan konsentrasi (Volum dan konsentrasi sembarang) sembarang) 2. Cara tidak langsung - Dengan cara mereaksikan - Dengan cara mereaksikan (melalui reaksi) as. lemah bs kuat garam air bs. lemah as. kuat garam air mula 2 = MaVa MbVb - - MbVb MaVa - - reaksi = MbVb MbVb MbVb MaVa MaVa MaVa Akhir = (MaVa MbVb) - MbVb (MbVb MaVa) MaVa * Pada bagian reaksi berlaku = perbandingan koefisien = perbandingan mol * Pada reaksi tersebut asam lemah atau basa lemah harus ada yang tersisa. Contoh soal 6.1 Dicampurkan 20 ml larutan COOH 0,2 M dengan 10 ml larutan Ca(OH) 2 0,1 M.

5 KIMIA XI SMA 157 Pada akhir reaksi tentukan: a. zat apa yang ada dalam campuran tersebut? b. apakah larutan tersebut termasuk sistem buffer? Jawab: COOH = asam asam ketemu basa maka harus direaksikan Ca(OH) 2 = basa (cara tidak langsung) 2 COOH Ca(OH) 2 ( COO) 2 Ca 2H 2 O mula-mula = 20. 0,2 = 4 mmol 10. 0,1 mmol - - bereaksi = 2 mmol 1 mmol 1 mmol 2 mmol akhir = 2 mmol - 1 mmol 2 mmol a. Setelah reaksi selesai, zat yang ada dalam larutan adalah: COOH = 2 mmol ( COO) 2 Ca = 1 mmol H 2 O yang dihasilkan dari reaksi diabaikan, karena jumlahnya sangat sedikit dan bergabung dengan H 2 O dari pelarut. b. Ya, karena yang terakhir ada dalam larutan zatnya adalah campuran COOH (asam lemah) dengan ( COO) 2 Ca (garamnya) Jadi merupakan pasangan buffer asam Contoh soal ml larutan NH 4 OH 0,1 M dicampur dengan 100 ml larutan HCl 0,1 M. Apakah campuran ini merupakan sistem buffer? Jawab: NH 4 OH HCl NH 4 Cl H 2 O mula-mula = 5 mmol 10 mmol - bereaksi = 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol akhir = 0 5 mmol 5 mmol campuran asam kuat dan garam nya, jadi bukan buffer

6 158 KIMIA XI SMA 4. ph Larutan Penyangga a. Buffer Asam (campuran asam lemah dengan garamnya) Contoh: campuran COOH COONa - Dalam air, kedua senyawa tersebut mengalami ionisasi I. COOH H COO - (elektrolit lemah, α 0) II. COONa Na COO - (elektrolit kuat, α 1) - Pada reaksi I (asam lemah), mempunyai harga Ka: [ H [ CH COO Ka = 3 [ CH3COOH Ka[ CH COOH [ H = 3 [ CH3COO - Dalam campuran ini, ion COO - berasal dari 2 sumber, yaitu COOH (asam) dan COONa (garam) [ COO - = [ COO - (asam) [ COO - (garam) Tetapi karena [ COO - (asam) jauh lebih kecil dibanding [ COO - (garam) maka [ COO - (asam) diabaikan sehingga [ COO - = [ COO - (garam) = [ COONa = [garam - Bila [ COO - = [asam maka persamaan di atas dapat ditulis: [ H = Ka. [ asam [ garam mol asam/ liter asam [ H = Ka. mol garam/liter garam - Karena baik asam maupun garam berada dalam volum yang sama (yaitu volum campuran) maka volum asam = volum garam dan [ H mol asam = Ka. mol garam atau mmol asam [ H = Ka. mmol garam bila volum larutan dalam liter bila volum larutan dalam ml Bila garam mengikat basa konjugasi lebih dari satu, misal ( COO) 2 Sr maka garam ini akan terionisasi menjadi:

7 KIMIA XI SMA 159 ( COO) 2 Sr Sr 2 2 COO - [ COO - sehingga: = 2 x [( COO) 2 Sr = 2 x [garam = 2 x mol garam [ H mol asam = Ka. 2. mol garam b. Buffer Basa Contoh: Larutan yang berisi campuran NH 4 OH NH 4 Cl. Dalam air, kedua larutan mengalami ionisasi I. NH 4 OH ΝH 4 OH - (elektrolit lemah, α 0) II. NH 4 Cl NH 4 Cl - (elektrolit kuat, α 1) Pada reaksi I (basa lemah) mempunyai harga Kb [ NH OH Kb = 4 [ [ NH4OH Kb[ NH OH [ OH = 4 [ NH4 Dalam campuran, [NH 4 berasal dari NH 4 OH (jumlahnya sangat kecil, diabaikan) dan dari NH 4 Cl. Maka [NH 4 = [NH 4 garam = konsentrasi garam NH 4 Cl = [garam Bila [NH 4 OH = konsentrasi basa = [basa maka persamaan reaksi di atas menjadi: [ basa [ OH = Kb. [ garam [ OH basa Kb. mol = mol garam atau Bila garam mengikat asam konjugasi lebih dari satu misal NH 4 OH (NH 4 ) 2, maka mol basa [ OH = Kb. 2 x mol garam [ OH basa Kb. mmol = mmol garam

8 160 KIMIA XI SMA Contoh soal Berapakah ph campuran yang terbuat dari a. 500 ml larutan COOH 0,5 M 200 ml larutan KOH 0,5 M Ka COOH = 1,8 x 10-5 b. 250 ml larutan NH 4 OH 0,1 M 100 ml larutan HNO 3 0,1 M Kb NH 4 OH = 10-5 c. 100 ml larutan NH 4 OH 0,2 M 50 ml larutan H 2 0,1 M Kb NH 4 OH = 10-5 d. 100 ml larutan COOH 0,1 M 25 ml larutan COONa 0,1 M Ka = 1,8 x 10-5 Jawab: a. COOH KOH COOK H 2 O mula-mula = 250 mmol 100 mmol reaksi = 100 mmol 100 mmol 100 mmol akhir = 150 mmol 100 mmol (campuran asam lemah garamnya) mmol asam [ H = Ka. mmol garam = 18, [ H = 27,. 10 ph =log[ H -5 =log 27,. 10 ph = 5 log 2,7 b. NH 4 OH HNO 3 NH 4 NO 3 H 2 O mula-mula = 25 mmol 10 mmol reaksi = 10 mmol 10 mmol 10 mmol akhir = 15 mmol - 10 mmol (campuran basa lemah garamnya mmol basa [ OH = Kb. mmol garam = = 15,. 10

9 poh = log[ OH = 5 log 1, 5 ph = 14 POH = 14 ( 5 log 1, 5) ph = 9 log 1, 5 KIMIA XI SMA 161 c. 2NH 4 OH H 2 (NH 4 ) 2H 2 O mula-mula = 20 mmol 5 mmol reaksi = 10 mmol 5 mmol 5 mmol 10 mmol akhir = 10 mmol - 5 mmol buffer basa mmol basa [ OH = Kb. = x mmol garam 2 x 5-5 [ OH = 10 poh = 5 ph = 14 5= 9 d. COOH COONa tidak bereaksi karena sudah merupakan 10 mmol dan 2,5 mmol pasangan buffer mmol asam [ H = Kb. mmol garam = 18, x 10. 2, 5-5 = 72, x 10 ph = 5 log 72, 2. Campuran HCOOH 0,5 M dengan HCOOK 0,4 M mempunyai ph = 4. Jika Ka HCOOH = 2 x 10-4, berapakah perbandingan volum HCOOH dan HCOOK? Jawab: Misal: volum HCOOH = Vb volume HCOOK = Vg pasangan buffer asam ph = 4 [H = 10-4 mmol asam [ H = Ka. mmol garam 4-4 Ma. Va 10 = 2 x 10. Mg. Vg

10 162 KIMIA XI SMA Mg. Vg = 2Ma. Va 04, Vg = 2. 0, 5 Va Jadi, perbandingan volum HCOOH : volum HCOOK = 4 : Tersedia larutan NH 4 OH 0,2 M sebanyak 50 ml. Untuk membuat larutan penyangga dengan ph = 10. Berapakah volum HCl 1 M yang harus ditambahkan ke dalam larutan tersebut? Kb NH 4 OH = 10-5 Va Vg = 4 10 Jawab: - Terlebih dahulu perhatikan jenis zat-zat yang ada dalam campuran - Karena yang ada dalam campuran NH 4 OH (basa) dan HCl (asam) maka asam basa tersebut harus direaksikan. Cantumkan yang diketahui NH 4 OH HCl NH 4 Cl H 2 O mula-mula = 10 mmol Va mmol reaksi = Va mmol Va mmol Va mmol akhir = (10 Va) mmol 1 Va mmol syarat buffer yang kuat harus habis (sebagai pereaksi pembatas) Kb = 10-5 volume asam dimisalkan = Va ph = 10 larutan bersifat basa poh = = 54 [OH - = 10-4 M - Pada akhir reaksi, yang ada campuran NH 4 OH NH 4 Cl (buffer basa) maka rumus yang dipakai mmol basa [ OH = Kb. mmol garam 4-5. ( 10 Va) 10 = 10 Va 10Va = 10 Va 11Va = 10 Va = 0,9 ml Jadi, larutan tersebut harus ditambah HCl 1 M sebanyak 0,9 ml.

11 KIMIA XI SMA Perbedaan Perubahan ph pada Larutan Penyangga dan Nonpenyangga Seperti telah dijelaskan di depan, bahwa sifat larutan penyangga adalah dapat mempertahankan harga ph dari pengaruh penambahan sedikit asam, sedikit basa, atau pengenceran a. Penambahan sedikit asam 1) Penambahan sedikit asam pada larutan nonpenyangga Misal: pada larutan NaCl 0,1 M sebanyak 50 ml, ditambahkan larutan HCl 0,1 M sebanyak 1 ml. Berapakah perubahan ph pada larutan bukan penyangga tersebut? (log 2 = 0,3) - sebelum ditambahkan HCl, ph larutan NaCl = 7 (karena berasal dari asam kuat dan basa kuat maka bersifat netral) - setelah ditambah 1 ml HCl 0,1 M, ph larutan ini = ph larutan HCl mmol HCl [ HCl = [HCl = 0,1-3 = M ml larutan [ H = [ HCl = M ph = 3 log 2= 2, 7 Jadi perubahan ph yang terjadi = 7-2,7 = 4,3 satuan. 2) Penambahan sedikit asam pada larutan penyangga Bila 1 ml HCl 0,1 M tersebut ditambahkan pada larutan penyangga, misal pada larutan yang berisi campuran 25 ml larutan COOH 0,1 M dengan 25 ml larutan COONa 0,1 M. Ka COOH = Berapakah perubahan ph pada larutan penyangga ini? - Sebelum ditambahkan HCl mmol asam [ H = Ka. mmol garam -5 2, 5 5 =10. = 10 M 2, 5 ph = 5 - Sesudah ditambahkan HCl ion H dari HCl ini bereaksi dengan ion COO - yang berasal dari COONa COO - H COOH

12 164 KIMIA XI SMA mula-mula = 2,5 mmol 0,1 mmol 2,5 mmol reaksi = 0,1 mmol 0,1 mmol 0,1 mmol akhir = 2,4 mmol 0 2,6 mmol (garam) (asam) mmol asam [ H = ka. mmol garam -5 2,6 =10. M 2, 4 ph = 5 log 1, 83 = 4, 965 Jadi, perubahan ph yang terjadi = 5 4,965 = 0,00024 satuan b. Penambahan sedikit basa 1) Pada larutan NaCl (nonpenyangga) NaCl 0,1 M NaOH 0,1 M ph =...? 50 ml 1 ml ph = 7 01, ( NaOH) = 51 3 = poh = 3log ph = 14 ( 3 log 2) = H log 2 = 11, 3 Setelah ditambah NaOH ada perubahan ph = 11,30 7 = 4,30 satuan 2) Pada larutan penyangga COOH 0,1 M COONa 0,1 M NaOH 0,1 M ph =...? 25 ml (Ka = 10-5 ) 25 ml 1 ml ph penyangga sebelum ditambahkan NaOH = 5 Pada penambahan NaOH, terjadi reaksi antara COOH dengan OH - dari NaOH, menurut reaksi COOH OH - COO - H 2 O mula-mula = 2,5 mmol 0,1 mmol 2,5 mmol reaksi = 0,1 mmol 0,1 mmol 0,1 mmol akhir = 2,4 mmol 0 2,6 mmol

13 KIMIA XI SMA 165 mmol asam [ H = ka. mmol garam -5 2, 4 =10. 2,6 ph = 5, 0348 Jadi, ada perubahan ph sebesar 0,0348 satuan c. Pengenceran (penambahan air) Ditinjau dari rumus penyangga mol asam a [ H = Ka. [ OH = Kb. mol garam atau mmol b sa mmol garam maka penambahan air tidak mempengaruhi besarnya [H atau [OH -. Secara teoretis ph pun tidak berubah. Namun perlu juga diketahui bila penambahan air terlalu berlebihan (pada pengenceran 10 kali atau lebih) dapat menyebabkan garam yang ada terhidrolisis (terurai oleh air) sehingga menjadi berkurang dan sebaliknya asam atau basanya menjadi bertambah. Akibatnya ph-nya juga mengalami perubahan yang cukup besar. Contoh ml NH 4 OH 1 M dicampur dengan 100 ml NH 4 Br 2 M. Kb NH 4 OH = Jika ke dalam campuran ini ditambahkan 800 ml air, tentukan ph campuran sebelum dan sesudah diencerkan! Jawab: a. Sebelum diencerkan NH 4 OH NH 4 Br campuran buffer basa, volum = 200 ml 100 ml 100 ml 1 M 2 M mmol basa [ OH = kb. mmol garam = = poh = 6 log 5 ph = 14 ( 6 log 5) ph = 8 log 5

14 166 KIMIA XI SMA b. Setelah diencerkan Diencerkan sama dengan ditambah air yang berubah hanya volum larutan, sedangkan jumlah mol zat terlarutnya (mol basa dan mol garamnya) tetap. Maka ph larutan pun tetap = 8 log Fungsi Larutan Penyangga dalam Tubuh Makhluk Hidup dan dalam Kehidupan Sehari-hari a. Dalam tubuh manusia Dalam tubuh manusia terdapat sistem penyangga yang berperan dalam mempertahankan ph, yaitu sebagai berikut. 1) Pasangan asam basa konjugasi dari H 2 CO - 3 HCO - terdapat dalam darah. Pasangan buffer ini dapat bereaksi dengan asam maupun basa sebagai berikut. (i) H 2 CO 3(aq) OH - (aq) HCO - 3 (aq) H 2 O (l) (ii) HCO - 3 (aq) H (aq) H 2 CO 3(aq) - Bila darah menerima zat yang bersifat basa maka H 2 CO 3 akan berubah menjadi HCO - 3 (lihat persamaan i). Bersamaan dengan itu untuk mengimbangi pertambahan ion HCO - 3 maka darah mengikat CO 2 yang ada dalam paru-paru sehingga berubah menjadi H 2 CO 3 (CO 2 bereaksi dengan H 2 O). - Sebaliknya bila darah menerima zat yang bersifat asam (hasil metabolisme) maka ion HCO - 3 akan berubah menjadi H 2 CO 3 (lihat persamaan ii), akibatnya jumlah H 2 CO 3 makin banyak. H 2 CO 3 ini akan terurai menjadi H 2 O dan CO 2. Kelebihan CO 2 ini dikeluarkan melalui paru-paru pada waktu bernapas. Dengan adanya buffer H 2 CO - 3 HCO - 3 menyebabkan ph darah bertahan antara 7,35-7,45. Apabila mekanisme pengaturan ph dalam tubuh gagal (misal sakit) sehingga ph turun sampai di bawah 7 atau naik sampai di atas 7,8 maka dapat menyebabkan kerusakan yang permanen pada organ tubuh, atau bahkan kematian. 2) Pada cairan intrasel dalam tubuh, terdapat sistem penyangga H 2 PO - 4 HPO Sistem ini bereaksi dengan asam maupun basa. (i) H 2 PO 4 - (aq) OH - (aq) HPO 4 2- (aq) H 2 O (l)

15 (ii) HPO 4 2- (aq) H (aq) H 2 PO 4 - (aq) KIMIA XI SMA 167 Campuran penyangga ini berperan dalam ekskresi ion H pada ginjal. 3) Suatu enzim akan dapat bekerja dengan baik bila berada dalam ph tertentu. Untuk tetap dapat mempertahankan ph ini tentu saja diperlukan adanya suatu sistem penyangga tertentu. Demikian juga, untuk tumbuhnya kultur suatu bakteri diperlukan lingkungan dengan ph tertentu. b. Dalam industri farmasi Dalam industri farmasi larutan buffer (biasanya digunakan senyawa H 3 PO 4 H 2 PO - 4 ) biasa ditambahkan pada waktu pembuatan obat-obatan, dengan tujuan agar zat aktif obat tetap berada pada ph tertentu, meskipun ada pengaruh penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat dan pengenceran. Di samping itu larutan buffer juga diperlukan di bidang fotografi, industri kulit, dan zat warna. Buah-buahan dalam kaleng, perlu ditambahkan asam sitrat dan Natrium sitrat untuk menjaga ph agar tidak mudah dirusak oleh bakteri. B. HIDROLISIS Seperti telah kita ketahui, reaksi Asam basa garam air disebut reaksi penetralan. Akan tetapi, apakah setiap senyawa garam bila dilarutkan dalam air selalu menghasilkan larutan yang bersifat netral? Berikut ini adalah perubahan yang terjadi pada kertas lakmus bila dimasukkan dalam larutan garam. Tabel 6.2 Sifat larutan garam Larutan Perubahan kertas lakmus Biru Merah Sifat larutan NaCl biru merah netral COONa biru biru basa NH 4 Cl merah merah asam Na 2 biru biru netral Na 2 CO 3 biru biru basa NH 4 F merah merah asam COONH 4 biru merah netral

16 168 KIMIA XI SMA Data di atas dapat disimpulkan bahwa larutan garam ada yang bersifat asam, basa, atau netral. Mengapa larutan garam ada yang bersifat asam, basa, atau netral? Dalam menjelaskan sifat larutan garam ini digunakan konsep hidrolisis. 1. Pengertian hidrolisis Hidrolisis berasal dari kata hidro yang berarti air dan analisis yang berarti peruraian. Jadi hidrolisis garam adalah peristiwa penguraian garam oleh air menjadi asam dan atau basa pembentuknya. Garam tersusun oleh kation (ion positif) yang berasal dari basa dan anion (ion negatif) yang berasal dari asam. Sebagai elektrolit kuat, garam LA di dalam air terionisasi sempurna, menghasilkan kation L dan anion A -. Reaksinya: LA (aq) L (aq) A- (aq) Menurut konsep ini, hanya kation dan anion yang lemah saja yang mengalami hidrolisis (bereaksi dengan air) sehingga membentuk asam atau basa penyusun garam tersebut. a. Hidrolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah Misal: COONa Reaksinya: COONa (aq) COO - (aq) Na (aq) COO - (aq) H 2 O (l) COOH aq) OH- (aq) hidrolisis identik (anion lemah) (asam) reaksi asam basa Bronsted-Lowry Adanya ion OH - ini menunjukkan bahwa hasil hirolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah menghasilkan larutan yang bersifat basa (ph > 7). b. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat Misal: NH 4 Cl Reaksinya: NH 4 Cl (aq) NH 4 (aq) Cl - (aq) NH 4 (aq) H 2 O (l) NH 4 OH H (aq) (kation lemah) Pada hidrolisis garam jenis ini diperoleh larutan yang bersifat asam (ditandai pada zat hasil terdapat ion H ) sehingga larutan ini memiliki ph < 7.

17 KIMIA XI SMA 169 c. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah Misal: COONH 4 Reaksinya: COONH 4(aq) COO - (aq) NH 4 (aq) COO - (aq) H 2 O (l) COOH aq) OH- (aq) (anion lemah) NH 4 (aq) H 2 O (l) NH 4 OH aq) H (aq) (kation lemah) (basa) Pada garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah, baik kation maupun anionnya mengalami hidrolisis, sehingga menghaslkan asam dan sekaligus basa pembentuk garam tersebut. Peristiwa hidrolisis seperti ini disebut hidrolisis total atau sempurna. Adapun bila dalam hidrolisisnya hanya diperoleh asam atau basa pembentuk garam tersebut, hidrolisisnya disebut hidrolisis sebagian atau parsial. Bagaimanakah sifat larutan yang dihasilkan dari hidrolisis garam jenis ini? d. Garam yang berasal dari basa kuat dan asam kuat Misal: NaCl Reaksinya: NaCl (aq) Na (aq) Cl- (aq) Baik ion Na maupun ion Cl - merupakan kation dan anion kuat, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air (tidak mengalami hidrolisis). Na (aq) H 2 O (l) tidak bereaksi Cl - (aq) H 2 O (l) tidak bereaksi Karena tidak dihasilkan ion H maupun OH - yang baru, maka berarti konsentrasi ion H dan ion OH - tetap sama seperti yang terkandung dalam pelarut (H 2 O). Dengan demikian larutan ini tetap bersifat netral (ph = 7). 2. Tetapan Hidrolisis (Kh) dan ph Larutan Hasil Hidrolisis Garam Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu yang mengalami hidrolisis tetapi cukup mampu untuk mengubah harga ph larutan. Sebagai reaksi kesetimbangan reaksi hidrolisis ini juga memiliki tetapan kesetimbangan yang disebut tetapan hidrolisis, yang diberi lambang Kh.

18 170 KIMIA XI SMA a. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah 1) Penentuan rumusan Kh Contoh: Garam NH 4 Cl NH 4 Cl (aq) NH 4 (aq) Cl - (aq)... (i) NH 4 (aq) H 2 O (l) NH 4 OH( aq) H (aq)... (ii) Karena H 2 O yang bereaksi sangat sedikit, [ NH OH H K = 4 [ maka konsentrasinya dianggap tidak [ NH4 [ H2O berubah (tetap) [H 2 O sebagai bilangan yang tetap disatukan dengan K yang juga suatu tetapan, menjadi [ NH OH[ H KH [ 2O = 4 [ NH4 [ NH OH H Kh = 4 [ [ NH4 Bila persamaan ini dikalikan dengan [OH - - [OH - [ NH OH[ H Kh = 4 [OH - [ NH4 [OH [ NH4OH Karena [ NH4 [OH = 1 - dan [H [OH = Kw - Kb maka K h K h = 1.Kw atau Kb = Kw Kb 2) Penentuan rumus [H Karena pada garam ini asamnya lebih kuat, maka untuk menentukan harga ph larutan dilakukan dengan cara mencari [H sebagai berikut. Dari persamaan (ii) diketahui NH 4 (aq) H 2 O (l) NH 4 OH( aq) H (aq) Pada kesetimbangan ini besarnya [NH 4 OH = [H sehingga dapat ditulis:

19 KIMIA XI SMA 171 [ NH OH H Kh = 4 [ [ NH4 2 [ H [ H [ H Kh = atau Kh = [ NH4 [ NH4 2 maka [ H = Kh[ NH4 dan [ H = Kh[ NH4 Karena [NH 4 berasal dari garam NH 4 Cl (lihat persamaan (i)) maka [NH 4 = [NH 4 Cl = molaritas garam = Mg Dan [ H = Kh. Mg atau [ H = Kw Kb. Mg Untuk garam (NH 4 ) 2 dalam air terionisasi menjadi: (NH 4 ) 2 (aq) 2NH 4 (aq) 2- (aq) Dari persamaan ini diketahui bahwa: [NH 4 = 2 [(NH 4 ) 2 = 2 Mg. maka [ H = Kh. 2Mg atau [ H = Kw Kb. 2Mg b. Garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah 1) Penentuan rumus Kh Contoh: garam COONa COONa (aq) COO - (aq) Na (aq)... (i) COO - (aq) H 2 O (l) COOH (aq) OH- (aq) [ CH COOH OH K = 3 [ [ CH3COO [ H2O [ CH COOH OH KH [ O = 3 [ 2 [ CH3COO [ CH COOH[ OH Kh = 3 [ CH3COO Bila persamaan ini dikalikan dengan [ H [ H

20 172 KIMIA XI SMA [ CH COOH OH H Kh = 3 [ [ [ CH3COO [ H [ CH COOH Karena 3 1 = dan [OH - [ H = Kw [ CH3COO [ H Ka maka Kh = 1 Ka atau Kh = Kw Ka Selanjutnya, bagaimana cara menghitung ph larutan ini? Karena pada garam ini basanya lebih kuat maka harus mencari besarnya [OH - yang ada dalam larutan tersebut. b. Penentuan rumusan [OH - Perhatikan kembali persamaan: COO - (aq) H 2 O (l) COOH( aq) OH- (aq) [ CH COOH OH dan Kh = 3 [ [ CH3COO Pada reaksi hidrolisis ini, mol COOH dan mol OH - yang terjadi adalah ekuivalen maka [ COOH = [OH -, sehingga persamaan di atas dapat ditulis: [ OH [ OH Kh = [ CH3COO 2 [ OH Kh = [ CH3COO 2 [ OH = Kh[ CH3COO [ OH = Kh[ CH3COO Karena COO - berasal dari COONa (lihat persamaan (i)) maka [ COO - = [ COONa = molaritas garam = Mg Dan [ OH = Kh. Mg atau [ OH = Kw Ka. Mg Untuk garam Ca( COO) 2 yang mengandung [ COO - = 2 x Mg berlaku: [ OH = Kh. 2Mg atau [ OH = Kw Ka. 2Mg

21 KIMIA XI SMA 173 c. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah 1) Penentuan rumusan Kh Misal: Garam COONH 4. Garam ini dalam air terionisasi menjadi COONH 4(aq) COO - (aq) NH 4 (aq) Karena baik kation maupun anionnya lemah maka keduanya mengalami hirolisis. Reaksinya: COO - (aq) NH 4 (aq) H 2 O (l) COOH (aq) NH 4 OH (aq) [ CH COOH NH OH K = 3 [ 4 [ CH3COO [ NH4 [ H2O [ CH COOH NH OH KH [ O = 3 [ 4 2 [ CH3COO [ NH4 [ OH Bila persamaan ini dikalikan dengan [H [H [ OH menjadi : [ CH COOH[ NH OH [ OH Kh = 3 4 [H [ CH3COO [ NH4 [H [ OH [ CH COOH Kh = 3 [ NH OH. 4. [H [ OH [ CH3COO [ H [ NH4 [ OH 1 1 Kh =.. Kw Ka Kb Kw Kh = Ka. Kb 2) Penentuan rumus [H Perhatikan reaksi: COO - (aq) NH 4 (aq) H 2 O (l) COOH (aq) NH 4 OH (aq) 2 [ CH COOH NH OH Kh = 3 [ 4 Bila dikalikan [H 2 [ CH3COO [ NH4 [H 2 [ CH COOH[ NH OH Kh = 3 4 [H 2 [ CH3COO [ NH4 [H maka Karena [ COOH = [NH 4 OH dan [ COO - = [NH 4 maka:

22 174 KIMIA XI SMA [ CH COOH CH COOH Kh = 3 [ 3 2 [ CH3COO [ CH3COO [H 1 2 Kh =. [H Ka [ H = Kh. Ka 2 Kw H Ka Kb K 2 Kw [ =. a =. Ka. Kb 2. [H Ka. Kw [ H = Kb Dengan demikian besarnya [H tidak bergantung pada konsentrasi garam, melainkan hanya bergantung pada harga Ka dan Kb. 1. Bila Ka = Kb maka larutan bersifat netral (ph = 7) 2. Bila Ka > Kb maka larutan bersifat asam (ph < 7) 3. Bila Kb > Ka maka larutan bersifat basa (ph > 7) Tabel 6.3 Rumus ph dari hidrolisis garam No. Jenis garam Hidrolisis ph Rumus [H larutan atau [OH - Kh 1. Garam dari asam tidak terhi- ph = kuat dan basa kuat drolisis (bersifat netral) 2. Garam dari asam terhidrolisis ph < 7 kuat dan basa sebagian (bersifat lemah asam) [ H = Kw Kb Mg Kh = Kw Kb 3. Garam dari basa hidrolisis ph > 7 kuat dan asam sebagian (bersifat lemah basa) [ OH = Kw Ka Mg Kh = Kw Ka 4. Garam dari asam hidrolisis tergantung lemah dan basa total Ka dan Kb lemah [ H = Ka. Kw Kb Kw Kh = Ka. Kb

23 KIMIA XI SMA 175 Contoh soal Sebanyak 10,7 gram garam NH 4 Cl (Mr = 53,5) dilarutkan dalam air hingga volume larutan menjadi 500 ml. a. Tentukan konsentrasi larutan NH 4 Cl! b. Jika Kb NH 4 OH = 1 x 10-5 berapa ph larutan garam tersebut? Jawab: a. M gr 1000 = x Mr V 10, M = x 53, M = 04, Jadi konsentrasi larutan NH 4 Cl = 0,4 M = M b. NH 4 Cl adalah garam, yang kuat asamnya, jadi digunakan rumus: [ H = Kw Kb Mg 14 [ H 10 = = = ph =log 210. ph = 5log ml larutan NaOH 0,1 M dicampur dengan 25 ml larutan COOH 0,4 M. (Ka COOH = 10-5 ) a. Berapa ph larutan masing-masing sebelum dicampur? b. Berapa ph larutan setelah dicampur? Jawab: a. Larutan NaOH 0,1 M [OH - = b. Mb = 1 x 0,1 = 10-1 poh = 1 ph = 13 Larutan COOH 0,2 M

24 176 KIMIA XI SMA [ H = Ka. Ma [ H = = 210. ph = 3log 2 = 2, 699 b. Campuran NaOH (basa) dan COOH (asam) direaksikan dulu COOH NaOH COONa H 2 O 100 ml 0,1 M 25 ml 0,4 M Mula-mula = 10 mmol 10 mmol - bereaksi = Akhir = Karena yang ada dalam larutan hanya garam COONa (yang kuat basanya) maka digunakan rumus: [ OH = Kw Ka. Mg [ H = = 8910,. poh = 6log 8, 9 ph = 14 ( 6 log 8, 9) ph = 8 log 8, ml larutan (NH 4 ) 2 0,1 M, Kh = 10-9 mmol garam Mg = ml larutan 10 = = 008, Berapakah ph larutan tersebut? Jawab: (NH 4 ) 2 adalah garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah, berarti larutan besifat asam maka yang dicari adalah [H. Karena tiap molekul garam mengikat 2 ion yang mengalami hidrolisis maka rumus yang digunakan: [ H = Kh. 2Mg [ H = = =

25 KIMIA XI SMA ph =log = 5log = 5 log 2 2 ph = 485, Latihan Data ph dan volum NaOH yang digunakan jika direaksikan 50 ml COOH 0,1 M dengan NaOH 0,1 M adalah: Volum NaOH yang ditambahkan ,8 49, ,1 50,2 51 ph larutan 2,87 4,74 6,12 6,43 7,34 7,44 8,72 10,0 10,3 11,0 a. Buatlah grafik perubahan ph larutan sebagai fungsi volum larutan NaOH yang ditambahkan dari data di atas! Gunakan milimeter block! b. Dari grafik tersebut, tentukan titik ekuivalennya! c. (i) pada penambahaan volum NaOH sebanyak 25 ml ternyata ph, larutan adalah 4,74 (ii) pada penambahan volum NaOH sebanyak 50 ml, ph larutan adalah 8,72 (iii)pada penambahan volum NaOH sebanyak 51 ml, ph larutan adalah 11,0 Menyataan di atas, berilah penjelasan dengan perhitungan mengapa demikian?

26 178 KIMIA XI SMA Kata Kunci Larutan penyangga Buffer asam Buffer basa Hidrolisis Tetapan hidrolisis RANGKUMAN - Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan ph bila ditambah sedikit asam basa atau air - 2 jenis larutan buffer: larutan buffer asam: campuran antara asam lemah dan basa konjugasi larutan buffer basa: campuran antara basa lemah dan asam konjugasinya - * Rumus mencari ph buffer asam [ H mol asam = Ka. mol garam * Rumus mencari ph buffer basa [ OH Kb. mol basa = mol garam - Hidrolisis: peristiwa penguraian garam oleh air - Jenis-jenis hidrolisis: a. Hidrolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah garamnya bersifat basa, garam terhidrolisis sebagian b. Hidrolisis garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah, garamnya bersifat asam, garam terhidrolisis sebagian c. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah, sifat garam tergantung harga Ka/Kb garam terhidrolisis total. - ph hidrolisis a. Garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah Kh = Kw Ka [ OH = Kh. Mg

27 KIMIA XI SMA 179 b. Garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat Kh = Kw Ka [ OH = Kh. Mg c. Garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat Kw Kh = Ka. Kb Ka. Kw [ H = Kb P ELATIHAN SOAL I. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Larutan penyangga berisi campuran... a. asam lemah dengan garam apa saja b. asam lemah dengan basa kuat c. asam kuat garamnya d. basa lemah dengan asam konjugasinya e. basa lemah dengan asam lemah 2. Campuran larutan-larutan berikut yang bukan bersifat buffer adalah... a. HCOOH Ba(HCOO) 2 b. NaOH Ba(HCOO) 2 c. NH 3 (NH 4 ) 2 d. NaH 2 PO 4 Na 2 HPO 4 e. H 3 PO 4 NaH 2 PO 4 3. Iika larutan diencerkan menjadi 3 kali volum semula ph larutan tidak berubah. Hal ini terjadi pada larutan yang mengandung... a. 100 ml COOH 0,1 M 50 ml NaOH 0,2 M b. 100 ml NH 4 OH 0,1 M 100 ml HCl 0,1 M c. 100 ml NH 4 OH 0,1 M 100 ml HCl 0,05 M d. 25 ml HCl 0,1 M 25 ml NaOH 0,1 M e. 25 ml HCl 0,1 M 10 ml NaOH 0,1 M 4. Suatu larutan yang mengandung 0,1 mol asam asetat (Ka = 10-5 ) dan 0, 01 mol Natrium asetat mempunyai ph... a. 2 d. 5 b. 3 e. 6 c. 4

28 180 KIMIA XI SMA 5. Jika 100 ml HCl 0,1 M dicampurkan dengan 200 ml larutan NH 3 0,3 M, (Kb = 10-5 ) ph larutan adalah... a. 5 - log 5 b. 5 log 5 c. 9 - log 9 d. 9 log 5 e. 8 log 5 6. p gram garam HCOONa (Mr = 68) dicampur dengan 100 ml larutan HCOOH 0,1 M (Ka = 10-6 ) diperoleh ph = 5. Maka harga p adalah... gram. a. 0,068 b. 0,68 c. 3,4 d. 6,8 e. 7,2 7. Campuran suatu basa lemah NH 3(aq) 1 M dengan larutan garam NH 4 Cl 1 M mempunyai ph = 10. Jika Kb NH 3(aq) = 10-5 maka perbandingan volum kedua larutan yang dicampur adalah... Volum NH 3 (cm 3 ) Volum NH 4 Cl (cm 3 ) a b c d e ml NH 4 OH 0,4 M direaksikan dengan 50 ml H 2 0,1 M. Jika Kb NH 4 OH = dan log 2 = 0,3, maka ph larutan setelah bereaksi adalah... a. 5,6 d. 9,6 b. 6,3 e. 10,8 c. 8, ml larutan suatu asam lemah HA (Ka = 10-5 ) tepat bereaksi dengan 50 ml larutan KOH 0,2 M. Bila ke dalam 500 ml larutan asam ini ditambahkan 1 gram NaOH (Mr = 40) maka ph larutan yang terjadi adalah... a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c Ke dalam larutan basa lemah LOH ditambahkan padatan garam L 2, sehingga konsentrasi LOH menjadi 0,1 M dan konsentrasi L 2 0,05 M. Bila Kb = 10-5 maka ph campuran adalah... a. 5 log 2 d. 9 log 2 b. 5 e. 11 c Garam berikut yang tidak mengalami hidrolisis adalah... a. COOK b. COONH 4 c. NH 4 Cl d. Na 2 e. K 3 PO Fenolftalin (PP) akan menjadi berwarna merah apabila diteteskan dalam larutan... a. COOH d. K 2 CO 3 b. NaNO 3 e. NH 4 Cl c. H Larutan garam yang dapat memerahkan kertas lakmus adalah... a. COONH 4 b. COONa c. AlCl 3 d. Na 2 e. Ba(NO 3 ) 2

29 KIMIA XI SMA Garam yang dalam air mengalami hidrolisis sempurna adalah... a. AlCl 3 b. Na 2 CO 3 c. (NH 4 ) 2 S d. Cu e. FeCl Di antara senyawa-senyawa di bawah ini yang bila dilarutkan dalam air menghasilkan larutan dengan ph lebih dari 7 adalah... a. Amonium klorida b. Kalium nitrat c. Natrium asetat d. Amonium asetat e. Aluminium sulfat 16. Jika Ka COOH = 2 x 10-5 dan Kb NH 4 OH = 2 x 10-5, maka ph larutan COONH 4 0,02 M adalah... a. 5,5 d. 8,5 b. 6,5 e. 10 c Dari campuran larutan di bawah ini yang menghasilkan garam terhidrolisis sebagian dan larutannya bersifat basa adalah... a. 50 ml 0,5 M HCl 50 ml 0,5 M NaOH b. 50 ml 0,5 M HCl 50 ml 0,5 M NH 4 OH c. 50 ml 0,5 MHCl 100 ml 0,5 M NH 4 OH d. 50 ml 0,5 M COOH 50 ml 0,5 M NH 4 OH e. 50 ml 0,5 M COOH 50 ml 0,5 M NaOH 18. Larutan NH 4 OH 0,1 M mempunyai ph = 11. ph larutan NH 4 Cl 0,1 M adalah... a. 3 d. 9 b. 5 e. 11 c Jika diketahui Ka COOH = 1 x ph larutan Ca( COO) 2 0,1 M adalah... a. 5 - log 1,4 d. 9 b. 5 e. 9 log 1,4 c. 9 - log 1,4 20. Agar diperoleh larutan dengan ph = 9 maka massa COONa (Mr = 82) yang harus dilarutkan dalam 10 ml air adalah... (Ka = 10-5 ) a. 0,08 d. 4,1 b. 0,82 e. 8,2 c. 2,05 II. Jawabah pertanyaan di bawah ini! 1. Apakah yang dimaksud larutan penyangga? Sebutkan 2 jenis larutan penyangga, masing-masing dengan 3 contoh! 2. Hitunglah ph dari 1 liter larutan yang mengandung 50 mmol COOH dengan 5 mmol COONa! (Ka COOH = 1 x 10-5 ). Apabila ke dalam larutan ini ditambahkan lagi 1 liter air, berapakah ph larutan yang sekarang?

30 182 KIMIA XI SMA ml larutan COOH 0,2 M dicampur dengan 100 ml larutan NaOH 0,1 M. Tentukan ph larutan itu sebelum dan sesudah dicampurkan! (Ka COOH = 1 x 10-5 ) 4. Berapa ml larutan COOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 200 ml larutan COOK 0,1 M untuk membuat larutan dengan ph = 5? (Ka COOH = 1 x 10-5 ) 5. Berapa ml larutan NaOH 0,1 M dan larutan COOH 0,1 M masingmasing diperlukan untuk membuat 120 ml larutan penyangga dengan ph = 5? (Ka COOH = 1 x 10-5 ) 6. Manakah garam di bawah ini yang terhidrolisis sempurna, yang terhidrolisis sebagian, dan yang tidak terhidrolisis dalam air? a. Perak nitrat b. Natrium karbonat c. Amonium sulfida d. Barium klorida 7. Sebutkan sifat laruutan (asam, basa, atau netral) berikut a. Amonium bromida b. Barium klorida c. Aluminium sulfat d. Kalium asetat 8. Bila Ka HCN = 5 x 10-6, berapakah tetapan hidrolisis dari larutan NaCN? (Kw = ) 9. Bila Kb NH 4 OH = 1,8 x 10-5 berapakah ph larutan NH 4 Cl 0,04 M? ml larutan HF 0,3 M direaksikan dengan 150 ml larutan KOH 0,5 M. Jika Ka HF = 10-3, berapa ph campuran tersebut?