Teori Asam-Basa Arrhenius

Transkripsi

1 Standar Kompetensi emahami terapannya. sifatsifat larutan asambasa, metode pengukuran, dan Kompetensi Dasar enjelaskan teori asam basa menurut Arrhenius mengklasifikasi berbagai larutan asam, netral, dan basa serta menghitung ph. endeskripsikan teori asam basa menurut Bronsted Lowry dan Lewis. Larutan Asam (acid solution) : memiliki rasa asam dan bersifat korosif (menyebabkan karat/ merusak logam) contohnya cuka, larutan HCl, air aki,... Larutan Basa (base solution/alkali) : memiliki rasa pahit dan bersifat kaustik (licin seperti sabun) contohnya air kapur, sabun, larutan bersoda, zat alkali,... Larutan asam dan basa dapat dikenali dengan menggunakan : Kertas lakmus merah dan biru Kertas indikator Larutan indikator Indikator alami ph meter A Teori AsamBasa Arrhenius Asam : zat yang larut dalam air akan melepaskan ion H + Contoh HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) H 2 SO 4 (aq) H + (aq) + SO 2 4 (aq) Basa : zat yang larut dalam air akan melepaskan ion OH Contoh NaOH(aq) Na + (aq) + OH (aq) g(oh) 2 (aq) g 2+ (aq) + 2OH (aq) NH 4 OH(aq) NH + 4 (aq) + OH (aq) Tabel 6.1 Beberapa Jenis Asam dan Basa Asam Basa Rumus Nama valensi Rumus Nama Valensi HF Asam Fluorida 1 NaOH Natrium Hidroksida 1 HCl Asam Klorida 1 KOH lium Hidroksida 1 HBr Asam Bromida 1 g(oh) 2 agnesium Hidroksida 2 HI Asam Iodida 1 Ca(OH) 2 lsium Hidroksida 2 HCN Asam Sianida 1 Sr(OH) 2 Stronsium Hidroksida 2 H 2 S Asam Sulfida 2 Ba(OH) 2 Barium Hidroksida 2 HNO 2 Asam Nitrit 1 Al(OH) 3 Aluminium Hidroksida 3 HNO 3 Asam Nitrat 1 Fe(OH) 2 Besi (II) Hidroksida 2 H 2 SO 3 Asam Sulfit 2 Fe(OH) 3 Besi (III) Hidroksida 3 H 2 SO 4 Asam Sulfat 2 H 3 PO 3 Asam Fosfit 3 H 3 PO 4 Asam Fosfat 3 H 2 CO 3 Asam bonat 2 HClO 4 Asam Perklorat 1 HCOOH Asam Format 1 CH 3 COOH Asam Asetat 1 H 2 C 2 O 4 Asam Oksalat 2 C 6 H 5 COOH Asam Benzoat 1

2 B Konsep ph, poh dan pkw ph derajat/ tingkat keasaman berdasarkan konsentrasi H+ ph = log [H + ] poh derajat/ tingkat keasaman berdasarkan konsentrasi OH poh = log [OH ] pkw H 2 O (l) H + (aq) + OH (aq) [H ][OH ] K [H2O] K[H 2 O] = [H + ] [OH ] Kw = [H + ] [OH ] log Kw = log ([H + ] [OH ]) log Kw = log [H + ] + log [OH ] pkw = ph + poh log Kw = log [H + ] + log [OH ] log Kw = log [H + ] + log [OH ] log Kw = log ( [H + ]. [OH ] ) log Kw = log ( [H + ]. [OH ] ) Kw = [H + ]. [OH ] x ( 1) Pada suhu kamar, dengan harga K w = 10 14, maka Larutan netral : [H + ] = [OH ] ph = poh=7 Larutan asam : [H + ] > [OH ] ph < 7 Larutan basa : [H + ] < [OH ] ph > 7 Contoh Berapakah ph larutan jika [H + ] : a b. 2 x Berapakah ph larutan jika [OH ] adalah 10 2! Penyelesaian 1. a. [H + ] = 10 5 ph = log [H + ] ph = log 10 5 ph = 5 b. [H + ] = 2 x 10 3 ph = log [H + ] ph = log 2 x 10 3 ph = 3 log 2 2. [OH] = 10 2 poh = log [OH ] poh = log 10 2 poh = 2 ph = 14 2 = 12

3 Latihan Diketahui log 2 = 0,3, berapakah ph larutan jika konsentrasi ion H + adalah : a. 0,02 b. 2 x 10 4 c. 5 x 10 6 d. 8 x Diketahui : log 2 = 0,3 log 4 = 0,6 Berapakah konsentrasi ion H + dalam larutan yang phnya : a. 2 b. 4,3 c. 2 log 3 d. 2 + log 5 e. 3,7 f. 3,4 C Hubungan Derajat Ionisasi dengan K a & K b Asam kuat dan basa kuat terionisasi sempurna. HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) NaOH(aq) Na + (aq) + OH (aq) Asam lemah dan basa lemah tidak terionisasi sempurna. CH 3 COOH(aq) CH 3 COO (aq) + H + (aq) [CH3COO ][H ] berlaku untuk asam lemah lainnya, K [CH3COOH] NH 4 OH(aq) NH + 4 (aq) + OH (aq) K b [NH4 ][OH ] berlaku untuk basa lemah lainnya, [NH OH] 4 K b a [A ][H ] [HA] [B ][OH ] [BOH] Asam kuat dan basa kuat mempunyai harga = 1 atau mendekati 1 sedangkan asam lemah dan basa lemah mempunyai harga < 1 atau bahkan mendekati 0. Asam Kuat : H 2 SO 4, HI, HBr, HCl, HNO 3, HClO 4 Basa Kuat : NaOH, KOH (semua hidoksida logam alkali), g(oh) 2, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, dan Ca(OH) 2 jumlah zat yang terion Derajat ionisasi ( ) jumlah zat mula mula a. Hubungan Derajat Ionisasi dengan K a isalkan [HA] = HA(aq) A (aq) + H + (aq) Keadaan awal Terurai/terion Keadaan akhir (1) 0 Keadaan akhir

4 [A ][H ] [HA] ()() K a 2 () 2 2 K a 2 K a 2 K a b. Hubungan Derajat Ionisasi dengan K b isalkan [BOH] = BOH(aq) B + (aq) + OH (aq) Keadaan awal Terurai/terion Keadaan akhir (1) 0 Keadaan akhir Dengan cara yang sama dengan K a, maka diperoleh K b D enghitung ph larutan Asam Asam Kuat rena asam kuat terion sempurna maka, [H + ] = x valensi asam Asam Lemah rena asam lemah tidak terion sempurna maka harga atau K a harus diketahui. isalkan [HA] = HA(aq) A (aq) + H + (aq) Keadaan awal Terurai/terion Keadaan akhir (1) 0 Keadaan akhir

5 Dengan demikian, [H + ] = atau K a K a [A ][H ], [A ] = [H + ] [HA] [H ][H ] [H + ] 2 = K a. [ H ]. E enghitung ph larutan Basa Basa Kuat Sama halnya dengan asam kuat, ph larutan basa kuat dapat ditentukan dengan mengetahui konsentrasi basa. [OH ] = x valensi basa Basa Lemah ph larutan basa lemah dapat ditentukan jika konsentrasi dan derajat ionisasi atau tetapan ionisasi basa diketahui. Atau [OH ] = [ OH ] Kb. Contoh 6.2 Hitunglah ph larutan berikut : a. Ba(OH) 2 0,01 b. HCOOH 0,1 ; = 0,01 Penyelesaian a. Ba(OH) 2 0,01 Barium hidroksida adalah basa kuat, mengion sempurna [OH ] = 0,01 x 2 = 0,02 poh = log [OH ] = log 2 x 10 2 = 2 log 2 ph = 14 (2 log 2) ph = 12 + log 2 b. HCOOH 0,1 ; = 0,01 Asam format adalah asam lemah, sehingga [H + ] =. = 0,1 x 0,01 = 0,001 ph = log [H + ] = log 10 3 = 3

6 Latihan Hitunglah ph larutan berikut : a. Larutan H 2 SO 4 0,005 b. Larutan 3,7 gram Ca(OH) 2 dalam 10 Liter air. (A r H=1, O=16, Ca=40) c. 1,8 ml asam sulfat pekat 98%, massa jenis 1,8 kgl 1 dilarutkan dalam 200 ml air. 2. Hitunglah ph larutan berikut : a. Asam formiat 0,01 ; K a = 2 x 10 4 b. Larutan asam cukan 0,2 jika derajat ionisasi 0,01 3. Larutan suatu asam lemah HA 0,1 mempunyai ph yang sama dengan larutan HCl 0,001. Tentukan harga K a asam HA tersebut! 4. Sebanyak 100 ml larutan H 2 SO 4 0,004 dicampurkan dengan 100 ml larutan HCl Hitunglah ph campuran! 5. Sebanyak 100 ml larutan HCl yang mempunyai ph=1 dicampurkan dengan 100 ml larutan HCl lain yang mempunyai ph=2. Hitunglah ph campuran! F Reaksi Asam dengan Basa (Reaksi Penetralan/Penggaraman) asam + basa garam + air Contoh Larutan asam klorida dengan larutan natrium hidroksida HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H 2 O(aq) asam basa garam air 2. Larutan asam asetat dengan padatan barium hidroksida 2CH 3 COOH(aq) + Ba(OH) 2 (s) (CH 3 COO) 2 Ba(aq) + 2H 2 O(aq) asam basa garam air G enghitung ph Campuran dari Hasil Reaksi Penetralan Jika mol H + = mol OH bersifat netral, ph = 7 Jika mol H + > mol OH bersifat asam, ph < 7 Jika mol H + < mol OH bersifat basa, ph > 7 Contoh 6.4 Hitunglah ph campuran yang terjadi jika : a. 50 ml larutan HCl 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 b. 50 ml larutan HCl 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan Ba(OH) 2 0,1 c. 50 ml larutan H 2 SO 4 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 Penyelesaian a ph campuran dari 50 ml larutan HCl 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H 2 O(aq) 50 ml 50 ml 0,1 0,1 5 mmol 5 mmol

7 HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) 5 mmol 5 mmol 5 mmol NaOH(aq) Na + (aq) + OH (aq) 5 mmol 5 mmol 5 mmol n H + = n OH, dengan demikian campuran bersifat netral / ph = 7 Penyelesaian b 50 ml larutan HCl 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan Ba(OH) 2 0,1 HCl(aq) + Ba(OH) 2 (aq) BaCl 2 (aq) + H 2 O(aq) 50 ml 50 ml 0,1 0,1 5 mmol 5 mmol HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) 5 mmol 5 mmol 5 mmol Ba(OH) 2 (aq) Ba 2+ (aq) + 2OH (aq) 5 mmol 5 mmol 10 mmol n H + < n OH, dengan demikian campuran bersifat basa [OH ] camp mol OH V camp 5 mmol 100 ml poh = log [OH ] = log = 2 log 5 ph = 14 (2 log 5) ph = 12 + log 5 Penyelesaian c 50 ml larutan H 2 SO 4 0,1 dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 H 2 SO 4 (aq) + NaOH(aq) Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O(aq) 50 ml 50 ml 0,1 0,1 5 mmol 5 mmol H 2 SO 4 (aq) 2H + (aq) + SO 2 4 (aq) 5 mmol 10 mmol 5 mmol NaOH(aq) Na + (aq) + OH (aq) 5 mmol 5 mmol 5 mmol n H + > n OH, dengan demikian campuran bersifat asam [H ] camp mol H V camp 5 mmol 100 ml ph = log [OH ] = log = 2 log 5 Latihan Tuliskanlah persamaan reaksi penetralan asam basa berikut! a. Larutan natrium hidroksida dengan larutan asam sulfat b. Larutan barium hidroksida dengan larutan asam klorida c. Larutan kalium hidroksida dengan larutan asam nitrat d. Larutan kalsium hidroksida dengan larutan asam asetat e. Larutan natrium hidroksida dengan larutan asam asetat

8 2. Sebanyak 50 ml larutan HCl 0,1 ditetesi dengan larutan NaOH 0,1. Hitunglah ph larutan pada saat : a. Sebelum penambahan larutan NaOH b. Volum NaOH yang ditambahkan 25 ml c. Volum NaOH yang ditambahkan 50 ml d. Volum NaOH yang ditambahkan 100 ml 3. Sebanyak 50 ml larutan H 2 SO 4 0,005 dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,05. Hitunglah ph larutan itu sebelum dan sesudah dicampurkan! 4. Berapa ml larutan NaOH 0,1 harus dicampurkan dengan 100 ml larutan HCl 0,1 untuk membuat larutan dengan ph = 3? 5. Suatu larutan Ba(OH) 2 mempunyai ph = 13. Berapa ml larutan HCl 0,1 harus dicampurkan dengan 100 ml larutan Ba(OH) 2 itu supaya phnya menjadi 12? 6. Berapa ml larutan NaOH yang phnya 12 harus dicampur dengan 100 ml larutan H 2 SO 4 yang phnya 3 supaya ph campuran menjadi 11? H Titrasi Asam Basa Titrasi asam basa adalah suatu metode kuantitatif (penentuan kadar) suatu larutan asam atau basa dengan larutan basa atau asam dengan bantuan larutan indikator. Larutan indikator digunakan karena akan berubah warna ketika larutan asam atau basa tepat bereaksi dengan larutan basa atau asam. Saat terjadinya perubahan warna, titrasi dihentikan dan kadar asam atau basa dapat dihitung secara stoikiometri. I Teori Asam Basa Bronsted & Lowry Asam BronstedLowry : pemberi proton/pendonor proton Basa BronstedLowry : penerima proton/akseptor proton Suatu asam setelah melepas satu proton akan membentuk spesi yang disebut basa konjugasi. Demikian juga dengan suatu basa, setelah menerima satu proton akan membentuk spesi yang disebut asam konjugasi. Asam H + + Basa konjugasi Basa + H + Asam konjugasi Contoh 6.5 H + HCl(aq) + H 2 O(l) Cl (aq) + H 3 O + (aq) asam basa basa konjugasi asam konjugasi H + NH 3 (aq) + H 2 O(l) NH 4 + (aq) + OH (aq) basa asam asam konjugasi basa konjugasi Pada contoh di atas, terlihat bahwa air dapat bersifat sebagai asam (donor proton) dan sebagai basa (akseptor proton). Zat atau spesi seperti itu bersifat ampiprotik (amfoter). Reaksi air sebenarnya adalah autoprotolisis sebagai berikut ;

9 H + Kekuatan Relatif Asam Basa H 2 O(l) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + OH (aq) Jika asam Bronsted Lowry dinyatakan dengan HA maka rumus basa konjugasinya adalah A. Sebagai asam, HA bereaksi dengan air sebagai berikut : HA(aq) + H 2 O(l) A (aq) + H 3 O + (aq) Tetapan ionisasi asam (K a ) diturunkan dari kesetimbangan tersebut adalah : [A ][H3O ] [HA ]...(1) Sebagai basa ion A bereaksi dengan air sebagai berikut : A (aq) + H 2 O(l) HA(aq) + OH (aq) Tetapan ionisasi basa (K b ) dari basa A diturunkan dari kesetimbangan tersebut adalah : K b [HA][OH ] [A ]...(2) Apabila persamaan (1) dikalikan dengan persamaan (2), diperoleh ; [A ][H3O ] [HA][OH ].Kb x [HA] [A ] [H3O ][OH ] rena [H 3 O + ] [OH ] = Kw, maka K a x K b = K w Latihan Jelaskan pengertian asam dan basa Bronsted dan Lowry! 2. Tunjukkan pasangan asambasa, asam konjugasi dan basa konjugasi pada reaksi asambasa berikut! a. HCO 3 + H 3 O + H 2 CO 3 + H 2 O b. Al(H 2 O) H 2 O Al(H 2 O) 5 (OH) 2+ + H 3 O + c. S 2 + H 2 O HS + OH d. CH 3 NH 2 + HCl CH 3 NH Cl 3. Tulislah rumus asam konjugasi dari spesi berikut : a. H 2 O b. NH 3 c. CH 3 COOH d. HSO 4 4. Tulislah rumus basa konjugasi dari spesi berikut : a. H 2 O b. NH 3 c. CH 3 COOH d. HSO 4 5. Diketahui harga K b NH 3 = Tentukanlah harga K a dari NH 4 +!

10 J Teori Asam Basa Lewis Asam Lewis : akseptor/penerima pasangan elektron Basa Lewis : donor/ pemberi pasangan elektron Contoh 6.6 NH 3 + H + NH 4 + H H H N: + H + H N H H H + Basa lewis Asam Lewis Latihan 6.5 Tunjukkan asam basa Lewis dari reaksi berikut! a. BF 3 + NH 3 F 3 BNH 3 b. Ag + + 2NH 3 + Ag(NH 3 ) 2 c. Al H 2 O 3+ Al(H 2 O) 6 d. B(OH) 3 + H 2 O B(OH) 4 + H + e. O 2 + SO 3 2 SO 4