BAB 7. ASAM DAN BASA

BAB 7. ASAM DAN BASA 7. 1 TEORI ASAM BASA 7. 2 TETAPAN KESETIMBANGAN PENGIONAN ASAM DAN BASA 7. 3 KONSENTRASI ION H + DAN ph 7. 4 INDIKATOR ASAM-BASA (INDIKATOR ph) 7. 5 CAMPURAN PENAHAN 7. 6 APLIKASI ASAM, BASA, DAN CAMPURAN PENAHAN

BUNGA MAWAR ASAM : MERAH BASA : KUNING COVER PENUNTUN PRAKTIKUM KIMIA

7. 1 TEORI ASAM BASA Teori Arrhenius Dasar teorinya adalah pengionan dalam air dikatakan asam jika melepaskan ion H + contohnya: HCl, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4 HCl + H 2 O H 3 O + + Cl dikatakan basa jika melepaskan ion OH - contohnya: NaOH,KOH, Ba(OH) 2, Ca(OH) 2 NaOH + H 2 O Na + + OH - + H 2 O

Teori Bronsted Lowry Dasar teorinya adalah pertukaran proton (H + ) dikatakan asam jika sebagai donor proton (H + ) dan basa jika sebagai akseptor proton H 2 O + NH 3 NH 4 + + OH - psg konjugat psg konjugat asam basa asam konjugasi basa konjugasi Asam kuat: basa konjugasi lemah Basa kuat: asam konjugasi lemah

Teori Lewis Dasarnya adalah pemakaian pasangan elektron bebas dikatakan asam jika menerima pasangan elektron dan basa jika memberikan pasangan elektron. F H F H.. F. B +. N. H F. B. N. H........ F H F H........... asam basa senyawa koordinasi

Contoh 7.1 Tentukanlah asam dan basa pada pasangan/reaksi: a. HCO 3- (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CO 3 2- (aq) b. HCO 3- (aq) + H 2 O (l) H 2 CO 3 (aq) + OH - (aq) Penyelesaian a. HCO 3- sebagai asam karena melepaskan proton; H 2 O sebagai basa karena menerima proton. CO 3 2- adalah basa konjugasi dari asam HCO 3- dan H 3 O + adalah asam konjugasi dari basa H 2 O b. HCO 3- sebagai basa karena menerima proton; H 2 O sebagai asam karena melepaskan proton. H 2 CO 3 adalah asam konjugasi dari basa HCO 3- dan OH - adalah basa konjugasi dari asam H 2 O

7. 2 TETAPAN KESETIMBANGAN PENGIONAN ASAM DAN BASA ASAM DAN BASA MONOVALEN reaksi pengionan asam asetat: CH 3 COOH (aq) H + (aq) + CH 3 COO - (aq) maka nilai K a = [H + ] [CH 3 COO - ] [CH 3 COOH] reaksi pengionan amonium hidroksida: NH 4 OH (aq) OH - (aq) + NH + 4 (aq) maka nilai K b = [OH - ] [NH 4+ ] [NH 4 OH]

ASAM DAN BASA POLIVALEN asam dan basa polivalen mengion secara bertahap dan tiap tahap memiliki nilai tetapan kesetimbangan sendiri. Contoh: Asam sulfat Tahap 1. H 2 SO 4 H + + HSO 4 - [H + ] [HSO 4- ] dengan K a1 = = 10 2 [H 2 SO 4 ] Tahap 2. HSO 4 - H + + SO 4 2- [H + ] [SO 4 2- ] dengan K a2 = = 10-2 [HSO 4- ]

Contoh 7.2 Berdasarkan data pada tabel berapakah nilai K b untuk ion CN -, ClO -, dan CH 3 COO - : Penyelesaian K a x K b = K w, maka K b = K w /K a, jadi untuk ion CN - ; K b = 10-14 /6,17 x 10-10 = 1,5 x 10-5 ClO - ; K b = 10-14 /3 x 10-8 = 3,3 x 10-7 CH 3 COO - ; K b = 10-14 /1,76 x 10-5 = 5,5 x 10-10

Contoh 7.3 K a asam asetat adalah 1,76 x 10-5. A. berapakah derajat pengionan asam asetat konsentrasi 0,1 M dan 0,01 M B. berapakah konsentrasi ion H + pada kedua konsentrasi tersebut dengan memperhatikan α nya Penyelesaian A. Reaksi CH 3 COOH H + + CH 3 COO - awal 0,1 - - pengionan -0,1α 0,1α 0,1α setimbang 0,1(1-α) 0,1α 0,1α H + ][CH 3 COO - ] 0,1α x 0,1α K a = = [CH 3 COOH] 0,1(1-α)

A. bila α diabaikan terhadap 1 maka (1-α) = 1, sehingga 1,76x10-5 = 0,1 α 2 ; α = 1,33x10-2 jadi pada konsentrasi 0,1 M: α = 1,33x10-2 dan konsentrasi 0.01 M: α = 4,195x10-2 B. pada konsentrasi 0,1 M; [H + ] = 0,1α = 0,1 x 1,33x10-2 = 1,33x10-3 M pada konsentrasi 0,01 M; [H + ] = 0,01α = 0,01 x 4,195x10-2 = 4,195x10-4 M

7. 3 KONSENTRASI ION H + DAN ph ASAM/BASA KUAT: ph dapat ditentukan langsung dari nilai konsentrasi (M) asam dan basa tersebut ph = - log [H + ] poh = - log [OH - ] ph + poh = 14 ASAM/BASA LEMAH: Konsentrasi H + dari asam dan OH - dari basa bergantung pada derajat ionisasi (α) dan tetapan ionisasi (K a atau K b ) Nilai K a menunjukkan kekuatan asam dan K b kekuatan basa

ph Asam/Basa lemah Reaksi HA (aq) H + (aq) + A - (aq) Awal C a - - Mengion -α.c a α.c a α.c a Setimbang C a C a.α α.c a α.c a [H + ] [A - ] [C a. α] 2 C a. α 2 K a = = = [HA] [C a C a. α] (1 α) Bila nilai α sangat kecil maka C a (1- α) C a sehingga: Ka = [H + ] 2 / C a ; [H + ] = K a. C a Analog untuk basa lemah: [OH - ] = K b. C b

Contoh 7.4 Hitunglah ph larutan a. HCl 0,1 M b. NaOH 0,1 M c. HCN 0,1 M (K a =4,9 x 10-10 ) d. C 6 H 5 COOH (K a =6,5 x 10-5 ) e. NH 4 OH (K b =1,8 x 10-5 ) Penyelesaian a. [H + ] = [HCl] = 0,1M; ph = -log [0,1] = 1 b. [OH - ] = [NaOH] = 0,1M; ph = 14 poh = 14 [-log 0,1] = 13 c. [H + ] = K a.c a = (4,9 x 10-10 ) x 0,1 = 7 x 10-6 M ph = - log 7 x 10-6 = 5,16 d. [H + ] = K a.c a = (6,5 x 10-5 ) x 0,1 = 2,55 x 10-3 M ph = - log 2,55 x 10-3 = 2,60 e. [OH - ] = K b.c b = (1,8 x 10-5 ) x 0,1 = 1,34 x 10-3 M ph = 14 poh = 14 (-log 1,34 x 10-3 ) = 11,10

ph LARUTAN GARAM Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dan basa kuat kation/anion garam tak bereaksi dengan air ΣH + dan ΣOH - di air tetap ph = 7 Contoh: NaCl, NaNO 3 Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa kuat NaCH 3 COO + H 2 O CH 3 COOH + Na + + OH - anion garam bereaksi dengan air, kation tidak hidrolisis sebagian ph > 7 [H + ] = K w. K a /C g

Garam yang terbentuk dari reaksi basa lemah dan asam kuat NH 4 Cl + H 2 O NH 4 OH + Cl - + H + kation garam bereaksi dengan air, anion tidak hidrolisis sebagian ph < 7 [H + ] = K w. C g /K b Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa lemah NH 4 CH 3 COO + H 2 O NH 4 OH + CH 3 COOH kation dan anion garam bereaksi dengan air hidrolisis sempurna ph = 7, jika K a = K b ph > 7, jika K a < K b ph < 7, jika K a > K b [H + ] = K w. K a /K b

Contoh 7.5 Perkirakan apakah larutan garam berikut ini bersifat netral, asam ataukah basa. A. KCl B. KCN C. NH 4 I Penyelesaian A. KCl berasal dari asam dan basa kuat maka bersifat netral karena tidak terhidrolisis B. KCN berasal dari basa kuat dan asam lemah, CN - terhidrolisis menghasilkan OH - sehingga larutan garam bersifat basa C. NH 4 I berasal dari basa lemah dan asam kuat, NH 4 + terhidrolisis menghasilkan H + sehingga larutan garam bersifat asam

Contoh 7.6 Hitunglah ph larutan a. KCl 0,1 M b. KCN 0,1 M (K a =4,9 x 10-10 ) c. NH 4 CN (K b =1,8 x 10-5 ) Penyelesaian a. KCl, garam dari asam dan basa kuat maka ph = 7 b. [H + ] = K w.k a /C g = 10-14 x(4,9x10-10 /0,1) = 7x10-12 ph = 11,16 c. [H + ] = K w.k a /K b = 10-14 x(4,9x10-10 /1,8x10-5 ) = 3,59x10-10 ph = 9,63

Contoh 7.7 Hitunglah: a. K a larutan asam lemah ph 5,2 dengan konsentrasi 0,01M b. K b larutan basa lemah ph 9,0 dengan konsentrasi 0,01M c. K a asam lemah (HA) jika garam NaA 0,01M ph-nya 8,5 d. K b basa lemah (MOH) jika garam MNO 3 0,01M ph-nya 5,3 Penyelesaian a. ph = 5,2; [H + ] = 10-5,2 ; K a = [H + ] 2 /C a = (10-5,2 ) 2 /0,01 = 4x10-9 b. ph = 9,0 maka poh = 14 9 = 5; [OH - ] = 10-5 K b = [OH - ] 2 /C b = (10-5 ) 2 /0,01 = 1x10-8 c. ph = 8,5; [H + ] = 10-8,5 ; K a = [H + ] 2.C g /K w = (10-8,5 ) 2 x 0,01/10-14 = 10-5 d. ph = 5,3; [H + ] = 10-5,3 ; K b = C g.k w /[H + ] 2 = 0,01 x 10-14 /(10-5,3 ) 2 = 4x10-6

7. 4 INDIKATOR ASAM-BASA (INDIKATOR ph) Adalah zat (suatu asam atau basa lemah) yang akan berubah warna jika ph berubah pada kisaran tertentu Kisaran ph yang menyebabkan indikator berubah warna disebut trayek ph. Bila ph < trayek ph maka indikator akan menunjukkan warna asamnya Bila ph > trayek ph maka indikator akan menunjukkan warna basa Contoh indikator: biru bromtimol (ph 6,0 7,6), merah metil (3,2 4,4), kuning alizarin (10,1 12,0)

Contoh 7.8 Suatu larutan ketika diberi indikator hijau bromkresol (trayek ph 3,8 5,4; warna asam kuning dan warna basa biru) menunjukkan warna tepat hijau, a. Berapa kira-kira ph larutan tersebut, b. Bila indikator merah metil (trayek ph 3,2 4,4; warna asam merah dan warna basa kuning) dimasukkan ke dalam larutan tersebut, bagaimana warna larutannya? Penyelesaian a. Warna tepat hijau merupakan campuran dari warna kuning dan biru sehingga ph larutan merupakan nilai tengah trayek ph yaitu 4,6 b. ph 4,6 > trayek ph indikator merah metil, maka larutan akan berwarna merah

7. 5 CAMPURAN PENAHAN BUFER ASAM (ASAM LEMAH DAN GARAMNYA) CH 3 COOH H + + CH 3 COO - C a C a NaCH 3 COO Na + + CH 3 COO - C g C g Terjadi efek ion senama [CH 3 COOH] C a [H + ] = K a = K a [CH 3 COO - ] C g BUFER BASA (BASA LEMAH DAN GARAMNYA) NH 4 OH NH 4+ + OH - C b C b NH 4 Cl NH 4+ + Cl - C g C g [OH - ] = K b [NH 4 OH] C = K b [NH b 4+ ] C g

Mekanisme kerja campuran penahan (bufer asam) Bila ada x mol H + ditambahkan ke dalam bufer asam, maka jumlah garam berkurang, jumlah asam bertambah NaCH 3 COO Na + + CH 3 COO - CH 3 COOH H + + CH 3 COO - H + mmol asam + x [H + ] = K a mmol garam - x Bila ada x mol OH - ditambahkan ke dalam bufer asam, maka jumlah asam berkurang, jumlah garam bertambah NaCH 3 COO Na + + CH 3 COO - CH 3 COOH H + + CH 3 COO - OH - mmol asam - x [H + ] = K a mmol garam + x

DAYA TAHAN CAMPURAN PENAHAN Mol H + atau OH - yang harus ditambahkan ke dalam 1 liter larutan bufer agar ph-nya berubah satu satuan ph - 1 Bufer awal ph + 1 + asam + basa ph = 3 ph = 4 ph = 5 Yang mempengaruhi daya tahan bufer: Konsentrasi penyusun bufer Perbandingan [asam] / [garam] atau [basa] / [garam] Kapasitas maksimum bila, [asam] [basa] atau = 1 [garam] [garam]

Contoh 7.9 Berapakah ph campuran penahan yang terbuat dari a. CH 3 COOH 0,1 M dan NaCH 3 COO 0,1 M b. CH 3 COOH 0,01 M dan NaCH 3 COO 0,01 M c. CH 3 COOH 0,1 M dan NaCH 3 COO 0,01 M d. NH 4 OH 0,1 M dan NH 4 Cl 0,1 M e. NH 4 OH 0,001 M dan NH 4 Cl 0,001 M f. NH 4 OH 0,1 M dan NH 4 Cl 0,01 M g. C 6 H 5 COOH 0,1 M dan NaC 6 H 5 COO 0,1 M Penyelesaian a. [H + ] = K a.c a /C g = 1,76x10-5 x 0,1/0,1 =1,76x10-5 ; ph = 4,75 d. [OH - ] = K b.c b /C g = 1,76x10-5 x 0,1/0,1 = 1,76x10-5 poh = 4,75; ph = 14 4,75 = 9,25

Contoh 7.10 Berapakah perubahan ph bila ke dalam 1L campuran penahan yang terdiri dari asam format 1M dan natrium format 0,5M ditambahkan : a. 0,1 mol HCl b. 0,1 mol NaOH Penyelesaian ph awal: [H + ] = K a.c a /C g = 1,77x10-4 x 1/0,5 = 3,54x10-4 ph = 3,45 a. HCl akan bereaksi dengan garam natrium format NaHCOO + HCl NaCl + HCOOH [NaHCOO] menjadi (0,5 0,1)M = 0,4 M [HCOOH] = (1+0,1)M = 1,1 M [H + ] = 1,77x10-4 x 1,1/0,4 = 4,87x10-4 ; ph = 3,31 Perubahan ph = 3,45 3,31 = 0,14

b. NaOH akan bereaksi dengan asam format membentuk garam format. HCOOH + NaOH NaHCOO + H 2 O [HCOOH] menjadi (1 0,1)M = 0,9 M [NaHCOO] = (0,5 + 0,1)M = 0,6 M [H + ] = 1,77x10-4 x 0,9/0,6 = 2,66x10-4 ; ph = 3,58 Perubahan ph = 3,58 3,45 = 0,13

7. 6 APLIKASI ASAM, BASA, DAN CAMPURAN PENAHAN Penentuan kuantitas suatu bahan contohnya: penentuan kadar asam cuka dalam suatu produk industri Penggunaan campuran penahan dalam: pengujian kualitas air (kesadahan) pemisahan asam amino atau protein dengan kromatografi kolom

LATIHAN SOAL-SOAL 1. Tunjukkanlah pasangan asam-basa konjugasi untuk reaksi berikut: a. HNO 3 + N 2 H 4 NO 3 - + N 2 H 5 b. CN - + H 3 O + HCN + H 2 O c. HIO 3 + HC 2 O 4 - IO 3- + H 2 C 2 O 4 d. S 2- + H 2 O HS - + OH - 2. Berapa ph larutan yang terbentuk bila dicampurkan sejumlah volume yang sama dari larutan: a. ph 2 dan ph 6 b. ph 2 dan ph 12 c. ph 9 dan ph 12

3. Hitunglah ph larutan yang terbuat dari: a. 50 g NaOH (dianggap murni) dalam 500 ml larutan b. 50 ml NH 4 OH 0,1 M dicampurkan dengan 200 ml air c. 25 g Natrium asetat dilarutkan menjadi 250 ml larutan d. pengenceran larutan NH 4 CN 0,1 M dengan faktor 4x 4. Hitunglah ph campuran penahan yang dibuat dari: a. asam benzoat 0,1 M dan natrium benzoat 0,1 M b. asam benzoat 0,020 M dan garam natrium benzoat 0,025 M c. ammonium hidroksida 0,01 M dan amonium klorida 0,008 M