Reaksi dalam larutan berair

Reaksi dalam larutan berair Drs. Iqmal Tahir, M.Si. iqmal@gadjahmada.edu Larutan - Suatu campuran homogen dua atau lebih senyawa. Pelarut (solven) - komponen dalam larutan yang membuat penuh larutan (ditandai dengan jumlah yang relatif lebih banyak). Komponen dimana solut dilarutkan sehingga diperoleh larutan. Zat terlarut (solut) - komponen dalam larutan dalam jumlah yang lebih sedikit. Komponen dalam larutan yang dilarutkan dalam pelarut. NaCl(s) Na + (aq) ) + Cl - (aq) A. Elektrolit - Senyawa yang dalam larutan berair akan menghantarkan arus listrik. Semua larutan ionik yang larut dalam air adalah elektrolit. Elektrolit Tidak semua elektrolit akan sama kekuatan disosiasinya 1

Weak and Strong Electrolytes B. Tipe elektrolit 1. Elektrolit kuat - senyawa yang larutannya merupakan penghantar listrik yang baik NaCl(s) Na + (aq) ) + Cl - (aq) NaCl terdisosiasi 100 % membentuk ion dalam larutan. 2. Elektrolit lemah - senyawa yang larutannya merupakan penghantar listrik yang lemah. CH 3 COOH(l) CH 3 COO - (aq) + H + (aq) CH 3 COOH terdisosiasi sekitar 5 % membentuk ion- ionnya dalam larutan. Tidak semua bahan akan mengalami disosiasi : contoh pelarutan gas O 2 dan HCl Will Conduct B. Tipe elektrolit 3. Non elektrolit - senyawa yang di dalam air tidak menghantarkan arus listrik senyawa molekular akan terlarut di dalam air tetapi tidak membentuk ion-ionnya. ionnya. Ethanol C. Kelarutan senyawa ionik Tidak semua senyawa ionik larut dalam air. Solubility Rules II. Reaksi pengendapan Reaksi pengendapan terjadi jika dihasilkan suatu padatan yang dikenal tidak larut (endapan). AgNO 3 (aq) + KCl(aq) AgCl(s) ) + KNO 3 (aq) 2

II. Reaksi pengendapan Reaksi molekular AgNO 3 (aq) + KCl(aq) AgCl(s) ) + KNO 3 (aq) Pembentukan setiap spesies terlarut (aq) menjadi bentuk ion-ionnya ionnya. Persamaan ionik Ag + (aq) ) + NO - 3 (aq) + K + (aq) ) + Cl - (aq) AgCl(s) ) + K + (aq) ) + NO - 3 (aq) Coret setiap spesies yang muncul di kedua sisi. Persamaan ionik netto Ag + (aq) ) + Cl - (aq) AgCl(s) Ion-ion nitrat (NO - 3 ) dan kalium (K + ) disebut sebagai ion spektator A. Asam - Suatu senyawa yang jika dilarutkan dalam air, akan meningkatkan konsentrasi ion hidrogen H + (aq), di dalam air. HBr(aq) H + (aq) ) + Br - (aq) Asam bromida elektrolit kuat = 100 % dissociation Asam bromida adalah asam kuat. Asam kuat adalah elektrolit kuat yang terdisosiasi 100 % menjadi ion hidrogen (proton) dan ion pasangannya dalam air Asam monoprotik adalah asam yang hanya memiliki hanya satu proton (H + ). A. Asam Asam kuat: H 2 SO 4 (aq) Asam sulfat H + (aq) ) + HSO - 4 (aq) Ion hidrogen sulfat Asam lemah: HSO - 4 (aq) Ion hidrogen sulfat H + (aq) ) + SO 2-4 (aq) Ion sulfat Ion hidrogen sulfat adalah asam lemah. Asam lemah adalah elektrolit lemah yang tidak terdisosiasi sempurna menjadi ion-ionnya ionnya dalam air. Asam poliprotik adalah asam yang memiliki proton lebih dari satu. A. Asam asam organik seperti asam asetat dan asam oksalat adalah asam lemah. Asam organik biasanya memiliki gugus karboksilat (COOH atau CO 2 H) yang memiliki satu proton asam. B. Basa - Suatu senyawa yang jika terdisosiasi dalam air akan meningkatkan konsentrasi ion hidroksida OH - (aq) NaOH(aq) Na + (aq) ) + OH - (aq) Natrium hidroksida Ion hidroksida elektrolit kuat = 100 % terdisosiasi Basa kuat adalah elektrolit kuat yang terdisosiasi 100 % membnetuk ion-ionnya ionnya dalam air. 3

B. Basa C. Beberapa asam dan basa umum Basa lemah adalah elektrolit lemah yang terdiosiasi tidak sempurna menjadi ion-ionnya ionnya dalam air. D. Oksida dari logam dan non logam 1. Oksida non logam membentuk asam yang dikenal sebagai oksida asam. D. Oksida dari logam dan non logam 2. Oksida logam membentuk basa yang dikenal sebagai oksida basa CaO(s) ) + H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) Ca(OH) 2 (aq) CaOH + (aq) ) + OH - (aq) IV. Reaksi A. Asam kuat dan basa kuat IV. Reaksi A. Asam kuat dan basa kuat Asam kuat bereaksi dengan basa kuat membentuk garam dan air HCl(aq) ) + NaOH(aq) NaCl(aq) ) + H 2 O(l) Jika suatu asam dan basa dicampur sama secara stoikiometri makan akan membentuk larutan yang netral. Proses ini disebut sebagai reaksi netralisasi. Persamaan molekular HCl(aq) ) + NaOH(aq) NaCl(aq) ) + H 2 O(l) Persamaan ionik H + (aq) ) + Cl - (aq) ) + Na + (aq) ) + OH - (aq) Na + (aq) ) + Cl - (aq) ) + H 2 O(l) Persamaan ionik netto H + (aq) ) + OH - (aq) H 2 O(l) 4

IV. Reaksi B. Asam kuat dan basa lemah amoniak Persamaan molekular HCl(aq) ) + NH 3 (aq) Persamaan ionik netto H + (aq) ) + NH 3 (aq) NH 4 Cl(aq) NH + 4 (aq) IV. Reaksi C. Beberapa contoh reaksi asam basa lain 1. Pembersihan sulfur oksida Ca(OH) 2 (s) + H 2 SO 4 (aq) CaSO 4 22 H 2 O(s) 2. Pembersihan endapan kapur 2 CH 3 CO 2 H(aq) + CaCO 3 (s) Ca(CH 3 CO CO 2 ) 2 (aq) + H 2 O(l) ) + CO 2 (g) V. Reaksi pembentukan gas Terdapat empat tipe umum reaksi pembentukan gas. A. Logam karbonat atau bikarbotan + asam garam logam + CO 2 (g) + H 2 O Na 2 CO 3 (aq) + HCl(aq) B. Logam sulfida + asam garam logam + H 2 S(g) Na 2 S(aq) + HBr(aq) C. Logam sulfit + asam garam logam + SO 2 (g) + H 2 O(l) K 2 SO 3 (aq) + HNO 3 (aq) D. Garam amonium + basa kuat garam logam + NH 3 (g) + H 2 O(l) NH 4 NO 3 (aq) + KOH(aq) VI. Klasifikasi reaksi dalam larutan berair Reaksi pertukaran - Adalah reaksi kimia yang berlangsung dengan melibatkan pertukaran pasangan kation dan anion pada reaktan. A + B - + C + D - A + D - + C + B - A. Reaksi pengendapan - Ion-ion berkombinasi dalam larutan menghasilkan produk yang tidak terlarut ZnCl 2 (aq) + (NH 4 ) 2 S(aq) ZnS(s (s)) + 2 NH 4 Cl(aq) Gaya yang mengarahkan reaksi ini adalah pembentukan padatan dan reduksi jumlah ion dalam larutan. Persamaan reaksi netto Zn 2+ (aq) + S 2- (aq) ZnS(s) VI. Klasifikasi reaksi dalam larutan berair Reaksi pertukaran - B. Reaksi asam basa - Adalah reaksi kimia yang berlangsung dengan melibatkan pertukaran pasangan kation dan anion pada reaktan. A + B - + C + D - A + D - + C + B - kation dari basa dan anion dari asam bergabung membentuk garam. HBr(aq (aq)) + NaOH(aq (aq) H 2 O(l) ) + NaBr Br(aq) Gaya yang mengarahkan reaksi ini adalah pembentukan air dan reduksi jumlah ion di dalam larutan. Persamaan reaksi netto H + (aq) ) + OH - (aq) H 2 O(l) VI. Klasifikasi reaksi dalam larutan berair Reaksi pertukaran - Adalah reaksi kimia yang berlangsung dengan melibatkan pertukaran pasangan kation dan anion pada reaktan. A + B - + C + D - A + D - + C + B - C. Reaksi pembentukan gas - Adalah tipe reaksi yang umum terjadi dari logam karbonat dengan suatu asam menghasilkan gas CO 2. FeCO 3 (s) + 2 HCl(aq (aq) FeCl Cl(aq) ) + H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) Persamaan reaksi netto CO 2 (g) + H 2 O(l) FeCO 3 (s) + 2 H + (aq) Fe 2+ (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) 5

VI. Klasifikasi reaksi dalam larutan berair Lengkapi reaksi berikut, tuliskan persamaan reaksi netto dan identifikasikan setiap reaktan. NaHCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) Mg(OH) 2 (s) + HCl(aq) CuCl 2 (aq) + (NH 4 ) 2 S(aq) VI. Klasifikasi reaksi dalam larutan berair Tipe reaksi pengendapan Asam-basa, netralisasi Pembentukan gas Oksidasi-reduksi Rangkuman Gaya pengarah Pembentukan padatan yang tidak larut. Pembnetukan molekul air; transfer proton Evolusi air dan munculnya gas yang tidak terlarut. Transfer elektron. VII. Reaksi oksidasi reduksi (REDOKS) Oksidasi - reduksi - 2 Mg(s) ) + O 2 (g) 2 MgO(s) Kehilangan elektron sehingga menghasilkan peningkatan bilangan oksidasi dari atom. Mg Mg 2+ + 2 e - Penangkapan elektron sehingga menurunkan bilangan oksidasi dari atom. O 2 + 4 e - 2 O - 2 Mg 2 Mg 2+ + 4 e - + O 2 + 4 e - 2 O - VII. Reaksi oksidasi reduksi (REDOKS) 2 Mg(s) ) + O 2 (g) 2 MgO(s) Agen pengoksidasi - Spesies dalam reaksi redoks yang menyebabkan oksidasi dari spesies lain (penangkapan elektron) Agen pereduksi - Spesies dalam reaksi redoks yang menyebabkan reduksi dari spesies lain (pelepasan elektron) 2 Mg + O 2 + 4 e - 2 Mg 2+ + 2 O - + 4 e - 2 Mg + O 2 2 Mg 2+ + 2 O - = 2 MgO VII. Reaksi oksidasi reduksi (REDOKS) Oxidizing Agent - The species in a redox reaction that causes the oxidation of another species. (Gains electrons) Reducing Agent - The species in a redox reaction that causes the reduction of another species. (Loses electrons) V Pengukuran konsentrasi senyawa dalam larutan Konsentrasi - jumlah mol solut yang terlarut dalam suatu volume pelarut mol solut mol Molaritas (M) = = liter larutan L 6

V Pengukuran konsentrasi senyawa dalam larutan A. Persiapan larutan dengan konsentrasi tertentu mol solut Molaritas (M) = = liter larutan mol L V Pengukuran konsentrasi senyawa dalam larutan B. Pengenceran dari larutan yang lebih pekat M V = M c c d V d berapa gram Na 2 SO 4 yang dibutuhkan untuk membuat 500 ml larutan 1.2 M Na 2 SO 4. Berapa volume 12 M HCl yang harus diencerkan untuk membuat larutan 2 L 1 M HCl? Berapa konsentrasi ion Na + dan SO 2-4 di dalam larutan? IX. ph: Skala konsentrasi asam dan basa Dalam air, konsentrasi H + adalah lebih sedikit daripada untuk [H asam + ] dalam dan basa. asam cuka = 1.6 x 10-3 M [H + ] dalam air murni = 1.0 x 10-7 M [H + ] dalam amonia = 1.0 x 10-11 M ph adalah ukuran untuk menyatakan berapa banyak konsentrasi H + yang dinyatakan dalam skala logaritmik. ph = log[ H + ] ph dari beberapa bahan ph asam cuka = -log(1.6 x 10-3 M) = -(-2.80) = 2.80 ph air murni = -log(1.0 x 10-7 M) = -(-7.00) = 7.00 ph amonia = -log(1.0 x 10-11 M) = -(-11.00) = 11.00 IX. ph: Skala konsentrasi asam dan basa Mengkonversi ph menjadi konsentrasi: [ H + ] = 10 ph X. Stoikiometri reaksi dalam larutan berair A. Stoikiometri umum pada larutan: x A + y B z C gram reaktan A 1mol A g A mol reaktan A Perhitungan langsung tidak dimungkinkan Rasio soikiometri z mol produk C x mol reaktan A gram produk C mol produk C g C 1mol C A. Berapa ph dari larutan 0.012 M HNO 3? B. berapa konsentrasi ion hidrogen dalam larutan jenuh kalsium hidroksida dengan ph = 12.45? M A x Vol. M C x Vol. berapa gram CaCO 3 yang terlarut dalam 150.0 ml 1.0 M HNO 3? 7

X. Stoikiometri reaksi dalam larutan berair B. Titrasi: Suatu metoda analisis kimia Suatu metoda Analisis kimia kuantitatif dimana suatu bahan yang kuantitasnya tidak diketahui direaksikan denan suatu bahan lain yang kuantitasnya diketahui. Jika keadaan stoikiometri reaksi diketahui, maka kuantitas senyawa yang dicari dapat ditentukan. Titrasi - Suatu prosedur analisis kuantitatif suatu senyawa dengan melibatkan reaksi lengkap dalam larutan yakni pengukuran volume yang dibutuhkan untuk suatu reagen dengan konsentrasi yang telah diketahui. X. Stoikiometri reaksi dalam larutan berair B. Titrasi: Suatu metoda analisis kimia NaOH(aq) + Titrasi asam basa ) + HCl(aq) NaCl(aq) ) + H 2 O(l) X. Stoikiometri reaksi dalam larutan berair B. Titrasi: Suatu metoda analisis kimia Standarisasi - Penentuan akurat dari suatu asam, basa atau reagen lain yang digunakan dalam proses titrasi. Standarisasi NaOH KHC 8 H 4 O 4 (s) Kalium hidrogen phtalat K + (aq) ) + HC 8 H 4 O - 4 (aq) NaOH(aq) ) + HC 8 H 4 O - 4 (aq) NaHC 8 H 4 O 4 (aq) + H 2 O(l) Standar priment - Suatu padatan asam atau basa murni yang dapat ditimbang secara akurat untuk preparasi agen penitrasi. 8