(Lanjutan) Materi Larutan Asam dan Basa

3.      Derajat Keasaman (pH)

Derajat keasaman larutan bergantung pada konsentrasi ion H⁺ dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion H⁺, semakin asam suatu larutan.

   pH = -log [H⁺]

        Contoh soal :

    1.     Tentukan pH larutan jika konsentrasi ion H⁺ nya adalah:

a.       1 x 10^-3 M

b.      5 x 10^-6 M (log 2 = 0,3)

 

Jawab :

a.       [H⁺]     = 1 x 10^-3

pH       = -log [H⁺]

            = -log (1 x 10^-3)

pH       = -(-3)

pH       = 3

 

b.      [H⁺]     = 5 x 10^-6                                                     pH       = 6 – (1- log 2)

pH       = -log [H⁺]                                                       = 5 – (- log 2)

            = -log (5 x 10^-6)                                               = 5 + log 2

            = - ¹⁰log 5 + (-¹⁰log 10^-5)                               = 5 + 0,3

            = - ¹⁰log 5 + 6                                      pH       = 5,3

            = 6 -  ¹⁰log 5

            = 6 - ¹⁰log 10/2

            = 6 – (log 10 –log 2)

Sebagaimana dengan pH untuk menyatakan konsentrasi asam (ion H⁺) , konsentrasi OH^- juga dapat dinyatakan :

pOH = -log [OH^-]

 

a.         Tetapan Kesetimbangan Air (Kw)

Perhatikan reaksi berikut:

H₂O (l) à H⁺ (aq) + OH^-(aq)

Tetapan kesetimbangan ionisasi air :

Kc             = ( [H⁺ ] . [OH^-]) / [H₂O]

Kc . [H₂O] = [H⁺ ] . [OH^-]

Kw             = [H⁺ ] . [OH^-]

                   = 10^-14

Harga Kw pada suhu kamar adalah 10^-14.

Dalam air murni, konsentrasi ion H⁺ sama besar dengan konsentrasi ion OH^-, sehingga:

Kw            = [H⁺ ] . [OH^-]                         [H⁺ ] =  [OH^-]

                  = [H⁺]²

[H⁺]²             = Kw

Jadi, [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M

b.        Hubungan pH dengan pOH

Kw             = [H⁺] . [OH^-]

-log Kw     = -log [H⁺] . [OH^-]

-log Kw     = -log [H⁺] + (-log [OH^-])

dengan p = -log, maka:

   pKw       = pH + pOH

 

Pada suhu kamar, harga Kw = 10^-14 (pKw = 14), maka:

pH + pOH  = pKw

pH + pOH  = 14

pH  =  14 – pOH

c.       Kekuatan Asam dan Basa

            Perhatikan gambar berikut!

Apakah pH kedua larutan tersebut sama? Ternyata, melalui percobaan didapatkan bahwa pH HCl 0,1M lebih kecil dari pH CH₃COOH 0,1M.

 

pH HCl = 1

pH CH₃COOH = 3

 

Artinya:         [H⁺] dalam HCl 0,1M = 0,1M

                  [H⁺] dalam CH₃COOH 0,1M =0,001M

 

Hal ini menunjukkan bahwa HCl 0,1M mengion sempurna dan CH₃COOH 0,1M hanya mengion sebagian. Zat elektrolit yang mengion sebagian besar disebut elektrolit kuat, sedangkan zat elektrolit yang mengion sebagian kecil disebut elektrolit lemah.

 

Kekuatan asam dan basa akan dinyatakan dalam besaran derajat ionisasi (α) dan tetapan kesetimbangan ionisasinya.

 

Jika harga:

α = 1 (mengion sempurna)

α = 0 (tidak mengion)

0 < α <1 (mengion sebagian/ batas harga α dari asam lemah)

 

Beberapa contoh elektrolit kuat adalah HCl, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄, NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ dan lain-lain. Sedangkan contoh elektrolit lemah adalah CH₃COOH, H₂CO₃, H₂S, HCN dan NH₃.

 

Contoh soal:

Suatu basa lemah LOH sebanyak 1 mol dilarutkan ke dalam air sehingga volume  larutan menjadi 2 L. Pada saat setimbang dari reaksi ionisasinya, ion OH^- yang terbentuk adalah 0,05 mol. Tentukan derajat ionisasinya!

 

Jawab :

                 LOH (aq)     L⁺ (aq) + OH^-(aq)

Mula2 :     1 mol

Reaksi :    0,05                 0,05          0,05

Sisa     :    0,05 mol           0,05          0,05

 

 

d.        Tetapan Ionisasi Asam (Ka)

1.    Asam Kuat

Asam kuat mengion sempurna (α =1)

Reaksi ionisasinya merupakan reaksi berkesudahan:

HCl (aq) à H⁺(aq) + Cl^-(aq)

 

2.    Asam Lemah

Asam lemah mengion sebagian. Reaksi ionisasinya merupakan reaksi kesetimbangan:

CH₃COOH (aq)  CH₃COO^- (aq) + H⁺(aq)

 

Secara umum, ionisasi asam lemah valensi satu dirumuskan sebagai berikut:

HA (aq)   H⁺(aq) + A^-(aq)

Ka       =  ([H⁺] + [A^-]) / [HA]

Ka       = tetapan kesetimbangan ionisasi asam

Semakin besar harga Ka, maka semakin kuat asam.

 

Secara umum:

   HA (aq)    H⁺(aq) + A^-(aq)

Mula-mula            : M                     -              -

Reaksi                  : -M α              +M α      +M α

Sisa                       : M-M α              M α         M α

 

e.         Tetapan Ionisasi Basa (Kb)

1.        Basa Kuat

Basa kuat mengion sempurna dan merupakan reaksi berkesudahan

NaOH(aq) à Na⁺(aq) + OH^-(aq)

2.      Basa Lemah

Reaksi ionisasi basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan

 

 

2.        Menghitung pH Larutan

a.         pH Larutan Asam

1.    Asam Kuat

 

Contoh :

Hitunglah pH larutan HCl 0,01M!

Jawab :

HCl(aq)  à H⁺  (aq) + Cl^-(aq)

Valensi asam = 1

 

[H⁺] = M x Valensi Asam

 = 0,01 x 1

 = 0,01 M

 

pH   = -log [H⁺]

= -log 10^-2

= 2

2.    Asam Lemah

Asam lemah tidak mengion sempurna. Konsentrasi H⁺ ditentukan dengan mengetahui α dan Ka.

HA (aq)    H⁺(aq) + A^-(aq)

 

Dengan M adalah konsentrasi asam

Jika diketahui harga ionisasi asam (α), maka ;

    [H⁺]     = M x α

 

Contoh :

Hitunglah pH larutan HCOOH 0,1M (α = 0,01)!

Jawab :

α   = 0,01

[H⁺]          = M x α

                 = 0,1 x 0,01

                 = 0,001

                 = 10^-3

pH             = -log [H⁺]

                 = -log 10^-3

                 = 3

 

3.    Untuk Asam Lemah Polivalen

Asam lemah polivalen mengion secara bertahap.

Karena nilai Ka₂ jauh lebih kecil dari nilai Ka₁ (sekitar 10.000 s/d 100.000 kali lebih kecil dari Ka₁) maka diabaikan, sehingga [H⁺] dalam asam polivalen praktis sama dengan konsentrasi ion [H⁺] tahap 1.

b.        pH Larutan Basa

1.    Basa Kuat

[OH^-]        = M x Valensi Basa

pOH         = -log [OH^-]

pH            = 14 – pOH

 

2.    Basa Lemah

 

3.      Reaksi Asam Dan Basa

Jika asam direaksikan dengan basa, baik dalam bentuk murni maupun dalam larutan air maka akan membentuk garam dan air. Reaksi antara asam dan basa ini dikenal dengan reaksi penetralan atau reaksi penggaraman.

 

Berdasarkan jenis asam dan basa yang bereaksi, reaksi penggaraman terbagi menjadi:

 

a.         Reaksi Asam dengan Basa

Reaksi antara asam dengan basa akan menghasilkan garam dan air. Garam adalah senyawa ion yang terbentuk dari ion positif basa dengan ion negatif sisa asa

Asam + Basa à Garam + Air

 

Contoh :

1)   2 NaOH(aq) + H₂SO₄(aq)  à Na₂SO₄(aq)+ 2 H₂O(l)

2)   HCl (aq) + NaOH(aq) à NaCl(aq) + H₂O(l)

 

b.      Reaksi Oksida Basa dengan Asam

Oksida basa adalah oksida logam yang dengan air membentuk basa dan dengan asam membentuk garam dan air.

Oksida Basa + Asam  à Garam + Air

 

Contoh :

1)        CaO(s)+ 2 HCI(aq) à CaCl₂(aq)+ H₂O(l)

2)        Fe₂O₃(s) + 3H₂SO₄(aq) à Fe₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂O(l)

 

c.       Reaksi Oksida Asam dengan Basa

Oksida asam adalah oksida unsur nonlogam yang dengan air membentuk asam dan dengan basa membentuk garam dan air.

          Oksida Asam + Basa à Garam + Air

 

 

Contoh :

1)        CO₂(g)+ Ca(OH)₂(aq)à CaCO₃(s)+ H₂O(l)

2)        SO₂(g) + 2NaOH(aq) à Na₂SO₃(aq) + H₂O(l)

 

d.      Reaksi Logam dengan Asam

Hampir semua logam larut dalam asam kuat (HCI atau H₂SO₄)  membentuk garam dan gas hidrogen.  Logam yang tidak larut dalam asam kuat encer yaitu Cu, Hg, Ag, Pt, dan Au. Reaksi logam dengan asam merupakan reaksi redoks. Pada reaksi ini logam teroksidasi membentuk ion logam dengan tingkat oksidasi terendah, sedangkan ion H⁺ mengalami reduksi membentuk gas hidrogen. Logam yang lebih reaktif dapat mendesak logam yang kurang reaktif dari larutannya. Urutan kereaktifan dari beberapa logam adalah sebagai berikut:

 

 

Li–K–Ba–Ca–Na–Mg–AI–Zn–Cr–Fe–Ni–Sn–Pb–(H)–Cu–Hg–Ag–Pt–Au

                 

Logam + Asam à Garam + Gas H₂

 

Contoh :

1)   Zn(s) + 2HCl(aq) à ZnCl₂(aq) + H₂(g)

2)   Fe(s) + H₂SO₄(aq) à FeSO₄(aq) + H₂(g)

 

e.       Reaksi Garam dengan Basa

Reaksi ini akan menghasilkan garam dan basa.

Garam 1 + Basa 1 à Garam 2 + Basa 2

 

Contoh :

CuSO₄(aq)+ Ca(OH)₂(aq)  à Cu(OH)₂(s)+ CaSO₄(aq)

 

f.       Reaksi garam dengan asam

Reaksi ini akan menghasilkan garam dan asam.

 

                  Garam 1 + Asam 1 à  Garam 2 + Asam 2

 

Contoh :

AgNO₃(aq)+ HCI(aq)  à  AgCI(s)+ HNO₃(aq)

 

g.      Reaksi Antara Dua Jenis Garam

Reaksi ini akan menghasilkan garam.

 

Garam 1 +  Garam 2  à  Garam 3  +  Garam 4

 

Contoh :

Pb(NO3)₂(aq) +2 KI(aq)  à  PbI₂(s)+ 2 KNO₃(aq)