Semua Tentang Asam dan Basa (Teori, pH, Larutan Penyangga, Hidrolisis Garam, Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

A.   Asam dan Basa

1.    Teori Asam Basa

a.    Arrhenius: asam adalah zat yang jika dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion H⁺, sedangkan basa adalah zat yang jika dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion OH^-.

Contoh:

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl^-(aq)

CH₃COOH(aq) → CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq)

NaOH(aq) → Na⁺(aq)  +  OH^-(aq)

b.    Bronsted Lowry: asam adalah zat yang dapat memberikan proton (H⁺) pada zat lain (donor proton), sedangkan basa adalah zat yang dapat menerima proton (H⁺) dari zat lain (akseptor proton).

Contoh:

 OH^- merupakan basa konjugasi (basa pasangan) dari H₂O.

NH₄⁺ merupakan asam konjugasi (asam pasangan) dari NH₃.

c.    Lewis: asam adalah zat yang dapat menerima pasangan elektron, sedangkan basa adalah zat yang dapat memberi pasangan elektron.

2.    Konsentrasi ion H⁺ dan OH^-

a.    Asam

c.    Basa

3.    pH dan pOH

Contoh:

1.    Sebanyak 0,1 mol HCl dilarutkan dalam 500 mL air. Tentukan pH larutan tersebut.

Jawab:

HCl adalah asam kuat

2.    Suatu asam lemah CH₃COOH 0,001 M memiliki tetapan ionisasi asam sebesar 1x10^-5. Tentukan pH larutan CH₃COOH tersebut.
Jawab:

 

 

3. Sebanyak 4 gram NaOH (Mr = 40) dilarutkan dalam 1 L air. Tentukan pH larutan NaOH yang terjadi.
Jawab:

4. Suatu basa lemah NH₄OH 0,005 M memiliki tetapan ionisasi asam sebesar 1,8 x10^-5. Tentukan konsentrasi pH larutan NH₄OH tersebut.

Jawab:

B.   Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat berfungsi mempertahankan harga pH larutan apabila ditambahkan sedikit asam atau sedikit basa.

1.    Cara Menghitung pH Larutan Penyangga

a.    Larutan Penyangga yang Mengandung Campuran Asam Lemah dengan Garamnya.

Contoh:

Tentukan pH campuran 100 mL larutan CH₃COOH 0,5 M dengan 50 mL larutan CH₃COONa 0,2 M (Ka = 1 x 10^-5)

Jawab:

mmol CH₃COOH = M x V = 0,5 M x 100 mL = 50 mmol

mmol CH₃COONa = M x V = 0,2 M x 50 mL = 10 mmol

[H⁺] = Ka . (mol asam/mol garam)

[H⁺] = 1x10^-5. (50 mmol/10 mmol)

[H⁺] = 5x10^-5.M

pH = -log [H⁺] = -log (5x10^-5) = 5 – log 5

 

b.    Larutan Penyangga yang Mengandung Campuran Basa Lemah dengan Garamnya.

Contoh:

Tentukan pH campuran 4,48 L gas NH₃ (pada keadaan standar) dan 1 L larutan NH₄Cl 0,2 M! (Kb = 1,8 x 10^-5)

Jawab:

 

 

 

 

 

2.    Cara Membuat Larutan Penyangga

Larutan penyangga dapat dibuat dengan 2 cara, yaitu mencapurkan asam lemah atau basa lemah dengan garamnya atau mencampurkan asam lemah atau basa lemah dengan basa kuat atau asam kuat. Pada cara yang kedua, syarat dan ketentuan berlaku, yaitu jumlah mol asam lemah atau basa lemah harus lebih besar daripada jumlah mol basa kuat atau asam kuat. Dengan demikian akan dihasilkan sisa reaksi berupa asam lemah atau basa lemah dengan garamnya.

a.    Campuran asam lemah berlebih dengan basa kuat

Contoh:

Suatu larutan penyangga dibuat dengan cara mencampurkan 50 mL larutan asam asetat CH₃COOH 0,2 M (Ka = 10^-5) dan 10 mL larutan NaOH 0,2 M. Berapakah pH larutan penyangga tersebut?

Jawab:

                     CH₃COOH(aq)   + NaOH(aq)          → CH₃COOH(aq) + H₂O(aq)

Mula-mula  50 mL x 0,2 M     10 mL x 0,2 M

                     =10 mmol              = 2 mmol

Reaksi         -2 mmol                  -2 mmol                      +2 mmol         +2 mmol

Sisa             8 mmol                       -                               2 mmol           2 mmol

 

 

b.    Campuran basa lemah berlebih dengan garamnya

Contoh:

Suatu larutan penyangga dibuat dengan mencampurkan 100 mL larutan NH₄OH 0,5 M (Kb = 10^-5) dan 100 mL larutan HCl 0,25 M. Berapakah pH larutan penyangga tersebut?

Jawab:

                     NH₄OH(aq)   +        HCl(aq)                    → NH₄Cl(aq) + H₂O(aq)

Mula-mula  100 mL x 0,5 M    100 mL x 0,25 M

                     =50 mmol              = 25 mmol

Reaksi         -25 mmol               -25 mmol                      +25 mmol     +25 mmol

Sisa             25 mmol                     -                                 25 mmol       25 mmol

 

 

 

C.   Hidrolisis Garam

Hidrolisis garam adalah reaksi kation dari suatu garam dengan air.Kation dan anion yang dapat mengalami hidrolisis adalah kation dan anion garam yang termasuk elektrolit lemah. Sementara kation dan anion garam yang termasuk elektrolit kuat tidak terhidrolisis.

Contoh:

CH₃COOH dan HCO₃^- (ion asam lemah) : mengalami reaksi hidrolisis

NH₄⁺ (ion basa lemah) : mengalami reaksi hidrolisis

SO₄^2-  dan NO₃^- (ion asam kuat) : tidak mengalami reaksi hidrolisis

Na⁺ dan Mg²⁺ (ion basa kuat) : tidak mengalami reaksi hidrolisis

1.    Bagaimana Sifat Larutan Garam yang Terbentuk?

a.    Garam yang tersusun dari asam kuat dan basa kuat bersifat netral (pH=7). Contohnya garam NaCl tersusun atas HCl (asam kuat) dan NaOH (basa kuat).

NaCl → Na⁺ + Cl^-

Ion Na⁺ berasal dari basa kuat sedangkan ion Cl^- berasal dari asam kuat, sehingga tidak akan terhidrolisis.

b.    Garam yang tersusun dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam (pH<7). Contohnya garam NH₄Cl yang tersusun dari HCl (asam kuat) dan NH₄OH (basa lemah).

NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^-

NH₄⁺ akan terhidrolisis, sedangkan Cl^- tidak terhidrolisis.

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₄OH + H⁺

Adanya ion H⁺ menunjukkan bahwa larutan bersifat asam.

c.    Garam yang tersusun dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa (pH>7). Contohnya garam CH₃COONa yang tersusun dari CH₃COOH (asam lemah) dan NaOH (basa kuat).

CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺

CH₃COO^- akan terhidrolisis, sedangkan Na⁺ tidak terhidrolisis.

CH₃COO^- + H₂O ↔ CH₃COOH + OH^-

Adanya ion OH^- menunjukkan bahwa larutan bersifat basa.

d.    Garam yang tersusun dari asam lemah dan basa lemah dapat bersifat asam, basa, maupun netral tergantung pada Ka, Kb, konsentrasi H⁺ dan konsentrasi OH^-. Contohnya garam CH₃COONH₄ tersusun dari CH₃COOH (asam lemah) dan NH₄OH (basa lemah). Kedua ion tersebut dapat terhidrolisis dengan reaksi sebagai berikut.

CH₃COO^- + H₂O ↔ CH₃COOH + OH^-

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₄OH + H⁺

Oleh karena dihasilkan H⁺ dan OH^-, garam tersebut dapat bersifat asam, basa, atau netral.

Jika Ka > Kb maka larutan bersifat asam (pH<7).

Jika Ka = Kb maka larutan bersifat netral (pH=7).

Jika Ka < Kb maka larutan bersifat basa (pH>7).

2.    Cara Menghitung pH Larutan Garam

a.    pH garam yang tersusun dari asam kuat dan basa kuat

Garam yang tersusun dari asam kuat dan basa kuat bersifat netral dan mempunyai pH = 7.

b.    pH garam yang tersusun dari asam kuat dan basa lemah

Keterangan:

Kw = tetapan ionisasi air (pada 25⁰C Kw = 10^-14)

Kb = tetapan ionisasi basa lemah

Kh = tetapan hidrolisis

M = konsentrasi kation garam

Jika garam memiliki lebih dari 1 kation, rumusnya menjadi:

Keterangan:

n = jumlah kation

Contoh:

Hitung pH larutan (NH₄)₂SO₄ 0,2 M (Kb = 10^-5) dan tentukan sifatnya!

Jawab:

(NH₄)₂SO₄ merupakan campuran asam kuat dan basa lemah sehingga bersifat asam.

(NH₄)₂SO₄ → 2NH₄⁺ + SO₄^2-

Jumlah kation = 2

 

 

 

c.    pH garam yang tersusun dari asam lemah dan basa kuat

Keterangan:

Kw = tetapan ionisasi air

Ka = tetapan ionisasi asam lemah

Kh = tetapan hidrolisis

M = konsentrasi anion garam

Jika garam memiliki lebih dari 1 anion, rumusnya menjadi:

Contoh:

Hitunglah pH larutan garam CH₃COONa 0,1 M dan tentukan sifatnya! (Ka = 10^-5)

Jawab:

CH₃COONa merupakan campuran asam lemah dan basa kuat sehingga bersifat basa.

 

 

 

d.    pH garam yang tersusun dari asam lemah dan basa lemah

Contoh:

Tentukan pH dan sifat larutan CH₃COONH₄ 0,1 M! (Ka = 10^-5; Kb =10^-5)

 

 

pH = 7 berarti larutan bersifat netral.

D.   Kelarutan (s) dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

Hubungan Ksp dan S

A_xB_y ↔ xA^y+ (aq) + yB^x- (aq)

   s            xs             ys

Ksp = [A^y+]^x[B^x-]^y = (xs)^x(ys)^y =(x^xs^x)(y^ys^y) = (x^xy^y)(s^x+y)

atau

x	y	Contoh	Ksp	s
1	1	AgCl
1	2	PbCl2
2	1	Ag2SO4
1	3	Al(OH)3

Contoh:

1.    Larutan M(OH)₂ memiliki hasil kali kelarutan (Ksp) = 5 x 10^-10. Tentukan kelarutan (s) M(OH)₂!

Jawab:

 

 

2.    Larutan M(OH)₃ memiliki Ksp = 2,7x10^-19. Tentukan pH larutan M(OH)₃!

Jawab:

 

 

M(OH)₃  ↔  M³⁺ + 3OH^-

    s                  s          3s

[OH^-] = 3s = 3 x 10^-5 M

pOH = 5 – log 3

pH = 9 + log 3

Pengaruh Ion Senama

Kelarutan suatu zat dapat diturunkan, diantaranya dengan menambahkan suatu garam dapat larut yang mengandung ion senama (sejenis). Garam ini akan bersenyawa dengan ion dalam larutan tersebut untuk membentuk suatu endapan yang tidak dapat larut.

Contoh:

Berdasarkan hasil percobaan, larutan Ag₂CrO₄ dalam air mempunyai Ksp sebesar 2,4 x 10^-12. Jika ke dalam larutan ditambahkan larutan Na₂CrO₄ 0,1 M, apakah penambahan tersebut akan menurunkan kelarutan Ag₂CrO₄?

Jawab:

a.    Hitunglah terlebih dahulu kelarutan Ag₂CrO₄ dalam air!

Ag₂CrO₄ (s) ↔ 2Ag⁺ (aq) + CrO₄^2- (aq)

 

b.     Hitung kelarutan Ag₂CrO₄ dalam Na₂CrO₄!

Na₂CrO₄ (s)↔ 2Na⁺ (aq) + CrO₄^2- (aq)

    0,1 M              0,2 M          0,1 M

Ag₂CrO₄ (s) ↔ 2Ag⁺ (aq) + CrO₄^2- (aq)

    s                      2s                0,1 M

Ksp Ag₂CrO₄ = [Ag⁺]² [CrO₄^2-]

2,4 x 10^-12 = (2s)² (0,1) = 0,4 s²

6 x 10^-12 = s²

 

Jadi penambahan Na₂SO₄ menyebabkan kelarutan Ag₂CrO₄ menurun dari  menjadi . Dengan demikian, Ag₂CrO₄ semakin mudah mengendap (semakin sukar larut).