BAB 7.ASAM DAN BASA

7. 1 TEORI ASAM BASA7. 2 TETAPAN KESETIMBANGAN PENGIONAN

ASAM DAN BASA7. 3 KONSENTRASI ION H+ DAN pH7. 4 INDIKATOR ASAM-BASA (INDIKATOR pH)7. 5 CAMPURAN PENAHAN7. 6 APLIKASI ASAM, BASA, DAN CAMPURAN

PENAHAN

BUNGA MAWAR

ASAM : MERAH

BASA : KUNING

COVERPENUNTUN PRAKTIKUM

KIMIA

7. 1 TEORI ASAM BASA

Teori ArrheniusDasar teorinya adalah pengionan dalam airdikatakan asam jika melepaskan ion H+

contohnya: HCl, H2SO4, H2CO3, H3PO4

HCl + H2O H3O+ + Cl

dikatakan basa jika melepaskan ion OH-

contohnya: NaOH,KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

NaOH + H2O Na+ + OH- + H2O

Teori Bronsted LowryDasar teorinya adalah pertukaran proton (H+)dikatakan asam jika sebagai donor proton (H+) dan basa jika sebagaiakseptor proton

H2O + NH3 NH4+ + OH-

psg konjugatpsg konjugat

asam basa asam konjugasi basa konjugasi

Asam kuat: basa konjugasi lemahBasa kuat: asam konjugasi lemah

Teori LewisDasarnya adalah pemakaian pasangan elektronbebasdikatakan asam jika menerima pasangan elektrondan basa jika memberikan pasangan elektron

F H F HF B + N H F B N H

F H F H

asam basa senyawa koordinasi

. .

. .

. .

. .. ...

. .

. . . ... .. .. .. ..

Contoh 7.1Tentukanlah asam dan basa pada pasangan/reaksi:a. HCO3

- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CO32- (aq)

b. HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) + OH- (aq)

Penyelesaian

a. HCO3- sebagai asam karena melepaskan proton; H2O sebagai

basa karena menerima proton. CO32- adalah basa konjugasi dari

asam HCO3- dan H3O+ adalah asam konjugasi dari basa H2O

b. HCO3- sebagai basa karena menerima proton; H2O sebagai asam

karena melepaskan proton. H2CO3 adalah asam konjugasi daribasa HCO3

- dan OH- adalah basa konjugasi dari asam H2O

7. 2 TETAPAN KESETIMBANGAN PENGIONAN ASAM DAN BASA

• ASAM DAN BASA MONOVALENreaksi pengionan asam asetat:

CH3COOH (aq) H+(aq) + CH3COO-

(aq)

maka nilai

[H+] [CH3COO-]Ka =

[CH3COOH]

reaksi pengionan amonium hidroksida:NH4OH (aq) OH-

(aq) + NH4+

(aq)

maka nilai

[OH-] [NH4+]

Kb = [NH4OH]

• ASAM DAN BASA POLIVALENasam dan basa polivalen mengion secara bertahap dan tiaptahap memiliki nilai tetapan kesetimbangan sendiri.Contoh: Asam sulfat

Tahap 1. H2SO4 H+ + HSO4-

[H+] [HSO4-]

dengan Ka1 = = 102

[H2SO4]

Tahap 2. HSO4- H+ + SO4

2-

[H+] [SO42-]

dengan Ka2 = = 10-2

[HSO4-]

Contoh 7.2Berdasarkan data pada tabel berapakah nilai Kb untuk ion CN-, ClO-, dan CH3COO- :

Penyelesaian

Ka x Kb = Kw, maka Kb = Kw/Ka, jadi untuk ion

CN-; Kb = 10-14/6,17 x 10-10 = 1,5 x 10-5

ClO-; Kb = 10-14/3 x 10-8 = 3,3 x 10-7

CH3COO-; Kb = 10-14/1,76 x 10-5 = 5,5 x 10-10

Contoh 7.3Ka asam asetat adalah 1,76 x 10-5.A. berapakah derajat pengionan asam asetat konsentrasi 0,1 M

dan 0,01 MB. berapakah konsentrasi ion H+ pada kedua konsentrasi

tersebut dengan memperhatikan α nya

Penyelesaian

A. Reaksi CH3COOH H+ + CH3COO-

awal 0,1 - -pengionan -0,1α 0,1α 0,1αsetimbang 0,1(1-α) 0,1α 0,1α

H+][CH3COO-] 0,1α x 0,1αKa = =

[CH3COOH] 0,1(1-α)

A. bila α diabaikan terhadap 1 maka (1-α) = 1, sehingga

1,76x10-5 = 0,1 α2; 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 danbasa tersebut

pH = - log [H+] pOH = - log [OH-]

pH + pOH = 14

ASAM/BASA LEMAH:

Konsentrasi H+ dari asam dan OH- dari basa bergantung padaderajat ionisasi (α) dan tetapan ionisasi (Ka atau Kb)

Nilai Ka menunjukkan kekuatan asam dan Kb kekuatan basa

pH Asam/Basa lemah

Reaksi HA(aq) H+(aq) + A-

(aq)

Awal Ca - -

Mengion -α.Ca α.Ca α.Ca

Setimbang Ca – Ca.α α.Ca α.Ca

[H+] [A-] [Ca. α]2 Ca. α2

Ka = = =[HA] [Ca – Ca. α] (1 – α)

Bila nilai α sangat kecil maka Ca (1- α) ≈ Ca sehingga:

Ka = [H+]2/ Ca ; [H+] = √Ka. Ca

Analog untuk basa lemah:

[OH-] = √Kb. Cb

Contoh 7.4Hitunglah pH larutana. HCl 0,1 M b. NaOH 0,1 Mc. HCN 0,1 M (Ka=4,9 x 10-10) d. C6H5COOH (Ka=6,5 x 10-5)e. NH4OH (Kb=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+] = √Ka.Ca = √(4,9 x 10-10) x 0,1 = 7 x 10-6 MpH = - log 7 x 10-6 = 5,16

d. [H+] = √Ka.Ca = √(6,5 x 10-5) x 0,1 = 2,55 x 10-3 MpH = - log 2,55 x 10-3 = 2,60

e. [OH-] = √Kb.Cb = √(1,8 x 10-5) x 0,1 = 1,34 x 10-3 MpH = 14 – pOH = 14 – (-log 1,34 x 10-3) = 11,10

pH LARUTAN GARAM

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dan basa kuatkation/anion garam tak bereaksi dengan airΣH+ dan ΣOH- di air tetappH = 7Contoh: NaCl, NaNO3

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa kuatNaCH3COO + H2O CH3COOH + Na+ + OH-

anion garam bereaksi dengan air, kation tidakhidrolisis sebagianpH > 7[H+] = √Kw. Ka/Cg

• Garam yang terbentuk dari reaksi basa lemah dan asam kuatNH4Cl + H2O NH4OH + Cl- + H+

kation garam bereaksi dengan air, anion tidakhidrolisis sebagianpH < 7[H+] = √Kw. Cg/Kb

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa lemahNH4CH3COO + H2O NH4OH + CH3COOHkation dan anion garam bereaksi dengan airhidrolisis sempurnapH = 7, jika Ka = Kb

pH > 7, jika Ka < Kb

pH < 7, jika Ka > Kb

[H+] = √Kw. Ka/Kb

Contoh 7.5Perkirakan apakah larutan garam berikut ini bersifat netral, asamataukah basa.A. KCl B. KCN C. NH4I

Penyelesaian

A. KCl berasal dari asam dan basa kuat maka bersifatnetral karena tidak terhidrolisis

B. KCN berasal dari basa kuat dan asam lemah, CN-

terhidrolisis menghasilkan OH- sehingga larutan garambersifat basa

C. NH4I berasal dari basa lemah dan asam kuat, NH4+

terhidrolisis menghasilkan H+ sehingga larutan garambersifat asam

Contoh 7.6Hitunglah pH larutana. KCl 0,1 M b. KCN 0,1 M (Ka=4,9 x 10-10)c. NH4CN (Kb=1,8 x 10-5)

Penyelesaian

a. KCl, garam dari asam dan basa kuat maka pH = 7

b. [H+] = √Kw.Ka/Cg = √10-14x(4,9x10-10/0,1) = 7x10-12

pH = 11,16

c. [H+] = √Kw.Ka/Kb = √10-14x(4,9x10-10/1,8x10-5) = 3,59x10-10

pH = 9,63

Contoh 7.7Hitunglah:a. Ka larutan asam lemah pH 5,2 dengan konsentrasi 0,01Mb. Kb larutan basa lemah pH 9,0 dengan konsentrasi 0,01Mc. Ka asam lemah (HA) jika garam NaA 0,01M pH-nya 8,5d. Kb basa lemah (MOH) jika garam MNO3 0,01M pH-nya 5,3

Penyelesaian

a. pH = 5,2; [H+] = 10-5,2; Ka = [H+]2/Ca = (10-5,2)2/0,01 = 4x10-9

b. pH = 9,0 maka pOH = 14 – 9 = 5; [OH-] = 10-5

Kb = [OH-]2/Cb = (10-5)2/0,01 = 1x10-8

c. pH = 8,5; [H+] = 10-8,5; Ka = [H+]2.Cg/Kw

= (10-8,5)2 x 0,01/10-14 = 10-5

d. pH = 5,3; [H+] = 10-5,3; Kb = Cg.Kw/[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 warnajika pH berubah pada kisaran tertentu

• Kisaran pH yang menyebabkan indikator berubah warna disebuttrayek pH.

• Bila pH < trayek pH maka indikator akan menunjukkan warnaasamnya

• 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 7.8Suatu larutan ketika diberi indikator hijau bromkresol (trayek pH 3,8 – 5,4; warna asam kuning dan warna basa biru) menunjukkan warnatepat hijau, a. Berapa kira-kira pH larutan tersebut, b. Bila indikatormerah metil (trayek pH 3,2 – 4,4; warna asam merah dan warnabasa kuning) dimasukkan ke dalam larutan tersebut, bagaimanawarna larutannya?

Penyelesaian

a. Warna tepat hijau merupakan campuran dari warna kuning danbiru sehingga pH larutan merupakan nilai tengah trayek pH yaitu4,6

b. pH 4,6 > trayek pH indikator merah metil, maka larutan akanberwarna merah

7. 5 CAMPURAN PENAHAN

BUFER ASAM (ASAM LEMAH DAN GARAMNYA)CH3COOH H+ + CH3COO-

Ca CaNaCH3COO Na+ + CH3COO-

Cg Cg

Terjadi efek ion senama

[CH3COOH] Ca[H+] = Ka = Ka[CH3COO-] Cg

BUFER BASA (BASA LEMAH DAN GARAMNYA)NH4OH NH4

+ + OH-

Cb CbNH4Cl NH4

+ + Cl-Cg Cg

[NH4OH] Cb[OH-] = Kb = Kb[NH4+] Cg

Mekanisme kerja campuran penahan (bufer asam)

• Bila ada x mol H+ ditambahkan ke dalam bufer asam, makajumlah garam berkurang, jumlah asam bertambah

NaCH3COO → Na+ + CH3COO-

CH3COOH H+ + CH3COO-

mmol asam + x[H+] = Ka mmol garam - x

• Bila ada x mol OH- ditambahkan ke dalam bufer asam, makajumlah asam berkurang, jumlah garam bertambah

NaCH3COO → Na+ + CH3COO-

CH3COOH H+ + CH3COO-

mmol asam - x[H+] = Ka mmol garam + x

H+

OH-

DAYA TAHAN CAMPURAN PENAHAN

Mol H+ atau OH- yang harus ditambahkan ke dalam 1 liter larutanbufer agar pH-nya berubah satu satuan

+ asam + basapH = 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]

pH - 1 Bufer awal pH + 1

Contoh 7.9Berapakah pH campuran penahan yang terbuat daria. CH3COOH 0,1 M dan NaCH3COO 0,1 Mb. CH3COOH 0,01 M dan NaCH3COO 0,01 Mc. CH3COOH 0,1 M dan NaCH3COO 0,01 Md. NH4OH 0,1 M dan NH4Cl 0,1 Me. NH4OH 0,001 M dan NH4Cl 0,001 Mf. NH4OH 0,1 M dan NH4Cl 0,01 Mg. C6H5COOH 0,1 M dan NaC6H5COO 0,1 M

Penyelesaian

a. [H+] = Ka.Ca/Cg = 1,76x10-5 x 0,1/0,1 =1,76x10-5; pH = 4,75

d. [OH-] = Kb.Cb/Cg = 1,76x10-5 x 0,1/0,1 = 1,76x10-5

pOH = 4,75; pH = 14 – 4,75 = 9,25

Contoh 7.10Berapakah 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

PenyelesaianpH awal: [H+] = Ka.Ca/Cg = 1,77x10-4 x 1/0,5 = 3,54x10-4

pH = 3,45a. 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 garamformat.

HCOOH + NaOH NaHCOO + H2O

[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 bahancontohnya: penentuan kadar asam cuka dalam suatu produk

industri

Penggunaan campuran penahan dalam:pengujian kualitas air (kesadahan)

pemisahan asam amino atau protein dengankromatografi kolom

LATIHAN SOAL-SOAL

1. Tunjukkanlah pasangan asam-basa konjugasi untuk reaksiberikut:a. HNO3 + N2H4 NO3

- + N2H5

b. CN- + H3O+ HCN + H2O

c. HIO3 + HC2O4- IO3

- + H2C2O4

d. S2- + H2O HS- + OH-

2. Berapa pH larutan yang terbentuk bila dicampurkan sejumlahvolume 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 NH4OH 0,1 M dicampurkan dengan 200 mL air

c. 25 g Natrium asetat dilarutkan menjadi 250 mL larutan

d. pengenceran larutan NH4CN 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