Bab7 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. HCO₃- (aq) + H₂O (l) H₃O+ (aq) + CO₃2- (aq) b. HCO₃- _{(aq) + H}

2O (l) H2CO3 (aq) + OH- (aq)

Penyelesaian

a. HCO₃- _{sebagai asam karena melepaskan proton; H}

2O 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; H}

2O sebagai asam

karena melepaskan proton. H₂CO₃ adalah asam konjugasi dari basa HCO₃- dan OH- adalah basa konjugasi dari asam H₂O

7. 2 TETAPAN KESETIMBANGAN PENGIONAN ASAM

DAN BASA

• ASAM DAN BASA MONOVALEN

reaksi pengionan asam asetat:

CH₃COOH _(aq) H+_(aq) + CH₃COO- _(aq) maka nilai

[H+] [CH₃COO-] K_a =

[CH₃COOH]

reaksi pengionan amonium hidroksida:

NH₄OH _(aq) OH-_(aq) + NH₄+ _(aq) maka nilai

[OH-] [NH₄+] K_b =

• ASAM DAN BASA POLIVALEN

asam dan basa polivalen mengion secara bertahap dan tiap tahap memiliki nilai tetapan kesetimbangan sendiri.

Contoh: Asam sulfat

Tahap 1. H₂SO₄ H+ + HSO₄ -[H+] [HSO₄-]

dengan K_a1 = = 102 [H₂SO₄]

Tahap 2. HSO₄- H+ + SO₄ 2-[H+] [SO₄2-]

dengan K_a2 = = 10-2 [HSO₄-]

Contoh 7.2

Berdasarkan data pada tabel berapakah nilai K_b untuk ion CN-, ClO-, dan CH₃COO- :

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

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 CH₃COOH H+ _{+ CH}

3COO

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

H+][CH₃COO-] 0,1α x 0,1α K_a = =

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+_{] = 0,1}α _{= 0,1 x 1,33x10}-2 _{= 1,33x10}-3 _M

pada konsentrasi 0,01 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)

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. α2 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. C₆H₅COOH (K_a=6,5 x 10-5) e. NH₄OH (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.Ca = √(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 9 kation/anion garam tak bereaksi dengan air

9 ΣH+ _dan ΣOH- _{di air tetap} 9 pH = 7

9 Contoh: NaCl, NaNO₃

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa kuat 9 NaCH₃COO + H₂O CH₃COOH + Na+ + OH

-9 anion garam bereaksi dengan air, kation tidak

9 hidrolisis sebagian

9 pH > 7

• Garam yang terbentuk dari reaksi basa lemah dan asam kuat 9 NH₄Cl + H₂O NH₄OH + Cl- + H+

9 kation garam bereaksi dengan air, anion tidak

9 hidrolisis sebagian

9 pH < 7

9 [H+] = √K_w. C_g/K_b

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa lemah 9 NH₄CH₃COO + H₂O NH₄OH + CH₃COOH

9 kation dan anion garam bereaksi dengan air

9 hidrolisis sempurna

9 pH = 7, jika K_a = K_b

9 pH > 7, jika K_a < K_b

9 pH < 7, jika K_a > K_b

Contoh 7.5

Perkirakan apakah larutan garam berikut ini bersifat netral, asam ataukah basa.

A. KCl B. KCN C. NH₄I

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. NH₄CN (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 = √10-14x(4,9x10-10/0,1) = 7x10-12 pH = 11,16

c. [H+] = √K_w.K_a/K_b = √10-14x(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 MNO₃ 0,01M pH-nya 5,3

Penyelesaian

a. pH = 5,2; [H+_{] = 10}-5,2_{; K}

a = [H+]2/Ca = (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

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 –

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)

CH₃COOH H+ _{+ CH}

3COO

-C_a C_a

NaCH₃COO Na+ _{+ CH}

3COO

-C_g C_g

Terjadi efek ion senama

[CH₃COOH] C_a

[H+_{] = K}

a = Ka

[CH₃COO-_{] C} g

BUFER BASA (BASA LEMAH DAN GARAMNYA)

NH₄OH NH₄+ _{+ OH}

-C_b C_b

NH₄Cl NH₄+ _{+ Cl}

-C_g C_g

[NH₄OH] C_b

[OH-_{] = K}

b = Kb

[NH₄+_{] 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 NaCH₃COO → Na+ + CH₃COO

-CH₃COOH H+ + CH₃COO -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

NaCH₃COO → Na+ + CH₃COO -CH₃COOH H+ + CH₃COO

-mmol asam - x [H+] = K_a

mmol garam + x

H

+

-DAYA TAHAN CAMPURAN PENAHAN

Mol H+ _{atau OH}- _{yang harus ditambahkan ke dalam 1 liter larutan}

bufer agar pH-nya berubah satu satuan

+ asam + basa

pH = 3 pH = 4 pH = 5 Yang mempengaruhi daya tahan bufer:

¾ Konsentrasi penyusun bufer

¾

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. CH₃COOH 0,1 M dan NaCH₃COO 0,1 M

b. CH₃COOH 0,01 M dan NaCH₃COO 0,01 M c. CH₃COOH 0,1 M dan NaCH₃COO 0,01 M d. NH₄OH 0,1 M dan NH₄Cl 0,1 M

e. NH₄OH 0,001 M dan NH₄Cl 0,001 M f. NH₄OH 0,1 M dan NH₄Cl 0,01 M

g. C₆H₅COOH 0,1 M dan NaC₆H₅COO 0,1 M

Penyelesaian

a. [H+_{] = K}

a.Ca/Cg = 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.Ca/Cg = 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 + 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

9 Penentuan kuantitas suatu bahan

contohnya: penentuan kadar asam cuka dalam suatu produk industri

9 Penggunaan campuran penahan dalam:

¾ pengujian kualitas air (kesadahan)

¾ pemisahan asam amino atau protein dengan kromatografi kolom

LATIHAN SOAL-SOAL

1. Tunjukkanlah pasangan asam-basa konjugasi untuk reaksi berikut:

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 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 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

Contoh 7.9

Berapakah pH campuran penahan yang terbuat dari a. CH₃COOH 0,1 M dan NaCH₃COO 0,1 M

b. CH₃COOH 0,01 M dan NaCH₃COO 0,01 M c. CH₃COOH 0,1 M dan NaCH₃COO 0,01 M d. NH₄OH 0,1 M dan NH₄Cl 0,1 M

e. NH₄OH 0,001 M dan NH₄Cl 0,001 M f. NH₄OH 0,1 M dan NH₄Cl 0,01 M

g. C₆H₅COOH 0,1 M dan NaC₆H₅COO 0,1 M

Penyelesaian

a. [H+_{] = K}

a.Ca/Cg = 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.Ca/Cg = 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 + 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

9 Penentuan kuantitas suatu bahan

contohnya: penentuan kadar asam cuka dalam suatu produk industri

9 Penggunaan campuran penahan dalam:

¾ pengujian kualitas air (kesadahan)

¾ pemisahan asam amino atau protein dengan

LATIHAN SOAL-SOAL

1. Tunjukkanlah pasangan asam-basa konjugasi untuk reaksi berikut:

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 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 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