Konstanta Ionisasi Asam dan Basa
1 6 8
Kimia Kelas XI SM A dan M A
Pada suhu 25 rC, K
w
yang didapat dari percobaan adalah 1,0
x
10
–14
. Harga K
w
ini bergantung pada suhu, tetapi untuk percobaan yang suhunya tidak terlalu menyimpang jauh dari 25
rC, harga itu dapat dianggap tetap. K
w
= [H
+
] [OH
–
] = 10
–14
maka [H
+
] dalam air = 10
–7
M dan [OH
–
] dalam air = 10
–7
M
2 . Ionisasi Asam Kuat dan Basa Kuat
Asam kuat dan basa kuat adalah senyawa yang dalam air mengalami ionisasi sempurna, hampir semua molekulnya terionisasi membentuk ion-ion. Reaksinya
merupakan reaksi satu arah bukan reaksi kesetimbangan. Untuk menghitung [H
+
] atau [OH
–
] dapat digunakan perhitungan kimia dengan melihat reaksi ionisasinya. Perhatikan contoh soal berikut.
Cont oh Soal
1. Berapa konsentrasi H
+
dan OH
–
dalam 500 mL larutan HCl 0,1 M? Penyelesaian:
Reaksi ionisasi HCl
aq p H
+
aq + Cl
–
aq Perbandingan koefisien
1 1
1 [H
+
] =
1 1
x
0,1 M = 0,1 M Konsentrasi OH
–
dalam HCl 0,1 M adalah [H
+
] [OH
–
] = 10
–14
M 0,1 [OH
–
] = 10
–14
M [OH
–
] = 10
10
14 1
= 10
–13
M. Jadi, [H
+
] = 0,1 M dan [OH
–
] = 10
–13
M. 2.
Berapa konsentrasi H
+
dan SO
4 2–
dalam 500 mL larutan H
2
SO
4
0,2 M? Penyelesaian:
Reaksi ionisasi H
2
SO
4
aq p 2 H
+
aq +
SO
4 2–
aq Konsentrasi awal
0,2 M Perbandingan koefisien
1 :
2 :
1 maka
[H
+
] =
2 1
x
0,2 M = 0,4 M [SO
4 2–
] = 1
1
x
0,2 M = 0,2 M Jadi, [H
+
] = 0,4 M dan [SO
4 2–
] = 0,2 M.
pH Lar ut an Asam-Basa
1 6 9 3.
Berapa konsentrasi OH
–
dan H
+
dalam larutan NaOH 0,2 M? Penyelesaian:
Reaksi ionisasi NaOH
aq p Na
+
aq +
OH
–
aq Konsentrasi awal
0,2 M Perbandingan koefisien
1 :
1 :
1 a.
[OH
–
] =
1 1
x 0,2 M = 0,2 M b.
[H
+
] [OH
–
] = 10
–14
M [H
+
]
x
0,2 = 10
–14
M [H
+
] = 10
2 10
14 1
. = 5.10
–14
M Jadi, [H
+
] dalam larutan NaOH 0,2 M = 5
x
10
–14
M
3 . Konstanta Ionisasi Asam Lemah
Asam lemah [HA] akan terionisasi dengan reaksi kesetimbangan. HA
aq H
+
aq + A
–
aq K
a
adalah konstanta kesetimbangan asam K
a
= [H ].[A ]
[HA]
+ –
[H
+
] = [A
–
], maka: K
a
= [
] [
] H
HA
2
[H
+
]
2
= K
a
.[HA] [H
+
] = K
a
HA .[
] [HA] =
C
a
= konsentrasi asam Maka: [H
+
] = K
a a
.C Dari rumus di atas, [H
+
] dari asam lemah dapat ditentukan asal harga K
a
-nya diketahui. Jika
K
a
besar maka [H
+
] juga besar atau asam makin kuat. Jadi, dapat disimpulkan:
Makin besar K
a
suatu asam, sifat asam makin kuat. Harga konstanta ionisasi asam dari beberapa asam lemah pada suhu 25
rC, dapat dilihat pada Tabel 7.1.
1 7 0
Kimia Kelas XI SM A dan M A
Tabel 7.1 Harga K
a
asam lemah
Nama Asam Rumus Kimia
Nilai K
a
Asam asetat CH
3
COOH 1,7 x 10
–5
Asam karbonat H
2
CO
3
4,3 x 10
–7
Asam formiat HCOOH
1,7 x 10
–4
Asam sianida HCN
4,9 x 10
–10
Asam fluorida HF
6,8 x 10
–4
Asam nitrit HNO
2
4,5 x 10
–4
Asam oksalat H
2
C
2
O
4
5,6 x 10
–2
Asam hipoklorit HClO
3,5 x 10
–8
Asam sulfit H
2
SO
3
1,3 x 10
–2
Bagaimana cara menghitung [H
+
] pada asam lemah? Perhatikan contoh soal berikut.
Cont oh Soal
1. Tentukan [H
+
] yang terdapat dalam asam formiat 0,01 M. Jika diketahui K
a
HCOOH = 1,7 x 10
–4
. Penyelesaian:
Persamaan reaksi ionisasi HCOOH HCOOH
aq H
+
aq + HCOO
–
aq [H
+
] = K C
a a
. =
1 7 10
4
, . v
0,01 =
1,30 x 10
-3
M Jadi, konsentrasi ion H
+
dalam larutan HCOOH 0,01 M adalah 1,34 x 10
–3
M. 2.
Tentukan konsentrasi ion H
+
yang terdapat dalam 250 mL larutan HCN 0,15 M jika harga
K
a
HCN = 4,9 x 10
–10
. Penyelesaian:
HCN aq
H
+
aq + CN
–
aq 0,15 M
0,15 M [H
+
] = K C
a a
. [H
+
] = 4,9
10 .15
10
-10 -2
v v
= 8,6
x
10
-6
M Jadi, konsentrasi ion H
+
dalam larutan HCN adalah 8,6 x 10
–6
M.
Sumber: Ebbing, General Chemisry
pH Lar ut an Asam-Basa
1 7 1
Hubungan derajat ionisasi asam
E EE
EE dengan harga K
a
Suatu asam lemah HA dengan konsentrasi a molar membentuk ion H
+
dan A
–
dengan derajat ionisasi = E Secara matematis hubungan K
a
dengan E dapat
dijelaskan sebagai berikut. HA
aq H
+
aq + A
–
aq Mula-mula
a mol –
– Bereaksi
a E
Hasil reaksi a
E a
E Mol zat pada kesetimbangan
a1 – E
a E
a E
Oleh karena E sangat kecil maka pada asam lemah harga 1 – E dianggap =
1 atau sama dengan konsentrasi asam mula-mula. K
a
=
[ ][
] [
]
–
H A
HA
=
a a
E E
a v
K
a
= a
E
2
E =
K
a
a a = C
a
= konsentrasi asam mula-mula Jadi
E = K
C
a a
K
a
= C
a
. E
2
Substitusikan ke rumus [H
+
] = K
C
a a
v maka didapat [H
+
] = C .
.C
2 a
a
E [H
+
] = C
a
. E
Cont oh Soal
1. Berapa konsentrasi H
+
, HCOO
–
, dan HCOOH dalam larutan asam formiat 0,1 M, jika derajat ionisasinya 1,5.
Penyelesaian: Reaksi ionisasi
HCOOH aq
H
+
aq +
HCOO
–
aq Konsentrasi awal
0,1 M –
– Terionisasi
1,5
x
0,1 –
– 1,5 x 10
–3
Hasil reaksi 1,5.10
–3
1,5.10
–3
Konsentrasi akhir 10
–1
– 1,5.10
–3
0,0985 M 0,0015 M
0,0015 M Jadi [H
+
] = 0,0015 M [HCOO
–
] = 0,0015 M [HCOOH] = 0,0985 M
1 7 2
Kimia Kelas XI SM A dan M A
2. Derajat ionisasi asam cuka 0,1 M adalah 1. Berapa [H
+
] dan K
a
asam cuka tersebut?
Penyelesaian: [H
+
] = C
a
. E
= 0,1.0,01 = 0,001 = 10
-3
M K
a
= C
a
x E
2
= 0,1 x 0,01
2
= 10
–5
Jadi, [H
+
] = 10
–3
M dan K
a
= 10
–5
.
4 . Konstanta Ionisasi Basa Lemah
Harga konstanta ionisasi basa K
b
dapat ditentukan berdasarkan persamaan reaksi ionisasinya. Basa lemah umumnya sukar larut dalam air, satu-satunya basa
lemah yang larut baik dalam air adalah larutan NH
4
OH. Untuk menentukan konsentrasi OH
–
sama dengan cara menentukan konsentrasi H
+
, yaitu menggunakan harga K
b
. Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut.
LOH aq
L
+
aq + OH
–
aq K
b
= [
][ ]
[ ]
–
L OH
LOH Karena [OH
–
] = [L
+
] maka K
b
=
[ ]
[ ]
–
OH LOH
2
p [OH
–
]
2
= K
b
[LOH] LOH yang terurai sangat sedikit, maka [LOH] sisa = [LOH] mula-mula =
C
b
. Maka
[OH
–
] = K C
b b
. Berdasarkan rumus, makin besar
K
b
maka [OH
–
] makin besar atau sifat basa makin kuat. Jadi, dapat disimpulkan:
Makin besar K
b
, sifat basa makin kuat. Harga tetapan ionisasi basa dari beberapa basa lemah pada suhu 25
rC dapat dilihat pada Tabel 7.2.
pH Lar ut an Asam-Basa
1 7 3
Tabel 7.2 Harga K
b
basa lemah
Nama Basa Rumus Kimia
K
b
Amonia NH
3
1,8 x 10
–5
Etilamin C
2
H
5
NH
2
4,7 x 10
–4
Dimetilamin CH
3 2
NH 5,1 x 10
–4
Anilin C
6
H
5
NH
2
4,2 x 10
–10
Hidrazin N
2
H
4
1,7 x 10
–6
Piridin C
5
H
5
N 1,4 x 10
–9
Urea NH
2
CONH
2
1,5 x 10
–14
Hubungan derajat ionisasi basa
E EE
EE dengan harga K
b
Misalkan suatu basa lemah LOH dengan konsentrasi b molar, LOH akan terionisasi sebagian dengan derajat ionisasi
E membentuk L
+
dan OH
–
. [OH
–
] untuk basa lemah dapat ditentukan, yaitu dengan penurunan rumus seperti pada asam
lemah, sehingga didapat hubungan: [OH
–
] = C
b
. E
C
b
= konsentrasi awal basa
Cont oh Soal
1. Tentukan [OH
–
] yang terdapat dalam larutan amonia 0,5 M jika diketahui K
b
NH
3
= 1,8 x 10
–5
. Penyelesaian:
Dalam air NH
3
terionisasi sebagai berikut. NH
4
OH aq
NH
4 +
aq + OH
–
aq [OH
–
] = K C
b b
. =
1 8 ,
10 0, 5
-5
v v
= 9
10
-6
v = 3
x
10
-3
Jadi konsentrasi ion OH
–
dalam larutan amonia 0,5 M adalah 3
x
10
–3
M. 2.
Suatu larutan basa lemah NH
4
OH 0,1M dalam air terionisasi 1. Tentukan : a. jumlah [OH
–
] yang terbentuk, b. harga
K
b
Sumber: Ebbing, General Chemistry
1 7 4
Kimia Kelas XI SM A dan M A
Penyelesaian: a.
[OH
–
] = C
b
. E
= 0,1.0,01
= 0,001 M
b. [OH
–
] = K C
b b
. K
b
=
[ ]
–
OH
b 2
C
= ,
, 0 001
0 1
2
= 1.10
–5
Jadi, jumlah [OH
–
] yang terbentuk = 0,001 M dan harga K
b
= 1.10
–5
.
Lat ihan 7 .2
Selesaikan soal-soal berikut 1.
Diketahui lima buah asam sebagai berikut. HA,
K
a
= 2 x 10
–3
HB, K
a
= 2 x 10
–3
HC, K
a
= 3 x 10
–2
HD, K
a
= 3 x 10
–5
HE, K
a
= 5 x 10
–5
Susunlah kelima asam di atas berdasarkan menurunnya kekuatan asam 2.
Hitung konsentrasi H
+
atau OH
–
pada larutan berikut. a.
100 mL HNO
3
0,05 M b.
0,005 mol H
2
SO
4
dalam 250 mL larutan. c.
0,01 mL MgOH
2
dalam 500 mL. d.
2 gram NaOH dalam 100 mL larutan. 3.
Hitung E dari asam lemah HClO 1M yang mempunyai harga K
a
= 3,5
x
10
–8
. 4.
3,4 gram NH
3
M
r
= 17 dilarutkan ke dalam air sehingga volum larutan menjadi 2 liter, jika
K
b
NH
3
aq = 1,8
x
10
–5
tentukan : a.
konsentrasi NH
4 +
dan OH
–
, b.
E derajat ionisasi. 5.
Dari pengukuran hantaran listrik larutan asam cuka CH
3
COOH 0,1 M diketahui derajat ionisasi molekul-molekul asam cuka 1,32.
Tentukan harga K
a
dan konsentrasi H
+
.