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

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) + H

2O (l) H3O+ (aq) + CO32- (aq) b. HCO₃- _{(aq) + H}

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

a. HCO_3- 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 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-] Ka =

[CH3COOH]

reaksi pengionan amonium hidroksida: NH4OH (aq) OH-(aq) + NH4+ (aq) maka nilai

[OH-] [NH₄₊] Kb =

• 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+ + HSO [H+] [HSO_4-]

dengan Ka1 = = 102 [H2SO4]

Tahap 2. HSO4- H+ + SO [H+] [SO_42-]

dengan Ka2 = = 10-2 [HSO4-]

Contoh 7.2

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

3COO- :

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

Penyelesaian

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

A. Reaksi CH3COOH H+ + CH3COO 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

Ka = =

[CH3COOH] 0,1(1-α)

Penyelesaian

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 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 Ca. 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+] = Ka. Ca Analog untuk basa lemah:

[OH-] = _K

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. C

6H5COOH 0,1 M (Ka=6,5 x 10-5) e. NH₄OH 0,1 M (K_b=1,8 x 10-5₎

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.C_a = (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

 _{kation/anion garam tak bereaksi dengan air}  H+ dan OH- di air tetap

 _{pH = 7}

 Contoh: NaCl, NaNO3

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa kuat

 NaCH3COO + H2O CH3COOH + Na+ + OH - _{anion garam bereaksi dengan air, kation tidak}

 hidrolisis sebagian

 _{pH > 7}

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

 _{kation garam bereaksi dengan air, anion tidak}

 _{hidrolisis sebagian}

 _{pH < 7}

 [H+] = K_w. C_g/K_b

• Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dan basa lemah

 NH4CH3COO + H2O NH4OH + CH3COOH

 kation dan anion garam bereaksi dengan air

 _{hidrolisis sempurna}

 pH = 7, jika K_a = K_b  pH > 7, jika Ka < Kb  pH < 7, jika Ka > Kb  [H+] = K_w. K_a/K_b

Contoh 7.5

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

A. KCl B. KCN C. NH₄I

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 0,1 M (K_b=1,8 x 10-5)

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

a. pH = 5,2; [H+] = 10-5,2; K_a = [H+]2/C_a = (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; 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

= 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 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 – 4,4), kuning alizarin (10,1 – 12,0)

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?

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 kuning

7. 5 CAMPURAN PENAHAN

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

Ca Ca

NaCH3COO Na+ + CH3COO

Cg Cg

Terjadi efek ion senama

[CH3COOH] Ca

[H+] = K_a = K_a

[CH3COO-] Cg

BUFER BASA (BASA LEMAH DAN GARAMNYA)

NH4OH NH4+ + OH

Cb Cb

NH4Cl NH4+ + Cl

Cg Cg

[NH4OH] Cb

[OH-] = K_b = K_b

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:

 Konsentrasi penyusun bufer



_{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

a. [H+] = K_a.Ca/Cg = 1,76x10-5 x 0,1/0,1 =1,76x10-5; pH = 4,75 d. [OH-] = K_b.Cb/Cg = 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

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



_{Penentuan kuantitas suatu bahan}

contohnya: penentuan kadar asam cuka

dalam suatu produk industri



_{Penggunaan campuran penahan dalam:}



_{pengujian kualitas air (kesadahan)}



_{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

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

a. [H+] = K_a.C_a/C_g = 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

pH awal: [H+] = K_a.C_a/C_g = 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

7. 6 APLIKASI ASAM, BASA, DAN

CAMPURAN PENAHAN



_{Penentuan kuantitas suatu bahan}

contohnya: penentuan kadar asam cuka

dalam suatu produk industri



_{Penggunaan campuran penahan dalam:}



_{pengujian kualitas air (kesadahan)}



_{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