Materi KA Kesetimbangan Asam Basa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Kesetimbangan
 Keadaan ketika reaksi
mencapai titik dimana
konsentrasi reaktan dan
produk konstan

Na2CO3
+
+
CaCO3

CaCl2

===

2NaCl

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

rsamaan umum kesetimbangan

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Hitung konstanta kesetimbangan untuk
reaksi:
2A + B
===
C
+
3D
Diketahui:
Rx 1:
A

Rx 2:
A
K2 = 0,1
Rx3:
C
Rx4:
F

+ B === D
K1 = 0,4
+ E === C + D + F
+ E === B
K3 = 2,0
+ C === D + B
K4

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Persamaan keseluruhan:
2A + B
===

C

+

3D

Rx1 + Rx2 - Rx3 + Rx4
Rx3:
C + E === B
Reaksi 3 diubah arah menjadi:
Rx5:
B === C + E
= 0,5

K3 = 2,0
K5 = 1/K3

K reaksi keseluruhan = K1.K2.K5.K4 = 0,1

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi-reaksi yang umum digunakan dalam
kimia analisa:
1.Reaksi pengendapan (presipitasi)
2.Reaksi asam-basa
3.Reaksi pembentukan senyawa kompleks
4.Reaksi oksidasi-reduksi

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi pengendapan
Terjadi apabila dua atau lebih reaktan bergabung

membentuk endapan atau produk yang sukar larut.
Reaksi bisa terjadi karena pertukaran ion


Ksp  konstanta kesetimbangan
untuk
reaksi
dimana
padatan
terdisosiasi menjadi ion-ionnya

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi asam-basa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Asam dan

Basa

Materi Kimia Analisa
Asam (HA) dan
Basa MOH)
Arrhenius
Disosiasi
dalam air
membentuk
H+
(+
A-)

OH(+
M+)

Reaksi
kombinasi

Asam (HA)

BronstedLowry

Asam (HA)
BronstedLowry

Disosiasi
dono
dalam air
r
membentuk

accept Disosiasi
dalam air
or
membentuk

H3O+ +
A-

H+

BH+ +
OH-

Konstanta
terukur

Reaksi
yang
terjadi

Konstanta
terukur

Ka

Transfer
proton

Kb

netralisasi
BH+
Gara
m
MA(aq)

Monoprotik
HA

Air
H2O(l)

poliprotik
HxA

Asam
konjugas
iB

ABasa
konjugasi
HA

Asa
m
Lewi
s
dono
r

Basa
Lewi
s
accept
or

Pasangan
elektron

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Konsep asam basa Arrhenius
-Asam  - substansi yang berdisosiasi dalam air
untuk
menghasilkan ion H+
- asam kuat  asam yang berdisosiasi ke dalam
dengan
jumlah besar (HCl, H2SO4)
- asam lemah  asam yang berdisosiasi hanya
jumlah
sedikit (CH3COOH, HF)
-Basa  substansi yang berdisosiasi dalam air untuk
menghasilkan ion OH-

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa
Dr. Yeni Rahmawati, MT.

Konsep asam basa Bronsted-Lowry
-Asam  substansi (molekul / ion) yang dapat
memindahkan proton (ion H+) ke substansi lain
(proton donors)
-Basa  substansi yang dapat menerima proton
(proton acceptors)
HA
+
B
==
BH+
Asam donor
Basa AAsam donor
Basa
+
H+

acceptor H+

H+

Pasangan asam-basa
konjugasi

acceptor H+

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa
Dr. Yeni Rahmawati, MT.

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa
Dr. Yeni Rahmawati, MT.

Asam kuat dan asam lemah
Asam kuat  molekul yang dapat mendonorkan
semua proton ke
molekul pelarut

HCl(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + Cl-(aq)
Asam lemah  molekul yang hanya mendonorkan
sebagian proton
ke molekul pelarut

CH3COOH(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) +

- 3 O CH 3 COO 

H
CH3KCOO
 1,75x10
(aq)
a 

CH 3 COOH 

-5

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Asam lemah
monoprotik  asam yang hanya mendonorkan proton
tunggal / konstanta disosiasi asam tunggal (misal:
asam asetat)

HCl(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + Cl-(aq)
poliprotik  asam yang dapat mendonorkan proton
lebih dari satu, umumnya dijelaskan dengan tahapan
disosiasi asam (misal: asam phosphoric)

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Penurunan
konstanta
disosiasi asam dari Ka1 ke
Ka3 menunjukkan proton
berturut-turut lebih sulit
dipisahkan
Berdasarkan
kekuatan
asam:
H3PO4 > H2PO4- >HPO42-

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Basa kuat dan basa lemah
Ke basa an larutan diukur dari konsentrasi ion
hidroksida (OH-)
Misal: basa kuat NaOH

NaOH(aq)  Na+(aq) + OH-(aq)
Basa lemah  molekul hanya menerima sebagian
proton dari
pelarut

CH3COO-(aq) + H2O(l) === OH-(aq) +



CH
COOH

OH
3
CH3K
COOH
 5,71x10
(aq)
b 
-

CH

3

COO



-10

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Amphiprotic
 Molekul yang bertindak sebagai asam atau basa
(misal: reaksi kimia ion bikarbonat alam air)
HCO3-(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) + CO32-(aq)
Ka = 4,69 x 10-11
HCO3-(aq) + H2O(l) === OH-(aq) + H2CO3(aq)
Kb = 2,25 x 10-8

Jadi

bikarbonat

adalah

basa

lebih

kuat

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Disosiasi air
 Air bisa menjadi molekul amphiprotik

H2O(l) + H2O(l) === H3O+(aq) + OH-(aq)
Kw = [H3O+] [OH-]
Pada T: 24oC, Kw = 1 x 10-14

Persen disosiasi asam
 Konsentrasi asam yang terdisosiasi dibagi dengan
konsentrasi awal asam dikali 100%

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Skala pH

- Didefnisikan sebagai pH = - log
[H3O+]
- sebagai indikator keasaman
suatu bahan

[H3O+] = [OH-]  kondisi
netral
Kw = [H3O+]2 = 1 x 10-14
+

-7

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Perhitungan Ka dan Kb
CH3COOH(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) +
CH3COO-(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l) === CH3COOH(aq) +
OH-(aq)
Kw = Ka x Kb

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Misal:
a) Hitung Kb untuk piridin (C5H5N) dengan Ka =
5,90 x 10-6
b) Hitung Kb untuk dihidrogen pospat (H2PO4-)
dengan Ka = 7,11 x 10-3

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Indikator
asam
basa

pendekatan
pH
menggunakan substansi yang dapat berubah warna
dalam rentang pH tertentu

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Perhitungan pH
1.Hitung pH dari 0,025 M HNO3
2.Berapa harga Ka untuk 0,25 HF dengan pH
= 2,036
3.Hitung pH dan konsentrasi dari semua
komponen yang ada dalam 0,05 M HF

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Jawab:
1. pH = - log [H3O+] = 1,6
2. Ka = 3,52 x 10-4
3. pH = 2,40 ; [H3O+] = [F-] = 4 x 103
M ; [HF] = 0,046 M ; [OH-] = 2,5 x
10-12

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Jawaban no 3:
Tahap 1: komponen yang ada HF (asam) dan H2O (basa)
Tahap 2: reaksi transfer proton yang mungkin terjadi
HF(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) + F-(aq) Ka = 3,5 x 10-4
H2O(l) + H2O(l) === H3O+(aq) + OH-(aq)
Kw = 1 x 10-14
Tahap 3: reaksi utama
Ka >> Kw  reaksi utama adalah disosiasi HF
Tahap 4:
Reaksi utama:
HF(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) + F-(aq)
Konsentrasi awal
0,05
Reaksi
-x
x
x
Konsentrasi setimbang
0,05 – x
x
x
Tahap 5: persamaan kesetimbangan

H O F  



Ka

3

HF 

-

x.x
 3,5 x10 4
0,05 - x 

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Tahap 6: konsentrasi yang besar
[H3O+] = [F-] = x = 4 x 10-3 M
[HF] = 0,05 – x = 0,046 M
Tahap 7: konsentrasi yang kecil
[OH-] = Kw/[H3O+] = 2,5 x 10-12 M
Tahap 8: perhitungan pH
pH = - log [H3O+] = 2,4

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Tahapan
untuk
menghitung
konsentrasi
pada kesetimbangan

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Soal:
1. Diketahui reaksi antara bahan kimia A dan B
menghasilkan
C
dan
D,
dimana
konstanta
kesetimbangan 0,3. Asumsi 0,2 mol A dan 0,5 mol B
dilarutkan dalam 1 liter dan terjadi reaksi. Hitung
konsentrasi
reaktan
dan
produk
dalam
kesetimbangan!
2. Konstanta kesetimbangan untuk reaksi H2 dengan I2
adalah 37 pada 700K
H2(g) + I2(g) === 2HI(g)
K = 37 pada 700K
Jika 1 mol H2 direaksikan dengan 1 mol I2 dalam 1

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

3. Hitung konsentrasi Pb2+ dan IO3- jika diketahui
konstanta kesetimbangan Pb(IO3)2 dengan reaksi:
Pb(IO3)2(s) ===
Pb2+(aq) + 2IO3-(aq)Ksp = 2,5 x
10-13
4. Hitung pH 0,1 M Na2HPO4

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi Kompleks
Teori Lewis  menggunakan pemecahan dan
pembentukan
ikatan
kovalen
untuk
menjelaskan
karakteristik
asam-basa (banyak digunakan untuk reaksi
antara
ion logam dan ligan)
Asam :
penerima
(acceptor)
pasangan
Cd2+(aq) + 4(:NH3)(aq) ===
elektron
Basa : pemberi (donor)
elektron
Cd(:NH3pasangan
)42+(aq)
Ligan : basa lewis yang berikatan dengan ion
logam

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Konstanta pembentukan untuk reaksi
 Konstanta kesetimbangan untuk reaksi
antara logam dan ligan yang berikatan
membentuk kompleks logam-ligan (Kf)
Kf


Cd NH


2

  5 ,5 x10
3 4
Cd 2  NH 3 4

7

Konstanta disosiasi
 Konstanta kesetimbangan untuk reaksi
dimana
kompleks
logam-ligan
terdisosiasi
membentuk ion logam tidak kompleks dan ligan
(K )

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi bertahap:
Cd2+(aq)
Cd(NH3)2+(aq)
Cd(NH3)22+(aq)
Cd(NH3)32+(aq)

+
+
+
+

NH3(aq)
NH3(aq)
NH3(aq)
NH3(aq)

===
===
===
===

Cd(NH3)2+(aq)
Cd(NH3)22+(aq)
Cd(NH3)32+(aq)
Cd(NH3)42+(aq)

Konstanta pembentukan bertahap  konstanta
pembentukan untuk kompleks logam-ligan yang mana
hanya ligan yang ditambahkan ke ion logam /
kompleks logam-ligan (misal: K1,K2,K3…dst)
Konstanta pembentukan kumulatif  konstanta
pembentukan untuk kompleks logam-ligan yang mana

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Konstanta pembentukan kumulatif:
bi = K1 x K2 x K3 x…x Ki
Misal:
Reaksi AgCl(s) + Cl-(aq) === AgCl2-(aq)
Reaksi dapat dipisah menjadi reaksi kelarutan AgCl
dan pembentukan bertahap:

AgCl(s) === Ag+(aq) + Cl-(aq) , Ksp
Ag+(aq)
+ Cl-(aq) === AgCl(aq) , K1
AgCl(aq) + Cl-(aq) === AgCl2-(aq) ,
K2

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Larutan Bufer
Larutan yang mengandung pasangan asam
lemah
/
basa
lemah
konjugasi
yang
menghambat perubahan dalam pH ketika asam
kuat / basa kuat ditambahkan (misal campuran
asam asetat dan natrium asetat)
CH3COOH(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) + CH3COO-(aq)
Ka = 1,75 x 10-5
Hubungan antara pH bufer
asam-basa dan- jumlah
CH
CH3COO dengan
3COO
relatif pH
CH3COOH
dan
CH3COOditurunkan
 pK a  log
 4,76  log
CH3COOH
CH3COOH
persamaan:









KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Persamaan umum Bufer
Terdiri dari asam lemah (HA) dan garam dari basa
konjugasi (NaA)
NaA(aq) === Na+(aq) + A-(aq)
HA(aq) + H2O(l) === H3O+(aq) + A-(aq)
2H2O(l) === H3O-(aq) + OH-(aq)
Karena konsentrasi dari Na+, A-, HA, H3O+ dan OH- tidak
diketahui maka diperlukan 5 persamaan untuk
mendefnisikan konsentrasi

H 3O  A -  +
K a  Kw = [H3O ] [OH-]
(1)

HA 

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Neraca massa HA dan Na+
CHA + CNaA = [HA] + [A-]
CNaA = [Na+]
(4)

(3)

Neraca perubahan
[H3O+] + [Na+] = [OH-] + [A-]
Subs pers. 5 ke 4
[A-] = CNaA - [OH-] + [H3O+]
Subs pers. 63 ke 6
[HA] = CHA + [OH-] - [H3O+]

(5)

(6)
(7)

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Persamaan umum pH untuk larutan bufer
Jika konsentrasi awal asam lemah dan basa lemah
> [H3O+] dan [OH-], persamaan menjadi:

 
  




C NaA  OH- H3O
C NaA
pH  pK a  log
 pK a  log

CHA  OH  H3O
CHA

Persamaan Henderson-Hasselbalch
 Persamaan yang menunjukkan hubungan antara
pH bufer dan jumlah relatif asam lemah dan basa
lemah konjugasi bufer

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Soal:
1. Hitung pH bufer dari campuran 0,02 M NH3 dan
0,03 NH4Cl, selanjutnya berapa pH setelah
ditambahkan 1 mL 0,1 M NaOH ke dalam 0,1 L
larutan bufer tersebut?

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Aktivitas dan koefsien aktivitas
Aktivitas  konstanta kesetimbangan dihitung
menggunakan besaran thermodinamika (untuk larutan
pekat)
ai = Ci x fi
c
d
Ci = konsentrasi ion i
a cC x a dD
f Cc x f Dd

C  x D 
fi = koefsien aktiftas K  a aA x a bB  f Aa x f Bb  A a x B b

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Kekuatan ionik
 metode kuantitatif untuk melaporkan komposisi
ionik dari larutan yang memberi pengaruh cukup
besar terhadap ion bermuatan

zi = muatan ion pada masing2 komponen

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

KESETIMBANGAN ASAM
BASA
Materi Kimia Analisa

Reaksi Oksidasi Reduksi

Elektron tidak dibagi, tetapi dipindahkan dari satu
reaktan ke lainnya
Oksidasi  kehilangan elektron
Reduksi  mendapat elektron
Oksidator  molekul yang menerima elektron dari
molekul
lain (oxidizing agent)
Reduktor  molekul yang memberi elektron ke
molekul
lain
reduktor
(reducing agent)
oksidato
r