A. LARUTAN PENYANGGA B. HIDROLISIS - Hidrolisis

A. LARUTAN PENYANGGA

B. HIDROLISIS

Pada bab sebelumnya, kita sudah mempelajari tentang reaksi asam-basa dan titrasi. Jika asam direaksikan dengan basa akan menghasilkan garam dan air, yang disebut reaksi penetralan. Garam adalah campuran antara asam dengan basa dan reaksinya disebut penetralan maka kita cenderung mengatakan bahwa garam bersifat netral. Jika garam bersifat netral, maka pH garam adalah

7, tetapi apakah semua demikian? Perhatikan grafik titrasi asam – basa di bawah ini.

9 8 7 6 pH 5 4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Volume NaOH 0,1 M

(Grafik titrasi antara 50 mL larutan CH 3 COOH 0,1 M dengan larutan NaOH 0,1 M)

154 KIMIA XI SMA

Apakah yang dapat kamu simpulkan tentang grafik titrasi asam – basa di atas?

Dalam menjawab pertanyaan tersebut, marilah kita pelajari tentang larutan penyangga dan hidrolisis.

Sebelum kita pelajari lebih mendalam tentang larutan penyangga dan hidrolisis terlebih dahulu kita perhatikan peta konsep mengenai larutan penyangga dan hidrolisis.

KESETIMBANGAN DISOSIASI

terdapat pada

hidrolisis penyangga

total asam

Pete konsep kesetimbangan desosiasi

A. LARUTAN PENYANGGA

Tahukah kamu, bahwa buah-buahan dalam kaleng terdapat sistem penyangga? Sistem penyangga yang ada di sini adalah campuran antara Asam sitrat dan Natrium sitrat, yang berfungsi mempertahankan pH agar tidak mudah dirusak oleh bakteri. Apakah larutan penyangga itu?

1. Sifat Larutan Penyangga

Larutan penyangga (buffer) disebut juga larutan penahan atau larutan dapar. Disebut penyangga/penahan, karena larutan ini mempunyai sifat dapat menyangga/menahan pH larutan tersebut dari pengaruh penambahan sedikit asam, sedikit basa atau pengenceran. Artinya, bila ke dalam larutan buffer ditambahkan sedikit asam, sedikit basa atau air maka pH larutan tersebut tidak mengalami perubahan

XI SMA 155

KIMIA

2. Pengertian Larutan Penyangga

Apa komposisi larutan ini, sehingga mampu mempertahankan harga pH-nya dari pengaruh zat-zat tersebut? Berdasarkan komponen penyusunnya, larutan buffer ini dibedakan menjadi dua.

a. Buffer Asam

Buffer asam adalah larutan yang berisi campuran antara asam lemah dengan basa konjugasinya.

Contoh: larutan yang berisi campuran CH 3 + COOH

CH 3 COO -

Ingat !

Antara asam dan basa konju-

H 2 CO HCO 3 - + 3 gasinya hanya ada selisih satu

H 3 PO 4 +

H PO -

ion H 2 + 4 dalam rumus kimia-

H 2 nya C 2 O 4 + HC O 2 - 4

asam lemah

basa konjugasinya

Keterangan:

- basa konjugasi ini berasal dari garamnya (garam yang berasal dari asam tersebut dengan suatu basa kuat)

Contoh:

CH 3 COO - dapat berasal dari CH 3 COONa, CH 3 COOK, (CH 3 COO) 2 Ba, (CH 3 COO) 2 Sr atau garam asetat lain yang basanya kuat. Atau dengan kata lain, buffer asam ini berisi campuran antara

asam lemah dengan garamnya. Contoh:

CH 3 COOH + CH 3 COONa CH 3 COOH + CH 3 COOK

H 3 PO 4 + NaH 2 PO 4 NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4

b. Buffer Basa

Buffer basa adalah larutan yang berisi campuran antara basa lemah dengan asam konjugasinya.

Contoh:

Larutan yang berisi campuran basa lemah NH 3 dengan asam konjugasinya yaitu NH + 4

156 KIMIA XI SMA

Keterangan:

- NH 3 dalam air dapat ditulis NH 3(aq) atau NH 4 OH (aq) - NH + 4 ini berasal dari garamnya (garam yang berasal dari NH 4 dengan

suatu asam kuat). Jadi NH + 4 dapat berasal dari NH 4 Cl, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 , dan sebagainya. Atau dapat dikatakan buffer basa berisi

campuran antara basa lemah dengan garamnya. Contoh:

NH 4 OH + NH 4 Cl NH 4 OH + (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 OH + NH 4 NO 3

3. Cara Membuat Larutan Penyangga

Larutan penyangga dapat dibuat dengan dua cara, yaitu cara langsung dan cara tidak langsung.

Tabel 6.1 Pembuatan buffer Pembuatan buffer

Buffer asam

Buffer basa

1. Cara langsung

- Langsung mencampurkan:

asam lemah + garamnya

basa lemah + garamnya

Contoh:

10 ml CH 3 COOH 0,1 M +

10 ml NH 4 OH 0,1 M +

20 ml CH 3 COONa 0,1 M

25 ml NH 4 Cl 0,1 M

(Volum dan konsentrasi

sembarang) 2. Cara tidak langsung - Dengan cara mereaksikan

sembarang)

- Dengan cara mereaksikan (melalui reaksi)

as. lemah + bs kuat → garam + air bs. lemah + as. kuat → garam + air

mula 2 =

MaVa MbVb - -

MbVb MaVa - -

reaksi =

MbVb MbVb MbVb

MaVa MaVa MaVa

Akhir =

(MaVa–MbVb) - MbVb

(MbVb–MaVa) MaVa

* Pada bagian reaksi berlaku = perbandingan koefisien =

perbandingan mol * Pada reaksi tersebut asam lemah atau basa lemah harus ada

yang tersisa.

Contoh soal 6.1

Dicampurkan 20 mL larutan CH 3 COOH 0,2 M dengan 10 mL larutan

Ca(OH) 2 0,1 M.

XI SMA 157

KIMIA

Pada akhir reaksi tentukan:

a. zat apa yang ada dalam campuran tersebut?

b. apakah larutan tersebut termasuk sistem buffer? Jawab: CH 3 COOH = asam

asam ketemu basa maka harus direaksikan Ca(OH) 2 = basa

(cara tidak langsung)

2CH 3 COOH + Ca(OH) 2 ⎯→(CH 3 COO) 2 Ca + 2H 2 O mula-mula = 20 . 0,2 = 4 mmol 10 . 0,1 mmol

- bereaksi

2 mmol akhir

a. Setelah reaksi selesai, zat yang ada dalam larutan adalah: CH 3 COOH = 2 mmol

(CH 3 COO) 2 Ca = 1 mmol

H 2 O yang dihasilkan dari reaksi diabaikan, karena jumlahnya sangat sedikit dan bergabung dengan H 2 O dari pelarut.

b. Ya, karena yang terakhir ada dalam larutan zatnya adalah campuran

CH 3 COOH (asam lemah) dengan (CH 3 COO) 2 Ca (garamnya) Jadi merupakan pasangan buffer asam

Contoh soal 6.2

50 ml larutan NH 4 OH 0,1 M dicampur dengan 100 ml larutan HCl 0,1 M. Apakah campuran ini merupakan sistem buffer? Jawab:

NH 4 OH + HCl ⎯→ NH 4 Cl + H 2 O mula-mula = 5 mmol

10 mmol

bereaksi = 5 mmol

5 mmol 5 mmol akhir

⇒ campuran asam kuat dan garam

nya, jadi bukan buffer

158 KIMIA XI SMA

4. pH Larutan Penyangga

a. Buffer Asam (campuran asam lemah dengan garamnya)

Contoh: campuran CH 3 COOH + CH 3 COONa

- Dalam air, kedua senyawa tersebut mengalami ionisasi

I. CH 3 COOH → + ← H + CH 3 COO - (elektrolit lemah, α ≈ 0)

II. CH COONa → Na + + CH COO 3 - 3 (elektrolit kuat, α ≈ 1) - Pada reaksi I (asam lemah), mempunyai harga Ka:

[ H + ][ CH COO − 3 ] Ka =

[ CH COOH 3 ]

Ka CH COOH [ ]

[ CH COO − 3 ]

- Dalam campuran ini, ion CH

3 COO berasal dari 2 sumber, yaitu CH 3 COOH (asam) dan CH 3 COONa (garam)

[CH

3 COO ] = [CH

3 COO ](asam) + [CH

3 COO ](garam)

Tetapi karena [CH

3 COO ](asam) jauh lebih kecil dibanding

[CH

3 COO - ](garam) maka [CH 3 COO ](asam) diabaikan sehingga [CH COO - ] = [CH COO - 3 3 ](garam) = [CH 3 COONa] = [garam]

- Bila [CH

3 COO ] = [asam] maka persamaan di atas dapat ditulis:

mol asam liter / asam

mol garam/liter garam

- Karena baik asam maupun garam berada dalam volum yang sama (yaitu volum campuran) maka volum asam = volum garam dan

[ H ] = Ka .

[ H atau + ] = Ka . mol garam mmol garam

mol asam mmol asam

bila volum larutan

dalam mL Bila garam mengikat basa konjugasi lebih dari satu, misal

dalam liter

(CH 3 COO) 2 Sr maka garam ini akan terionisasi menjadi:

XI SMA 159

KIMIA

(CH COO) Sr ⎯→ Sr 2+ 3 2 + 2CH 3 COO -

[CH 3 COO - ]

= 2 x [(CH 3 COO) 2 Sr]

= 2 x [garam] = 2 x mol garam

sehingga:

mol asam [ H ] = Ka .

2 . mol garam

b. Buffer Basa

Contoh: Larutan yang berisi campuran NH 4 OH + NH 4 Cl. Dalam air, kedua larutan mengalami ionisasi

I. NH OH →

4 ← ΝH 4 + OH

(elektrolit lemah, α ≈ 0)

Cl → NH 4 + II. NH 4 + Cl - (elektrolit kuat, α ≈ 1)

Pada reaksi I (basa lemah) mempunyai harga Kb [ NH + ][ OH −

Dalam campuran, [NH + 4 ] berasal dari NH 4 OH (jumlahnya sangat

kecil, diabaikan) dan dari NH 4 Cl.

Maka [NH +

4 ] = [NH 4 ] garam = konsentrasi garam NH 4 Cl = [garam] Bila [NH 4 OH] = konsentrasi basa = [basa] maka persamaan reaksi di

atas menjadi: [ OH ] = Kb .

mol basa

mol garam mmol garam Bila garam mengikat asam konjugasi lebih dari satu misal NH 4 OH + (NH 4 ) 2 SO 4 , maka

mol basa [ OH − ] = Kb .

2 x mol garam

160 KIMIA XI SMA

Contoh soal 6.3

1. Berapakah pH campuran yang terbuat dari

a. 500 ml larutan CH 3 COOH 0,5 M + 200 ml larutan KOH 0,5 M

Ka CH 3 COOH = 1,8 x 10 -5

b. 250 ml larutan NH 4 OH 0,1 M + 100 ml larutan HNO 3 0,1 M

Kb NH 4 OH = 10 -5

c. 100 ml larutan NH 4 OH 0,2 M + 50 ml larutan H 2 SO 4 0,1 M

Kb NH 4 OH = 10 -5

d. 100 ml larutan CH 3 COOH 0,1 M + 25 ml larutan CH 3 COONa 0,1 M

Ka = 1,8 x 10 -5

Jawab:

a. CH 3 COOH + KOH ⎯→ CH 3 COOK + H 2 O

mula-mula = 250 mmol 100 mmol reaksi = 100 mmol 100 mmol 100 mmol akhir = 150 mmol

100 mmol (campuran asam lemah +garamnya)

[ H + ] = Ka .

mmol asam

mmol garam

pH =− log[ H + ] =− -5 log , 27 . 10

mula-mula = 25 mmol

10 mmol

reaksi = 10 mmol

10 mmol

akhir = 15 mmol

10 mmol (campuran basa lemah + garamnya

[ OH − ] = Kb .

mmol b asa

mmol garam

1 = 50 -5

= 15 , . 10 -5

KIMIA

XI SMA

pOH =− log[ OH − ] = 5 – log , 15

c. 2NH 4 OH + H 2 SO 4 ⎯→ (NH 4 )SO 4 + 2H 2 O mula-mula = 20 mmol

5 mmol

reaksi = 10 mmol

10 mmol akhir = 10 mmol

5 mmol

5 mmol buffer basa mmol b asa

2 x mmol garam

d. CH 3 COOH + CH 3 COONa → tidak bereaksi karena sudah merupakan 10 mmol dan 2,5 mmol pasangan buffer

H ] = Kb . mmol garam

mmol asam

2. Campuran HCOOH 0,5 M dengan HCOOK 0,4 M mempunyai pH = 4. Jika Ka HCOOH = 2 x 10 -4 , berapakah perbandingan volum HCOOH dan HCOOK?

Jawab: Misal: volum HCOOH = Vb volume HCOOK = Vg pasangan buffer asam pH = 4 [H + ] = 10 -4

mmol asam [ H ] = Ka . mmol garam

− 4 Ma = . Va 10 -4 2 x 10 . Mg . Vg

162 KIMIA XI SMA

Mg Vg . = 2 Ma Va .

04 , Vg = 2 . 0, 5 Va Va = 4

Vg 10 Jadi, perbandingan volum HCOOH : volum HCOOK = 4 : 10

3. Tersedia larutan NH 4 OH 0,2 M sebanyak 50 ml. Untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 10. Berapakah volum HCl 1 M

yang harus ditambahkan ke dalam larutan tersebut? Kb NH 4 OH =

10 -5 Jawab: - Terlebih dahulu perhatikan jenis zat-zat yang ada dalam

campuran

- Karena yang ada dalam campuran NH 4 OH (basa) dan HCl (asam) maka asam basa tersebut harus direaksikan. Cantumkan

yang diketahui

NH 4 OH + HCl

⎯→ NH 4 Cl + H 2 O

mula-mula = 10 mmol

Va mmol

reaksi = Va mmol

Va mmol

akhir = (10–Va) mmol

1 Va mmol syarat buffer yang kuat harus habis (sebagai pereaksi pembatas)

Kb = 10 -5 volume asam dimisalkan = Va pH = 10 ⇒ larutan bersifat basa pOH = 14 – 10 = 54 [OH - ] = 10 -4 M

- Pada akhir reaksi, yang ada campuran NH 4 OH + NH 4 Cl (buffer basa) maka rumus yang dipakai

[ OH −

] = Kb .

mmol b asa

mmol garam − 4 -5 ( 10 10 – Va) = 10 .

Jadi, larutan tersebut harus ditambah HCl 1 M sebanyak 0,9 ml.

XI SMA 163

KIMIA

5. Perbedaan Perubahan pH pada Larutan Penyangga dan Nonpenyangga

Seperti telah dijelaskan di depan, bahwa sifat larutan penyangga adalah dapat mempertahankan harga pH dari pengaruh penambahan sedikit asam, sedikit basa, atau pengenceran

a. Penambahan sedikit asam

1) Penambahan sedikit asam pada larutan nonpenyangga

Misal: pada larutan NaCl 0,1 M sebanyak 50 ml, ditambahkan larutan HCl 0,1 M sebanyak 1 ml. Berapakah perubahan pH pada larutan bukan penyangga tersebut? (log 2 = 0,3)

- sebelum ditambahkan HCl, pH larutan NaCl = 7 (karena berasal dari asam kuat dan basa kuat maka bersifat netral)

- setelah ditambah 1 ml HCl 0,1 M, pH larutan ini = pH larut-

an HCl

[ HCl ] =

= 2 . 10 -3 M ml arutan l

⇒ [HCl] =

mmol Cl H 0,1

Jadi perubahan pH yang terjadi = 7 - 2,7 = 4,3 satuan.

2) Penambahan sedikit asam pada larutan penyangga

Bila 1 ml HCl 0,1 M tersebut ditambahkan pada larutan penyangga, misal pada larutan yang berisi campuran 25 ml

larutan CH 3 COOH 0,1 M dengan 25 ml larutan CH 3 COONa 0,1 M. Ka CH 3 COOH = 10 -5 .

Berapakah perubahan pH pada larutan penyangga ini? - Sebelum ditambahkan HCl

[ H + ] = Ka .

mmol sam a

mmol aram g

pH = 5 - Sesudah ditambahkan HCl

ion H + dari HCl ini bereaksi dengan ion CH COO - 3 yang

berasal dari CH 3 COONa CH 3 - COO

+ H + ⎯→ CH 3 COOH

164 KIMIA XI SMA

mula-mula = 2,5 mmol

0,1 mmol

2,5 mmol

reaksi = 0,1 mmol

0,1 mmol

akhir = 2,4 mmol

mmol sam

mmol aram g

Jadi, perubahan pH yang terjadi = 5 – 4,965 = 0,00024 satuan

b. Penambahan sedikit basa

1) Pada larutan NaCl (nonpenyangga) NaCl 0,1 M + NaOH 0,1 M ⎯→ pH = ...?

Setelah ditambah NaOH ada perubahan pH = 11,30 – 7 = 4,30 satuan

2) Pada larutan penyangga

CH 3 COOH 0,1 M + CH 3 COONa 0,1 M + NaOH 0,1 M → pH = ...?

1 ml pH penyangga sebelum ditambahkan NaOH = 5 Pada penambahan NaOH, terjadi reaksi antara CH 3 COOH de-

25 ml (Ka = 10 -5 )

25 ml

ngan OH - dari NaOH, menurut reaksi

3 COO + H 2 O mula-mula = 2,5 mmol 0,1 mmol 2,5 mmol

CH 3 - COOH + OH ⎯→ CH

reaksi = 0,1 mmol 0,1 mmol 0,1 mmol akhir = 2,4 mmol 0 2,6 mmol

XI SMA 165

KIMIA

mmol sam a ] = ka . mmol aram g

pH = , 5 0348 Jadi, ada perubahan pH sebesar 0,0348 satuan

c. Pengenceran (penambahan air)

Ditinjau dari rumus penyangga

H ] = Ka .

mol sam a

atau [ OH − ] = Kb .

mmol b sa a

mol aram g mmol aram g

maka penambahan air tidak mempengaruhi besarnya [H + ] atau [OH - ]. Secara teoretis pH pun tidak berubah. Namun perlu juga diketahui bila penambahan air terlalu berlebihan (pada pengenceran 10 kali atau lebih) dapat menyebabkan garam yang ada terhidrolisis (terurai oleh air) sehingga menjadi berkurang dan sebaliknya asam atau basanya menjadi bertambah. Akibatnya pH-nya juga mengalami perubahan yang cukup besar.

Contoh 6.4

100 ml NH 4 OH 1 M dicampur dengan 100 ml NH 4 Br 2 M. Kb NH OH = 10 -5 4 . Jika ke dalam campuran ini ditambahkan 800 ml air, tentukan pH campuran sebelum dan sesudah diencerkan!

Jawab:

a. Sebelum diencerkan NH 4 OH + NH 4 Br ⇒ campuran buffer basa, volum = 200 ml

100 ml 100 ml 1M

2M mmol b sa a

[ OH − ] = kb . mmol aram g

= 10 . -5 100 200

= -6 5 . 10 pOH = 6 – log 5

pH = 14 – ( – log ) 6 5

pH =+ 8 log 5

166 KIMIA XI SMA

b. Setelah diencerkan

Diencerkan sama dengan ditambah air ⇒ yang berubah hanya volum larutan, sedangkan jumlah mol zat terlarutnya (mol basa dan mol garamnya) tetap.

Maka pH larutan pun tetap = 8 + log 5.

6. Fungsi Larutan Penyangga dalam Tubuh Makhluk Hidup dan dalam Kehidupan Sehari-hari

a. Dalam tubuh manusia

Dalam tubuh manusia terdapat sistem penyangga yang berperan dalam mempertahankan pH, yaitu sebagai berikut.

1) Pasangan asam basa konjugasi dari H CO - 2 3 + HCO - terdapat dalam darah. Pasangan buffer ini dapat bereaksi dengan asam

maupun basa sebagai berikut.

(i) H 2 CO 3(aq) + OH -

(aq) ← HCO 3 (aq) +H 2 O (l)

(ii) HCO - +H +

(aq) ← H 2 CO 3(aq)

3 (aq)

- Bila darah menerima zat yang bersifat basa maka H 2 CO 3 akan berubah menjadi HCO - 3 (lihat persamaan i). Bersamaan dengan itu untuk mengimbangi pertambahan ion HCO - 3 maka darah mengikat CO 2 yang ada dalam paru-paru

sehingga berubah menjadi H 2 CO 3 (CO 2 bereaksi dengan

H 2 O). - Sebaliknya bila darah menerima zat yang bersifat asam (hasil

metabolisme) maka ion HCO - 3 akan berubah menjadi H 2 CO 3 (lihat persamaan ii), akibatnya jumlah H 2 CO 3 makin banyak.

H 2 CO 3 ini akan terurai menjadi H 2 O dan CO 2 . Kelebihan CO 2 ini dikeluarkan melalui paru-paru pada waktu bernapas. Dengan adanya buffer H 2 CO - 3 – HCO - 3 menyebabkan pH darah bertahan antara 7,35 - 7,45. Apabila mekanisme peng-

aturan pH dalam tubuh gagal (misal sakit) sehingga pH turun sampai di bawah 7 atau naik sampai di atas 7,8 maka dapat menyebabkan kerusakan yang permanen pada organ tubuh, atau bahkan kematian.

2) Pada cairan intrasel dalam tubuh, terdapat sistem penyangga

H 2 2-. PO - 4 – HPO 4 Sistem ini bereaksi dengan asam maupun basa.

(i) H

2 PO 4 (aq) + OH (aq) ← HPO 4 (aq) +H 2 O (l)

XI SMA 167

KIMIA

(ii) HPO 2-

4 (aq) +H +

(aq) ← H 2 PO 4 (aq)

Campuran penyangga ini berperan dalam ekskresi ion H + pada ginjal.

3) Suatu enzim akan dapat bekerja dengan baik bila berada dalam pH tertentu. Untuk tetap dapat mempertahankan pH ini tentu saja diperlukan adanya suatu sistem penyangga tertentu.

Demikian juga, untuk tumbuhnya kultur suatu bakteri diperlukan lingkungan dengan pH tertentu.

b. Dalam industri farmasi

Dalam industri farmasi l arutan buffer (biasanya digunakan senyawa H PO –H PO - 3 4 2 4 ) biasa ditambahkan pada waktu

pembuatan obat-obatan, dengan tujuan agar zat aktif obat tetap berada pada pH tertentu, meskipun ada pengaruh penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat dan pengenceran.

Di samping itu larutan buffer juga diperlukan di bidang fotografi, industri kulit, dan zat warna. Buah-buahan dalam kaleng, perlu ditambahkan asam sitrat dan Natrium sitrat untuk menjaga pH agar tidak mudah dirusak oleh bakteri.

B. HIDROLISIS

Seperti telah kita ketahui, reaksi Asam + basa ⎯→ garam + air disebut reaksi penetralan.

Akan tetapi, apakah setiap senyawa garam bila dilarutkan dalam air selalu menghasilkan larutan yang bersifat netral? Berikut ini adalah perubahan yang terjadi pada kertas lakmus bila dimasukkan dalam larutan garam.

Tabel 6.2 Sifat larutan garam

Perubahan kertas lakmus

Larutan Sifat larutan

netral CH 3 COONa

biru

merah

basa NH 4 Cl

Na 2 SO 4 biru

biru

netral

Na 2 CO 3 biru

biru

basa

NH 4 F merah

merah

asam

CH 3 COONH 4 biru

merah

netral

168 KIMIA XI SMA

Data di atas dapat disimpulkan bahwa larutan garam ada yang bersifat asam, basa, atau netral. Mengapa larutan garam ada yang bersifat asam, basa, atau netral? Dalam menjelaskan sifat larutan garam ini digunakan konsep hidrolisis.

1. Pengertian hidrolisis

Hidrolisis berasal dari kata hidro yang berarti air dan analisis yang berarti peruraian. Jadi hidrolisis garam adalah peristiwa penguraian garam oleh air menjadi asam dan atau basa pembentuknya.

Garam tersusun oleh kation (ion positif) yang berasal dari basa dan anion (ion negatif) yang berasal dari asam. Sebagai elektrolit kuat, garam LA di dalam air terionisasi sempurna, menghasilkan kation L + dan anion A - . Reaksinya: LA (aq) ⎯→ L + (aq) +A - (aq)

Menurut konsep ini, hanya kation dan anion yang lemah saja yang mengalami hidrolisis (bereaksi dengan air) sehingga membentuk asam atau basa penyusun garam tersebut.

a. Hidrolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah

Misal: CH 3 COONa

Reaksinya:

CH 3 + COONa (aq) ⎯→ CH 3 COO - (aq) + Na (aq)

(l) ← CH 3 COOH aq) + OH (aq) ⇒hidrolisis identik (anion lemah)

CH 3 COO -

(aq) +H 2 O

(asam) reaksi asam basa

Bronsted-Lowry

Adanya ion OH - ini menunjukkan bahwa hasil hirolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah menghasilkan larutan yang bersifat basa (pH > 7).

b. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat

Misal: NH 4 Cl

Reaksinya: NH

4 Cl (aq) ⎯→ NH

4 (aq) + Cl (aq)

NH + +H O → 4 (aq) 2 (l) ← NH 4 OH + H + (aq)

(kation lemah) Pada hidrolisis garam jenis ini diperoleh larutan yang bersifat asam (ditandai pada zat hasil terdapat ion H + ) sehingga larutan ini memi-

liki pH < 7.

XI SMA 169

KIMIA

c. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah

Misal: CH 3 COONH 4 Reaksinya: CH COONH

⎯→ CH COO 3 - 3 (aq) + NH 4(aq) + 4 (aq)

CH COO - +H O →

2 (l) ← CH 3 COOH aq) + OH (aq)

3 (aq)

(anion lemah)

NH + 4 (aq) +H 2 O → (l) ← NH 4 OH aq) +H + (aq)

(kation lemah)

(basa)

Pada garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah, baik kation maupun anionnya mengalami hidrolisis, sehingga menghaslkan asam dan sekaligus basa pembentuk garam tersebut. Peristiwa hidrolisis seperti ini disebut hidrolisis total atau sempurna. Adapun bila dalam hidrolisisnya hanya diperoleh asam atau basa pembentuk garam tersebut, hidrolisisnya disebut hidrolisis sebagian atau parsial.

Bagaimanakah sifat larutan yang dihasilkan dari hidrolisis garam jenis ini?

d. Garam yang berasal dari basa kuat dan asam kuat

Misal: NaCl Reaksinya: NaCl ⎯→ Na + + Cl - (aq) (aq) (aq)

Baik ion Na + maupun ion Cl - merupakan kation dan anion kuat, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air (tidak mengalami hidrolisis).

Na + (aq) +H 2 O (l) ⎯→ tidak bereaksi Cl - (aq) +H 2 O (l) ⎯→ tidak bereaksi Karena tidak dihasilkan ion H + maupun OH - yang baru, maka

berarti konsentrasi ion H + dan ion OH - tetap sama seperti yang terkandung dalam pelarut (H 2 O). Dengan demikian larutan ini

tetap bersifat netral (pH = 7).

2. Tetapan Hidrolisis (Kh) dan pH Larutan Hasil Hidrolisis Garam

Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu yang mengalami hidrolisis tetapi cukup mampu untuk mengubah harga pH larutan. Sebagai reaksi kesetimbangan reaksi hidrolisis ini juga memiliki tetapan kesetimbangan yang disebut tetapan hidrolisis, yang diberi lambang Kh.

170 KIMIA XI SMA

a. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah

1) Penentuan rumusan Kh Contoh: Garam NH 4 Cl NH 4 Cl (aq) ⎯→ NH + 4 (aq) + Cl - (aq) ............................. (i)

NH + +H O → 4 (aq) 2 (l) ← NH 4 OH( aq) +H + (aq) ............. (ii)

Karena H 2 O yang bereaksi sangat sedikit,

[ NH OH H ][

maka konsentrasinya dianggap tidak

[ NH 4 ][ HO 2 ]

berubah (tetap)

[H 2 O] sebagai bilangan yang tetap disatukan dengan K yang juga suatu tetapan, menjadi [ NH OH H + 4 ][ ]

Bila persamaan ini dikalikan dengan

dan [H ][OH ] = Kw + -

1 maka K= h .Kw atau Kb

Kw K= h Kb

2) Penentuan rumus [H + ]

Karena pada garam ini asamnya lebih kuat, maka untuk menen- tukan harga pH larutan dilakukan dengan cara mencari [H + ] sebagai berikut.

Dari persamaan (ii) diketahui

NH +

4 (aq) +H 2 O (l) ← NH 4 OH( aq) +H (aq) Pada kesetimbangan ini besarnya [NH 4 OH] = [H + ] sehingga

dapat ditulis:

XI SMA 171

atau Kh =

[ NH + 4 ]

[ NH 4 ]

maka H ] =

Kh NH [ [ + 4 ] dan [ H ] = Kh NH [ + 4 ] Karena [NH + 4 ] berasal dari garam NH 4 Cl (lihat persamaan (i))

maka [NH + 4 ] = [NH 4 Cl] = molaritas garam = Mg

Dan [ H ] = Kh . Mg . Mg

+ ] = Kw

atau [ H

Untuk garam (NH 4 ) 2 SO 4 dalam air terionisasi menjadi: (NH

4 ) 2 SO 4(aq) ⎯→ 2NH 4 (aq) + SO 4 (aq)

Dari persamaan ini diketahui bahwa:

+ ] = Kh . 2Mg atau

[NH + 4 ] = 2 [(NH 4 ) 2 SO 4 ] = 2 Mg. maka [ H

[ H + ] = Kw . 2Mg Kb

b. Garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah

1) Penentuan rumus Kh

Contoh: garam CH 3 COONa

CH 3 COONa (aq) ⎯→ CH

3 COO - (aq) + Na (aq) ......................... (i)

CH →

3 COO - (aq) +H 2 O (l) ← CH 3 COOH (aq) + OH (aq)

[ CH COOH OH ][ ] K =

[ CH COO − 3 ][ HO 2 ] [ CH COOH OH 3 ][ − ]

KHO [ 2 ] =

[ CH COO − 3 ]

[ CH COOH OH ][ − ] Kh =

[ CH COO − 3 ] [ H + ]

Bila persamaan ini dikalikan dengan

172 KIMIA XI SMA

[ CH COOH OH ][ − ][ H + ]

Kh =

[ CH COO − 3 ][ H + ]

[ CH COOH

maka Kh =1 atau Kh =

Selanjutnya, bagaimana cara menghitung pH larutan ini? Karena pada garam ini basanya lebih kuat maka harus mencari

besarnya [OH - ] yang ada dalam larutan tersebut.

b. Penentuan rumusan [OH - ] Perhatikan kembali persamaan:

CH COO - +H O →

COOH(

2 (l) ← CH 3 aq) + OH (aq)

3 (aq)

[ CH COOH OH −

Pada reaksi hidrolisis ini, mol CH COOH dan mol OH - 3 yang terjadi adalah ekuivalen maka [CH COOH] = [OH - 3 ], sehingga per-

samaan di atas dapat ditulis: [ OH − ][ OH − ]

Karena CH

3 COO berasal dari CH 3 COONa (lihat persamaan (i)) maka [CH 3 COO - ] = [CH 3 COONa] = molaritas garam = Mg

Dan [ OH − ] = Kh . Mg

atau [ OH − ] = Kw . Mg Ka

Untuk garam Ca(CH

3 COO) 2 yang mengandung [CH 3 COO ]=2

x Mg berlaku:

[ OH − ] = Kh . 2Mg atau [ OH − ] = Kw . 2Mg Ka

XI SMA 173

KIMIA

c. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah

1) Penentuan rumusan Kh Misal: Garam CH 3 COONH 4 . Garam ini dalam air terionisasi menjadi CH COONH

4(aq) ⎯→ CH 3 COO 3 - (aq) + NH 4 (aq)

Karena baik kation maupun anionnya lemah maka keduanya mengalami hirolisis.

Reaksinya: CH 3 → COO - (aq) + NH + 4 (aq) +H 2 O (l) ← CH 3 COOH (aq) + NH 4 OH (aq)

[ CH COOH NH OH ][ ] K =

[ CH COO − NH + 3 ][ 4 ][ HO 2 ]

KHO [ 2 ] = [ CH COO − ][

[ CH COOH NH OH 3 ][ 4 ]

3 NH 4 ]

[H + ][ OH − ]

Bila persamaan ini dikalikan dengan

[H + ][ OH − ]

menjadi : [ + CH COOH NH OH

[ CH COOH 3 ]

2) Penentuan rumus [H + ] Perhatikan reaksi: CH COO 3 - (aq) + NH +

4 (aq) +H 2 O (l) ← CH 3 COOH (aq) + NH 4 OH (aq)

[ CH COOH NH OH 3 ][ 4 ]

Bila dikalikan

+ [ 2 CH COOH NH OH

[ CH COO 3 ][ NH 4 ] [H ]

Karena [CH COO -

3 COOH] = [NH 4 OH] dan [CH 3 ] = [NH 4 ] maka:

174 KIMIA XI SMA

[ CH COOH CH COOH ][ = ] 3 3 + 2

Dengan demikian besarnya [H + ] tidak bergantung pada konsentrasi garam, melainkan hanya bergantung pada harga Ka dan Kb.

1. Bila Ka = Kb maka larutan bersifat netral (pH = 7)

2. Bila Ka > Kb maka larutan bersifat asam (pH < 7)

3. Bila Kb > Ka maka larutan bersifat basa (pH > 7)

Tabel 6.3 Rumus pH dari hidrolisis garam

pH Rumus [H + ] No.

Jenis garam

atau [OH - ]

- - kuat dan basa kuat drolisis

1. Garam dari asam

tidak terhi-

Kw [ H += Kw ] Mg Kh = 2. Garam dari asam

kuat dan basa

= 3. Garam dari basa

kuat dan asam

Ka Kw . [ H += ] Kw Kh = 4. Garam dari asam

hidrolisis

tergantung Kb Ka Kb .

lemah dan basa

total

Ka dan Kb

lemah

XI SMA 175

KIMIA

Contoh soal 6.5

1. Sebanyak 10,7 gram garam NH 4 Cl (Mr = 53,5) dilarutkan dalam air hingga volume larutan menjadi 500 ml.

a. Tentukan konsentrasi larutan NH 4 Cl!

4 OH = 1 x 10 berapa pH larutan garam tersebut? Jawab:

b. Jika Kb NH

Jadi konsentrasi larutan NH 4 Cl = 0,4 M = 4 . 10 -1 M

b. NH 4 Cl adalah garam, yang kuat asamnya, jadi digunakan rumus:

2. 100 ml larutan NaOH 0,1 M dicampur dengan 25 ml larutan CH 3 COOH 0,4 M. (Ka CH

3 COOH = 10 )

a. Berapa pH larutan masing-masing sebelum dicampur?

b. Berapa pH larutan setelah dicampur? Jawab:

a. Larutan NaOH 0,1 M [OH - ] = b . Mb = 1 x 0,1 = 10 -1

pOH = 1 pH = 13 Larutan CH 3 COOH 0,2 M

176 KIMIA XI SMA

[ H += ] Ka Ma . [ H += ] 10 − 5 .. 1 4 10 − − = 3 . 2 10

pH =− 3 log 2 = , 2 699

b. Campuran NaOH (basa) dan CH 3 COOH (asam) direaksikan dulu

CH 3 COOH + NaOH

⎯→ CH 3 COONa + H 2 O

100 ml 0,1 M

25 ml 0,4 M

Mula-mula = 10 mmol

10 Karena yang ada dalam larutan hanya garam CH 3 COONa (yang kuat basanya) maka digunakan rumus:

mmol garam [ OH −= ]

ml larutan

3. 100 ml larutan (NH 4 ) SO

2 4 0,1 M, Kh = 10

Berapakah pH larutan tersebut? Jawab:

(NH 4 ) 2 SO 4 adalah garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah, berarti larutan besifat asam maka yang dicari adalah [H + ]. Karena tiap

molekul garam mengikat 2 ion yang mengalami hidrolisis maka rumus yang digunakan:

[ H + ] = Kh . 2 Mg

[ 1 H += ]

XI SMA 177

Latihan

Data pH dan volum NaOH yang digunakan jika direaksikan 50 mL CH 3 COOH 0,1 M dengan NaOH 0,1 M adalah:

Volum NaOH

0 25 48 49 49,8 49,9 50 50,1 50,2 51 yang ditambahkan

pH larutan 2,87 4,74 6,12 6,43 7,34 7,44 8,72 10,0 10,3 11,0

a. Buatlah grafik perubahan pH larutan sebagai fungsi volum larutan NaOH yang ditambahkan dari data di atas! Gunakan milimeter block!

b. Dari grafik tersebut, tentukan titik ekuivalennya!

c. (i) pada penambahaan volum NaOH sebanyak 25 mL ternyata pH, larutan adalah 4,74

(ii) pada penambahan volum NaOH sebanyak 50 mL, pH larutan adalah 8,72

(iii)pada penambahan volum NaOH sebanyak 51 mL, pH larutan adalah 11,0

Menyataan di atas, berilah penjelasan dengan perhitungan mengapa demikian?

178 KIMIA XI SMA

cc cc i KK KK uu uu nn i

RANGKUMAN

aa aa KK KK aa aa tt tt

Larutan penyangga - Larutan penyangga adalah larutan yang Buffer asam

dapat mempertahankan pH bila ditam- Buffer basa

bah sedikit asam basa atau air Hidrolisis

2 jenis larutan buffer: Tetapan hidrolisis

larutan buffer asam: campuran antara asam lemah dan basa konjugasi

larutan buffer basa: campuran antara basa lemah dan asam konjugasinya

- * Rumus mencari pH buffer asam

[ H ] = Ka .

mol asam

mol garam * Rumus mencari pH buffer basa

[ OH − ] = Kb .

mol basa

mol garam - Hidrolisis: peristiwa penguraian garam

oleh air - Jenis-jenis hidrolisis:

a. Hidrolisis garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah garamnya bersifat basa, garam terhidrolisis sebagian

b. Hidrolisis garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah, garamnya bersifat asam, garam terhidrolisis sebagian

c. Hidrolisis garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah, sifat garam tergantung harga Ka/Kb garam terhidrolisis total.

- pH hidrolisis

a. Garam yang berasal dari basa kuat

dan asam lemah

Kh =

Ka [ OH − ] = Kh Mg .

XI SMA 179

KIMIA

b. Garam yang berasal dari basa lemah

dan asam kuat

c. Garam yang berasal dari basa lemah

dan asam kuat

P P ELATIHAN SOAL

I. Pilihlah jawaban yang tepat!

1. Larutan penyangga berisi cam-

3. Iika larutan diencerkan menjadi puran ....

3 kali volum semula pH larutan

a. asam lemah dengan garam tidak berubah. Hal ini terjadi apa saja

pada larutan yang mengan-

b. asam lemah dengan basa

dung ....

kuat

a. 100 ml CH 3 COOH 0,1 M +

c. asam kuat garamnya

50 ml NaOH 0,2 M

d. basa lemah dengan asam

b. 100 ml NH 4 OH 0,1 M + 100 konjugasinya

ml HCl 0,1 M

e. basa lemah dengan asam

ml HCl 0,05 M

2. Campuran larutan-larutan

d. 25 ml HCl 0,1 M + 25 ml berikut yang bukan bersifat

NaOH 0,1 M

buffer adalah ....

e. 25 ml HCl 0,1 M + 10 ml

a. HCOOH + Ba(HCOO) 2 NaOH 0,1 M

b. NaOH + Ba(HCOO) 2 4. Suatu larutan yang mengan-

c. NH 3 + (NH 4 ) 2 SO 4 dung 0,1 mol asam asetat (Ka =

d. NaH PO + Na HPO

10 2 -5 4 2 4 ) dan 0, 01 mol Natrium

e. H 3 PO 4 + NaH 2 PO 4 asetat mempunyai pH ....

a. 2

d. 5

b. 3

e. 6

c. 4

180 KIMIA XI SMA

5. Jika 100 ml HCl 0,1 M dicam-

9. 100 ml larutan suatu asam lemah purkan dengan 200 ml larutan

HA (Ka = 10 -5 ) tepat bereaksi NH 3 0,3 M, (Kb = 10 -5 ) pH

dengan 50 ml larutan KOH 0,2 larutan adalah ....

M. Bila ke dalam 500 ml larutan

a. 5 - log 5 asam ini ditambahkan 1 gram

b. 5 + log 5 NaOH (Mr = 40) maka pH larut-

c. 9 - log 9 an yang terjadi adalah ....

6. p gram garam HCOONa (Mr =

c. 3

10. Ke dalam larutan basa lemah larutan HCOOH 0,1 M (Ka =

68) dicampur dengan 100 ml

LOH ditambahkan padatan

10 -6 ) diperoleh pH = 5. Maka garam L 2 SO 4 , sehingga konsen- harga p adalah ... gram.

trasi LOH menjadi 0,1 M dan kon-

a. 0,068 sentrasi L 2 SO 4 0,05 M. Bila Kb =

b. 0,68

10 -5 maka pH campuran adalah ....

7. Campuran suatu basa lemah

11. Garam berikut yang tidak me- NH 3(aq) 1 M dengan larutan

ngalami hidrolisis adalah ....

a. CH 3 COOK pH = 10. Jika Kb NH

garam NH 4 Cl 1 M mempunyai

b. CH 3 COONH 4 maka perbandingan volum

= 10 3(aq) -5

c. NH 4 Cl

kedua larutan yang dicampur

Volum NH 3 (cm 3 ) Volum NH Cl (cm 3 4 )

12. Fenolftalin (PP) akan menjadi

10 berwarna merah apabila diteteskan dalam larutan ....

50 a. CH 3 COOH d. K 2 CO 3

e. 25

25 b. NaNO 3 e. NH 4 Cl

8. 75 ml NH 4 OH 0,4 M direaksi-

c. H 2 SO 4

13. Larutan garam yang dapat Jika Kb NH

kan dengan 50 ml H 2 SO 4 0,1 M.

4 OH = 2 . 10 dan

memerahkan kertas lakmus

adalah ....

log 2 = 0,3, maka pH larutan

a. CH 3 COONH setelah bereaksi adalah ....

a. 5,6

d. 9,6

b. CH 3 COONa

b. 6,3

e. 10,8

c. AlCl 3

c. 8,3

d. Na 2 SO 4

e. Ba(NO 3 ) 2

XI SMA 181

KIMIA

14. Garam yang dalam air me-

a. 50 ml 0,5 M HCl + 50 ml 0,5 ngalami hidrolisis sempurna

M NaOH

adalah ....

b. 50 ml 0,5 M HCl + 50 ml 0,5

a. AlCl 3 M NH 4 OH

b. Na 2 CO 3 c. 50 ml 0,5 MHCl + 100 ml 0,5

c. (NH 4 ) 2 S

M NH 4 OH

d. CuSO 4 d. 50 ml 0,5 M CH 3 COOH + 50

e. FeCl ml 0,5 M NH 4 OH

e. 50 ml 0,5 M CH 3 COOH + 50

15. Di antara senyawa-senyawa di bawah ini yang bila dilarutkan

ml 0,5 M NaOH dalam air menghasilkan larutan

18. Larutan NH 4 OH 0,1 M mem- dengan pH lebih dari 7 adalah

punyai pH = 11. pH larutan ....

NH 4 Cl 0,1 M adalah ....

a. Amonium klorida

a. 3

d. 9

b. Kalium nitrat

b. 5

e. 11

c. Natrium asetat

c. 7

d. Amonium asetat

e. Aluminium sulfat

19. Jika diketahui Ka CH 3 COOH =

1 x 10 -5 . pH larutan

16. Jika Ka CH 3 COOH = 2 x 10

Ca(CH 3 COO) 2 0,1 M adalah .... dan Kb NH 4 OH = 2 x 10 , maka

e. 9 + log 1,4 M adalah ....

pH larutan CH 3 COONH 4 0,02

20. Agar diperoleh larutan dengan

b. 6,5

e. 10 pH = 9 maka massa

c. 7 CH 3 COONa (Mr = 82) yang

17. Dari campuran larutan di harus dilarutkan dalam 10 ml bawah ini yang menghasilkan

air adalah .... (Ka = 10 -5 ) garam terhidrolisis sebagian

d. 4,1 dan larutannya bersifat basa

a. 0,08

e. 8,2 adalah ....

b. 0,82

c. 2,05

II. Jawabah pertanyaan di bawah ini!

1. Apakah yang dimaksud larutan penyangga? Sebutkan 2 jenis larutan penyangga, masing-masing dengan 3 contoh!

2. Hitunglah pH dari 1 liter larutan yang mengandung 50 mmol CH 3 COOH dengan 5 mmol CH 3 COONa! (Ka CH 3 COOH = 1 x 10 -5 ). Apabila ke dalam larutan ini ditambahkan lagi 1 liter air, berapakah pH

larutan yang sekarang?

182 KIMIA XI SMA

3. 200 ml larutan CH 3 COOH 0,2 M dicampur dengan 100 ml larutan NaOH 0,1 M. Tentukan pH larutan itu sebelum dan sesudah dicam-

purkan! (Ka CH 3 COOH = 1 x 10 -5 )

4. Berapa ml larutan CH 3 COOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 200 ml larutan CH 3 COOK 0,1 M untuk membuat larutan dengan pH = 5? (Ka CH

3 COOH = 1 x 10 )

-5

5. Berapa ml larutan NaOH 0,1 M dan larutan CH 3 COOH 0,1 M masing- masing diperlukan untuk membuat 120 ml larutan penyangga dengan

pH = 5? (Ka CH COOH = 1 x 10 -5 3 )

6. Manakah garam di bawah ini yang terhidrolisis sempurna, yang ter-

hidrolisis sebagian, dan yang tidak terhidrolisis dalam air?

a. Perak nitrat

b. Natrium karbonat

c. Amonium sulfida

d. Barium klorida

7. Sebutkan sifat laruutan (asam, basa, atau netral) berikut

a. Amonium bromida

b. Barium klorida

c. Aluminium sulfat

d. Kalium asetat

8. Bila Ka HCN = 5 x 10 -6 , berapakah tetapan hidrolisis dari larutan NaCN? (Kw = 10 -14 )

9. Bila Kb NH 4 OH = 1,8 x 10 -5 berapakah pH larutan NH 4 Cl 0,04 M?

10. 250 ml larutan HF 0,3 M direaksikan dengan 150 ml larutan KOH 0,5 M. Jika Ka HF = 10 -3 , berapa pH campuran tersebut?

A. LARUTAN PENYANGGA B. HIDROLISIS - Hidrolisis