9-kesetimbangan-asam-basa

5/16/2018 9-kesetimbangan-asam-basa - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/9-kesetimbangan-asam-basa 1/60

KESETIMBANGAN ASAM

BASAReferensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern”

Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb



1. KLASIFIKASI ASAM

DAN BASA



Asam menurut Arhenius adalahsenyawa yang bila dilarutkan dalamair akan meningkatkan konsentrasi ion

hidrogen (H+) di atas nilainya dalamair murni.

Basa meningkatkan konsentrasi ion

hidroksida (OH-)



Asam dan Basa Bronsted-Lowry Diperkenalkan oleh Johannnes

Bronsted & Thomas Lowry pada tahun1923

Asam didefinisikan sebagai suatu zatyang dapat memberikan ion hidrogen,dan sebuah basa adalah suatu zat

yang dapat menerima ion hidrogen Dalam reaksi asam basa, ion hidrogen

dipindahkan dari asam ke basa



CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO-(aq)

Asam 1 Basa 1 Asam 2 Basa 2

Asam-basa terdapat sebagai pasangankonyugat. CH3COO- adalah basa

konyugat dari CH3COOH dansebaliknya. H3O+ dan H2O jugamembentuk pasangan asam-basakonyugat.

HCl(dalam NH3) + NH3(l) NH4+(dalamNH3) + Cl-(dalamNH3)


Contoh asam basa bronsted lowry padapelarut non-H2O



Beberapa molekul dan ion dapatberfungsi sebagai asam maupunsebagai basa tergantung konsidi

reaksi sehingga disebut amfoter.Sebagai contoh air dan ion hidrogenkarbonat

CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+

(aq) + CH3COO-

(aq)H2O(l) + NH3(aq) NH4

+(aq) + OH-(aq)

H2CO3-(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + CO22-(aq)

H2O(l) + HCO3-(aq) H2CO3(aq) + OH-(aq)




Asam dan Basa Lewis

Basa Lewis merupakan jenis basayang menyumbangkan sepasangelektron bebas (donor elektron)

Asam Lewis adalah jenis asam yangmenerima sepasang elektron bebas(akseptor elektron)

Salah satu contohnya reaksi molekulyang kekurangan elektron BF3 denganmolekul kaya elektron NH3

membentuk BF3NH3



Definisi Lewis mensistematiskan kimiaberbagai macam oksida biner yangdapat dianggap sebagai anhidrida

asam atau basa Anhidrida asam didapatkan dengan

mengambil air dari suatu asam okso

sampai hanya tertinggal oksidanya,dengan demikian CO2 merupakananhidrida asam karbonat (H2CO3)

CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)



Oksida logam Golongan I dan IIadalah anhidrida basa, yang diperolehdengan menghilangkan air dari

hidroksida yang sesuai. Contohkalsium oksida, CaO, adalah anhidridabasa dari kalsium hidroksida Ca(OH)2

CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(s)

Reaksi oksida asam dan basa Lewis

CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s)



Perbandingan antara Definisi Arhenius,Bronsted-Lowry, dan Lewis

Reaksi Netralisasi HCl dan NaOH :HCl + NaOH H2O + NaClasam basa air garam

Menurut Arhenius, HCl adalah asam danNaOH adalah basa

Menurut Bronsted-Lowry, H3O+ adalah

asam dan OH- adalah basa Menurut Lewis, H+ adalah asam dan OH-

adalah basa, karena proton menerimasepasang elektron bebas yang diberikanoleh OH-



2. SIFAT ASAM DAN SIFAT BASA DALAM

LARUTAN AIR: SKEMA BRONSTED LOWRY



Air sangat efektif digunakan sebagaipelarut, karena memiliki momendwikutub yang cukup besar, yang

mampu menstabilkan zat terlarut polardan ionik. Air ikut serta dalam reaksiasam-basa, baik sebagai reaktan

maupun sebagai pelarut



Autoionisasi Air

Air sebagai asam dan basa

H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)

asam1 basa2 asam2

basa1

Reaksi ini bertanggung jawabterhadap autoionisasi air dengan

persamaan[H3O

+][OH-] = Kw

Dimana Kw tetapan hasil ionisasi ion

untuk air sebesar 1x10-14 pada suhu



Air murni mengandung ion H3O+ danOH- , dan karena adanya netralitaslistrik total, maka banyaknya setiap

jenis ion harus sama, sehingga[H3O

+] = [OH- ] = y

y2 = 1,0 x 10-14

y = 1,0 x 10-7



Asam dan Basa Kuat

Asam kuat adalah asam yangseluruhnya terionisasi di dalam larutanair. Contohnya HCl, HBr, HI, H2SO4,

HNO3, dan HClO4

Kekuatan asam dari seluruh asamkuat sama besar (efek perataan)

dalam pelarut air, walaupunkemampuan untuk menyumbangkanhidrogen berbeda

Kesetimbangan reaksi asam kuat



Basa kuat yaitu basa yang bereaksisempurna menghasilkan ion OH- biladilarutkan dalam air. Ion amida (NH2

-)

dan hidrida (H

-

) merupakan basa kuat Kekuatan basa dari seluruh basa kuat

sama besar (efek perataan) dalampelarut air, walaupun kemampuan

untuk menyumbangkan OH- berbeda Kesetimbangan reaksi basa kuat

bergerak ke arah kanan (=1)



Fungsi pH

Konsentrasi ion hidronium dalam airberkisar dari 10 M sampai 10-15 M.interval ini diperkecil dengan

menggunakan skala logaritma yangdisebut pH

pH = - log10 [H3O+]

pH = - log10 [Kw]/[OH-]

Larutan asam, pH < 7

Larutan netral, pH = 7

Larutan basa, pH > 7



3. KEKUATAN ASAM DAN

BASA



Asam lemah jika perpindahan ionhidrogen ke air tidak berlangsungsampai selesai (mencapai

kesetimbangan) Asam lemah merupakan elektrolit

lemah

Asam lemah menghasilkan sifatkoligatif yang lebih kecil daripadaasam kuat



Reaksi kesetimbangan asam lemah

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq)

Rumus kesetimbangan

[H3O+] [A-]

= Ka[HA]

Ka

adalah tetapan kesetimbanganasam pada suhu tertentu



Asam kuat mempunyai Ka diatas 1,sehingga [HA] dalam penyebut kecildan asam hampir seluruhnya

terionisasi. Asam lemah mempunyai Ka lebih kecil

dari 1 dan senyawa terionisasinya

memiliki konsentrasi yang rendah



Kekuatan basa berbanding terbalikdengan kekuatan asam konyugatnyaH2O(l) + NH3(aq) NH4

+(aq) + OH-(aq)


Persamaan kesetimbangannya[NH4

+] [OH-]= Kb[NH3]

[NH4+] Kw

= Kb[NH3] [H3O+]

Kw= KbKa



Ka merupakan tetapan ionisasi asamuntuk NH4

+, asam konyugat dari basaNH3.

Hubungan umum antara Kb dari suatubasa dengan Ka dari asam konyugatmenunjukka bahwa Kb tidak perlu

ditabelkan secara terpisah dari Kakarena kedua terhubung melalui Kw =Ka Kb



Jika dua basa bersaingmemperebutkan ion hidrogen, basayang lebih kuat akan menang pada

saat kesetimbangan tercapai. Asamyang lebih kuat menyumbangkan ionhidrogen ke basa yang lebih kuat,

menghasilkan asam yang lebih lemahdan basa yang lebih lemah



HF(aq) + CN-(aq) HCN(aq) + F-(aq) (1)


Tetapan kesetimbangan[HCN][F-]

= K [HF] [CN-]

Reaksi keseluruhanHF(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + F-(aq) (2)

HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq) (3)



Reaksi 1diperoleh denganmengurangkan reaksi 2 dengan reaksi3

Jadi nilai K diperoleh denganmembagi nilai Ka 2 dengan Ka 3

K =

Ka 2

Ka 3HCN adalah asam yang lebih lemahdaripada HF, Ka 3 lebih kecil dari Ka 2

dan K lebih besar dari 1



Elektronegativitas dan Kekuatan AsamOkso

Kecendrungan kekuatan relatif asamokso dijelaskan oleh pengaruh darielektronegativitas dan polaritas ikatanterhadap kemudahan peyumbangan

proton. Asam okso menyumbangkanproton dalam larutan air yangsebelumnya terikat pada atom oksigen.

–X –O –H

Elektronegativitas X (sangat) negatif (B,C, P, As, S, Se, Br, I) sehinggacenderung melepaskan H+ (asam)(bukannya melepaskan OH-)



Indikator

Indikator adalah zat warna larut yangperubahan warnanya tampak jelasdalam rentang pH yang sempit.

Jenis indikator yang khas adalahasam organik yang lemah yangmempunyai warna berbeda dari basa

konyugatnya



Indikator yang berbeda mempunyai nilai Ka yang berbeda sehingga menunjukkanperubahan warna pada nilai pH yangberbeda pula

Semakin lemah suatu indikator sebagaiasam, semakin tinggi pH di tempat terjadinyaperubahan warna. Perubahan warna itumuncul pada rentang satu sampai dua

satuan pH. Ini membatasi ketepatan dari penentuan pH

melalui pemakaian indikator. Namun haltersebut tidak mempengaruhi penentuananalisis konsentrasi asam atau basa melaluititrasi, selama indikator yang digunakan



4. KESETIMBANGAN YANG MELIBATKAN

ASAM DAN BASA LEMAH



Asam dan basa lemah hanya bereaksisebagian dengan air, sehingga untukmenghitung pH larutannya kita

menggunakan Ka atau Kb serta hukumkesetimbangan kimia



Asam Lemah

Asam lemah mempunyai nilai Ka lebihkecil dari 1. Nilai pKa mulai dari noluntuk asam lemah yang paling kuat

dan terus bergerak naik. Bila asam lemah dilarutkan dalam air,

konsentrasi awalnya diketahui, tetapi

reaksi sebagiannya dengan airmenghabiskan sejumlah HA danmenghasilkan A- dan H3O

+



Lihat contoh 10.3CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + CH3COO-(aq)

asam asetat hidronium ionasetat

tekanan parsial awal 1.000 ≈0 0

perubahan tekanan parsial -y +y+y

tekanan parsial kesetimbangan 1.000 – y yy

[H3O+][CH3COO-]

= K [CH3COOH]

y2

= 1.76 x 10-5



y = 4.2 x 10-3 MpH = - log10 [4.2 x 10-3]

pH = 2.38



Basa lemah

Penjelasan asam lemah mirip denganbasa lemah

Kb = ketetapan kesetimbangan basa

Basa lemah bereaksi dengan air untukmenghasilkan OH-

Jumlah ion yang dihitung [OH-]

Kb dari basa lemah lebih kecil dari 1dan semakin lemah suatu basa,semakin kecil nilai Kb-nya



Hidrolisis

Hidrolisis adalah istilah umum yangdiberikan untuk reaksi suatu zat denganair, dan hidrolisis diterapkan secarakhusus pada reaksi dimana pH berubah

dari 7 pada saat pelarutan suatu garamdalam air.

Penjelasan lengkapnya pada reaksihidrolisis amonium klorida

NH4+(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + NH3(aq)

Hal ini menjelaskan mengapa pH larutanamonium klorida < 7 (asam)



Hidrolisis tidak terjadi pada semua ion,hanya dengan ion-ion yangmerupakan asam konjugat dari basa

lemah dan basa konjugat dari asamlemah.

Hal ini menjelaskan mengapa NaF

bersifat sedikit basa dan NaCl bersifatnetral



5. LARUTAN BUFFER



Larutan buffer adalah semua larutanyang pH-nya dapat dikatakan tetap,walaupun ditambahkan sedikit asamlemah beserta basa lemah konjugatnya

dalam konsentrasi yang hampir sama. Larutan buffer berperan besar dalam

mengontrol kelarutan ion-ion dalamlarutan sekaligus mempertahankan pHdalam proses biokimia dan fisiologis.Banyak proses kehidupan sensitifterhadap pH sehingga diperlukan sedikitpengaturan dalam interval konsentrasiH3O

+ dan OH-



Perhitungan Cara Kerja Buffer

Persamaan kesetimbangan ionisasiasam lemah

H3O+

= Ka[HA]

[A-

]Konsentrasi ion hidronium tergantungpada nisbah konsentrasi asam lemahterhadap konsentrasi basa

konjugatnya. Kunci cara kerja larutanbuffer yang efektif adalah menjagaagar kedua konsentrasi ini hampir

sama dan cukup besar



Dengan penambahan sejumlah kecil basa kedalam larutan buffer yang efektif hanyamembutuhkan beberapa persen molekul HAdengan mengubahnya menjadi ion A- danhanya menambahkan beberapa persen saja

A- yang ada sejak awal. Nisbah [HA]/[A-]turun, tetapi hanya sedikit.

Asam yang ditambahkan mengkonsumsisebagian kecil basa A- yang dipakai untukmenghasilkan sedikit HA lagi. Nisbah [HA]/[A-

] sekarang naik, tetapi lagi-lagi perubahannya juga hanya sedikit.

Karena konsentrasi H3O+ sangat dipengaruhi

nisbah ini, perubahan pH-nya juga hanya

sedikit



Pembuatan Buffer

Melalui pemilihan asam lemah yangtepat dan nisbah yang benar antaraasam tersebut dengan basa

konjugatnya, kita dapat membuatlarutan buffer yang mampu menjagaagar pH tetap disekitar nilai yang

diinginkan Perhitungan pH untuk buffer

pH = pKa – log 10 [HA]0

[A-

]0



Dari perhitungan pH (yang ingin dibuat)akan diperoleh nisbah [HA]0 /[A-]0

sehingga diperoleh perbandingan asamdan garam

Buffer yang optimal adalah buffer yangasam dan basa konjugat di dalamnyamempunyai konsentrasi yang hampirsama; jika perbedaannya terlalu besar,ketahanan buffer terhadap pengaruhpenambahan asam atau basa akanberkurang.

Dalam menyeleksi buffer, pilihlah asamdengan pKa sedekat mungkin dengan

pH yang diinginkan



6. KURVA TITRASI ASAM-BASA



Kurva titrasi merupakan grafik pHversus volume dari larutan titrasi V

Konsep kesetimbangan asam basa

dapat dipakai untuk mencari bentukyang tepat dari kurva titrasi bila semuabesaran ini diketahui

Juga dapat digunakan untukmenghitung Ka dan konsentrasi yangtidak diketahui berdasarkan kurva

titrasi eksperimen

Tit i A K t d B



Titrasi Asam Kuat dan BasaKuat Lihat gambar 10.12 (titrasi asam kuatdengan basa kuat) Penambahan NaOH 0 ml, pH =1 Penambahan 30 ml, pH = 1.27 Penambahan 100 ml, pH = 7

ini disebut titik ekivalen, yaitu titik dimana jumlah molekul basa yang ditambahkansama dengan jumlah molekul asam.

Volume basa yang ditambahkan sampaidengan titik akhir disebut volumeekivalen V.

Penambahan NaOH 100,05 ml, pH = 9.4



pH naik dengan tajam tepat sesudah titikekivalen: [H3O+] berubah sebesar 4orde besaran dengan volume NaOH99.8 ml dan 100.02 ml. Oleh karena itu,

indikator yang berubah warnanya antarapH = 5 – 9 akan menunjukkan titik akhirtitrasi dengan ketepatan ± 0.02%

Titik akhir titrasinya dengan demikianhampir sama dengan titik ekivalen

Titrasi basa kuat dengan asam kuat lebihkurang sama. Dalam hal ini pH bergerakdari tinggi ke rendah

Ti i A L h d B



Titrasi Asam Lemah dan BasaLemah Titik ekivalen c0V0 = ctVe

Lihat gambar 10.13

Penambahan NaOH 0 ml, pH = 2.88

Penambahan NaOH 0<V<Ve, pH =4.38

Penambahan NaOH V = Ve, pH 8.73

Penambahan NaOH V>Ve, pH = 8.7



Pilihan indikator yang tepat adalah PPdengan interval pH 8.2 – 10.

Lereng pH terhadap volume basa kuat

adalah kurang curam dekat titikekivalen untuk asam lemahdibandingkan dengan asam kuat,

yang membuat penentuan volumeekivalen (dan konsentrasi asam lemahawal) menjadi kurang tepat



7. ASAM POLIPROTIK



Asam poliprotik memberikan dua ataulebih ion hidrogen ke penerima.Contoh asam sulfat dan asam nitrat

Tahapan reaksi asam sulfatH2SO4(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + HSO4-

(aq)

HSO4-

(aq) + H2O(l) H3O+

(aq) + SO4-

(aq)



Ion hidrogen sulfat adalah amfoter, yangberarti bahwa basa dalam reaksi pertama(dengan asam konjugat H2SO4) dan asamdalam reaksi kedua (dengan basa konjugat

SO42-)

Dalam ionisasi pertama, H2SO4 adalahasam kuat, tetapi hasil ionisasinya sendiri

adalah asam lemah. H3O+

yang dihasilkandalam larutan H2SO4 terutama berasal dariionisasi pertama dan larutan mempunyaipH yang mendekati pH asam kuat

monoprotik dengan konsentrasi yang sama



Namun demikian, bila larutan inibereaksi dengan basa kuat, kekuatannetralisasinya dua kali dibandingkan

asam monoprotik dengan konsentrasiyang sama, karena setiap mol asamsulfat dapat bereaksi danmenetralisasi dua mol ion hidroksida



Asam Poliprotik Lemah

Asam poliprotik lemah terionisasi dalam duatahap atau lebih. Contoh asam karbonatH2CO3(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + HCO3-(aq)

HCO3- (aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + CO22-(aq)

Ka1 = 4.3 x 10-7

dan Ka2 = 4.8 x 10-11

Dua pengamatan penting1. [H3O

+] dalam dua kesetimbangan ionisasiadalah satu jenis dan sama

2. Ka2

tetap dikatakan pasti lebih kecil dari Ka1karena muatan negatif yang tertinggalakibat hilangnya ion hidrogen dalamionisasi pertama menyebabkan ionhidrogen kedua terikat lebih kuat

P h H t h d



Pengaruh pH terhadapKomposisi Larutan Perubahan pH menggeser semua

kesetimbangan asam-basa, termasukkesetimbangan yang melibatkan asam

poliprotik. Persamaan kesetimbanganasam-basa dan tetapankesetimbangan digunakan untukmenghitung banyaknya perubahan

Lihat gambar 10.15



Pada pH tinggi, CO32- mendominasi,dan pada pH rendah, H2CO3 merupakan spesies yang paling

banyak. Pada pH antara (mendekati 8) ion

hidrogen karbonat adalah yang paling

banyak.



8. PERHITUNGAN KESETIMBANGAN

ASAM-BASA YANG TEPAT



Rumus ini digunakan untuk asamyang sangat lemah atau larutan yangsangat encer, sehingga jumlah ion

hidronium dari hasil autoionisasi airtidak dapat diabaikan

[H3O+]3 + (cb + Ka)[H3O

+]2 – (Kw +

caKa)[H3O+

] –

KaKw = 0



Lihat gambar 10.16 Kurva titrasi asam poliprotik

menunjukkan lebih dari satu titik

ekivalen Ve1 = ½ Ve2 = 1 / 3 Ve3



Ok fren, thanks

TugasKesetimbanganAsam Basa

Hal 329 –

332Nomor 9, 10, 19,20, 21, 23, 39, 41,45, 46, 49, 56, 58,

67

9-kesetimbangan-asam-basa

Documents

Transcript of 9-kesetimbangan-asam-basa