Kimia Anorganik 2012 Copyright @edhiTM 1

Dasar-dasar kesetimbangan kimia dalam fase gas bisa digunakan pada reaksi-reaksi dalam larutan berair (aqua)

Reaksi dapat balik dan bertendensi menuju keadaan kesetimbangan.

2

1. Dissosiasi Kesetimbangan antara zat yang terdisosiasi (terlarut), zat tak terdisosiasi (tidak larut) serta komponen-komponennya.Misal: molekul asam asetat dalam keseimbangan ion-ion hidrogen dan ion-ion asetat

2. Solubilitas (Kelarutan)

Kesetimbangan antara fasa murni (biasanya padatan) dan karakteristik spesies-spesiesnya dalam larutan.Misal: padatan barium sulfat dalam keseimbangan dengan ion barium dan ion-son sulfat

3

Senyawa dalam larutan berair dapat terdissosiasi menjadi bagian-bagian lebih sederhana.

Kesetimbangan terbentuk antara spesies-spesies yg tak terdisosiasi dan bagian dari komponen-komponennya.

Jika asam lemah HX ditempatkan dalam air: maka sejumlah daripadanya terdisosiasi

menjadi H+ dan X- HX H+ + X-

HX

X HK

4

ASAM REAKSI Kdis (25C)

Asetat CH3COOH H+ + CH3COO-

1,8 x 10-5

Nitrit HNO2 H+ + NO2- 4,5 x 10-4

Hidroflorida HF H+ + F- 6,7 x 10-4

Hidrosianida HCN H+ + CN- 4,0 x 10-10

Sulfit H2SO3 H+ + SO3- 1,3 x 10-2

Makin rendah harga Kdis, makin lemah sifat asamnya

5

Harga-harga Kdis dinyatakan pada suhu 25C Harga Kdis lebih kecil = asam lebih lemah Asam HCN lebih lemah daripada HF Kdis => 1 asam terdisosiasi ekstensif Kdis =>10 asam terdisosiasi 100%, tidak berlaku untuk

larutan yang sangat pekat (HClO4 Kdis > 10; HNO3; HCl; H2SO4

H2O + HX H3O+ + X-

Dengan mengabaikan air dari hidrasi [ H3O+] bisa diganti dengan [H+]

HXOH

X OHK

2

3

6

Contoh: ASAM ion hidrogen sulfat, HSO4

-, terdisosiasi menjadi H+ dan SO4

2-

HSO4- H+ + SO4

2-

Tetapan disosiasi HSO4- dinilai sebagai tetapan

disosiasi kedua dari H2SO4

H2SO4 H+ + HSO4- KI > 10

HSO4- H+ + SO4

2- KII > 1,260 x 10-2

2-

4

4HSO

1,26X10HSO

SO HK 4

7

MOH M+ + OH-

NH3 + H2O NH4+ + OH-

HgCl2 HgCl+ + Cl-

HgCl+ Hg+ + Cl-

MOH

OH MKdis

5

3

4dis 1,8X10

NH

OH NHK

7

2dis 105,3

HgCl

Cl HgClK

x

72

dis 10 8,1HgCl

Cl HgK

x

8

Disosiasi asam asetatCH3COOH CH3COO- + H+

Keadaan setimbang :

5

3

3dis 10 x 1,8

COOHCH

COOCH HK

9

Contoh : Larutan HCl dan CH3COONa dicampur

H+ + CH3COO- CH3COOH

Kas merupakan kebalikan dari Kdis untuk asam asetat Penggabungan terjadi bila bagian-bagian penyusun

dari elektrolit lemah dicampur Kasus : bagaimana jika NH4Cl dan NaOH dicampur?

NH4+ + OH- NH3 + H2O

4-

3

3as 10 x 5,6

COOCH H

COOHCH K

??

NH OH

NH K

4

3as

10

Cara perhitungan Kesetimbangan disosiasi pada fase gas bisa dipakai pada kesetimbangan disosiasi larutan berair (fase aqua)

Tetapan kesetimbangan (Kdis) harus ditentukan dari percobaan

Kdis pada suhu tertentu bisa digunakan untuk semua perhitungan pada suhu yang sama pula

11

Berapakah konsentrasi dari semua spesies-spesies solut dalam suatu larutan 1,00 M CH3COOH. Berapa persen asam terdisosiasi?

Reaksi yg terjadi: CH3COOH CH3COO- + H+

X = 0,0042 [H+] = 0,0042 M; [CH3COO-] = 0,0042 M Persentase disosiasi =

CH3COOH

CH3COO- + H+

Mula 1 mol 0 0

Reaksi x x x

Setimbang 1-x x x x)(1

(x)(x)10 x 1,8

COOHCH

COOCH HK 5

3

3dis

0,42%1,00

%0,0042x100

12

Asumsikan bahwa 1 mol HCl dan 1 mol CH3COONa dicampur dengan menggunakan air secukupnya hingga volume 1 liter. Berapakah konsentrasi H+ dalam larutan akhir?

Reaksi yg terjadi: CH3COOH CH3COO- + H+

X = 0,996 [H+] = 0,0042 M; [CH3COO-] = 0,0042 M; [CH3COOH] = 0,996 M

M; [Na+] = 1 M; [Cl-] = 1 M

CH3COOH

CH3COO- + H+

Mula 0 1 1

Reaksi x x x

Setimbang x 1-x 1-x (x)

x)-x)(1-(110 x 1,8

COOHCH

COOCH HK 5

3

3dis

13

Berapakah konsentrasi dari spesies-spesies dan persen disosiasi dalam 0,1 M CH3COOH?

Reaksi yg terjadi: CH3COOH CH3COO- + H+

Asumsikan x = kecil bila dibandingkan dengan 0,10 x = 1,3 x 10-3

Persen disosiasi = 1,3%

CH3COOH

CH3COO- + H+

Mula 0,1 mol 0 0

Reaksi x x x

Setimbang 0,1-x x x x)(0,1

(x)(x)10 x 1,8

COOHCH

COOCH HK 5

3

3dis

52

10 x 1,80,1

x

14

Air merupakan elektrolit lemah dan terdisosiasi sesuai dg persamaan H2O + H2O H3O+ + OH-

Dalam air murni dan pada semua larutan berair, keadaan kesetimbangan:

K [H2O]2 = Kw = [H+] [ OH-] Kw tetapan disosiasi = 1,0 x 10-14 pada 25C [H+] [ OH-] = 1,0 x 10-14 (x) (x) = 1,0 x 10-14

x2 = 1,0 x 10-14 x = 1,0 x 10-7

Jadi H2O murni dg [H+] dan [OH-] masing-masing 1,0 x 10-7 M

22

3

OH

OH OHK

15

pH = - log [H+] atau [H+] = 10-pH

pH = - log [H3O+]

Air murni konsentrasi H+ = 1,0 x 10-7, maka pH = 7

Semua larutan netral mempunyai pH = 7 Larutan bersifat ASAM pH < 7 Larutan bersifat BASA pH > 7

16

Berapakah pH dari 0,20 M HCl?

Dalam 0,20 M HCl praktis semua H+ berasal dari hasil disosiasi 100% dari elektrolit kuat HCl.

H2O merupakan elektrolit lemah diabaikan. [H+] = 0,20 M = 2,0 x 10-1 M pH = -log (2,0 x 10-1) = 1 – 0,30 = 0,70

17

Berapakah pH dari 0,10 M NaOH?

NaOH merupakan suatu elektrolit kuat hingga OH- terdapat dalam larutan

[OH-] = 0,10 M [H+] =

pH = - log (1,0 x 10-13) = 13,00 M10 x 1,0

0,10

1,0x10

OH

Kw 1314

-

18

Disosiasi H2O memberikan H3O+ dan OH-

Konstanta kesetimbangan menggambarkan disosiasi H2O = gambaran asosiasi H3O+ dan OH- membentuk H2O

Asosiasi terjadi pada reaksi netralisasi yg menjadi untuk proses titrasi = penambahan asam terhadap basa atau sebaliknya

Pada setiap titrasi, (H3O+ )(OH- )= 1,0 x 10-14 harus dipenuhi

19

Indikator umumnya adalah asam lemah, Hin, yg terdisosiasi memberikan H3O+ dan In-, In- adalah gugus karbon dan atom-atom lain

atau

KHIn

InOH -3

OH

K

Hin

In

3

-

20

Indikator pH saat warna berubah

Warna pada pH rendah

Warna pada pH tinggi

Metil violet 1 Kuning Biru

Erythrosin 3 Orange Merah

Bromofenol biru 4 Kuning Biru

Metil oranye 4 Merah Kuning

Metil merah 5 Merah Kuning

P-Nitro fenol 6 Tak berwarna Kuning

Bromotimol biru 7 Kuning Biru

Fenolftalein 9 Tak berwarna Merah

Timolftalein 10 Tak berwarna Biru

Alizarin kuning 11 Kuning Merah

21

Semua proses biologis/kimia penting untuk menjaga harga pH tidak terlalu jauh dari suatu harga tertentu

Contoh: darah untuk mengangkut O2 untuk sel-sel dari paru-paru pH-nya 7,4

Harga pH yg mendekati konstan dalam suatu sistem pada penambahan asam / basa berkaitan dengan adanya aksi penyangga (buffering) kesetimbangan asam - basa

22

Hitung pH larutan yg dibuat dg menambahkan 0,001 mol NaOH pada 100 ml larutan dari 0,5 M CH3COOH dan 0,5 M CH3COONa

Penyelesaian: dlm 100 ml terdapat 0,05 mol CH3COOH dan 0,05 mol CH3COO- dan penambahan 0,001 mol OH- mengubah sejumlah ekuivalen dari CH3COOH menjadi CH3COO-. Maka larutan akhir mempunyai 0,049 mol CH3COOH dan 0,051 mol CH3COO-. Dengan volume larutan 0,1 liter, konsentrasinya adalah 0,49 M dan 0,51 M

pH = - log (1,8x10-5)-log (0,49)/(0,51) = 4,74+0,017 = 4,76

23

Ion kompleks merupakan partikel bermuatan yg mengandung lebih dari 1 atom

Beberapa ion kompleks tidak dapat terdisosiasi menjadi fragmen-fragmen yg lebih kecil, contoh SO4

2-

Ion-ion lain dapat terdisosiasi menghasilkan kesetimbangan antara ion kompleks dengan komponen-komponennya, contoh ion Ag(NH3)2

+

M10 x 6,0)Ag(NH

))(NH(AgK 8

23

23

24

Jika padatan ionik ditempatkan ke dalam air, akan terjadi kesetimbangan di antara ion-ion dalam larutan jenuh dan kelebihan fase padat

Padatan perak klorida dengan larutan jenuh perak klorida AgCl (p) Ag+ + Cl-

Ksp = [Ag+][Cl-]

[AgCl]

]][Cl[AgK

-

25

Diketahui: Ksp RaSO4 adalah 4 x 10-11 Hitung kelarutannya dalam (i) air murni

(ii) dalam 0,10 M Na2So4 (i) Misal x = mol RaSO4 yg terlarut per

liter air Reaksi : RaSO4 Ra2+ + SO42-

x x X2 = 4 x 10-11 x = 6 x 10-6 mol/liter

26

(ii) misal y = mol RaSO4 yg larut per liter dalam 0,10 M Na2SO4, menghasilkan y mol Ra2+ dan y mol SO4 2-

[Ra2+] = y mol; [So42-] = (y + 0,1) mol/liter

[Ra2+][So42-] = (y)(y+0,1) = Ksp = 4 x 10-11 Ksp sangat kecil tidak banyak RaSO4 yg

larut, y sangat kecil shg dapat diabaikan Maka y = 4 x10-11/0,1 = 4 x 10-10 mol/liter Jadi konsentrasi Ra2+ dalam larutan

adalah 4 x 10-10 mol/liter dan SO42- adalah 0,1 M

27

Hasil kelarutan dapat digunakan untuk meramalkan pengendapan akan terjadi / tidak bila dua larutan dicampur

Larutan jenuh garam, hasil kali ion akan sama dengan Ksp

Pengendapan terjadi bila: Jika dua larutan mengandung ion-ion dari

garam dicampurkan dan jika ternyata hasil kali ion melebihi Ksp, maka pengendapan akan terjadi

28

Apakah akan terjadi pengendapan bila 50 ml dari 5,0 x 10-4 M Ca(NO3)2 dicampur dengan 50 ml 2,0 x 10-4 NaF untuk menghasilkan larutan sebanyak 100 ml? Ksp dari CaF2 adalah 1,7 x 10-10

Jawab: Dihitung konsentrasi-konsentrasi ion dalam

campuran, asumsikan tidak terjadi pengendapan. Karena pengenceran menjadi 2x maka konsentrasi Ca2+ dari 5,0x 10-4 M Ca(NO3)2 menjadi 2,5x 10-4; F- menjadi 1,0x 10-4 M

Reaksi: CaF2 Ca2+ + 2 F- Hasil kali ion : [Ca2+][F-]2 = (2,5x10-4) (1,0 x10-4)2

= 2,5 x 10-12 Hasil kali ion < Ksp tidak terjadi pengendapan

29

Larutan-larutan yang berair mempunyai dua kesetimbangan atau lebih yg terjadi secara simultan

Contoh : dalam suatu larutan yg mengandung asam lemah CH3COOH terdapat dua kesetimbangan disosiasi: CH3COOH H+ + CH3COO- dan H2O + H2O H3O+ + OH-

COOHCH

COOCH HK

3

3dis

))(OHO(HK 3w

30

Hitung konsentrasi H+ dan OH- dalam suatu larutan yg terbentuk dari pencampuran 0,5 mol HCN dan 0,50 mol CH3COOH dengan air secukupnya untuk memperoleh satu liter larutan.

31

Ada tiga kesetimbangan : CH3COOH H+ + CH3COO- K CH3COOH = 1,8 x 10-5

HCN H+ + CN- KHCN = 4 x 10-10

H2O H+ + OH- Kw = 1,0 x 10-14

Hanya CH3COOH yg berperanan dalam pembentukan konsentrasi H+ tetapan disosiasi besar

Pada kesetimbangan: CH3COOH = (0,5-x) mol/liter H+ = x mol/liter CH3COO- = x mol/liter

x = 3,0 x 10-3 M Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14

(3,0 x 10-3) [OH-] = 1,0 x 10-14

[OH-] = 3,3 x 10-12 M

5-2

3

3 10 x 1,8 x)-(0,5

(x) (x)

COOH][CH

]COO[CH ][H

32

Penarikan ion hidrogen dari air oleh anion dari asam lemah yg meninggalkan ion hidroksida dari air dan membentuk larutan alkali

atau penarikan OH- oleh kation dari basa lemah, yg meninggalkan H+ dan membentuk larutan asam

(H+ + OH-) + A- HA + OH-

(H+ + OH-) + B+ BOH + H+

33

B+ + A- + H2O B+ + OH- + HAA- + H2O OH- + HA

pH = ½ pKw + ½ pKa+1/2 log C

drolisis] tak terhiyg [garam

a][asam][basKh

34

H+ + A- + H2O BOH + A- + H+

Atau B+ +H2O BOH + H+

pH = ½ pKw – ½ pKb – ½ log C

Kw/Kb C][H ;C

][H

][B

[BOH] ][HKh

2

35

B+ + A- + H2O BOH + HA

[BOH]=[HA] = X/V, [B+] = [A-] = (1-X)/V

derajat hidrolisis tidak tergantung daripada pengenceran V

H2O H+ + OH-; Kw = [H+] [OH-] HA H+ + A- ; Ka = [H+] [A-]/[HA] BOH B+ + OH- ; Kb = [B+] [OH-]/[BOH]

pH = ½ pKw + ½ pKa – ½ pKb

drolisis] tak terhiyg [garam

m][basa][asa

]][A[B

]Kw[H [BOH]K

2h

2)-(1

X

X/V)}-{(1

(X/V) x (X/V)K

2

2

2h

36

Entong…..

37