REAKSI PENETRALAN & HIDROLISIS GARAM

I. Reaksi Penetralan Asam (H+) dan Basa (OH-) dalam larutan

Apabila larutan asam klorida (HCl) dan larutan natrium hidroksida

(NaOH) di campur, maka ion H+ dari HCl akan bereaksi dengan ion OH -

dari NaOH membentuk H2O yang bersifat netral (pH=7). Reaksi antara

asam (H+) dan basa (OH-) ini disebut reaksi penetralan. Sementara itu,

sisa asam dan logam dari basa akan membentuk garam.

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Asam basa garam air

Penambahan asam kuat HCl dan basa kuat NaOH pada perbandingan

stoikhiometri menghasilkan larutan garam NaCl dengan pH = 7. Secara

umum, garam adalah elektrolit kuat yang tersusun dari kation selain H+

dan anion selain OH -. Reaksi penetralan asam dan basa yang

menghasilkan garam dan air dapat dinyatakan sebagai berikut :

Asam + basa garam + air

Reaksi antara larutan HCl dan larutan NaOH di atas melibatkan asam

kuat dan basa kuat. Di dalam larutan, asam kuat HCl, basa kuat NaOH,

dan garam NaCl akan terurai menjadi ion-ionnya. Jadi reaksi tersebut

dapat ditulis reaksi ion-nya sebagai berikut :

Na+ (aq) + OH-

(aq) + H+(aq) + Cl- (aq) Na+

(aq) + Cl- (aq)

+ H2O(l)

Reaksi ion ini dapat disederhanakan karena ion Na+ dan Cl-

muncul di ruas kiri dan kanan. Dari sini diperoleh reaksi ion bersih yang

tidak lain adalah reaksi penetralan dari asam (H+) dan basa (OH-)

membentuk air (H2O) yang bersifat netral.

H+(aq) + OH-

(aq) H2O(l)

1

Dari reaksi ion bersih diatas, dapat dikatakan ion Na+ dan Cl- tidak

terlibat dalam reaksi penetralan. Ion-ion demikian disebut juga ion

penonton.

Reaksi ion bersih di atas berlaku untuk semua reaksi penetralan

asam dan basa. Akan tetapi, penulisan reaksi ion bersih untuk reaksi

penetralan yang melibatkan asam lemah atau basa lemah sedikit

berbeda. Hal ini dikarenakan asam lemah dan basa lemah hanya terurai

sedikit, artinya ion H+ dan OH- yang dihasilkan sedikit.

a. Reaksi penetralan asam lemah dan basa kuat

Ambil contoh reaksi antara larutan asam lemah CH3COOH dan

larutan basa kuat NaOH yang menghasilkan garam yang bersifat basa,

yakni CH3COONa dan air (H2O).

CH3COOH(aq) + NaOH (aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)

Asam lemah basa kuat garam (bersifat basa) air

Oleh karena asam lemah CH3COOH hanya terurai sebagian kecil dalam

larutannya, maka reaksi ion untuk reaksi diatas dapat ditulis sebagai

berikut :

CH3COOH(aq) + Na+(aq) + OH-

(aq) CH3COO-(aq) + Na+

(aq) +

H2O(l)

Diperoleh reaksi ion bersihnya sebagai berikut :

CH3COOH(aq) + OH-(aq) CH3COO-

(aq) + H2O(l)

Reaksi diatas menunjukkan bahwa ion penonton adalah ion Na+.

b. Reaksi penetralan basa lemah dan asam kuat

Ambil contoh reaksi antara larutan basa lemah NH3 dan larutan

asam kuat HCl yang menghasilkan garam yang bersifat asam, yakni

NH3Cl dan air (H2O).

NH3(aq) + H2O(l)

NH4OH(aq) + HCl (aq) NH4Cl(aq) + H2O(l)

basa lemah asam kuat garam (bersifat asam) air

2

Oleh karena basa lemah NH4OH hanya terurai sebagian kecil dalam

larutannya, maka reaksi ion untuk reaksi diatas dapat ditulis sebagai

berikut :

NH4OH (aq) + H+(aq) + Cl-(aq) NH4

+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)

Diperoleh reaksi ion bersihnya sebagai berikut :

NH4OH(aq) + H+(aq) NH4

+(aq) + H2O(l)

Akan tetapi, oleh karena NH4OH berasal dari oksida basa NH3, maka

reaksi ion bersih ini umumnya dinyatakan dengan menggunakan basa

NH3. Jadi reaksi ion bersih diatas dapat ditulis sebagai :

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

+(aq) + H2O(l)

Reaksi umumnya ditulis tanpa menyertakan H2O sebagai berikut :

NH3(aq) + H+(aq) NH4

+(aq)

Reaksi diatas menunjukkan bahwa ion penonton adalah ion Cl-.

C. Reaksi penetralan basa lemah dan asam lemah

Ambil contoh reaksi antara larutan basa lemah NH3 dan larutan

asam lemah CHOOH yang menghasilkan garam NH4CHOO dan air (H2O).

NH3(aq) + H2O(l)

NH4OH(aq) + CH3COOH(aq) NH4CHOO(aq) + H2O(l)

basa lemah asam lemah garam air

Oleh karena asam dan basa bersifat lemah, maka reaksi ion bersihnya

tidak ada. Namun demikian, NH4OH lebih sering dinyatakan sebagai NH3

sehingga H2O tidak disertakan dalam persamaan reaksinya.

NH3(aq) + CHOOH(aq) NH4CHOO(aq)

Reaksi penetralan asam lemah dan basa lemah dapat

menghasilkan garam yang bersifat asam, basa, atau netral. Hal ini

bergantung pada kekuatan relative asam lemah dan basa lemah

tersebut, yang dinyatakan oleh tetapan ionisasinya Ka dan Kb.

3

Tabel : Sifat garam hasil reaksi basa lemah dan asam lemah

Perbanding

an

Sifat garam Contoh

Ka > Kb

Ka = Kb

Ka < Kb

Asam

Netral

Basa

NH3(aq) + CHOOH(aq) NH4CHOO(aq) Kb = 1,8x10-5 Ka = 1,8x10-4 Ka > Kb Garam bersifat asam

NH3(aq) + CH3COOH(aq) NH4CH3COO(aq)

Kb = 1,8x10-5 Ka = 1,8x10-5 Ka = Kb Garam bersifat netral

NH3(aq) + HCN(aq) NH4CN(aq) Kb = 1,8x10-5 Ka = 6,2x10-10 Ka < Kb Garam bersifat

basa

II. Hidrolisis Garam

Garam dapat bersifat netral, asam atau basa. Hal ini bergantung

pada kekuatan asam dan basa penyusunnya. Garam (NH4)2SO4 yang

digunakan sebagi pupuk bersifat asam jika dilarutkan dalam air.

Mengapa demikian ? hal ini disebabkan sebagian garam yang larut

bereaksi dengan air. Reaksi garam dengan air ini disebut hidrolisis

garam. Tetapi, tidak semua garam dapat mengalami hidrolisis.

a. Konsep Hidrolisis Garam

Hidrolisis garam dapat terjadi jika setidaknya salah satu dari

komponen-komponennya adalah asam lemah atau basa lemah. Jadi dari

empat macam garam, hanya tiga yang akan terhidrolisis, yaitu :

Garam dari asam kuat dan basa lemah

Garam dari asam lemah dan basa kuat

Garam dari asam lemah dan basa lemah

Perhatikan keterangan berikut !

Asam kuat + basa kuat larutan garam bersifat netral (pH = 7)

Asam kuat + basa lemah larutan garam bersifat asam (pH < 7)

4

Asam lemah + basa kuat larutan garam bersifat basa (pH > 7)

Asam lemah + basa lemah

Larutan garam bersifat netral (pH = 7), jika Ka = Kb

Larutan garam bersifat asam (pH < 7) jika Ka > Kb

Larutan garam bersifat basa (pH > 7) jika Ka < Kb

1. Garam dari asam kuat dan basa lemah

Garam ammonium klorida (NH4Cl) berasal dari asam kuat (HCl)

dan basa lemah NH3. Di dalam air, garam ini akan terionisasi sempurna

membentuk NH4+ dan Cl-. NH4

+ bersifat kuat karena berasal dari basa

lemah, sedangkan Cl- bersifat lemah karena berasal dari asam kuat.

Jadi, hanya NH4+ yang akan terhidrolisis. Reaksi hidrolisis merupakan

reaksi kesetimbangan. Ion H3O+ yang terbentuk menunjukkan bahwa

larutan garam ini bersifat asam.

terionisasi sempurna

NH4Cl(aq) NH4+

(aq) + Cl-(aq) Garam asam konjugasi kuat basa konjugasi lemah terhidrolisis NH4

+(aq) + H2O(l) =========== NH3

+(aq) +

H3O+(aq)

asam konjugasi kuat Kh pH < 7 (asam)

Jika NH3 diberi symbol B, maka NH4+ mempunyai symbol BH+. Reaksi

diatas dapat ditulis menjadi :

terhidrolisis

BH+ ============ B(aq) + H+(aq)

Kh

Kesetimbangan reaksi ditunjukkan oleh tetapan hidrolisis Kh berikut.

[B] [H+] Kh = [BH+]

Dari reaksi diatas, [B] = [H+]. Jadi Kh dapat ditulis kembali menjadi :

[H+] [H+] Kh = [BH+]

5

dan pH larutan menjadi : [H+] = √ Kh [BH+] pH = - log [H+]

Hubungan antara Kh, Kb dan Kw

Kw adalah tetapan ionisasi air : H2O(l) ===== H+

(aq) + OH-(aq) , Kw = 1 x 10-14 mol2/L2; Kw = [H+]

[OH-]

[BH+] [OH-]Basa lemah yang terionisasi : B + H2O ===== BH+ + OH- , dengan Kb = -------------- [B]

Kw [H+] [OH-] [B][ H+]jika Kw dibagi dengan Kb, maka akan diperoleh Kh ; ----- = --------------- = ---------- = Kh Kb [BH+] [OH-] [BH+] ------------- [B]

Kh = Kw/Kb

2. Garam dari asam lemah dan basa kuat

Garam natrium asetat (CH3COONa) berasal dari asam lemah

(CH3COOH) dan basa kuat NaOH. Di dalam air, garam ini akan

terionisasi sempurna membentuk CH3COO- dan Na+. CH3COO- bersifat

kuat karena berasal dari asam lemah, sedangkan Na+ bersifat lemah

karena berasal dari basa kuat,. Jadi, hanya CH3COO- yang dapat

terhidrolisis. Reaksi hidrolisis merupakan reaksi yang setimbang. Ion OH-

yang terbentuk menunjukkan bahwa larutan garam ini bersifat basa

Terionisasi sempurna

CH3COONa(aq) CH3COO-(aq) + Na+

(aq)

Garam basa konjugasi kuat asam konjugasi lemah

terhidrolisisCH3COO-

(aq) + H2O (l) =========== CH3COOH(aq) + OH-(aq)

Kh pH > 7 (basa)

6

Jika CH3COOH diberi symbol HA, maka CH3COO- mempunyai symbol A-.

Reaksi di atas dapat ditulis menjadi :

terhidrolisis

A-(aq) + H2O (l) =========== HA(aq) + OH-

(aq)

Kh

Kesetimbangan reaksi ditunjukkan oleh tetapan hidrolisis Kh

yang diturunkan sebagai berikut :

[HA] [OH-]Pada kesetimbangan, Kc = --------------

[A-] [H2O]

[HA] [OH-] Kc [H2O] = --------------- [A-]

[HA] [OH-] Kh = --------------- [A-] Dari reaksi diatas, [HA] = [OH-]. Jadi Kh dapat ditulis kembali menjadi

[OH-] [OH-] Kh = --------------- [A-] dan pH larutan menjadi : [OH-] = √( Kh [A-]) pOH = - log [OH-] pH = 14 - pOH

Hubungan antara Kh, Ka dan Kw

Kw adalah tetapan ionisasi air : H2O(l) ===== H+

(aq) + OH-(aq) , Kw = 1 x 10-14 mol2/L2; Kw = [H+]

[OH-]

7

[H+] [A-]Asam lemah yang terionisasi : HA ===== H+ + A- , dengan Ka = ------------ [HA]

Kw [H+] [OH-] [HA] [OH-]jika Kw dibagi dengan Ka, maka akan diperoleh Kh; ----- = ------------= ----------- = Kh Ka [H+] [A-] [A-] ------------- [HA] Kh = Kw/Ka

3. Garam dari asam lemah dan basa lemah

Garam amoium asetat (NH4CH3COO) berasal dari asam lemah

(CH3COOH) dan basa lemah (NH3). Di dalam air, garam ini akan

terionisasi sempurna membentuk CH3COO- dan NH4+. CH3COO- dan

NH4+bersifat kuat karena berasal dari asam dan basa lemah. Jadi,

CH3COO- dan NH4+ dapat terhidrolisis. Reaksi hidrolisis merupakan

reaksi yang setimbang. Ion OH- yang terbentuk menunjukkan bahwa

larutan garam ini bersifat basa.

Terionisasi sempurna NH4CH3COO(aq) CH3COO-

(aq) + NH4+

(aq)

Garam basa konjugasi kuat asam konjugasi lemah

terhidrolisisCH3COO-

(aq) + H2O (l) =========== CH3COOH(aq) + OH-(aq)

Kh

terhidrolisis NH4

+(aq) =========== NH3

+(aq) + H+

(aq)

asam konjugasi kuat Kh

Masing-masing reaksi hidrolisis membentuk ion OH- dan H+. pH

larutan bergantung pada perbandingan konsentrasi OH- dan H+, atau

bergantung pada tetapan ionisasi asam lemah (Ka) dan basa lemah

(Kb).

[A-] [H+] [BH+] [OH-] Ka = ----------- Kb = ---------------

8

[HA] [B]

apabila, Ka > Kb, maka [H+] > [OH-] dan larutan bersifat asam (pH < 7) Ka = Kb, maka [H+] = [OH-] dan larutan bersifat netral (pH = 7) Ka < Kb, maka [H+] < [OH-] dan larutan bersifat basa (pH > 7) Proses hidrolisis yang terjadi adalah reaksi antara basa konjugasi kuat A- dari asam lemah HA dengan air, dan asam konjugasi kuat BH+ dari basa lemah B dengan air. A-

(aq) + H2O ========= HA(aq) + OH-

BH+(aq) ======== B(aq) + H+

Total reaksi : A-(aq) + BH+

(aq) + H2O ========= HA(aq) + B(aq) + OH- + H+

Kesetimbangan reaksi ditunjukkan oleh tetapan hidrolisis Kh yang diturunkan sebagai berikut : [HA] [B] Kc = ----------------- [A-] [BH+] [H2O]

[HA] [B] Kc [H2O] = --------------- [A-] [BH+]

[HA] [B] Kh = --------------- [A-] [BH+] Kw Ka

[H+] = √ (----------- ) , sehingga pH = - log [H+] Kb

Hubungan antara Kh, Ka, Kb dan Kw

Kw adalah tetapan ionisasi air : H2O(l) ===== H+

(aq) + OH-(aq) , Kw = 1 x 10-14 mol2/L2; Kw = [H+]

[OH-]

[H+] [A-]tetapan ionisasi asam Ka = ------------ [HA] [BH+] [OH-]tetapan ionisasi basa Kb = ------------

9

[B] jika Kw dibagi dengan Ka dan Kb,

Kw [H+] [OH-] [HA] [OH-]maka akan diperoleh Kh ; ----- = -------------------------------= ----------- = Kh Ka Kb [H+] [A-] [BH+] [OH-] [A-] [BH+] ---------- ------------- [HA] [B] Kh = Kw/(KaKb)

10