Kimia. kesetimbangan asam dan basa

KESETIMBANGAN ASAM & BASA

Oleh : Ahmad mulya

SMAN PINTAR KUANSING

Senyawa paling banyak diproduksi

• Sulfuric acid = H2SO4 = Asam sulfat

• Hydrochloric acid = HCl = Asam Klorida• Nitric acid = HNO3 = Asam Nitrat

• Sodium Hydroxide = NaOH = Basa Natrium hidroksida

• Calcium hydroxide = Ca(OH)2 = Basa Kalsium hidroksida

• Ammonia = NH3 = bakal Basa NH4OH

Indikator

• Vinegar (cuka) = bersifat asam• Lemon juice (air jeruk) = bersifat asam• Air teh = cenderung basa• Sari jeruk mengubah sifat basa air teh• Buktinya warna air teh dari coklat menjadi

kuning

• Senyawa spt dalam teh yang bisa berubah dari coklat menjadi kuning, ketika terjadi perubahan ke-asam/basa-an, bisa disebut sebagai indikator

• Indikator menjadi penanda bahwa telah terjadi perubahan kimia dalam larutan

• Indikator sintetis: phenolphtalein, methylene blue, bromokresol, dll.

Contoh asam yang populer

Cuka = larutan yang mengandung acetic acid = CH3COOH = HC2H3O2 = asam cuka

Sifat Asam

• Dalam air melepaskan ion H+• CH3COOH CH3COO- + H+

• Asam + Logam Garam + Hidrogen• CH3COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2

• Sifat mampu melepaskan Hidrogen ini yang mendasari sifat asam

• Asam mengubah kertas litmus menjadi merah

Citric acid = Asam Sitrat

• Air jeruk = larutan mengandung citric acid = H3C6H5O7= asam sitrat

Sifat Basa

• Dalam air melepaskan ion OH-• NaOH Na+ + OH-

• Basa + Asam Garam + Air• NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O

Teori awal Asam Basa

• Tahun 1800-an awal: tiap molekul asam mengandung minimal satu atom H.

• Th 1887 Svante Arrhenius (Bapak teori ionisasi): atom H berhubungan dengan sifat keasaman. Asam = donor H+

• HCl Cl- + H+

• CH3COOH CH3COO- + H+ (dalam H2O)

• CH3COOH CH3COO- + H3O+

Listrik

Pelarut = Benzene = C6H6 Nonelectrolyte

Walau Terlarut CH3COOH maupun

HCl

Listrik

Pelarut = Air Larutan ion dalam air = electrolyte

Terlarut 0,5 M CH3COOH Asam

Lemah

Listrik

Pelarut = Air Larutan ion dalam air = electrolyte

Terlarut 0,5 M HClAsam Kuat

Asam sbg elektrolit

• HCl Cl- + H+

• HCl dalam H2O (air) = strong electrolyte

• CH3COOH CH3COO- + H+

• CH3COOH dalam H2O (air) = weak electrolyte

• HCl dalam C6H6 (benzene) = non electrolyte

Basa sebagai elektrolit

• NaOH Na+ + OH-

• NaOH dalam H2O (air) = strong electrolyte

• NH4OH NH4+ + OH-

• NH4OH dalam H2O (air) = weak electrolyte

• NH4OH dalam C6H6 (benzene) = non electrolyte

Konsep Asam dan Basa

• Svante Arrhenius (1887): Asam = pemberi H+

Basa = penerima H+

• Gilbert N. Lewis (1916):Asam mendapatkan muatan –Basa mendapatkan muatan +

• Johannes N. Bronsted & Thomas M. Lowry (1923): Asam = pemberi protonBasa = penerima proton

Arrhenius: HCl asamLewis: HCl juga asamBronsted & Lowry: HCl = juga asamYang berbeda alasannyaSaling melengkapi

Konstanta Ionisasi : Asam (Ka) dan Basa (Kb)

HCl H+ + Cl-

Ka =[H+] [Cl-]

[HCl]  107

• Maka HCl digolongkan Strong Acid (asam kuat)

>102

Ka Asam Lemah

CH3COOH CH3COO- + H+

Ka =[CH3COO- ] [H+ ]

[CH3COOH ]= 1,8 x 10-5  

10-8 <   Ka CH3COOH   <   10-3

• Maka CH3COOH digolongkan Weak Acid (asam lemah)

Strong Acid (Ka > 102)

• Perchloric acid = HClO4

• Sulfuric acid = H2SO4

• Iodide acid = Hydrogen Iodide = HI• Bromide acid = Hydrogen Bromide = HBr• Chloride acid = Hydrogen Chloride = HCl• Nitric acid = HNO3

Weak Acid (10-8 < Ka < 10-3)

Acetic acid = CH3C00HCarbonic acid = H2CO3

Hydrogen Sulfide = H2SNitrous acid = HNO2

H3PO4 , H2SO3

Ka Meningkat seiring Bil. Oksidasi

Acid Formula Oxidation Number

Ka

Hypochlorous

HClO 1+ 5 x 10-8

Chlorous HClO2 3+ 1 x 10-2

Chloric HClO3 5+ 1 x 1010

Perchloric HClO4 7+ 1 x 1011

Catatan: Ka HCl  107

Ka AirH2O H+ + OH-

Ka =[H+] [OH- ]

[H2O]= 1 x 10-14  

Pada [H2O]=1 mole/L,Didapatkan [H+] [OH- ]= 1 x 10-14 mole/LKarena [H+] = [OH-]  maka [H+] [OH-]  =  [H+] [H+]  =  [H+]2

 Jadi [H+]2  = 1 x 10-14

dan [H+]  =  (1 x 10-14) = 1 x 10-7

dipermudah penulisannya: - log 1 x 10-7 = - log 10-7 = -(-7) = 7Maka pH air murni = 7   

Kw = [H+] [OH- ] =   10-14  

Kw = [H+] [H+ ] =   10-14  

[H+ ]2 =   10-14  

[H+ ] =   10-7  

pH = -Log[H+ ] =   -Log(10-7)  

pH air =   7 

Kesetimbangan ion-ion dalam larutan didasarkan pada Kw air ini

Selanjutnya Ka (a=acid) Air menjadi Kw

(w=water)

Ka Air Kw

Air murni terurai sebagian H+ maupun OH-

• Dalam suatu larutan ------dengan pelarut air, • ada juga ion H+ maupun OH- 

• Jika [H+] > [OH-], sifat asam,  pH < 7• Jika [H+] = [OH-], sifat netral, pH = 7• Jika [H+] < [OH-], sifat basa,  pH > 7• Range pH• pH=1....................pH=7....................pH=14• Asam...................Netral...................Basa

pH (Potential of Hydrogen)

pH = - log [H+] Problem:Suatu larutan, volume 200 mL, diukur dg alat

pH-meter ternyata pH-nya = 5Jika larutan diencerkan 10 x menjadi 2000

mL, berapa pH-nya sekarang?

• pH = - log [H+]

• 5 = - log [H+]

• 5 = - (-5)

• 5 = - (log 10-5)

• Jadi [H+] = 10-5 mole/Liter

• Diencerkan 10 x,

• [H+] menjadi 10-5 x 10-1 mole/Liter • = 10-6 mole/Liter • pH sekarang = - (log 10-6) = -(-6) = 6• Pengenceran membuat pH mendekati netral

pH Asam Kuat

• Berapa pH dari larutan 0,01 M HCl?

• HCl H+ + Cl-

• Dalam air, Asam Kuat diasumsikan

terdisosiasi sepenuhnya menjadi ion-ion,

maka:

• [H+] = [HCl] = 0,01 mole/L = 10-2 mole/L

• pH = -Log(10-2) = -(-2) = 2

pH Basa Kuat

Berapa pH dari larutan 0,01 M NaOH?

NaOH Na+ + OH-

Dalam air, Basa Kuat diasumsikan

terdisosiasi sepenuhnya menjadi ion-ion,

maka:

[OH-] = [NaH] = 0,01 mole/L = 10-2 mole/L

Rumus kesetimbangan ion dalam air:

Kw = [H+] [OH-] = 10-14

[H+] (10-2) = 10-14

[H+] = 10-14/(10-2) = 10-12

pH = -Log(10-12) = -(-12) = 12

pH beberapa zatNama Zat pH

Gastric juice (cairan lambung) 1 – 3 (Sangat asam)

Lemons (bangsa Jeruk) 2,2 – 2,4 (Sangat asam)

Vinegar (Cuka) 2,4 – 3,4

Wine (Anggur) 2,8 – 3,8

Apples 2,9 – 3,3

Oranges (bangsa Jeruk) 3-4

Beer 4-5

Urine (air kencing) 5-8

Water saturated with CO2 (bangsa minuman Sprite)

6

Cow’s milk (susu sapi) 6,3 – 6,6

Saliva (Air liur) 6,5 – 7,5 (netral)

Blood (darah) 7,3 – 7,5

Household ammonia (NH4OH) 12 (Sangat basa)

The importance of pH

The effectiveness of enzymes depends very much on pH

Efektivitas enzim- sangat tergantung pada pH tertentu

Plants grow best in soil in the right pH range (slightly basic or acidic) depending on the plant

Tanaman tumbuh baik pada kisaran pH tertentu (bisa basa maupun asam)

The rate of deterioration of metals, stone and concrete is determined largely by pH of the water to which they are exposed

Laju kerusakan logam, batu dan batu beton sangat ditentukan oleh air yang menerpa mereka

Rain water has been becoming more acidic because of increasing pollution of the atmosphere by SO2, NO2, etc.

Air hujan menjadi lebih asam karena polusi gas-gas SO2, NO2, dll.

pH Asam Lemah

Acetic acid CH3COOH memiliki Ka 1,75 x 10-

5

Jika konsentrasinya 0,1 M, berapa pHnya?CH3COOH CH3COO- +

H+

(0,1-y) y y

Ka   =[CH3COO-] [H+ ]

[CH3COOH]= 1,75 x 10-5  

Ka   =(y) (y)

(0,1 – y)= 1,75 x 10-5  

(y2)

(0,1 – y)= 1,75 x 10-5  

y2 = 1,75 x 10-6  

Karena diasumsikan y sangat kecil, maka (0,1-y) dianggap = (0,1-0) = 0,1 sehingga  

y = (1,75 x 10-6) 1/2 

y = (1,751/2 x 10-6/2)

-Log (y) = -Log(1,751/2 x 10-6/2)

-Log (y) =   -Log1,75) ½ + (-Log10-6/2)

pH =   -Log1,75½ + 3

pH =   -Log1,322875656 + 3

pH =   - Log1,322876 + 3

pH =   - 0,121519024 + 3

pH =   - 0,1 + 3

pH =    2,9

pH Basa Lemah

• Ammonia NH4OH memiliki Kb 5,65 x 10-10

• Jika konsentrasinya 0,2 M, berapa pHnya?• NH4OH NH4

+ + OH-

• (0,2-y) y y

Kb   =[NH4

+ ] [OH- ] 

[NH4OH]= 5,65 x 10-10  

Kb   =(y) (y)

(0,2 – y)= 5,65 x 10-10 

(y2)

(0,2 – y)= 5,65 x 10-10 

y2 = (5,65 x 10-10) 0,2

Karena diasumsikan y sangat kecil, maka (0,2 - y) dianggap = (0,2 - 0) = 0,2 sehingga  

y2 = (1,13 x 10-10)

y = (1,13 x 10-10)1/2

y = (1,13 1/2)   x    (10-5)

y = 1.063014581  x    10-5

[OH-] = 1.063014581   x    10-5

Karena NH4OH =Basa, maka y = [OH-]

Kw = [H+] [OH- ] =   10-14  

=[H+][OH- ]

10-14  

=[H+]1.063014581   x    10-5

10-14  

=[H+] (1/1,063014581)   x    10-14-(-5)  

=[H+] (0,940720869)            x    10-9)  

pH =   - Log(0,940720869) -  Log(10-9)

pH =   - (-0,026539221) + 9

pH =   +0,0 + 9

pH =    9,0

Self-Test:

1.Find the pH of solution in which [H+] = 6.38 x 10-6 mol/L.

2.Calculate [H+] for a solution of pH 8.373.Calculate the pH of a strong base 1.0 x 10-3 M

NaOH 4.Calculate the pH of a strong base 5.0 x 10-3 M

Ba(OH)2 5.Calculate the pH of a weak acid 2.0 x 10-3 M

H2CO3 (Ka = 5.64 x 10-11)

Semoga bermanfaatdaaaahhh....

ASSALAMU’ALAIKUM WR.WB