MAKALAH KIMIA LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS Disusun Oleh : SUSILO BUDIARTO (36/ XI MIA 3) SMA MUHAMMADIYAH 1 SKA 2015/2016
MAKALAH KIMIA
LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS
Disusun Oleh :
SUSILO BUDIARTO (36/ XI MIA 3)
SMA MUHAMMADIYAH 1 SKA2015/2016
A. LARUTAN PENYANGGA
Larutan buffer adalah larutan yang dapat menyangga (mempertahankan) pH.
Larutan buffer memiliki pH yang konstan, terhadap pengaruh pengenceran atau
ditambah sedikit asam atau basa.
Larutan penyangga disebut juga larutan buffer atau larutan dapar. Jika dilihat
dari komponen penyusunnya, larutan penyangga merupakan campuran asam lemah
dengan basa konjugasinya atau campuran basa lemah dengan asam konjugasinya.
Larutan buffer mempunyai sifat menyangga usaha untuk mengubah pH seperti
penambahan asam, basa, atau pengenceran. Artinya, pH larutan buffer praktis tidak
berubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila
larutan diencerkan.
1. JENIS JENIS LARUTAN PENYANGGA
a. Larutan Penyangga Bersifat Asam
Larutan penyangga yang bersifat asam terbentuk dari suatu asam lemah dan
basa konjugasinya. Apabila larutan ini ditambahkan dengan sedikit asam atau basa
maupun diencerkan, maka pH larutan ini relatif tidak berubah dan tetap bersifat asam
(pH <7). Sehingga, larutan ini dapat berfungsi sebagai larutan penyangga atau buffer.
Salah satu komponen pembentuk larutan penyangga yang bersifat asam adalah
asam lemah, misalnya CH3COOH, bila dilarutkan dalam air akan sedikit terionisasi.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H+(aq)
Pada reaksi di atas, CH3COOH merupakan suatu asam lemah, dengan basa konjugasi
CH3COO-.
Komponen lain yang membentuk larutan penyangga yang bersifat asam adalah
basa konjugasi. Basa konjugasi ini dapat berasal dari garam basa, misalnya
CH3COONa, CH3COOK atau (CH3COO)2Ba yang diperoleh dari reaksi antara asam
lemah dengan basa kuat.
Contoh:
CH3COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)
asam lemah basa kuat garam basa
Di dalam larutannya, suatu garam basa misalnya CH3COONa, akan terionisasi
sempurna menjadi ion-ionnya membentuk basa konjugasi kembali. Sehingga, garam
basa ini merupakan suatu spesi yang bertindak sebagai basa konjugasi dari suatu asam
lemah. Reaksinya adalah sebagai berikut:
CH3COONa (aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq)
Dengan demikian, larutan penyangga yang bersifat asam merupakan campuran dari :
Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.
HA + LA
Asam lemah garam basa
Contoh:
- HCN + NaCN
- CH3COOH + CH3COONa
Asam lemah dengan basa kuat, dimana jumlah asam lemah dibuat berlebih.
Sehingga pada keadaan setimbang dalam larutan tersebut terdapat sisa asam
lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.
HA + LOH LA + H2O
asam lemah basa kuat garam basa
Contoh:
- 100 mL HF 0,1 M + 50 mL NaOH 0,1 M
- 0,1 mol HCN + 0,05 mol KOH
Garam-garam yang berasal dari asam poliprotik
Contoh:
NaH2PO4(aq) + Na2HPO4 (aq)
Di dalam larutannya, garam-garam tersebut akan terionisasi menjadi:
NaH2PO4 (aq) Na+(aq) + H2PO4 -(aq)
Na2HPO4 (aq) 2Na+(aq) + HPO42-(aq)
H2PO4- merupakan spesi asam dan HPO4
2- merupakan spesi basa konjugasi dari
H2PO4-.
b. Larutan Penyangga Bersifat Basa
Larutan penyangga yang bersifat basa terbentuk dari basa lemah dan asam
konjugasinya. Apabila larutan ini ditambahkan dengan sedikit asam atau basa maupun
diencerkan, maka pH larutan ini relatif tidak berubah dan tetap bersifat basa (pH >7).
Sehingga, larutan ini dapat berfungsi sebagai larutan penyangga atau buffer.
Salah satu komponen pembentuk larutan penyangga bersifat basa adalah basa
lemah. Suatu basa lemah, misalnya NH3. Bila NH3 dilarutkan dalam air maka akan
sedikit terionisasi. Reaksinya adalah sebagai berikut:
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
Pada reaksi di atas, NH3 merupakan suatu basa lemah, dengan asam
konjugasinya yaitu NH4+.
Komponen lain pembentuk larutan penyangga bersifat basa adalah asam
konjugasi. Asam konjugasi ini dapat berasal dari garam asam, misalnya NH4Cl, NH4Br
atau (NH4)2SO4 yang diperoleh dari reaksi antara basa lemah dengan asam kuat.
Contoh:
NH3 (aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)
basa lemah asam kuat garam asam
Di dalam larutannya, suatu garam asam misalnya NH4Cl, akan terionisasi
menjadi ion-ionnya membentuk asam konjugasi kembali. Sehingga, garam asam ini
merupakan suatu spesi yang bertindak sebagai asam konjugasi dari suatu basa lemah.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl-(aq)
Dengan demikian, suatu larutan penyangga yang bersifat basa merupakan
campuran dari:
Basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat.
LOH + LA
basa lemah garam asam
Contoh:
- NH3 + NH4Cl
- NH3 + NH4Br
Basa lemah dengan asam kuat, dimana jumlah basa lemah dibuat berlebih.
Sehingga pada keadaan setimbang dalam larutan tersebut terdapat sisa basa lemah
dengan garamnya yang berasal dari asam kuat.
LOH + HA LA + H2O
basa lemah asam kuat garam asam
Contoh:
- 100 mL NH3 0,1 M + 50 mL HCl 0,1 M
- 0,1 mol NH3 + 0,05 mol H2SO4
2. PERHITUNGAN PH LARUTAN PENYANGGA
a. Larutan Penyangga Bersifat Asam
Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat
Contoh terdapat larutan penyangga yang terdiri dari CH3COOH dan
CH3COONa. Asam asetat mengion sebagian menurut reaksi kesetimbangan
(persamaan 4.1), sedangkan Natrium asetat mengion sempurna (persamaan 4.2).
Misal jumlah CH3COOH yang dilarutkan adalah a mol dan jumlah yang mengion
adalah x mol, maka susunan kesetimbangan dapat dirinci sebagai berikut:
CH3COOH (aq) H+(aq) + CH3COO-(aq) …….(4.1)
Awal : a mol - -
Terionisasi : -x mol + x mol + x mol
Setimbang : a-x mol x mol x mol
Misalkan jumlah mol CH3COONa yang dilarutkan adalah b mol. Dalam
larutan, garam ini mengion sempurna membentuk b mol ion Na+ dan b mol ion
CH3COO-.
CH3COONa (aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq) ….(4.2)
Awal : b mol - -
Terionisasi : -b mol + b mol + b mol
Akhir : - b mol b mol
Tetapan ionisasi asam asetat, sesuai dengan persamaan 4.1 adalah:
K a=¿¿ ……….(4.3)
Maka, konsentrasi H+ dalam larutan akan ditentukan oleh persamaan berikut:
¿ ……….(4.4)
¿ ……….(4.5)
Jumlah ion CH 3COO−¿¿ dalam larutan = (b + x) mol, sedangkan jumlah
CH3COOH = (a – x) mol. Oleh karena dalam larutan terdapat banyak ion CH3COO-
yang berasal dari CH3COONa, maka kesetimbangan (4.1) akan terdesak ke arah
pereaksi, sehingga jumlah mol CH3COOH dalam larutan dapat dinggap tetap a mol
(a-x ≈a; jumlah mol CH3COOH yang mengion diabaikan). Dengan alasan yang
sama, jumlah mol ion CH3COO- dalam larutan dianggap = b mol (b+x ≈b;
CH3COO- yang berasal dari persamaan 4.1 diabaikan). Dengan asumsi-asumsi
tersebut, persamaan 4.5 dapat ditulis sebagai berikut.
¿
Jadi, untuk menentukan konsentrasi ¿ untuk larutan penyangga yang bersifat
asam adalah:
¿
Ka = tetapan ionisasi asam lemah
Maka, pH=− log ¿
Asam lemah dengan basa kuat, dimana jumlah asam lemah dibuat
berlebih
Contoh:
100 mL larutan CH3COOH 0,1 M + 50 mL larutan NaOH 0,1 M
Jumlah mol CH3COOH = 100 mL x 0,1 mmol mL-1
= 10 mmol
Jumlah mol NaOH = 50 mL x 0,1 mmol mL-1
= 5 mmol
Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol CH3COONa, sedangkan
CH3COOH bersisa 5 mmol dengan rincian sebagai berikut.
CH3COOH (aq) + OH-(aq) CH3COO-(aq) + H2O(l)
Asam lemah basa konjugasi
Awal : 10 mmol 5 mmol -
Reaksi : -5 mmol -5 mmol +5 mmol
Sisa : 5 mmol - 5 mmol
Langkah selanjutnya sama dengan penentuan pH larutan penyangga yang berasal
dari Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.
b. Larutan Penyangga Bersifat Basa
Basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat
Contoh larutan penyangga yang terdiri dari NH3 dan NH4Br. Dalam larutan,
NH3 mengion sebagian menurut reaksi kesetimbangan, sedangkan NH4Br mengion
sempurna.
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
NH4Br (aq) NH4+ (aq) + Br-(aq)
Sama halnya dengan penurunan persamaan 4.6, maka untuk larutan penyangga dari
basa lemah dan asam konjugasinya berlaku rumus berikut.
¿ …….(4.8)
dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah
dan
¿ = Kw
¿¿ …….(4.9)
Maka
Basa lemah dengan asam kuat, dimana jumlah basa lemah dibuat berlebih
*sama dengan yang asam*
3. Fungsi Larutan Penyangga
pH=−log ¿
Larutan penyangga dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain sebagai
berikut:
1) Dalam tubuh manusia terdapat sistem penyangga yang
berperan untuk mempertahamkan pH, contohnya sebagai
berikut:
a. Di dalam darah terdapat larutan penyangga. pH darah
berkisar antara 7,35-7,45. Untuk menjaga agar pH
darah tidak banyak berubah maka dalam darah terdapat
sistem penyangga, yaitu asam karbonat dan ion
bikarbonat (H2CO3 & HCO3-). Sistem ini bereaksi
dengan asam dan basa sebagai berikut.
H2CO3 (aq) + OH-(aq) HCO3- (aq) + H2O(l)
HCO3- (aq) + H+(aq) H2CO3 (aq)
Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH darah,
bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam
basa, yaitu asidosis atau alkalosis.
Asidosis adalah suatu keadaan dimana
darah terlalu banyak mengandung asam
(atau terlalu sedikit mengandung basa) dan
sering menyebabkan menurunnya pH darah.
Salah satu contoh asidosis adalah olahraga
yang berlebihan.
Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak
mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang
menyebabkan meningkatnya pH darah. Salah satu contoh alkalosis
adalah berada pada ketinggian.
Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi
lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan
alkalosis merupakan petunjuk dari adanya masalah metabolisme yang serius.
b. Di dalam cairan sel tubuh terdapat sistem penyangga, yaitu asam
dihidrogenfosfat dan basa konjugasinya berupa ion monohidrogen fosfat
(H2PO4- & HPO4
2-). Campuran penyangga ini berperan juga dalam sistem
pengeluaran ion H+ pada ginjal. Sistem ini bereaksi dengan asam dan basa
sebagai berikut.
H2PO4- (aq) + OH-(aq) HPO4
2- (aq) + H2O(l)
HPO42- (aq) + H+(aq) H2PO4
- (aq)
2) Dalam industri farmasi, larutan penyangga berperan
untuk pembuatan obat-obatan agar zat aktif dari obat
tersebut mempunyai pH tertentu.
Larutan infus menggunakan prinsip penyangga untuk
mempertahankan pH
Larutan penyangga juga digunakan
dalam obat tetes mata.
3) Dalam bidang pertanian, suatu tanaman hidroponik memerlukan suatu mineral
yang berupa larutan penyangga.
B. HIDROLISIS
Hidrolisis berasal dari kata hidro yaitu air dan lisis berarti penguraian, berarti
hidrolisis garam adalah penguraian garam oleh air yang menghasilkan asam dan
basanya kembali.
1. GARAM DARI ASAM KUAT DAN BASA KUAT
Larutan garam ini bersifat NETRAL. Sebagai contoh, reaksi netralisasi antara
NaOH dan HCl menghasilkan garam NaCl. Didalam air, NaCl terionisasi sempurna
menghasilkan ion Na+ dan Cl-.
NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)
basa kuat asam kuat netral
NaCl (aq) → Na+ (aq) + Cl- (aq)
ion Na+ berasal dari basa kuat dan ion Cl- juga berasal dari asam kuat, jadi kedua ion
tersebut merupakan asam dan basa Bronsted-Lowry lemah sehinga keduanya tidak
bereaksi dalam air (tidak terhidrolisis). Oleh karena itu larutan bersifat netral atau pH
= 7.
2. GARAM DARI ASAM KUAT DAN BASA LEMAH
Larutan garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah ini bersifat ASAM.
Sebagai contoh adalah NH4Cl, garam ini terbentuk dari hasil reaksi netralisasi antara
NH3 dan HCl dan didalam air terionisasi sempurna menghasilkan ion NH4+ dan Cl-.
NH3 (aq) + HCl (aq) → NH4Cl (aq)
basa lemah asam kuat asam
NH4Cl (aq) → NH4+ (aq) + Cl- (aq)
ion Cl- berasal dari asam kuat, merupakan Bronsted-Lowry lemah sehingga tidak
bereaksi dengan air (tidak mampu menarik ion H+), sedangkan ion NH4+ berasal dari
basa lemah, jadi merupakan asam Bronsted-Lowry kuat sehingga dapat bereaksi
dengan air (terhidrolisis) atau memberikan ion H+ kepada air.
NH4+ (aq) + H2O (l) ↔ NH3 (aq) + H3O+ (l)
karena ion NH4+ dapat memberikan dapat memberikan ion H+ kepada air maka larutan
menjadi bersifat ASAM dan diketahui harga Ka (konstanta ionisasi asam) dari
kesetimbangan diatas adalah 5,6 x 10-10.
PENENTUAN pH
Untuk memahami penentuan pH garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah,
perhatikan contoh berikut ;
Jika diketahui 0,1 M NaCH3COO dan Ka CH3COO = 1,8 x 10-5, maka di dalam air
garam NaCH3COO terionisasi sempurna dengan persamaan reaksi berikut,
NaCH3COO (aq) → Na+ (aq) + CH3COO- (aq)
karena koefisien NaCH3COO dan CH3COO- sama, maka [CH3COO- ] =
[ NaCH3COO] = 0,1 M.
ion CH3COO- mengalami hidrolisis sebagai berikut,
CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH- (aq) + OH (aq)
persamaan hidrolisisnya adalah sebagai berikut,
Kh = [ CH3COOH][OH-] / [CH3COO-]
3. ASAM LEMAH DAN BASA KUAT
Larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat ini bersifat BASA
sebagai contoh adalah NaCH3COO, garam ini terbentuk dari hasil reaksi netralisasi
antara NaOH dan CH3COOH dan didalam air terionisasi sempurna menghasilkan ion
Na+ dan CH3COO-.
NaOH (aq) + CH3COOH (aq) → NaCH3COO (aq) + H20 (l)
CH3COOH (aq) → Na+ (aq) + CH3COO- (aq)
ion CH3COO- berasal dari asam lemah, jadi merupakan basa Bronsted-Lowry kuat
sehingga dapat bereaksi dengan air (terhidrolisis) atau menarik ion H+, sedangakan
ion Na+ berasal dari basa kuat, jadi merupakan asam Bronsted-LOwry lemah sehingga
tidak dapat bereaksi dengan air (tidak dapat memberikan ion H+).
CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH (aq) + OH- (aq)
karena ion CH3COO- dapat menarik/menerima ion H+ dari air dan membentuk ion OH-
maka larutan menjadi bersifat BASA dan diketahui harga Kb (konstanta ionisasi basa)
dari kesetimbangan diatas adalah 5,6 x 10 -10.
PENENTUAN pH
Untuk memahami penentuan pH garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat,
perhatikan contoh berikut,
Jika diketahui 0,1 M NaCH3COO dan Ka CH3COO = 1,8 x 10 -5, maka
didalam air garam NaCH3COO terionisasi sempurna dengan persamaan reaksi
berikut,
NaCH3COO (aq) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)
karena koefisien NaCH3COO dan CH3COO- sama, maka
[CH3COO-]=[ NaCH3C00]=0,1M,
CH3COO- (aq) + H2O (l) ↔ CH3COOH (aq) + OH (aq)
persamaan tetapan hidrolisisnya adalah sebagai berikut ;
Kh = [CH3COOH][OH-]/[CH3COO-]
4. ASAM LEMAH DAN BASA LEMAH
Larutan garam yang berasal dari asam lemah ini dapat bersifat ASAM, BASA,
atau NETRAL. Ini bergantung pada kekuatan relatif asam atau basa dari garam yang
terbentuk.
Untuk jenis garam ini baik kation maupun anion dapat bereaksi dalam air
(terhidrolisis) maka garam ini dapat dikatakan dapat mengalami hidrolisis total.
Sebagai contoh : garam NH4CH3COO. Dalam air garam ini terionisasi sempurna
menjadi ion NH4+ dan CH3COO-. Baik ion NH4
+ maupun ion CH3COO- berasal dari
basa lemah dan asam lemah sehingga kedua ion tersebut berturut-turut sebagai asam
dan basa Bronsted-Lowry yang kuat dan keduanya terhidrolisis.
NH4CH3COO (aq) → H4+ (aq) + CH3COO-
(aq)
NH4+ (aq) + H2 (l) ↔ NH3 (aq) + H3
+ (aq)
CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH (aq) + OH- (aq)
Sifat larutan garam ini bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang
bersangkutan, jika Ka < >3COO-) akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan
bersifat basa ;
jika Ka > Kb, maka kation (NH4+) yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan bersifat
asam. Sedangkan jika Ka = Kb, maka larutan akan bersifat netral.
PENENTUAN pH
Untuk dapat menentukan pH larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa
lemah, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan
konsentrasi garamnya. pH yang tepat hanya dapat ditentukan dengan cara
pengukuran.
Namun pH larutan garam ini dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus :
[H+] = √Kw . Ka
Kb ; Kh = Kw
Ka. Kb
Kesimpulan
Kesimpulan dari materi Hidrolisis bahwa terdapat beberapa jenis garam berdasarkan
komponen asam basa pembentuknya.
Asam
Pembentuk
Basa
PembentukSifat Larutan Contoh
kuat kuat netral NaCl; K2SO4
kuat lemah asam NH4Cl; Al2(SO4)3
lemah kuat basaCH3COONa;
Na2CO3
lemah lemahbergantung
Ka & KbCH3COONH4