BAB I

PENDAHULUANI. LATAR BELAKANG

Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairantubuh lainnya. Satuan derajat keasaman adalah pH. Klasifikasi pH yaitu pH 7,0 adalah netral, pH diatas 7,0 adalah basa(alkali), pH dibawah 7,0 adalah asam Suatu asam kuat memiliki pH yang sangat rendah (hampir 1,0); sedangkan suatu basakuat memiliki pH yang sangat tinggi (diatas 14,0). Darah memiliki pH antara 7,35-7,45.Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan pH yangsangat kecil pun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ.Pengaturan Keseimbangan Asam Basa.Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basadarah1. Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjalmemiliki kemampuan untuk mengubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanyaberlangsung selama beberapa hari.2. Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadapperubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secarakimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan. Penyangga pH yang palingpenting dalam darah adalah bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalamkesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asamyang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebihsedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, makaakan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.3. Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting darimetabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawakarbondioksida ke paru-paru. Di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan(dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yangdihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan.Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksida darah menurun dan darah menjadi lebihbasa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadilebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasandan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.II. RUMUSAN MASALAH

Beberapa rumusan masalah dari makalah ini antara lain:

A. Apa saja teori asam basa?

B. Bagaimana cara menyatakan kekuatan asam basa?

C. Bagaimana cara menentukan potensi hidrogen, pH ?D. Bagaimana cara menentukan reaksi protolisis dan kesetimbangan dalam air?III. TUJUAN PENULISAN

Adapun tujuan penulisan dari makalah kesetimbangan asam basa ini adalah :

Mengetahui teori asam basa Mengetahui cara menyatakan kekuatan asam basa Mengetahui cara menentukan potensi hidrogen, pH

Mengetahui cara menentukan reaksi protolisis dan kesetimbangan dalam airBAB II

PEMBAHASANA. TEORI ASAM BASA Asam dan basa adalah sifat kimia zat yang sangat penting untuk diketahui. Sifat asam basa sangat berkaitan dengan lingkungan kimiawi zat tersebut. Ada tiga teori dasar mengenai asam dan basa.

a. Arrhenius

Asam adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air terionisasi menghasilkan ion H+ dalam larutannya, sebagaimana contoh senyawa berikut:

HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)

CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq)

Basa adalah zat yang apabila dilarutkan dalam air terionisasi menghasilkan OH-.

NaOH(aq ) Na+(aq) + OH-(aq)

NH4OH(aq) NH4+(aq) + OH-(aq)b. Bronsted dan Lowry

Asam adalah ion atau molekul yang dapat memberikan proton (H+) kepada basa dan disebut donor proton sedangkan basa adalah ion atau molekul yang dapat menerima proton disebut akseptor proton. Proton adalah inti atom H (atom H yang telanjang) yang tidak mempunyai elektron.

HCl(aq) + NH3(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq)

asam1 (a1) basa1(b1) asam2 (a2) basa2 (b2) Setiap asam mempunyai basa konjugasi, demikian juga setiap basa mempunyai asam konjugasi. Dari contoh reaksi di atas maka b2 disebut basa konjigasi dari HCl sebab bila HCl melepaskan ion H+ maka tersisa adalah ion Cl- yang bersifat basa, demikian juga a2 adalah asam konjugasi dari b1 sebab bila NH3 menerima ion H+ maka terbentuk ion NH4+ yang bersifat asam.

c. Lewis

Asam adalah suatu spesies yang dapat menerima pasangan elektron bebas (akseptor pasangan elektron) dalam suatu reaksi kimia. Basa adalah suatu spesies yang dapat memberikan pasangan elektron bebas (donor pasangan elektron).

AlCl3 + :PCl3 Cl3Al-PCl3AlCl3 adalah asam karena dapat memerima pasangan elektron dari PCl3 dan PCl3 adalah basa karena dapat memberikan pasangan elektron bebasnya.

B. KEKUATAN ASAM BASAKekuatan asam basa bergantung pada kemampuannya berionisasi, makin banyak yang terionisasi berarti makin kuat sifatnya. Selain itu, kekuatan basa juga bergantung dari ukuran ion positif dan ion negatif serta besar muatannya, apabila ion positifnya bertambah besar dan muatannya lebih kecil maka kecenderungannya mengadakan pemisahan antara ion positif dan negatif besar. Adapun kekuatan asam dipengaruhi oleh atom yang terikat keelektronegatifannya besar menggantikan atom H.

Untuk asam-asam yang berasal dari atom yang sama seperti atom S atau Cl yang mempunyai beberapa bilangan oksidasi, maka kekuatan asammnya bergantung pada bilangan oksidasi dari atom tersebut. Bilangan oksidasi yang lebih tinggi mempunyai kekuatan asam yang lebih besar. Contoh: H2SO4 dan H2SO3.

Pengaruh efek elektrolik terhadap kekuatan asam

AtomAsamStrukturKekuatan Asam

Cl yang mempunyai beberapa bilangan oksidasi

HClO (Cl = +1)

HClO2 (Cl = +3)

HClO3 (Cl = +5)

HClO4 (Cl = +7)

Cl(OH)

ClO(OH)

ClO2(OH)

ClO3(OH)

Cl menggantikan HHC2H3O2HC2H2ClO2HC2Cl2O2HC2Cl3O2CH3CO(OH)ClCH2CO(OH)

Cl2CHCO(OH)

Cl3CCO(OH)

C. POTENSI HIDROGEN, pHSorensen mengusulkan penulisan konsentrasi ion hidrogen yang dikenal sebagai pH yang dinyatakan sebagai berikut:

D. REAKSI PROTOLISIS DAN KESETIMBANGAN DALAM AIRProtolisasi adalah reaksi yang melibatkan proton (H+), untuk asam kuat dan basa kuat tidak mengalami kesetimbangan karena reaksi dianggap berlangsung satu arah sedangkan zat lain yang dapat berlangsung reaksi kesetimbangannya sebagai berikut:

Kesetimbangan air murni

Kesetimbangan larutan asam lemah

Kesetimbangan basa lemah

Kesetimbangan asam lemah dan garamnya dari basa kuat atau sebaliknya

Kesetimbangan garam yang berasal dari asam atau basa lemah

1. Kesetimbangan air murni

Berdasarkan reaksi tersebut,

H2O H+ + OH-

Konsentrasi air murni pada suhu 250C adalah 55,4 mol/LK [H2O] = [H+][OH-]K ( (55,4) = KW = [H+][OH-] = 1 ( 10-14Derajat ionisasi air (() pada suhu 250C = 1,81 ( 10-9 dan [H2O] = 55,4 mol/L

H2O H+ + OH-

[H3O+] = [OH-]

KW = [H3O+] = [OH-] = 1,81 ( 10-9 ( 55,4 mol/L

= [H3O+] = [OH-] = 1,00 ( 10-7 mol/L

= (1,00 ( 10-7) (1,00 ( 10-7) = (1,00 ( 10-14)

pKW = pH + pOH = 14

Jika suhu naik KW juga naik sehingga pKW turun. Karena konsentrasi ion H+ dalam air adalah 1,00 ( 10-7 mol/L atau pH = 7, maka larutan yang:

pH = 7 (bersifat netral)

pH < 7 (bersifat asam dalam air)

pH > 7 (bersifat basa dalam air)

2. Asam kuat dan basa kuat dalam air

Untuk asam kuat dan basa kuat dianggap zat ini terurai sempurna dalam larutan air sehingga dianggap tidak terjadi keseimbangan, konsentrasi H+ atau OH- yang terbentuk sama dengan konsentrasi semula. Asam kuat ialah asam yang dapat memberikan hamper semua protonnya pada air meskipun berada dalam larutan yang encer.

Asam kuat dalam air

Larutan HCL 0,1 M dalam air menghasilkan ion H+ sebanyak 0,1 M, H+ adalah proton yang terhidrasi berbentuk H3O+. Reaksinya, HCl + H2O H3O+ + Cl-. Sehingga nilai pH-nya = -log 0,1 = 1. Asam kuat yang lain adalah: H2SO4, HNO3, HBr, HI dan sebagainya. Contoh soal :

Hitung pH larutan H2SO4 0,05 M dalam air jika senyawa tersebut trinisasi sebagai berikut, reaksi :

H2SO4 2H+ + SO4-2 Bila semua ada H2SO4 0,05 M, maka terdapat jumlah H+ sebanyak 2 0,05 = 0,01 M. Sehingga nilai pH-nya= -log 0,1 = 1

Keasaman dari suatu larutan

Keasaman sebenarnya ialah menentukan konsentrasi ion H+ dalam larutan. Maka pH larutan menentukan keasaman yang sebenarnya. Keasaman potensial tidak ditentukan oleh konsentrasi ion H+ tapi jumlah ion [H+] yang dapat diikat oleh ion hidroksil [OH-]. Jadi, keasaman potensial dapat ditentukan dengan cara netralisasi oleh suatu basa. Sebagai contoh, dalam larutan HCl 0,1 N dan asam asetat 0,1 N, maka derajat keasaman potensialnya adalah sama sebab jika dititrasi memerlukan NaOH dengan jumlah yang sam. Tetapi larutan asam kuat HCl mempunyai lebih banyak ion H+ karena dalam larutan terurai sempurna (dianggap terurai semua) sedangkan asam asetat (asam cuka) hanya sebagian kecil molekul asam asetat yang terurai menjadi ion asetat dan ion H+ maka derajat keasaman sebenarnya untuk HCl lebih tinggi dari pada asam cuka atau pH-nya lebih rendah.

Basa kuat dalam air

Larutan NaOH 0,1 M dalam air menghasilkan OH- sebanyak 0,1 M juga sehingga pOH-nya = -log 0,1 =1 yang berarti pH = 14 pOH = 14 1 = 13. Contoh lain basa kuat adalah semua larutan basa yang berasal dari golongan I A dan II A seperti, KOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 dan sebagainya.

3. Kesetimbangan asam lemah dan basa lemah dalam air

Asam monopotrik adalah asam yang memberikan satu protonnya per unit, atau dari asam konjugasi suatu basa kuat yang dapat melepaskan proton (H+). Suatu asam-asam monopotrik lemah misalnya Na+ dari hasil konjugasi NaOH atau dari molekul asam lemah dalam air seperti CH3COOH, asam benzoat dan sebagainya. Basa monopotrik adalah basa yang per unitnya dapat menerima satu proton atau melepaskan ion hidroksil (OH-). Suatu basa monopotrik lemah misalnya A- dari hasil konjugasi dari HA atau dari molekul NH4OH dalam air. Contoh lain basa lemah adalah hampir semua kation yang bukan dari golongan IA dan II A dari tabel berkala mengikat OH- seperti Al(OH)3, Fe(OH)3, perhatikan basa konjugasi dari suatu asam kuat.

Meskipun istilah asam lemah dan basa lemah batasannya tidak jelas namun beberapa orang menganggap asam lemah bila larutannya yang konsentrasinya 1 M terutai menjadi ion-ionnya lebih dari 1% ini disebut derajat ionisasi atau dalam hal ini disebut derajat protolisis () sehingga bila suatu asam lemah monopotrik yang terurai maksimal 1% berarti Ka-nya hanya sekitar 1 10-4.

Kesetimbangan asam lemah dalam air

HA + H2O H3O+ + A- K = Karena HA adalah asam lemah maka hanya sedikit yang terurai menjadi ion-ion yang berarti hanya butuh sedikit sekali molekul H2O yang bereaksi sehingga dianggap konsentrasi H2O tetap.

Ka = K [H2O] = Ka adalah tetapan kesetimbangan asam yang menentukan kekuatan suatu asam, makin besar Ka makin kuat asam tersebut.

Hukum Pengenceran Ostwald

HA + H2O H3O + A-

(1-)ccc

Keterangan : = derajat protolisis, c = konsentrasi (mol/L)

K = K[H2O] = Ka = Ka = = Karena harga Ka lebih kecil dari 10-4 maka dianggap maka

Ka = Bila kecil, (1-) = 1 maka

Ka2c 2 = = Dari rumus diatas terlihat bahwa nilai tergantung dari nilai Ka dan c, sedang Ka adalah tetapan maka nilai c (konsentrasi) besar nilai kecil. Bila persamaan umum untuk asam lemah dalam air adalah :

HA + H2O H3O+ + A-

(1-)ccc

Karena setiap molekul HA yang bereaksi dengan air menghasilkan satu ion H3O+ dan satu ion A- maka dalam larutan terdapat konsentrasi [H3O+] yang sama dengan konsentrasi [A-], anggapan ini berlaku untuk asam yang konsentrasinya tidak terlalu kecil sehingga konsentrasi [H3O+] yang berasal dari air dapat diabaikan, [H3O+] = [A-] = c

[H3O+] = c = pH = -log [H3O+]

= -log

= -1/2 (log Ka + log c) = (-log Ka log c)

pH = -1/2 (pKa log c) = pKa log c

Contoh Soal :

Derajat protolisa dan pH larutan asam asetat 0,005 M, jika Ka = 1,8 10-5 Pembahasan :

CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-0,005 M = 5 10-3 M

= [H3O+] = = = 3 10-4

pH = -log[H3O+] = -log3 10-4 = 3,52

atau pH = (pKa log c)

= (4,74 log510-3) = (4,74 + 2,3) = 3,52

Kesetimbangan basa lemah dalam air

Reaksi basa lemah dengan air adalah sebagai berikut :

A- + H2O HA + OH-

(1-)cc c

Misal konsentrasi mula-mula c dengan derajat protolisa , maka diperoleh :

K [H2O] = Kb = Karena [HA] = [OH-] maka,

Kb = Kb = Jika Kb harga 10-4 atau lebih kecil maka (1-) = 1, maka Kb = 2c

= [OH-] = .c = cpOH = -log[OH-] = -log(Kbc)1/2

= -1/2 log Kb log c

pOH = pKb log c

4. Larutan Buffer atau larutan dapar

Jika kita ingin larutan dengan pH = 2 maka dengan mudah dibuat dari larutan HCl 0,01 N, tapi jika kita ingin inginkan pH = 6, tidak bisa diperoleh dari larutan HCl 10-6 N karena ada ion H+ dari air yang tidak boleh diabaikan. Demikian juga jika kita ingin pH 12 dapat dengan mudah dibuat dari larutan NaOH 0,01 N, tapi bila diinginkan pH = 8 tidak bisa dibuat dari larutan NaOH 10-6 N karena ada ion OH- dari air yang tidak bisa diabaikan. Untuk keperluan di atas maka larutan ini biasanya dibuat dari campuran asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat atau basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat. Larutan campuran ini disebut larutan buffer atau dapar. Jadi, larutan buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan pH-nya bila ditambah asam, basa atau garam sedikit. pH larutannya nanti bisa berubah satuan pH apabila ditambah asam atau basa 10 lipat dari semula.

Campuran asam lemah dan garamnya

Campuran larutan NaA dan asam lemah HA, mengikuti reaksi sebagai berikut :

NaA Na+ + A- Garam dianggap terurai sempurna dalam larutan air sedangkan asam lemah hanya sedikit yang terurai.

HA + H2O H3O+ + A- Disini [A-] merupakan jumlah yang berasal dari garam ditambah yang berasal dari asam sehingga tidak bisa diperlakukan seperti perhitungan pada asam lemah sendiri dimana [A-] =

Ka = ] = Ka

-log ] = -log Ka log = - log Ka + log pH = pKa + log atau secara umum dapat ditulis,

pH= pKa + log

Persamaan ini disebut persamaan Henderson Hesselbach, dngan memilih suatu asam dengan Ka yang cocok dan dengan merubah harga kita dapat membuat larutan buffer dengan Ph yang dikehendaki.

Contoh soal :

Hitung pH larutan berikut :

1. Larutan HCl 0,000018 M

2. Campuran larutan asam asetat 0,1 M dan Na asetat 0,1 M bila diketahui pKa = 4,74.

Pembahasan :

1. pH = - log ] = -log 1,8 x = 4,742. pH = pKa + log = 4,74 + log = 4,74Kedua-duanya mempunyai pH yang sama, sekarang masing masing larutan ditambahkan NaOH 0,000018 M, maka larutan pertama netral pH = 7, sedangkan larutan kedua

COOH + NaOH COONa + O (0,1 0,000018) 0,000018 mol 0,000018 mol

Campuran Basa Lemah Dan Garamnya

Campuran larutan dan asam lemah , mengikuti reaksi berikut :

+ Garam dianggap terurai sempurna dalam larutan air, sedangkan basa lemahnya hanya sedikit yang terurai.

+

Disini merupakan jumlah yang berasal dari garam ditambah yang berasal dari basa.

Kb = ] = Kb

] = -log Kb log ] = -log Kb + pOH = pKb + log Atau secara umum dapat ditulis

pH= 14 - pKb - log

Persamaan ini disebut persamaan Henderson Hesselbach, dngan memilih suatu basa dengan Kb yang cocok dan dengan merubah harga kita dapat membuat larutan buffer dengan yang dikehendaki.

Contoh soal :

Hitung pH campuran larutan berikut :

1. larutan yang mengandung 0,1 M dan 0,1 M, bila pKb = 5

2. campuran dari 100 mL 0,1 M + 50 mL HCl 0,1 M

pembahasan :

1. pH= 14 - pKb - log pH = 14 5 log , maka nilai pH = 9

2. bila 100 mL 0,1 M + 50 mL HCl 0,1 M akan diperoleh larutan garam dan berlebih. Karena ada 50 mL HCl 0,1 M yang berarti ada 5 mmol HCl dan bereaksi dengan yang sama banyaknya akan menghasilkan 5 mmol yang terbentuk dalam 150 ml ( volume total ) larutan sedang telah bereaksi sebanyak 5 mmol pula.

] = 50 x 0,1/150 = 5 mmol/150mL

] = ( 100-50 ) x 0,1/150 = 5mmol/150 mL

pH = 14 - pKb - log pH = 14 - 5 - log , maka nilai pH = 9

Larutan buffer bisa dibuat bukan dari campuran antara basa lemah dengan garamnya saja tetapi dapat juga dengan campuran hasil reaksi dari basa lemah dan asam kuat asalkan banyaknya basa lemah lebih banyak dari asam kuat yang dicampurkan, cara ini lebih umum untuk larutan buffer.

Efesiensi Buffer

Efesiensi buffer adalah kemampuan larutan buffer/dapar untuk mempertahankan pH-nya pada penambahan asam atau basa, maka

pH= pKa + log

Berdasarkan persamaan tersebut, diperoleh bahwa efesiensi larutan dapar dapat tergantung dari : a. Harga log ; b. kensentrasi masing masing dari asam/gram

Contoh soal :

Hitung pH larutan buffer yang dibuat dari asam asetat dan Na-asetat masing-masing 0,1 pada suhu 25C, diketahui pKa = 4,74

Pembahasan :

pH = pKa + log = 4,74 + log , maka nilai pH = 4,74

Pada larutan dapar dijumpai ratio [garam]/[asam] = 1 atau pH = pKa jadi harga pH = pKa adalah paling optimum (baik) karena paling tahan terhadap penambahan asam atau basa.

Contoh soal :

Berapa garam Na-asetat harus ditambahkan ke dalam 500 ml asam asetat 0,1 M untuk mendapatkan larutan yang pH = 5,10 dengan anggapan volume larutan tidak berubah oleh penambahan garam, diketahui (pKa = 4,74 dan berat molekul Na-astat = 82 )

Pembahasan :

Misal Na-asetat yang ditambahkan = x mol/L

pH = pKa + log

5,10 = 4,74 + log

(x)

Log =0,36

(0,1)

Log x - log 0,1 =0,36

Log x + 1=0,36

Log x

=0,36 1, sehinggga nilai x = 0,2291M

500

Dalam larutan 500 ml = x 0,2291 = 0,1146 mol/L

1000

Jadi berat Na-asetat = 0,1146 x 82 = 9,40

5. Hidrolisis Garam

Dikenal ada empat bentuk garam yaitu:

1. Garam yang berasal dari asam kuat, NaCL, KNO3 dan KBr

2. Garam dari asam lemah dan basa kuat, contoh : CH3COONa dan KCN.

3. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah, NH4Cl

4. Garam dari asam lemah dan basa lemah, contoh: NH4CN dan CH3COONa Garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat

Bentuk garam ini dalam air tidak mengalami hidrolisis

NaCl +H2O

Na+ + Cl-Karena tidak engalami hidrolisis aka jumlah [H+] dalam larutan = jumlah [OH-] sehingga ph larutan dari [H+] dari air sendiri adalah ph =0,7

Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat

Garam ini dalam air mengalami hidrolisis

KCN

K+ + CN-

CN- + H2O

HCN + OH-

[HCN] [OH-]

K=

[CN-] [H2O]

[HCN] [OH-]

[H2O] =

[CN-]

HCN

H+ + CN- [H+] [CN-]

Ka =

[HCN]

Dan Kair = Kw = [H+] [OH-] = 10-14Bila Kh di atas dikali dengan [H+]/[H+] maka,

[HCN] [OH-] [H+] [HCN]Kh = X = X [OH-] [H+]

[CN-] [H+] [CN-][H+]

1 Kw

= X Kw =

Ka Ka

Kembali reaksi kesetimbangan di atas, terlihat bahwa [HCN] = [OH-], maka [HCN] [OH-] [OH-] [OH-] [OH-]2 Kw

Kh = = = =

[CN-] [CN-] [CN-] Ka

Kw x [CN-] Kw x [CN-] Kw x [CN-] 1/2 [OH-]2 = , maka [OH-] = Ka=Ka

Ka

-log [OH-] = (-log Kw log [CN-] + log Ka )

pOH = pKw pKa log [CN-]

pH = pKw pOH = pKw + pKa + log [CN-]

karena HCN adalah asam lemah sehingga hanya sedikit terurai menjadi ion CN- sedangkan garam NaCN terurai sempurna maka [CN-] dianggap hanya dari garam maka secara umum dapat situliskan:

pH = pKw + pKa + log [garam]

contoh soal:

larutan NaAct 0,05 M, bila Ka asam asetat = 1,8 x 10-5

1. Hitunglah konstanta hidrolisisnya

2. Derajat hidrolisisnya

3. Konsentrasi ion H+Pembahasan:

NaActNa+ + Act

Act + H2O

HAct + OH-[HAct] [OH]

Kh =

[Act-]

[H+] [Act]

Ka HAct = = 1,85 x 10-5, maka nilai pKa = 4,74

[HAct]

1. Kh= Kw/Ka = 10-14/1,8 x 10-5 = 5,5 x 10-10 [HAct] [OH] 2c

2. Kh =

= =5,5 x 10-10 dimana a