2/14/2012
LOGO
Bab 08
Asam Basa
Departemen Kimia FMIPA IPB
Apa yang terjadi ?
- Koma - Tulang keropos - Sesak napas - dll Departemen Kimia FMIPA IPB
1
2/14/2012
Ikhtisar
Teori Asam Basa Sifat Asam-Basa dari Air pH-suatu ukuran keasaman Kesetimbangan Asam-Basa Lemah dan Garam Campuran Penahan
Departemen Kimia FMIPA IPB
Teori Asam-Basa
ARRHENIUS
KONSEP
BRøNSTED- LOWRY
LEWIS G.N. Lewis Departemen Kimia FMIPA IPB
2
2/14/2012
Teori Asam-Basa: Arrhenius Dasar teorinya adalah pengionan dalam air dikatakan asam jika melepaskan ion H+ atau H3O+ contohnya: HCl, H2SO4, H2CO3, H3PO4
H3O+ + Cl-
HCl + H2O
dikatakan basa jika melepaskan ion OHcontohnya: NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2
NaOH + H2O
Na+ + OH- +H2O Departemen Kimia FMIPA IPB
Teori Asam-Basa: BRØNSTED-LOWRY Dasar teorinya adalah pertukaran proton (H+) dikatakan asam jika sebagai donor proton (H+) dan basa jika sebagai akseptor proton H2O
+
NH4+
NH3
+
OH-
psg konjugat psg konjugat Asam kuat: basa konjugasi lemah Basa kuat: asam konjugasi lemah Dimungkinkan terdapat spesi yang bersifat amfoter Departemen Kimia FMIPA IPB
3
2/14/2012
Teori Asam-Basa: Lewis Dasarnya adalah pemakaian pasangan elektron bebas dikatakan asam jika menerima pasangan elektron dan basa jika memberikan pasangan elektron .F. .. F B ..
.H . .. .. N H ..
+
F
.F. .H . .. . . F .B. . .N. . H
H
asam
F H
basa
senyawa koordinasi Departemen Kimia FMIPA IPB
Teori Asam-Basa Pasangan konjugat asam
+
basa
basa
+
asam
Pasangan konjugat reaksi 1
HF
+
H2 O
reaksi 2 HCOOH +
F–
H 3 O+
+
CN–
HCOO–
+
HCN
+
HCO3–
reaksi 3
NH4+
+
CO32–
NH3
reaksi 4
H2PO4–
+
OH–
HPO42– +
H2 O
reaksi 5
H2SO4
+
N2H5+
HSO4–
N2H62+
+
Departemen Kimia FMIPA IPB
4
2/14/2012
Sifat Asam-Basa dari Air H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
autoionisasi air H O +H O H
[
]+ + H O H O H
H basa H2O + H2O asam
-
H asam konjugat H3O+ + OHbasa konjugat Departemen Kimia FMIPA IPB
Sifat Asam-Basa dari Air H2O (l)
H+ (aq) + OH- (aq)Kc =
[H+][OH-] [H2O] = konstan [H2O]
Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-] Konstanta hasilkali ion air (Kw) adalah hasilkali antara konsentrasi molar ion H+ dan ion OH- pada suhu tertentu.
Pada suhu 250C Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14
Larutan bersifat = [OH-] netral [H+] > [OH-] asam [H+] < [OH-] basa [H+]
Departemen Kimia FMIPA IPB
5
2/14/2012
Sifat Asam-Basa dari Air Berapakah konsentrasi ion OH- dalam larutan HCl yang konsentrasi hidrogennya sebesar 1,3 M? Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14 [H+] = 1,3 M [OH-]
Kw 1 x 10-14 = 7,7 x 10-15 M = += [H ] 1,3
Berapakah [H+] dalam 0,035M NaOH? Departemen Kimia FMIPA IPB
pH – Suatu Ukuran Keasaman pH = -log [H+] Larutan bersifat Pada suhu 250C netral [H+] = [OH-] [H+] = 1 x 10-7 asam [H+] > [OH-] [H+] > 1 x 10-7 basa [H+] < [OH-] [H+] < 1 x 10-7
pH
pH = 7 pH < 7 pH > 7
[H+] Departemen Kimia FMIPA IPB
6
2/14/2012
pH – Suatu Ukuran Keasaman
pOH = -log [OH-] [H+][OH-] = Kw = 1,0 x 10-14 -log [H+] – log [OH-] = 14,00 pH + pOH = 14,00
Departemen Kimia FMIPA IPB
Contoh kasus pH air hujan di daerah tertentu di bagian timur-laut Amerika pada hari tertentu adalah 4,82. Berapakah konsentrasi ion H+ dalam air hujan? pH = -log [H+] [H+] = 10-pH = 10-4,82 = 1,5 x 10-5 M Konsentrasi ion OH- dalam sampel darah adalah 2,5 x 10-7 M. Berapakah pH sampel darah tersebut? pH + pOH = 14,00 pOH = -log [OH-] = -log (2,5 x 10-7) = 6,60 pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 6,60 = 7,40 Departemen Kimia FMIPA IPB
7
2/14/2012
pH – Kekuatan Asam Basa
Asam Kuat
Asam Lemah Departemen Kimia FMIPA IPB
pH – Kekuatan Asam Basa elektrolit kuat – 100% terdisosiasi NaCl (s)
H2O
HCl (aq) + H2O (l) NaOH (s) + H2O (l)
Na+ (aq) + Cl- (aq) H3O+ (aq) + Cl- (aq) Na+ (aq) + OH- (aq)
elektrolit lemah – tidak terdisosiasi sempurna CH3COOH F- (aq) + H2O (l)
CH3COO- (aq) + H+ (aq) OH- (aq) + HF (aq)
Departemen Kimia FMIPA IPB
8
2/14/2012
pH – Kekuatan Asam Basa Berapakah pH dari larutan 2 x 10-3 M HNO3? HNO3 adalah asam kuat – 100% terdisosiasi. HNO3 (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + NO3- (aq) 0,0 M 0,0 M Awal 0,002 M 0,002 M 0,002 M Akhir 0,0 M + + pH = -log [H ] = -log [H3O ] = -log(0,002) = 2,7 Berapakah pH dari larutan 1,8 x 10-2 M Ba(OH)2? Ba(OH)2 adalah basa kuat – 100% terdisosiasi. Ba(OH)2 (s) Ba2+ (aq) + 2OH- (aq) 0,0 M 0,0 M Awal 0,018 M 0,018 M 0,036 M Akhir 0,0 M pH = 14,00 – pOH = 14,00 + log(0,036) = 12,56 Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam HA (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + A- (aq) H+ (aq) + A- (aq)
HA (aq)
Ka =
[H+][A-] [HA]
Ka adalah konstanta ionisasi asam Ka Begitu juga dengan basa lemah,
kekuatan asam lemah Kb maka
kekuatan basa lemahnya
Departemen Kimia FMIPA IPB
9
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam konsentrasi asam ionisasi pada kesetimbangan x 100% konsentrasi awal asam
Persen ionisasi =
Untuk asam monoprotik HA [H+] x 100% [HA]0 = konsentrasi awal Persen ionisasi = [HA]0
Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Asam diprotik & poliprotik
Menghasilkan lebih dari 1 ion H+ per molekul Terionisasi secara bertahap (ion H+ lepas satu per satu)
Contoh asam diprotik: H2CO3 +
-
H2CO3 (aq)
H+ (aq) + HCO3- (aq) Ka = [H ][HCO3 ] [H2CO3]
HCO3- (aq)
H+ (aq) + CO3- (aq) Ka =
[H+][CO32-] [HCO3-] Departemen Kimia FMIPA IPB
10
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Menyelesaikan Soal-soal ionisasi asam lemah: 1. Tentukan spesi-spesi yang dapat mempengaruhi pH. •
Pada sebagian besar soal, anda dapat mengabaikan autoionisasi air.
•
Abaikan [OH-] karena pH ditentukan oleh [H+].
2. Nyatakan konsentrasi kesetimbangan dari semua spesi dalam konsentrasi awal dan satu variabel x. 3. Tulis Ka dalam konsentrasi-konsentrasi kesetimbangannya. Setelah mengetahui nilai Ka, kita dapat mencari x. 4. Hitunglah konsentrasi dari semua spesi dan/atau pH larutan. Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Berapakah pH dari larutan 0,5 M HF (pada 250C)? [H+][F-] = 7,1 x 10-4 HF (aq) H+ (aq) + F- (aq) Ka = [HF] HF (aq) H+ (aq) + F- (aq) Awal (M) Perubahan (M)
0,50
0,00
0,00
-x
+x
+x
x
x
Akhir (M)
0,50 - x x2 Ka = = 7,1 x 10-4 0,502 - x x = 7,1 x 10-4 Ka ≈ 0,50
[H+] = [F-] = 0,019 M [HF] = 0,50 – x = 0,48 M
Ka << 1
0,50 – x ≈ 0,50
x2 = 3,55 x 10-4
x = 0,019 M
pH = -log [H+] = 1,72 Departemen Kimia FMIPA IPB
11
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Kapan kita boleh menggunakan aproksimasi? Ka << 1
0,50 – x ≈ 0,50
Jika x lebih kecil daripada 5% dari konsentrasi awal. Lebih kecil dari 5% 0,019 M x = 0,019 x 100% = 3,8% 0,50 M Aproksiomasi ok. Berapakah pH dari larutan 0,05 M HF (pada 250C)? x2 = 7,1 x 10-4 x = 0,006 M Ka ≈ 0,05 Lebih dari 5% 0,006 M x 100% = 12% 0,05 M Aproksimasi tidak ok. Harus menggunakan persamaan kuadrat atau metode pendekatan berjenjang untuk mencari nilai x. Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Menentukan pH dari Kb dan [B] awal Amonia adalah zat pembersih yang paling umum digunakan dalam rumah tangga dan termasuk basa lemah, dengan Kb = 1,8 x 10-5. Berapakah pH dari larutan 1,5 M NH3? Selesaikan soal-soal basa lemah seperti asam lemah namun di sini kita mencari [OH-] lalu [H+] untuk menghitung pH. Aproximasi x > 5% tidak ok, penyelesaian harus menggunakan persamaan kuadrat atau metode pendekatan berjenjang untuk mencari nilai x. Departemen Kimia FMIPA IPB
12
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Konstanta Ionisasi Pasangan Asam-Basa Konjugat
H+ (aq) + A- (aq)
HA (aq) A- (aq) + H2O (l)
OH- (aq) + HA (aq)Kb H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
Ka
Kw
KaKb = Kw Asam Lemah dan Basa Konjugatnya Ka =
Kw Kb
Kw Ka
Kb =
Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Hidrolisis garam: reaksi kation/anion suatu garam, atau keduanya, dengan air. Garam yang menghasilkan larutan netral: HO NaNO3 (s) 2 Na+ (aq) + NO3- (aq)
[H+] = [OH-] = 10-7
Garam yang menghasilkan larutan basa: H2O CH3COONa(s) Na+ (aq) + CH3COO- (aq) CH3COO- (aq) + H2O (l) Kb =
[CH3COOH][OH-]
[OH-] =
[CH3
COO-]
CH3COOH (aq) + OH- (aq) = 5,6 x 10-10
√ K Kx Cg w
a
Departemen Kimia FMIPA IPB
13
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Garam yang menghasilkan larutan asam: Dengan mudah kita dapat mengetahui garam seperti NH4Cl dapat menghasilkan larutan asam. NH4Cl (s)
H2 O
NH4+ (aq)
Ka =
NH4+ (aq) + Cl- (aq) NH3 (aq) + H+ (aq)
[ NH 3 ][ H + ] K w 1,0 x10 −14 = = = 5,6 x10 −10 + −5 K b 1,8 x10 [ NH 4 ]
√K Kx Cg
[H+] =
w
b
Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam
Garam hidrolisis sempurna: NH4CH3COO (s)
H2 O
NH4+ (aq)
NH4+ (aq) + CH3COO- (aq)
NH3 (aq) + H+ (aq)
CH3COO- (aq) + H2O (l) [H+] =
CH3COOH (aq) + OH- (aq)
√K Kx K w
a
b
Departemen Kimia FMIPA IPB
14
2/14/2012
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Jenis Garam
Contoh
Ion yang mengalami hidrolisis
pH Larutan
Kation dari basa kuat; anion dari asam kuat
NaCl, KI, KNO3, RbBr, BaCl2
Tak ada
=7
Kation dari basa kuat; anion dari asam lemah
CH3COONa, KNO3
Anion
>7
Kation dari basa lemah: NH4Cl, anion dari asam kuat NH4NO3
Kation
<7
Kation dari basa lemah, NH4NO2, anion dari asam lemah CH3COONH4, NH4CN
Anion dan kation
< 7 jika Kb < Ka = 7 jika Kb = Ka >7 jika Kb > Ka
Kation kecil bermuatan AlCl3, Fe(NO3)3 tinggi; anion dari asam kuat
Kation terhidrasi
<7
Departemen Kimia FMIPA IPB
Kesetimbangan Asam-Basa Lemah, Garam Menentukan pH suatu Larutan Garam Natrium sianida dalam air dapat menghasilkan larutan basa. Berapakah pH dalam larutan 0,25 M NaCN? Ka HCN = 4,9 x 10-10
Petunjuk: Kita harus mencari pH larutan dari ion sianida, CN -, yang bertindak sebagai basa dalam air. Departemen Kimia FMIPA IPB
15
2/14/2012
Campuran Penahan BUFER ASAM (ASAM LEMAH DAN GARAMNYA) CH3COOH H+ + CH3COOCa Ca NaCH3COO Na+ + CH3COOCg Cg Terjadi efek ion senama [H+] = Ka
[CH3COOH] C = Ka a [CH3COO ] Cg
BUFER BASA (BASA LEMAH DAN GARAMNYA) NH4OH NH4+ + OHCb Cb NH4Cl NH4+ + ClCg Cg [OH-] = Kb
[NH4OH] [NH4+]
= Kb
Cb Cg Departemen Kimia FMIPA IPB
Campuran Penahan: Mekanisme Kerja • Bila ada x mol H+ ditambahkan ke dalam bufer asam, maka jumlah garam berkurang, jumlah asam bertambah NaCH3COO → Na+ + CH3COOH+ + CH3COOH H + CH3COO [H+] = Ka
mmol asam + x mmol garam - x
• Bila ada x mol OH- ditambahkan ke dalam bufer asam, maka jumlah asam berkurang, jumlah garam bertambah NaCH3COO → Na+ + CH3COOOHCH3COOH H+ + CH3COO[H+] = Ka
mmol asam - x mmol garam + x Departemen Kimia FMIPA IPB
16
2/14/2012
Campuran Penahan: Daya Tahan (Kapasitas) Bufer Mol H+ atau OH- yang harus ditambahkan ke dalam 1 liter larutan bufer agar pH-nya berubah satu satuan pH - 1
Bufer awal
+ asam pH = 3
pH + 1 + basa
pH = 4
pH = 5
Yang mempengaruhi daya tahan bufer: Konsentrasi penyusun bufer
Perbandingan [asam]/[garam] atau [basa]/[garam] Kapasitas maksimum bila, [asam] [basa] atau = 1 [garam] [garam] Departemen Kimia FMIPA IPB
Campuran Penahan - Berpakah pH campuran yang terbentuk dari larutan 500 mL asam benzoat 0.1 M dan 500 mL natrium benzoat 0.01 M. (Ka asam benzoat = 6.5 x 10-5) - Tentukanlah pH campuran yang terbentuk dari 100 mL KOH 0.1 M dan 100 mL asam format 0.2 M. (Ka = 1.7 x 104).
Departemen Kimia FMIPA IPB
17
2/14/2012
LOGO
Departemen Kimia FMIPA IPB
18
