E-BOOK KIMIA Hidrolisis Garam Model Problem Based Learning (PBL)
Penulis Barista Kristyaningsih Pembimbing Prof. Sulistyo Saputro, M.Si, Ph.D Prof. Sentot Budi R., Ph.D Untuk Kelas XI IPA Semester ii
The Fundamental Laws of Chemistry
HIDROLISIS
PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN SAINS FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
i
HIDROLISIS
E-Book Kimia
Hidrolisis Garam Untuk SMA/MA Kelas XI IPA Semester II
Disusun oleh: Barista Kristyaningsih Konsultan Ahli: Prof. Sulistyo Saputro, M.Si., Ph.D. Prof. Sentot Budi R., Ph.D. Validator Ahli: Prof. Dr. H. Ashadi Dr. Mohammad Masykuri, M.Si. Rusmiati, M.Pd. Reviewer Guru: Kristianita Sunaringtyas, S.Pd Dwi Rumi, S.Pd Desain: Barista Kristyaningsih Pungky Andriyani, S.Kom. Gambar Sampul: http://www.flexmedia.co.id/hikmah-dibalik-asinnya-air-laut/
ii
HIDROLISIS
Pertama-tama, penulis mengucapkan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya berkat anugerahNya e-book yang berjudul “Hidrolisis Garam” ini telah dapat diselesaikan dengan baik. E-book merupakan salah satu jenis pembelajaran yang menggunakan jasa bantuan perangkat elektronika, seperti komputer atau laptop. E-book ini berorientasi pada Problem Based Learning (PBL) yang merupakan suatu model pembelajaran yang melibatkan siswa untuk memecahkan suatu masalah melalui tahap-tahap metode ilmiah sehingga siswa dapat mempelajari pengetahuan yang berhubungan dengan masalah tersebut dan sekaligus memiliki keterampilan untuk memecahkan masalah. PBL dilandasi oleh pemikiran bahwa kegiatan belajar hendaknya mendorong dan membantu siswa untuk terlibat secara aktif membangun pengetahuannya sehingga mencapai pemahaman yang mendalam (deep learning). Penulis berharap melalui model pembelajaran PBL yang dipadu dengan materi Hidrolisis Garam, siswa menjadi lebih minat belajar. Semua fitur dalam e-book ini mengacu pada 5 sintax PBL yang dikemas dalam nama-nama berbeda, seperti M2, YKS, PC, Speak Up, dan Reportase Mudah-mudahan e-book ini dapat menjadi sarana pembelajaran yang tepat bagi siswa. Penulis menyadari bahwa e-book ini tidaklah sempurna, maka dari itu segala kritik dan saran yang membangun demi kemajuan e-book ini selanjutnya akan diterima. Terakhir, diharapkan e-book ini dapat bermanfaat bagi siswa dan bagi perkembangan pendidikan di Indonesia.
Penulis
iii
HIDROLISIS
Halaman Judul .......................................................................................... i
Kata Pengantar ....................................................................................... ii Daftar Isi ................................................................................................iii Tujuan Pembelajaran ........................................................................... iv Description tentang E-Book .................................................................. v Petunjuk Keamanan Laboratorium ............................................... viii
Pendahuluan .......................................................................................... 1 M2 (Mari Membaca) ............................................................................. 2 YKS (Yuk Kita Selidiki) ......................................................................... 3 PC (Praktikum Ceria) ............................................................................ 4 Speak Up ................................................................................................. 8 Reportase ................................................................................................ 8 Asam Kuat-Basa Kuat ...................................................................... 9 Asam Kuat-Basa Lemah ................................................................. 11 Asam Lemah-Basa Kuat ................................................................. 14 Asam Lemah-Basa Lemah ............................................................. 18 Latihan Soal .......................................................................................... 21 Glosarium ............................................................................................. 24 Daftar Pustaka ...................................................................................... 25
iv
HIDROLISIS
KOMPETENSI INTI & KOMPETENSI DASAR
KOMPETENSI INTI: KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi
atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan
sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 :Memahami,menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4:Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak
terkait dengan
pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. KOMPETENSI DASAR: KD 1.1
: Menyadari adanya keteraturan dari sifat hidrokarbon, termokimia, laju reaksi, kesetimbangan kimia, larutan dan koloid sebagai wujud kebesaran Tuhan YME dan pengetahuan tentang adanya keteraturan tersebut sebagai hasil pemikiran kreatif manusia yang kebenarannya bersifat tentatif.
KD 2.1 : Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, disiplin, jujur, objektif, terbuka, mampu membedakan fakta dan opini, ulet, teliti, bertanggung jawab, kritis, kreatif, inovatif, demokratis, komunikatif ) dalam merancang dan melakukan percobaan serta berdiskusi yang diwujudkan dalam sikap sehari-hari. KD 2.2 : Menunjukkan perilaku kerjasama,santun, toleran, cinta damai dan peduli lingkungan serta hemat dalam memanfaatkan sumber daya alam. KD 2.3 : Menunjukkan perilaku responsif, dan proaktif serta bijaksana sebagai
wujud kemampuan
memecahkan masalah dan membuat keputusan. KD 3.12 : Menganalisis garam-garam yang mengalami hidrolisis. KD 4.11 : Merancang, melakukan, dan menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan untuk menentukan jenis garam yang mengalami hidrolisis.
v
HIDROLISIS
INDIKATOR PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari materi ini, siswa diharapkan mampu : 1. Menjelaskan terjadinya hidrolisis pada larutan garam. 2. Membedakan garam yang dapat terhidrolisis dan tidak dapat terhidrolisis. 3. Menggolongkan sifat larutan garam berdasarkan asambasa pembentuknya. 4. Menentukan hidrolisis garam dilihat dari asam-basa pembentuknya (hidrolisis sebagian atau hidrolisis total). 5. Menentukan pH larutan garam berdasarkan asam-basa pembentuknya. 6. Menganalisis penerapan hidrolisis dalam kehidupan sehari-hari. 7. Melakukan percobaan sederhana untuk menentukan sifat larutan garam. 8. Menganalisis jenis-jenis larutan garam yang terhidrolisis melalui percobaan. 9. Mempresentasikan hasil percobaan penentuan sifat larutan garam. 10. Menyusun laporan tertulis hasil percobaan penentuan sifat larutan garam.
vi
HIDROLISIS
Berikut ini merupakan gambaran e-book yang akan dipelajari. Berisi tentang semua fitur e-book disertai penjelasan dan fungsinya. Diharapkan dengan mengetahui
gambaran
e-book
ini
siswa
akan
lebih
mudah
dalam
menggunakan e-book.
Bagian ini berisi materi prasyarat
yang
telah
dipelajari oleh siswa pada materi sebelumnya.
Bagian penyajian
M2
ini
berisi
masalah
umum
dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan konsep materi.
vii
HIDROLISIS
Bagian YKS ini mengajak siswa untuk belajar berdiskusi dalam kelompok untuk menyelesaikan tugas yang diberikan
Bagian PC ini berisi percobaan sederhana
untuk
mengajak
siswa bekerja dalam kelompok menganalisis
hal
yang
berhubungan dengan masalah yang
telah
disajikan
sebelumnya.
viii
HIDROLISIS
Bagian
ini
merupakan
petunjuk
tampilan video yang diikutsertakan dalam e-book ini.
Bagian Speak Up ini mengajak siswa untuk
berani
menampilkan
hasil
analisisnya melalui presentasi singkat.
Bagian Reportase ini berisi kesimpulan dan pemaparan konsep untuk memperjelas siswa dalam memecahkan permasalahan.
ix
HIDROLISIS
Selalu gunakan jas laboratorium saat bekerja di dalam lab untuk melindungi baju dan kuli dari senyawa yang berbahaya.
Gunakan sarung tangan untuk melindungi tangan.
Gunakan kacamata jika perlu untuk melindungi mata.
Jangan menghirup larutan secara langsung, tetapi kibas-kibaskan tangan pada permukaan larutan
Selalu cuci tangan setelah menyentuh senyawa/larutan kimia.
Setelah semua praktikum selesai, cuci semua peralatan dan kembalikan pada tempatnya.
x
1
HIDROLISIS Pendahuluan Pada pembahasan larutan asam dan basa terdahulu telah dipelajari bahwa reaksi asam dan basa menghasilkan garam. Asam terdiri dari asam kuat dan asam lemah. Berikut ini disajikan beberapa contoh dari asam kuat dan asam lemah pada Tabel 1 dan 2. Tabel 1. Larutan asam kuat No 1 2 3 4
Rumus Kimia HCl HBr HI H2SO4
Nama Senyawa Asam Klorida Asam Bromida Asam Iodida Asam Sulfat
5 6 7
HNO3 HClO3 HClO4
Asam Nitrat Asam Klorat Asam Perklorat
Tabel 2. Larutan asam lemah No
Rumus Kimia
1 2 3
CH3COOH HCN H2S
Nama Senyawa Asam Asetat Asam Sianida Asam Sulfida
Demikian juga basa, ada yang termasuk ke dalam basa kuat dan ada juga yang merupakan basa lemah. Beberapa contoh basa kuat dan basa lemah ditunjukkan dalam Tabel 3 dan 4. Tabel 3. Larutan basa kuat No 1 2 3 4 5 6 7 8
Rumus Kimia LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
Nama Senyawa Litium Hidroksida Natrium Hidroksida Kalium Hidroksida Rubidium Hidroksida Sesium Hidroksida Kalsium Hidroksida Stronsium Hidroksida Barium Hidroksida
Tabel 4. Larutan basa lemah No 1 2
Rumus Kimia NH4OH Al(OH)3
3
Fe(OH)2
Nama Senyawa Amonium Hidroksida Aluminium Hidroksida Besi (II) Hidroksida
2 HIDROLISIS
M2 (Mari Membaca) Telah kita ketahui bahwa garam adalah senyawa yang dibentuk dari reaksi antara asam dan basa. Garam adalah senyawa yang dihasilkan dari reaksi netralisasi antara larutan asam dan larutan basa. Secara umum : Asam + Basa → Garam + Air Berikut
ini
adalah
beberapa
Sumber : www.merdeka.com
contoh
reaksi
Gambar 1. Tambak garam
pembentukan garam (dikenal pula dengan istilah reaksi penggaraman atau reaksi netralisasi) : HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) H2SO4(aq) + 2 NH4OH(aq) → (NH4)2SO4(aq) + 2 H2O(l) 2 HCN(aq) + Ba(OH)2(aq) → Ba(CN)2(aq) + 2 H2O(l) H2CO3(aq) + Mg(OH)2(aq) → MgCO3(s) + 2 H2O(l) Terdapat berbagai macam senyawa garam yang sering dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah Natrium Klorida. Garam ini dapat dimanfaatkan sebagai penyedap makanan, seSumber : blogs.unpad.ac.id
Gambar 2. Tanah pertanian di Indonesia
hingga makanan yang kita makan akan berasa lebih nikmat. Jenis garam lain yang dijabarkan dalam contoh di atas adalah Amonium Sulfat ((NH4)2SO4), senyawa
garam ini sering dimanfaatkan sebagai pupuk pertanian. Tentu saja senyawa garam ini tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan. Dari 2 contoh senyawa garam tersebut, ternyata dapat diketahui bahwa garamgaram tersebut memiliki kegunaan dan fungsi masing-masing. Ada jenis garam yang dapat dikonsumsi, ada pula yang tidak, namun berfungsi sebagai pupuk bagi tanaman.
3
YKS (Yuk Kita Selidiki)
Mengapa ada garam yang dapat dikonsumsi dan ada garam yang tidak dapat dikonsumsi? Coba diskusikan bersama teman-temanmu. Bentuklah kelompok yang terdiri dari @ 5-6 orang untuk mendiskusikan masalah ini. Kalian dapat mengumpulkan data dan informasi dari buku,internet,ataupun interview dengan guru. Sebutkan 5 senyawa garam yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari dan tulis kegunaannya seperti contoh pada tabel di bawah ini! Selamat bekerja!
4
Di kelas X, kalian telah mempelajari sifat asam dan basa dari suatu senyawa. Bagaimanakah sifat keasaman atau kebasaan suatu garam? Mari kita coba praktikum sederhana berikut ini, untuk mengkaji lebih lanjut tentang sifat senyawa garam. Bentuklah kelompok yang terdiri dari @ 5-6 orang sesuai dengan tugas sebelumnya. Setiap kelompok diharapkan mempersiapkan alat dan bahan sesuai petunjuk praktikum di bawah ini :
PC (Praktikum Ceria) Menentukan Sifat Senyawa Garam Alat dan Bahan :
Cara Kerja :
1. Pelat tetes
1. Siapkan 1 pelat tetes.
2. Kertas lakmus merah
2. Masukkan masing-masing 3 tetes larutan garam yang
3. Kertas lakmus biru
telah dipersiapkan ke dalam pelat tetes menggunakan
4. Indikator universal
pipet.
5. Pipet tetes 6. Larutan (NH4)2SO4 7. Larutan NH4Cl
3. Beri label pada pelat tetes sesuai nama larutan garam yang akan diuji. 4. Uji sifat masing-masing larutan garam dengan meng-
8. Larutan CH3COONa
gunakan kertas lakmus merah dan lakmus biru, amati
9. Larutan (NH4)2S
perubahan yang terjadi.
10. Larutan NaCl
5. Dengan cara yang sama, uji larutan dengan mengguna-
11. Larutan Li2S
kan indikator universal dan cocokkan perubahan war-
12. Larutan NH4NO3
nanya menggunakan standar, catat pHnya.
13. Larutan KNO3 14. Larutan CH3COONH4 15. Larutan KNO2
6. Catat hasilnya dan buat laporan tentang sifat senyawasenyawa garam tersebut.
5
Contoh tabel pengamatan :
(Asam, Basa, atau Netral)
(NH4)2S
Forum Diskusi Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, coba diskusikan bersama anggota kelompokmu beberapa pertanyaan berikut ini! 1. Dari hasil pengamatan, kelompokkan senyawa garam yang telah diuji berdasarkan sifat garamnya! 2. Ada berapa kelompok larutan garam berdasarkan sifatnya? Sebutkan! 3. Bilamana garam dapat bersifat netral? 4. Tuliskan persamaan reaksi yang menghasilkan garam bersifat netral! 5. Bilamana garam dapat bersifat asam? 6. Tuliskan persamaan reaksi yang menghasilkan garam bersifat asam! 7. Bilamana garam bersifat basa? 8. Tuliskan persamaan reaksi yang menghasilkan garam bersifat basa! 9. Dari hasil pengamatan, kelompokkan sifat larutan garam berdasarkan komponen penyusunnya sesuai tabel 5 berikut :
6
Tabel 5. Sifat Larutan Garam
Sifat garam
Nama Garam
Komponen Penyusun Asam Basa Kuat Lemah Kuat Lemah
pH
Netral
Asam
Basa
Analisislah pengaruh asam-basa penyusun garam terhadap sifat garam pada praktikum yang telah dilakukan: ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
Buat kesimpulannya: ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
7
Berdasarkan hasil pengamatan praktikum dan jawaban dari forum diskusi, buatlah laporan tertulis praktikum sederhana tersebut. Format penulisan laporan meliputi : A.
Judul praktikum
B.
Tujuan praktikum
C.
Dasar teori
D.
Alat dan bahan yang digunakan
E.
Cara kerja
F.
Data pengamatan praktikum
G.
Analisa data pengamatan
H.
Jawaban pertanyaan
I.
Kesimpulan
Setelah itu buatlah presentasi untuk memaparkan hasil kerja kelompokmu. Buatlah desain presentasi kalian semenarik mungkin! Pada pertemuan berikutnya, setiap kelompok akan mempresentasikan hasil kerjanya di depan kelas secara bergantian. Selamat bekerja!
Menyenangkan bukan bisa mengetahui bahwa ternyata sifat senyawa garam belum tentu netral? Jika ingin melakukan praktikum sederhana tersebut di rumah, gunakan indikator alam untuk mengetahui sifat senyawa yang diuji. Masih ingat cara kerja indikator alam dalam penentuan sifat asam basa suatu larutan? Cara kerja tersebut dapat juga dilihat pada video berikut: Klik link di http://www.youtube.com/watch?v=nf_QNT6VGcg Atau klik button di bawah ini:
8
Speak Up Pada kegiatan ini, presentasikan laporan praktikum yang telah dilakukan beserta dengan analisis dari forum diskusi. Melalui kegiatan ini, kalian akan melatih rasa percaya diri dan kemampuan dalam berkomunikasi. Sampaikan pendapat kelompokmu di depan kelas secara bergantian, sehingga kelompok yang lain dapat memberikan masukan dan pendapat demi perbaikan laporan. Setiap kelompok akan diberikan waktu selama 10 menit untuk mempresentasikan hasil laporannya, sedangkan kelompok yang lain dapat bertanya dan berpendapat.
Reportase Setelah melakukan praktikum dan mengetahui bermacam-macam sifat garam, sekarang kita akan membahas bagaimana hal tersebut dapat terjadi. Pada bab ini, kita akan mempelajari teori yang menjelaskan sifat larutan garam yang berbeda-beda tersebut, yaitu menggunakan konsep hidrolisis garam. Garam adalah senyawa yang dibentuk dari reaksi antara asam dan basa. Kata Hydrolysis berasal dari bahasa Yunani, dimana hydro berarti air dan lysis berarti penguraian. Hidrolisis garam dideskripsikan sebagai reaksi dari anion atau kation garam, ataupun keduanya dengan air. Hidrolisis garam biasanya mempengaruhi pH suatu larutan. Jika kita melarutkan suatu garam ke dalam air, maka akan ada dua kemungkinan yang terjadi, yaitu:
9
1. Ion-ion yang berasal dari asam lemah (misalnya CH3COO–, CN–, dan S2–) atau ion-ion yang berasal dari basa lemah (misalnya NH4+, Fe2+, dan Al3+) akan bereaksi
dengan
air.
Reaksi suatu ion dengan air inilah yang disebut hidrolisis. Berlangsungnya hidrolisis disebabkan adanya kecenderungan ion-ion tersebut untuk membentuk asam atau basa asalnya. Contoh: CH3COO– + H2O
CH3COOH + OH–
NH4+ + H2O
NH4OH + H+
2. Ion-ion yang berasal dari asam kuat (misalnya Cl–, NO3–, dan SO42–) atau ion-ion yang berasal dari basa kuat (misalnya Na+, K+, dan Ca2+) tidak bereaksi dengan air atau tidak terjadi hidrolisis. Hal ini dikarenakan ion-ion tersebut tidak mempunyai
kecenderungan
untuk membentuk asam atau basa asalnya. (Ingat kembali tentang kekuatan asam-basa!) Na+ + H2O
tidak terjadi reaksi
SO42- + H2O
tidak terjadi reaksi
Hidrolisis hanya dapat terjadi pada larutan garam yang terbentuk dari ion-ion asam lemah, ion-ion basa lemah, ataupun keduanya. Jadi, garam yang bersifat netral (dari asam kuat dan basa kuat) tidak terjadi hidrolisis. Untuk lebih memahami tentang hidrolisis, perhatikan teori berikut :
Asam Kuat-Basa Kuat Perhatikan kembali salah satu garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat pada tabel 5 sesuai praktikum yang telah kalian lakukan, misalnya NaCl (Natrium Klorida). Dari hasil praktikum didapatkan bahwa garam NaCl bersifat netral dan pH = 7. Hal ini menunjukkan bahwa [H+] = [OH-]. Jika garam NaCl dilarutkan dalam air, maka persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut : NaCl(aq) + H2O(l)
Sumber : encarta 2006
Na+(aq) + Cl-(aq)
Gambar 3. Garam (Natrium Klorida)
10
Berdasarkan reaksi tersebut, senyawa NaCl mengalami ionisasi sempurna, baik kation maupun anion, hanya terhidrasi oleh air, tidak mengalami reaksi dengan air. Dengan demikian, garam tersebut tidak terhidrolisis dalam air. Akibatnya, konsentrasi ion H+ tidak berubah terhadap konsentrasi ion OH-, sehingga larutan garam tersebut bersifat netral dan memiliki pH = 7. “Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak mengalami hidrolisis”
Sekarang perhatikan senyawa garam yang lain dari data praktikum yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat. Bagaimana sifat senyawa garam tersebut? Jika ada kelompok yang datanya tidak bersifat netral, coba selidiki dan analisis kembali mengapa hal tersebut dapat terjadi.
Contoh Soal Garam di bawah ini yang tidak me- Penyelesaian: ngalami hidrolisis adalah ….
Jawab: b
a. CH3COONa
Garam yang tidak mengalami hidrolisis adalah
b. K2SO4
garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat,
c. NH4Cl
yaitu K2SO4 (berasal dari KOH yang merupakan
d. HCOOK
basa kuat dan H2SO4 yang merupakan asam kuat).
e. NH4NO3
11
Asam Kuat-Basa Lemah Perhatikan kembali salah satu garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah dalam tabel 5, misalnya NH4Cl (Amonium Klorida). Berapakah pH larutan NH4Cl
0,1
M
yang
kalian
dapatkan?
pH=........,
sifat=................. Bagaimana larutan NH4Cl 0,1M dapat bersifat asam? Ketika garam tersebut dilarutkan di dalam air, bayangkan terjadinya kesetimbangan berikut : Sumber : www.bumbou.com
Gambar 4. Senyawa Amonium Klorida
NH4Cl(s) + H2O(l)
NH4OH(aq)
NH4+(aq) + OH-(aq)
+
HCl(aq)
H+(aq) + Cl-(aq)
Senyawa NH4OH lebih cenderung membentuk molekul, sedangkan senyawa HCl akan lebih cenderung membentuk ion-ionnya. Sehingga dalam larutan tersebut [H+] > [OH-], hal ini terjadi karena OH– dari H2O membentuk molekul NH4OH sedangkan H+ tidak membentuk molekul. Selanjutnya NH4+ (kation yang berasal dari spesi basa lemah) terhidrolisis oleh air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : NH4+(aq) + H2O(l)
NH4OH(aq) + H+(aq) Persamaan ……………………………..(1)
Hidrolisis kation yang berasal dari basa lemah menghasilkan ion H+, sedangkan anion Cl- (berasal dari spesi asam kuat) tidak terhidrolisis oleh air. Akibatnya, konsentrasi ion H+ menjadi lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ion OH-. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis sebagian (hanya kation saja). Larutan garam tersebut bersifat asam dan memiliki pH < 7.
12
Menentukan pH Larutan Garam Dari persamaan 1 tersebut dapat ditentukan tetapan kesetimbangannya yaitu : [NH4OH][H+] K= [NH4+] [H2O] [NH4OH][H+] K [H2O] = [NH4+] Dimana [H2O] harganya selalu tetap maka persamaan diatas dapat dituliskan sebagai harga tetapan hidrolisis (Kh). [NH4OH][H+] Kh = [NH4+]
Persamaan ……………………………..(2)
Selanjutnya harga tetapan hidrolisis (Kh) dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa lemah (Kb) dan tetapan kesetimbangan air (Kw). Jika konsentrasi NH4+ mula-mula sebesar M dan hidrolisis sebesar α, maka konsentrasi semua komponen dalam persamaan 1 adalah: NH4+(aq) + H2O(l)
NH4OH(aq) + H+(aq)
“Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah akan mengalami hidrolisis sebagian (kation)”
Karena nilai α sangat kecil, maka besarnya α pada M-α diabaikan, sehingga untuk M-α = M. Besarnya konsentrasi NH4OH dan H+ adalah sama, maka persamaan tetapan hidrolisis dapat ditulis :
Kh =
[H+]2 Persamaan ……………………………..(3) [NH4+]
13
Amonium Hidroksida dapat mengalami kesetimbangan sebagai berikut : NH4OH(aq) + H2O(l) Kb =
NH4+(aq) + OH-(aq)
[NH4+][OH-] Persamaan ……………………………..(4)
[NH4OH] Kw =
[H+][OH-]
Sehingga jika dihubungkan dengan persamaan 2 akan menjadi : [NH4OH][H+] Kh
=
x [NH4+]
[OH-] [OH-]
[NH4OH]
Kh =
x [NH4+]
[OH-]
[H+]
[OH-]
Kh = 1 / Kb x Kw (lihat kembali persamaan 4) Sehingga untuk garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah dapat dirumuskan harga tetapan hidrolisis Kh sebagai berikut :
Kw Persamaan ……………………………..(5) Kb Konsentrasi H+ dapat ditentukan berdasarkan persamaan 3 dan 5 : Kh
[H+]2
[H+]
= Kh x
=
[NH4+]
Persamaan ……………………………..(6)
pH = - log [H ] +
Keterangan : Kw
: tetapan kesetimbangan air (1.10-14)
Kb
: tetapan ionisasi basa lemah
[asam konjugasi]
: konsentrasi asam konjugasi
14
Sekarang perhatikan kembali hasil dari tabel 5 yang telah kalian kerjakan, cobalah hitung berapa pH senyawa garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah menggunakan perhitungan di atas. Apakah hasilnya sesuai dengan hasil praktikum kalian? Jika tidak, diskusikanlah bersama kelompokmu mengapa hal tersebut dapat terjadi!
Contoh Soal pH larutan NH4Cl 0,42 M! (Kb NH4OH =
Dengan demikian, larutan garam tersebut
1,8.10-5) adalah ...
mengalami hidrolisis parsial dan bersifat
a. 3,82
asam.
b. 4,82
NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + Cl-(aq)
c. 7,82
Ion yang terhidrolisis adalah ion NH4+. Kon-
d. 8,82
sentrasi ion NH4+ adalah 0,42 M. Dengan
e. 9,82
demikian, pH larutan garam dapat diperoleh
Penyelesaian:
melalui persamaan berikut :
Jawab: c Larutan amonium klorida terbentuk dari cam-
[H+] =
puran basa lemah (NH4OH) dengan asam kuat (HCl).
[H+] = 1,53.10-5 M Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 4,82.
Asam Lemah-Basa Kuat Coba perhatikan kembali tabel 5 yang telah kalian kerjakan, lihatlah salah satu contoh garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat, misalnya CH3COONa (Natrium Asetat). Berapakah pH dan sifat larutan CH3COONa 0,1 M yang kalian temukan? Bagaimana larutan tersebut bisa bersifat basa?
15
Coba perhatikan kembali tabel 5 yang telah kalian kerjakan, lihatlah salah satu contoh garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat. Misalnya CH3COONa (Natrium Asetat). Berapakah pH dan sifat larutan CH3COONa 0,1 M yang kalian temukan? Bagaimana larutan tersebut bisa bersifat basa? Jika CH3COONa dilarutkan dalam air, bayangkan terjadinya kesetimbangan berikut : CH3COONa(s) + H2O(l)
CH3COOH(aq)
+
CH3COO-(aq) + H+(aq)
NaOH(aq)
Na+(aq) + OH-(aq)
Senyawa CH3COOH lebih cenderung membentuk molekul, sedangkan senyawa NaOH akan lebih cenderung membentuk ion-ionnya. Sehingga dalam larutan tersebut [H+] < [OH-], hal ini terjadi karena H+ dari H2O membentuk CH3COOH sedangkan OHtidak membentuk molekul. Selanjutnya CH3COO- (anion yang berasal dari spesi asam lemah) terhidrolisis oleh air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CH3COO-(aq) + H2O(l)
CH3COOH (aq) + OH-(aq)
Persamaan ……………………..(7)
Hidrolisis anion yang berasal dari asam lemah menghasilkan ion OH-, sedangkan kation Na+ (berasal dari spesi basa kuat) tidak terhidrolisis oleh air. Akibatnya, konsentrasi ion H+ menjadi lebih sedikit dibandingkan konsentrasi ion OH-. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis sebagian (hanya anion saja). Larutan garam tersebut bersifat basa dan memiliki pH > 7.
Menentukan pH Larutan Garam Dari persamaan 7 tersebut dapat ditentukan tetapan kesetimbangannya yaitu : -
K =
[CH3COOH] [OH ] -
[CH3COO ]
[H2O] -
K [H2O] =
[CH3COOH] [OH ] -
[CH3COO ]
16
Dimana [H2O] harganya selalu tetap maka persamaan diatas dapat dituliskan sebagai harga tetapan hidrolisis (Kh). -
[CH3COOH] [OH ]
Kh =
Persamaan ……………………..(8)
-
[CH3COO ]
Selanjutnya harga tetapan hidrolisis (Kh) dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah (Ka) dan tetapan kesetimbangan air (Kw). Jika konsentrasi CH3COO- mula-mula sebesar M dan hidrolisis sebesar α, maka konsentrasi semua komponen dalam persamaan 7 adalah : CH3COO-(aq) + H2O(l)
CH3COOH (aq) + OH-(aq)
Karena nilai α sangat kecil, maka besarnya α pada M-α diabaikan, sehingga untuk M-α = M. Besarnya konsentrasi CH3COOH dan OH- adalah sama, maka persamaan tetapan hidrolisis dapat ditulis : [OH-]2 Kh =
Persamaan ……………………..(9) -
[CH3COO ]
Ingat kembali tetapan asam lemah pada kesetimbangan asam lemah Natrium Asetat : CH3COOH(aq) + H2O(l)
CH3COO-(aq) + H+(aq)
[CH3COO-][H+] Ka = [CH3COOH] Kw =
[H+][OH-]
Persamaan ……………………………..(10)
17
Sehingga jika dihubungkan dengan persamaan 8 akan menjadi : -
Kh =
[H+]
[CH3COOH] [OH ]
“Garam yang berasal dari
x
-
[CH3COO ]
asam lemah dan basa
[H+]
kuat akan mengalami hidrolisis sebagian (anion)”
[[CH3COOH] Kh =
x -
[CH3COO ]
[H+]
[H+]
[OH-]
Kh = 1 / Ka x Kw (lihat kembali persamaan 10) Sehingga untuk garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat dapat dirumuskan harga tetapan hidrolisis Kh sebagai berikut :
Kh
Kw Ka
Persamaan ……………………………..(11)
Konsentrasi OH- dapat ditentukan berdasarkan persamaan 9 dan 11 : [OH-]2 = Kh x
[OH-] =
-
[CH3COO ]
Persamaan ……………………………..(12)
pOH = - log [H ] +
pH = 14—pOH
Keterangan : Kw
: tetapan kesetimbangan air (1.10-14)
Ka
: tetapan ionisasi asam lemah
[basa konjugasi]
: konsentrasi basa konjugasi
18
Sekarang perhatikan kembali hasil dari tabel 5 yang telah kalian kerjakan, cobalah hitung berapa pH senyawa garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat menggunakan perhitungan pada persamaan 12. Apakah hasilnya sesuai dengan hasil praktikum kalian? Jika tidak, diskusikanlah bersama kelompokmu mengapa hal tersebut dapat terjadi!
Contoh Soal Berapakah pH larutan dari 200 mL larutan barium asetat 0,1 M? (Ka CH3COOH = 2.10-5) Penyelesaian : Larutan barium asetat terbentuk dari campuran basa kuat (Ba(OH)2) dengan asam lemah (CH3COOH). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa. Ba(CH3COO)2(aq) → Ba2+(aq) + 2 CH3COO-(aq) Ion yang terhidrolisis adalah ion CH3COO-. Konsentrasi ion CH3COO- adalah 0,2 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut : [OH-] =
[OH-] = 10-5 M Dengan demikian, pOH larutan adalah 5. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 9.
Asam Lemah-Basa Lemah Berbeda dengan ketiga jenis garam yang telah dijelaskan sebelumnya, garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah jika dilarutkan dalam air akan mengalami hidrolisis total. Perhatikan kembali hasil praktikum pada tabel 5 untuk garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah, misalnya CH3COONH4. Perhatikan pH larutan CH3COONH4 0,1 M tersebut.
19
Bagaimanakah sifat larutannya? Baik kation dari basa lemah maupun anion dari asam lemah dapat mengalami hidrolisis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : NH4+(aq) + H2O(l)
NH4OH(aq) + H+(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l)
CH3COOH (aq) + OH-(aq)
Ternyata, hidrolisis kedua ion tersebut menghasilkan ion H+ maupun ion OH-. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis total (sempurna). Sifat larutan yang dihasilkan bergantung pada perbandingan kekuatan asam lemah (Ka) terhadap kekuatan basa lemah (Kb). Ada tiga kemungkinan perbandingan nilai Ka terhadap Kb : a. Ka > Kb : sifat asam lebih mendominasi; larutan garam bersifat asam; pH larutan garam kurang dari 7 b. Ka =
Kb : sifat asam maupun basa sama-sama mendominasi; larutan garam
bersifat netral; pH larutan garam sama dengan 7 c. Ka < Kb : sifat basa lebih mendominasi; larutan garam bersifat basa; pH larutan garam lebih dari 7 Sekarang perhatikan kembali tetapan Ka dan Kb yang diperoleh “Garam yang berasal dari pada persamaan 4 dan 10. Jika kedua persamaan tersebut
asam lemah dan basa
dihubungkan dengan tetapan kesetimbangan air (Kw), maka
lemah akan mengalami
tetapan hidrolisis untuk garam yang berasal dari asam lemah dan
hidrolisis total”
basa lemah dirumuskan :
Kh =
[[CH3COOH] -
[CH3COO ]
Kh =
[NH4OH] x
Kw Ka.Kb
[H+]
x [NH4+]
[OH-]
[H+]
[OH-]
20
Untuk perhitungan pH, perhatikan kembali reaksi berikut : NH4+(aq) + H2O(l)
NH4OH(aq) + H+(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l)
CH3COOH (aq) + OH-(aq)
NH4+(aq) + CH3COO-(aq) + 2H2O(l) NH4+(aq) + CH3COO-(aq) + H2O(l) [CH3COOH] [NH4OH]
Kh =
Kh =
-
[CH3COO ] [CH3COOH]
[NH4+]
- 2
-
[CH3COO ]
Ka =
CH3COOH (aq) + NH4OH(aq) [CH3COOH] -
[CH3COO ]
= [NH4OH] =
[NH4+]
2
[CH3COO ] [CH3COOH]
CH3COOH (aq) + OH-(aq) + NH4OH(aq) +H+(aq)
[H+] = Ka [CH3COOH] [CH3COO-]
=
[CH3COO-][H+] [CH3COOH]
Contoh Soal Hitunglah pH larutan NH4CN 2,00 M! (Ka HCN = 4,9.10-10 dan Kb NH4OH = 1,8.10-5) Penyelesaian : Larutan amonium sianida terbentuk dari campuran basa lemah (NH4OH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis total. NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + CN-(aq) Ion yang terhidrolisis adalah ion NH4+ dan ion CN-. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[H+] =
Kw.Ka Kb
[H+] = 5,22.10-10 M Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 9,28.
21
Latihan Soal I. Pilihan Ganda Beri tanda silang (X) pada pilihan A, B, C, D, atau E yang anda anggap sebagai jawaban benar! 1. Ion berikut yang tidak mengalami
C. asam kuat dan basa kuat
hidrolisis yaitu…
D. asam lemah dan basa kuat
A. Na+
E. asam lemah dan basa lemah
B. CN–
5. Campuran berikut yang menghasilkan
C. CO32-
senyawa garam yang tidak terhidrolisis
D. Al3+
adalah ...
E. S2–
A. KOH + CH3COOH
2. pH dari garam NaCl 0,1 M yaitu…
B. NH4OH + HCl
A. 5
C. NaOH + HCN
B. 6
D. KOH + HCl
C. 7
E. HCl + NH3
D. 8 E. 9 3. Garam berikut yang tidak mengalami
6. Garam berikut yang apabila dilarutkan dalam air
mengalami hidrolisis total
adalah ...
hidrolisis dalam air adalah ...
A. NH4Cl
A. KNO2
B. CH3COOK
B. KCl
C. Na2NO3
C. NH4Cl
D. CH3COONH4
D. (NH4)2SO4
E. BaSO4
E. CH3COONa 4. Senyawa garam yang tidak mengalami
7. Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah akan bersifat…
hidrolisis berasal dari senyawa …
A. asam
dan ...
B. basa
A. asam kuat dan asam lemah
C. netral
B. asam kuat dan basa lemah
D. basa kuat E. asam kuat
22
8. Jika diketahui Ka HF = 2 x 10–5 , maka pH larutan KF 0,8 M adalah … .
12.Campuran larutan di bawah ini yang menghasilkan garam terhidrolisis sebagian
A. 5 + log 2
dan bersifat basa adalah ...
B. 5 - log 2
A. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mL NaOH 0,5 M
C. 8 - log 2
B. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mL NH3 0,5 M
D. 9 - log 2
C. 50 mL HCl 0,5 M + 100 mL NH3 0,5 M
E. 9 + log 2
D. 50 mL CH3COOH 0,5 M + 50 mL NH3
9. Lakmus biru akan menjadi merah apabila dicelupkan dalam larutan … .
0,5 M E. 50 mL CH3COOH
A. NaOH
0,5 M + 50 mL
NaOH 0,5 M
B. Ba(NO3)2
13.Campuran larutan di bawah ini yang
C. (NH4)2SO4
menghasilkan garam terhidrolisis sebagian
D. K2CO3
dan bersifat asam adalah ...
E. CaCl2
A, 50 mL HCl 0,5 M + 50 mL NaOH 0,5 M
10. Jika diketahui Kb NH4OH = 1 X 10-5 maka pH larutan dari 0,05 mol (NH4) 2SO4
dalam 1 liter larutan adalah ...
A. 4
0,5 M C. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mL NH3 0,5 M D. 50 mL CH3COOH 0,5 M + 50 mL NH3
B. 5
0,5 M
C. 6,5
E. 50 mL CH3COOH
D. 9
0,5 M + 50 mL
NaOH 0,5 M
E. 10 11.Larutan
B. 50 mL CH3COOH 0,5 M + 50 mL NH3
14. Jika satu liter larutan NH4Cl mempunyai garam
berikut
yang
pH = 5 (Kb = 10–5), maka larutan tersebut
terhidrolisis sempurna adalah ...
mengandung NH4Cl sebanyak … gram.
A. magnesium klorida
(Ar N = 14, Cl = 35,5, H = 1)
B. natrium asetat
A. 535
C. ammonium fosfat
B. 53,5
D. kalium nitrat
C. 26,75
E. amonium sulfat
D. 5,35 E. 2,675
23
15. Harga tetapan ionisasi asam, Ka CH3COOH = 1,8 X 10-5. Harga tetapan ionisasi basa, Kb NH4OH = 1 X 10-6, Kw = 1x 10-14. Maka garam CH3COONH4 bersifat ... A. asam B. basa C. netral D. asam Kuat E. tidak dapat ditentukan
II. Soal Uraian Jawalah pertanyaan berikut dengan disertai cara penyelesaiannya secara singkat dan jelas!
1. Sebutkan 5 contoh senyawa garam yang tidak mengalami hidrolisis! (rumus molekul dan nama senyawa) ! 2. Tuliskan reaksi pembentukan dari 5 senyawa garam yang telah anda sebutkan pada soal nomor 1! 3. Berapakah pH larutan yang mengan-dung NH4C2H3O2 0,01 M, apabila diketahui Ka HC2H3O2 = 1,75 × 10–5 dan Kb NH3 = 1,75 × 10–5? 4. Hitunglah pH larutan 0,1 M NH4OCN, dengan harga Ka HOCN adalah 3,3×10–4 dan Kb NH3 = 1,75 × 10–5! 5. Hitunglah pH larutan NH4CN 0,2 M, jika Ka HCN = 4 × 10–4!
Semoga Berhasil
24
Derajat keasaman (pH): ukuran keasaman suatu larutan, dihitung dari fungsi logaritma dari konsentrasi ion H+ dalam larutan.
Hidrolisis garam: reaksi penguraian garam oleh air, dimana ion garam tersebut mengalami reaksi dengan air menghasilkan asam lemah atau basa lemah.
Hidrolisis total: hidrolisis garam dimana kedua ion bereaksi dengan air untuk menghasilkan asam lemah dan basa lemah.
Reaksi netralisasi: merupakan reaksi antara sebuah ion H+ dengan sebuah ion OHmembentuk sebuah molekul H2O.
Tetapan ionisasi asam (Ka): sebagai ukuran relatif suatu asam terhadap asam yang lain.
Tetapan ionisasi basa (Kb): sebagai ukuran relatif suatu basa terhadap basa yang lain.
Tetapan kesetimbangan air (Kw): merupakan hasil kali konsentrasi ion H+ dengan ion OH- dalam larutan (dengan pelarut air).
25
Brown, Theodore L. 1968. General Chemistry Second Edition. OHIO: Charles E. Merril Publishing Company Columbus. Chang, Raymond. 2008. General Chemistry The Essential Concepts Fifth Edition. New York: Mc Graw.Hill International Edition. Effendi. 2007. A-Level Chemistry for Senior High School Students Volume 1B. Malang: Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang (UM). Effendi. 2007. A-Level Chemistry for Senior High School Students Volume 1B. Malang: Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang (UM). Justiana, Sandri dan Muchtaridi. 2009. Chemistry for Senior High School. Jakarta: Yudistira. Petrucci, Ralph H, dkk. 2007. General Chemistry Principles & Modern Applications. New Jersey: Pearson Prentice Hall. _____. http://www.sahri.ohlog.com/hidrolisis-garam.//. Diakses 15 Maret 2014. _____. http://www.youtube.com//. Diakses 15 Maret 2014.
