Presentasi Powerpoint Pengajar oleh Penerbit ERLANGGA Divisi Perguruan Tinggi
Chapter 9
Kesetimbangan Kimia
Kesetimbangan adalah suatu keadaan di mana tidak ada perubahan yang terlihat seiring berjalannya waktu. Kesetimbangan kimia tercapai jika: •
Laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar
•
Konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan
Kesetimbangan fisis H2O (l)
H2O (g)
Kesetimbangan kimia N2O4 (g)
2NO2 (g) 15.1
1
N2O4 (g)
2NO2 (g)
kesetimbangan kesetimbangan kesetimbangan
zat awal NO2
zat awal N2O4
campuran awal NO2 & N2O4
15.1
konstan
15.1
2
N2O4 (g) K=
[NO2]2 [N2O4]
2NO2 (g) = 4,63 x 10-3
aA + bB K=
[C]c[D]d
cC + dD Persamaan Kesetimbangan
[A]a[B]b
Kesetimbangan akan K >> 1 K << 1
bergeser ke kanan
produk bertambah
bergeser ke kiri
reaktan betambah 15.1
Kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua spesi reaksinya memiliki fasa yang sama. N2O4 (g) Kc =
2NO2 (g)
[NO2]2
Kp =
[N2O4]
2 PNO
2
PN2O4
dalam kebanyakan kasus Kc ≠ Kp aA (g) + bB (g)
cC (g) + dD (g)
Kp = Kc(RT)∆n ∆n = mol produk gas – mol reaktan gas = (c + d) – (a + b) 15.2
3
Kesetimbangan Homogen (Ionisasi asam asetat dalam air) CH3COOH (aq) + H2O (l) Kc‘ =
CH3COO- (aq) + H3O+ (aq)
[CH3COO-][H3O+] [CH3COOH][H2O]
Kc =
[H2O] = constant
[CH3COO-][H3O+] = Kc‘ [H2O] [CH3COOH]
Pada umumnya satuan untuk konstanta kesetimbangan tidak dituliskan.
15.2
Soal Latihan
Tulislah persamaan Kc and Kp untuk 2 NO(g) + O2(g)
2 NO2(g)
CH3COOH(aq) + CH3OH(aq)
CH3COOCH3(aq) + H2O(l)
4
Konsentrasi-konsentrasi kesetimbangan untuk reaksi antara karbon monoksida dan molekul klorin yang membentuk COCl2 (g) pada740C adalah [CO] = 0,012 M, [Cl2] = 0,054 M, dan [COCl2] = 0,14 M. Carilah konstanta kesetimbangan Kc dan Kp. CO (g) + Cl2 (g) Kc =
COCl2 (g)
[COCl2] 0,14 = = 220 0,012 x 0,054 [CO][Cl2] Kp = Kc(RT)∆n
15.2
Konstanta kesetimbangan Kp untuk reaksi 2NO2 (g) 2NO (g) + O2 (g) adalah 158 pada 1000K. Berapakah tekanan kesetimbangan O22 jika PNO = 0,400 atm dan PNO = 0,270 atm?
Kp =
2 PNO PO2 2 PNO 2
PO2 = Kp
2 PNO 2 2
PNO
PO2 = 158 x (0,400)2/(0,270)2 = 347 atm 15.2
5
Kesetimbangan heterogen berlaku untuk reaksi yang reaktan-reaktan dan produk-produknya berbeda fase. CaCO3 (s)
Kc‘ =
CaO (s) + CO2 (g)
[CaO][CO2] [CaCO3]
Kc = [CO2] = Kc‘ x
[CaCO3] = konstan [CaO] = konstan
[CaCO3] [CaO]
Kp = PCO2
Konsentrasi padatan dan cairan murni tidak dimasukkan ke dalam persamaan konstanta kesetimbangan.
15.2
CaCO3 (s)
CaO (s) + CO2 (g)
PCO 2 = Kp PCO 2 tidak bergantung pada jumlah CaCO3 or CaO 15.2
6
Misalkan kesetimbangan ini tercapai pada 295 K: NH4HS (s)
NH3 (g) + H2S (g)
Tekanan parsial masing-masing gas adalah 0,265 atm. Hitunglah Kp dan Kc untuk reaksi tersebut? Kp = PNH PH S = 0,265 x 0,265 = 0,0702 3
2
15.2
A+B
C+D
Kc‘
C+D
E+F
Kc‘‘
A+B
E+F
Kc
Kc‘ =
[C][D] [A][B] Kc =
Kc‘‘ =
[E][F] [C][D]
[E][F] [A][B]
Kc = Kc‘ x Kc‘‘
Jika suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai jumlah dari dua atau lebih reaksi, maka kontanta kesetimbangan untuk reaksi totalnya adalah hasil-kali dari konstantakonstanta kesetimbangan dari tiap-tiap reaksi. 15.2
7
N2O4 (g) K=
[NO2]2 [N2O4]
2NO2 (g) = 4,63 x 10-3
2NO2 (g) K‘ =
[N2O4] [NO2]2
N2O4 (g) =
1 = 216 K
Jika persamaan suatu reaksi reversibel ditulis dengan arah yang berlawanan, maka konstanta kesetimbangannya menjadi kebalikan dari konstanta kesetimbangan awalnya.
15.2
Menulis Persamaan Konstanta Kesetimbangan
•
Konsentrasi dari spesi-spesi reaksi dalam fasa terkondensasi M. Dalam fasa gas, konsentrasi dapat dinyatakan dalam M atau atm.
•
Konsentrasi dari padatan murni, cairan murni, dan pelarut tidak dituliskan dalam persamaan konstanta kesetimbangan.
•
Konstanta kesetimbangan tidak memiliki dimensi.
•
Dalam menyatakan nilai konstanta kesetimbangan, kita harus menuliskan persamaan setara beserta suhunya.
15.2
8
Kuosien reaksi (Qc) dapat dihitung dengan memasukkan konsentrasi awal dari reaktan dan produk ke dalam persamaan konstanta kesetimbangan (Kc). Jika Qc > Kc sistem bergeser ke kiri untuk mencapai kesetimbangan Qc = Kc sistem berada pada kesetimbangan Qc < Kc sistem bergeser ke kanan untuk mencapai kesetimbangan
15.3
Menulis kuosien Reaksi untuk Reaksi Total Soal: Gas oksigen bereaksi dengan gas nitrogen dalam mesin pembakaran internal sehingga menghasilkan nitrogen monoksida, yang kemudian akan bereaksi dengan oksigen di atmosfer sehingga membentuk nitrogen dioksida. (1) N2 (g) + O2 (g) (2) 2 NO(g) + O2 (g)
2 NO(g) Kc1 = 4,3 x 10-25 2 NO2 (g) Kc2 = 6,4 x 109
(a) Perlihatkanlah bahwa Kc total untuk kedua reaksi di atas sama dengan hasilkali dari Kc1 dan Kc2. (b) Hitunglah Kc untuk reaksi total.
9
Memprediksi Arah Reaksi dan Menghitung Kosentrasi-konsentrasi Kesetimbangan Soal: Dua komponen gas dapat bereaksi sesuai dengan persamaan kimia berikut ini: CH4(g) + 2 H2S(g) CS2(g) + 4 H2(g) Dalam satu percobaan, 1,00 mol CH4, 1,00 mol CS2, 2,00 mol H2S, dan 2,00 mol H2 dicampur dalam wadah 250 mL pada 960°C. pada suhu ini, Kc = 0,036. (a) Ke arah manakah reaksi bergeser? (b) Jika[CH4] = 5,56 M pada kesetimbangan, berapakah konsentrasi zat-zat yang lain?
[CH4] = 1,00 mol = 4,00 M 0,250 L
[H2S] = 8,00 M, [CS2] = 4,00 M dan [H2 ] = 8,00 M
Menghitung Kc dari Data Konsentrasi Soal: Hidrogen iodida terurai pada suhu sedang sesuai dengan reaksi di bawah ini: 2 HI H +I (g)
2 (g)
2 (g)
Jika 4,00 mol HI dimasukkan ke dalam wadah 5,00 L pada 458°C, campuran kesetimbangannya diketahui mengandung 0,442 mol I2. Berapakah nilai Kc?
[HI] = 0,800 M (awal) [I2] = 0,0884 M (pada kesetimbangan)
10
Menentukan Konsentrasi Kesetimbangan dari Kc Soal: Salah satu cara membuat metana adalah mereaksikan karbon disulfida dengan gas hidrogen, dan Kc pada 900°C adalah 27,8. CS2 (g) + 4 H2 (g)
CH4 (g) + 2 H2 S(g)
Pada kesetimbangan campuran reaksi dalam wadah 4,70 L mengandung 0,250 mol CS2, 1,10 mol H2, dan 0,45 mol H2S, Berapakah metana yang terbentuk?
[CS2] = 0,0532 M [H2] = 0,234 M [H2S] = 0,0957 M
Menghitung Konsentrasi Kesetimbangan
1. Nyatakan konsentrasi kesetimbangan dari semua spesi dalam konsentrasi awalnya dan satu variabel x, yang menyatakan perubahan konsentrasi. 2. Tulislah persamaan konsentrasi kesetimbangan dalam konsentrasi kesetimbangannya. cari nilai konstanta kesetimbangan, kemudian hitunglah nilai x. 3. Setelah mencari x, hitunglah konsentrasi dari semua spesi.
15.3
11
Menentukan konsentrasi kesetimbangan dari konsentrasi Awal dan Kc Soal: Reaksi pembentukan HF dari hidrogen dan fluorin memiliki nilai Kc sebesar 115 pada suhu tertentu. Jika 3,000 mol dari masing-masing spesi dimasukkan ke dalam wadah 1,500 L, hitunglah konsentrasi kesetimbangan dari masing-masing spesi. H2 (g) + F2 (g)
Kc =
[HF]2 = 115 [H2] [F2]
2 HF(g)
[H2] =3,000 mol = 2,000 M 1,500 L [F2] = 3,000 mol = 2,000 M 1,500 L [HF] = 3,000 mol = 2,000 M 1,500 L
Asas Le Châtelier’s Jika suatu tekanan eksternal diberikan kepada suatu sistem yang setimbang, sistem tersebut akan menyesuaikan sedemikian rupa untuk mengimbangi tekanan ini ketika sistem mencapai posisi kesetimbangan yang baru.
• Perubahan konsentrasi N2 (g) + 3H2 (g) Kesetimbangan bergeser ke kiri untuk mengimbangi tekanan
2NH3 (g) ditambahkan
NH3 15.4
12
Asas Le Châtelier’s
• Perubahan konsentrasi dikurangi ditambah
dikurangi ditambah
aA + bB
cC + dD
Perubahan Menambah konsentrasi produk Mengurangi konsentrasi produk Menambah konsentrasi reaktan Mengurangi konsentrasi reaktan
Pergeseran Kesetimbangan ke kiri ke kanan ke kanan ke kiri 14.5
Memprediksi Pengaruh Perubahan Konsentrasi terhadap Posisi Kesetimbangan Soal: Karbon akan bereaksi dengan air dan menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen, dalam reaksi yang disebut reaksi gas air yang digunakan untuk menghasilkan bahan bakar untuk industri. C(s) + H2O (g) CO(g) + H2 (g) Apa yang terjadi terhadap: (a) [CO] jika C ditambah? (c) [H2O] jika H2 ditambah? (d) [H2O] jika CO dikurangi? (b) [CO] jika H2O ditambah?
Perubahan-perubahan di atas tidak mempengaruhi Kc.
13
Pengaruh Perubahan Tekanan (atau Volume) Perubahan tekanan kebanyakan melibatkan spesi dalam fasa gas karena padatan dan cairan pada dasarnya inkompresibel. Untuk gas, perubahan tekanan dapat terjadi dalam tiga cara: Mengubah konsentrasi komponen gas Menambahkan gas inert (gas yang tidak ikut bereaksi)
Mengubah volume wadah reaksi Meningkatkan tekanan dengan cara memperkecil volume akan menghasilkan reaksi bersih yang menurunkan jumlah total mol gas. MENGAPA?? Kc tidak berubah.
Jika diketahui sistem kesetimbangan berikut ini. 2 PbS(s) + 3 O2(g) PCl5(g) H2(g) + CO2(g)
2 PbO(s) + 2 SO2(g)
PCl3(g) + Cl2(g) H2O(g) + CO(g)
Prediksilah arah reaksi bersih yang terjadi apabila kita memperbesar tekanan dengan cara memperkecil volume.
14
Pengaruh Perubahan suhu Hanya perubahan suhu yang akan mengubah nilai konstanta kesetimbangan, dan karena itu suhu harus disertakan dalam penulisan nilai Kc. Ketika kita menaikkan suhu, kita menambahkan kalor. Untuk memanfaatkan sebagian dari kalor ini, reaksi akan bergeser ke arah reaksi endotermik. Jika reaksinya eksotermik, menaikkan suhu akan menggeser reaksi ke arah sebaliknya. (Bagaimana nilai Kc-nya?) O2 (g) + 2 H2 (g)
2 H2O(g) + Energy
= Exothermic
Menaikkan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah endotermik dan menurunkan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah eksotermik. MENGAPA?? Kenaikan suhu akan memperbesar Kc untuk sistem dengan +∆H0rxn Kenaikan suhu akan memperkecil Kc untuk sistem dengan -∆H0rxn
Contoh Soal Bagaimanakah pengaruh peningkatan suhu terhadap konsentrasi kesetimbangan zat-zat yang diberi garis bawah dan Kc-nya? ∆H(kJ) Ca(OH)2(aq) -82 CaO(s) + H2O CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 178 SO2(g) S(s) + O2(g) 297
15
Memprediksi Pengaruh Suhu dan Tekanan Soal: Bagaimanakah anda mengubah volume (tekanan) dan suhu Dalam reaksi-rekasi di bawah ini untuk meningkatkan produk? (a) 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g); Ho = 197 kJ (b) CO(g) + 2 H2 (g) CH3OH(g); Ho = -90,7 kJ (c) C(s) + CO2 (g) 2 CO(g); Ho = 172,5 kJ
Proses Haber telah digunakan dalam pembuatan 110 juta ton amonia tiap tahunnya. N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
∆H = -91,8 kJ Bagaimanakah kondisi suhu dan tekanan yang akan menghasilkan amonia secara maksimal?
16
Pengaruh Suhu dalam Sintesis Amonia T (K)
Kc
200
7,17 x 1015
300
2,69 x 108
400
3,94 x 104
500
1,72 x 102
600
4,53 x 100
700
2,96 x 10 -1
800
3,96 x 10 -2
Persentase Hasil Amonia vs. Suhu (°C)
dalam lima tekanan yang berbeda.
17
Asas Le Châtelier’s • Perubahan Volume dan Tekanan A (g) + B (g)
Perubahan
C (g)
Pergeseran Kesetimbangan
memperbesar tekanan memperkecil tekanan memperbesar volume memperkecil volume
ke sisi dengan jumlah mol gas tersedikit ke sisi dengan jumlah mol gas terbanyak ke sisi dengan jumlah mol gas terbanyak ke sisi dengan jumlah mol gas tersedikit
15.4
Asas Le Châtelier’s • Perubahan suhu Perubahan menaikkan suhu menurunkan suhu
Reaksi Eksotermik K turun K naik
Reaksi Endotermik K naik K turun
• Penambahan katalis • tidak mengubah K • tidak mengubah arah pergeseran kesetimbangan • mempercepat terjadinya kesetimbangan
15.4
18
Tanpa katalis
Dengan katalis
Katalis menurunkan Ea untuk reaksi maju dan reaksi balik. Katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan dan tidak menggeser kesetimbangan. 15.4
Asas Le Châtelier’s
Perubahan
Pergeseran Kesetimbangan
Perubahan Konstanta Kesetimbangan
Konsentrasi
ya
tidak
Tekanan
ya
tidak
Volume
ya
tidak
Suhu
ya
ya
Katalis
tidak
tidak
15.4
19
Asam dan Basa
Asam Memiliki rasa masam; misalnya cuka mempunyai rasa dari asam asetat, dan lemon serta buah-buahan sitrun lainnya mengandung asam sitrat. Asam menyebabkan perubahan warna pd zat warna tumbuhan. Bereaksi dg logam tertentu menghasilkan gas oksigen. 2HCl (aq) + Mg (s)
MgCl2 (aq) + H2 (g)
Bereaksi dengan karbonat dan bikarbonat menghasilkan gas karbon monoksida. 2HCl (aq) + CaCO3 (s)
CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
Larutan asam dalam air menghantarkan listrik.
20
Asam Arrhenius adalah zat yang menghasilkan H+ (H3O+) dalam air
Basa Arrhenius adalah zat yang menghasilkan OH- dalam air
4.3
Asam Brønsted adalah donor proton Basa Brønsted adalah akseptor proton
basa
asam
asam
basa
basa
asam
asam konjugat
basa konjugat
16.1
21
Basa konjugat dari suatu asam adalah spesi yang terbentuk ketika satu proton pindah dari asam tersebut. Asam konjugat dari suatu basa adalah spesi yang terbentuk ketika satu proton ditambahkan ke basa tersebut.
asam + basa
basa konjugat + asam konjugat
Apakah basa konjugat dari: HF, H2SO4, NH3? Apakah asam konjugat dari: O2-, SO42-, NH3?
Pasangan-pasangan konjugat dalam reaksi asam-basa Pasangan konjugat asam
+
basa
basa
+
asam
Pasangan konjugat reaksi 1
HF
+
H2O
F–
+
H3O+
reaksi 2 HCOOH +
CN–
HCOO–
+
HCN
reaksi 3
NH4+
+
CO32–
NH3
+
HCO3–
reaksi 4
H2PO4–
+
OH–
HPO42–
+
H2O
reaksi 5
H2SO4
+
N2H5+
HSO4–
+
N2H62+
reaksi 6
HPO42–
+
SO32–
PO43–
+
HSO3–
22
Menentukan Pasangan Asam-Basa konjugat Soal: Reaksi-reaksi kimia di bawah ini penting dalam proses-proses industri. Tentukan pasangan asam-basa konjugat. (a) HSO4-(aq) + CN-(aq) SO42-(aq) + HCN(aq) (b) ClO-(aq) + H2O(l)
HClO(aq) + OH-(aq)
(c) S2-(aq) + H2O(aq)
HS-(aq) + OH-(aq)
(d) HS-(aq) + H2O(aq)
H2S(aq) + OH-(aq)
Sifat-sifat Asam-Basa Air H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
autoionisasi air H
O H
+ H
[H
O H
]
H
+
+ H
O
-
H basa
H2O + H2O asam
O
asam konjugat H3O+ + OHbasa konjugat 16.2
23
Konstanta Hasilkali Ion Air H2O (l)
H+ (aq) + OH- (aq)
Kc =
[H+][OH-] [H2O]
[H2O] = konstan
Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-] Konstanta hasilkali ion air (Kw) adalah hasilkali antara konsentrasi molar ion H+ dan ion OH- pada suhu tertentu.
[H+] 250C
Pada suhu Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14
=
[OH-]
Larutan bersifat netral
[H+] > [OH-]
asam
[H+] < [OH-]
basa 16.2
Berapakan 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?
16.2
24
pH – Ukuran Keasaman pH = -log [H+]
Larutan bersifat netral
Pada suhu 250C [H+] = 1 x 10-7 [H+] = [OH-]
pH = 7
asam
[H+] > [OH-]
[H+] > 1 x 10-7
pH < 7
basa
[H+] < [OH-]
[H+] < 1 x 10-7
pH > 7
pH
[H+] 16.3
pOH = -log [OH-] [H+][OH-] = Kw = 1,0 x 10-14 -log [H+] – log [OH-] = 14,00 pH + pOH = 14,00
16.3
25
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 16.3
Menghitung [H3O+], pH, [OH-], dan pOH Soal: Seorang kimiawan mengencerkan asam klorida pekat untuk membuat dua larutan: (a) 3,0 M dan (b) 0,0024 M. Hitunglah [H3O+], pH, [OH-], dan pOH dari kedua larutan tersebut pada suhu 25°C. Berapakah [H3O+], [OH-], dan pOH dari suatu larutan yang memiliki pH = 3,67? dan pH = 8,05?
26
elektrolit kuat – 100% terdisosiasi NaCl (s)
H2O
Na+ (aq) + Cl- (aq)
elektrolit lemah – tidak terdisosiasi sempurna CH3COOH
CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Asam kuat adalah elektrolit kuat H3O+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (aq) + H2O (l) HNO3 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + NO3- (aq)
HClO4 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + ClO4- (aq)
H2SO4 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + HSO4- (aq) 16.4
Asam lemah adalah elektrolit lemah H3O+ (aq) + F- (aq)
HF (aq) + H2O (l) HNO2 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + NO2- (aq)
HSO4- (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + SO42- (aq)
H2O (l) + H2O (l)
H3O+ (aq) + OH- (aq)
Basa kuat adalah elektrolit kuat NaOH (s) KOH (s)
H2O H2O
Ba(OH)2 (s)
Na+ (aq) + OH- (aq)
K+ (aq) + OH- (aq)
H2O
Ba2+ (aq) + 2OH- (aq) 16.4
27
Basa lemah adalah elektrolit lemah (NH3) F- (aq) + H2O (l) NO2- (aq) + H2O (l)
OH- (aq) + HF (aq) OH- (aq) + HNO2 (aq)
Pasangan asam-basa konjugat: •
Jika asamnya kuat, basa konjugatnya sangat lemah.
•
H3O+ adalah asam terkuat yang dapat berada di dalam larutan berair.
•
Ion OH- adalah basa terkuat yang dapat berada di dalam larutan berair.
16.4
16.4
28
asam kuat
asam lemah
16.4
Berapakah pH dari larutan 2 x 10-3 M HNO3? HNO3 adalah asam kuat – 100% terdisosiasi. Awal 0,002 M HNO3 (aq) + H2O (l) Akhir 0,0 M
0,0 M 0,0 M + H3O (aq) + NO3- (aq) 0,002 M 0,002 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. Awal 0,018 M Ba(OH)2 (s) Akhir 0,0 M
0,0 M 0,0 M 2+ Ba (aq) + 2OH- (aq) 0,018 M 0,036 M
pH = 14,00 – pOH = 14,00 + log(0,036) = 12,56 16.4
29
Asam Lemah (HA) dan Konstanta Ionisasi Asam HA (aq) + H2O (l) HA (aq) Ka =
H3O+ (aq) + A- (aq) H+ (aq) + A- (aq) [H+][A-] [HA]
Ka adalah konstanta ionisasi asam
Ka
kekuatan asam lemah
16.5
16.5
30
Berapakah pH dari larutan 0,5 M HF (pada 250C)? [H+][F-] = 7,1 x 10-4 Ka = HF (aq) H+ (aq) + F- (aq) [HF] HF (aq) Awal (M) Perubahan (M) Akhir (M)
H+ (aq) + F- (aq)
0,50
0,00
0,00
-x
+x
+x
0,50 - x
x
x
Ka =
x2 = 7,1 x 10-4 0,50 - x
Ka ≈
x2 = 7,1 x 10-4 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 16.5
Kapan kita boleh menggunakan aproksimasi? Ka << 1
0,50 – x ≈ 0,50
Jika x lebih kecil daripada 5% dari konsentrasi awal. x = 0,019
Lebih kecil dari 5% 0,019 M 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.
16.5
31
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.
16.5
Berapakah pH dari 0,122 M asam monoprotik yang nilai Ka-nya 5,7 x 10-4?
Awal (M) Perubahan (M) Akhir (M)
HA (aq)
H+ (aq) + A- (aq)
0,122
0,00
0,00
-x
+x
+x
0,122 - x
x
x
Ka =
x2 = 5,7 x 10-4 0,122 - x
Ka ≈
x2 = 5,7 x 10-4 0,122
0,0083 M x 100% = 6,8% 0,122 M
Ka << 1
0,122 – x ≈ 0,122
x2 = 6,95 x 10-5
x = 0,0083 M
Lebih dari 5% Aproksimasi tidak ok. 16.5
32
Ka =
x2 = 5,7 x 10-4 0,122 - x
x2 + 0,00057x – 6,95 x 10-5 = 0 -b ± √b2 – 4ac 2a x = - 0,0081
ax2 + bx + c =0
x=
x = 0,0081
Awal (M) Perubahan (M) Akhir (M)
HA (aq)
H+ (aq) + A- (aq)
0,122
0.00
0,00
-x
+x
+x
0,122 - x
x
x
pH = -log[H+] = 2,09
[H+] = x = 0,0081 M
16.5
persen ionisasi =
konsentrasi asam Ionisasi pada kesetimbangan x 100% konsentrasi awal asam
Untuk asam monoprotik HA Persen ionisasi =
[H+] [HA]0
x 100%
[HA]0 = konsentrasi awal
16.5
33
16.8
Basa Lemah dan Konstanta Ionisasi Basa NH3 (aq) + H2O (l)
NH4+ (aq) + OH- (aq)
[NH4+][OH-] Kb = [NH3] Kb adalah konstanta ionisasi basa Kb
kekuatan basa lemah
Selesaikan soal-soal basa lemah seperti asam lemah namun di sini kita mencari [OH-] bukan [H+]. 16.6
34
Konstanta disosiasi-basa Kb mengacu pada kesetimbangan yang terjadi ketika basa lemah ditambahkan ke dalam air. Amonia dan amina adalah molekul-molekul yang paling umum yang bertindak sebagai basa lemah.
Sebagian besar anion bertindak sebagai basa lemah.
16.6
35
Menentukan pH dari Kb dan [B] awal Soal: 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?
Konstanta Ionisasi Pasangan Asam-Basa Konjugat H+ (aq) + A- (aq)
HA (aq) A- (aq) + H2O (l)
Ka
OH- (aq) + HA (aq) H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
Kb Kw
KaKb = Kw Asam Lemah dan Basa Konjugatnya
Ka =
Kw Kb
Kb =
Kw Ka 16.7
36
Semua anion dapat bekerja sebagai basa lemah kecuali anion yang merupakan basa konjugat dari asam kuat.
Menentukan pH suatu Larutan Garam Soal: 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.
37
Reaksi antara anion atau kation suatu garam, atau keduanya, dengan air disebut hidrolisis garam. Hidolisis mempengaruhi pH larutan garam. Kation: Semua kation akan menghasilkan asam dalam air kecuali kation dari golongan 1 dan 2. Anion: Beberapa bersifat asam HSO4Anion yg merupakan basa konjugat dari asam kuat bersifat netral. (Cl-, NO3-, …) Yang lainnya bersifat basa.
Sifat-sifat Asam-Basa dari Garam Larutan Asam: Dengan mudah kita dapat mengetahui garam seperti NH4Cl dapat menghasilkan larutan asam. NH4Cl (s) NH4+ (aq)
H2O
NH4+ (aq) + Cl- (aq) NH3 (aq) + H+ (aq)
Bagaimanakah garam seperti Al(NO3)3, CrCl3, or FeBr3 menghasilkan larutan asam? Al(H2O)3+ 6 (aq)
+ Al(OH)(H2O)2+ 5 (aq) + H (aq)
16.9
38
Hidrolisis Asam Al3+
16.9
Definisi Asam Asam Arrhenius adalah zat yang menghasilkan H+ (H3O+) dalam air Asam Brønsted adalah donor proton Asam Lewis adalah zat yang dapat menerima sepasang elektron Basa Lewis adalah zat yang dapat memberikan sepasang elektron
asam
•• H O H ••
H
H
••
H+ +
••
•• H+ + OH•• asam basa
N H
H basa
+ H N H H 16.10
39
Asam dan Basa Lewis
F B
+
••
H
F
N H
F
H
asam
basa
F F B F
H N H H
Tidak ada proton yang diterima atau diberikan!
16.10
40
