1. Menurut
Arrhenius, asam klorida yang dilarutkan dalam air akan memberikan sifat asam pada larutan, sedangkan natrium hidroksida akan memberikan sifat basa pada
larutan.
a.Berdasarkan
teori Arrhenius, tuliskan reaksi yang terjadi ketika asam klorida (HCl) dan
natrium hidroksida (NaOH) dilarutkan dalam air!
b.Tuliskan
pengertian asam dan basa berdasarkan jawaban soal a!
2. Dalam
larutan, asam Bronsted-Lowry akan bereaksi dengan air dan terionisasi, seperti
pada reaksi berikut:
HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F-(aq)
a.Berdasarkan
teori Bronsted-Lowry, senyawa manakah yang bertindak sebagai asam dan basa?
b.Tuliskan
pengertian asam dan basa berdasarkan jawaban soal a!
3. Persamaan
reaksi ionisasi asam lemah HF pada soal no.2 mempunyai tetapan kesetimbangan:
Dimana
konsentrasi larutannya merupakan konsentrasi larutan dalam keadaan setimbang.
Nilai tetapan ionisasi (Ka) pada
beberapa senyawa asam diberikan pada tabel berikut:
Tabel
I juga berisi nilai pKa yang merupakan nilai logaritma negatif dari Ka:
pKa = - log Ka
a.Apakah
yang menentukan urutan senyawa asam pada tabel I dari atas ke bawah?
b.Nilai
pKa asam nitrat dan Ka asam asetat pada tabel I belum
diketahui, tentukan nilai pKa dan Ka senyawa asam tersebut!
c.Pada
larutan asam florida (HF) 1,0 M, [HF] = 0,973 M, [H3O+] =
0,0264 M, dan [F-] = 0,0264 M. Tunjukkan bahwa perbandingan
konsentrasi larutan tersebut selalu sama dengan nilai tetapan ionisasi asam
untuk asam florida pada tabel I! Berapa persen molekul HF yang terionisasi?
d.Pada
larutan asam klorida (HCl) 1,0 M, [HCl] = 0,0001 M, [H3O+]
= 0,9999 M, dan [Cl-] = 0,9999 M. Tunjukkan bahwa perbandingan
konsentrasi larutan tersebut selalu sama dengan nilai tetapan ionisasi asam
untuk asam klorida pada tabel I! Berapa persen molekul HCl yang terionisasi?
e.Asam
florida merupakan asam lemah, sedangkan asam klorida merupakan asam kuat. Berdasarkan
jawaban pada soal c dan d, jelaskan mengapa demikian!
f.Berdasarkan
soal e, tuliskan definisi asam lemah dan asam kuat!
4. Tetapan
ionisasi asam (Ka), merupakan tetapan
kesetimbangan untuk reaksi kesetimbangan asam. Hal ini menunjukkan perbandingan
konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan. Produk yang penting dari
reaksi ionisasi asam ialah ion hidronium dan konsentrasi ion hidronium sering
diistilahkan sebagai nilai pH, yang
merupakan nilai logaritma negatif dari ion hidronium:
pH = - log [H3O+]
a.Berapakah
pH 0,25 mol HCl yang dilarutkan dalam 125 ml air?
b.Asam
asetat (CH3COOH, pKa = 4,74) terdapat dalam cuka dengan konsentrasi
1,00 M. Dalam keadaan setimbang, tentukan konsentrasi ion hidronium, ion asetat,
dan asam asetat dalam larutan cuka tersebut! Berapakah pH larutan tersebut?
5. Di
dalam laboratorium terdapat beberapa larutan yang akan diuji keasamannya.
Larutan tersebut terdiri atas pelarut desinfektan, air jeruk, cuka, antasida,
dan air aki. Sarankanlah suatu uji untuk mengetahui sifat kelima larutan
tersebut!
Pernahkah kalian
mengalami maag? Maag atau radang lambung atau tukak lambung adalah gejala penyakit yang menyerang lambung
dikarenakan terjadi luka atau peradangan lambung yang menyebabkan sakit dan
perih pada perut. Secara alami lambung memproduksi suatu asam yang disebut asam
klorida yang berfungsi untuk membantu proses pencernaan protein. Asam ini
secara alami mengakibatkan kondisi isi perut menjadi asam, yakni antara kisaran
pH 2-3. Lambung, usus dan esophagus sendiri (yang juga terdiri dari protein)
dilindungi dari kerja asam melalui beberapa mekanisme. Apabila kadar asam yang
dihasilkan oleh lambung terlalu banyak maka mekanisme perlindungan ini tidak
terlalu kuat/ kurang kuat dalam melindungi lambung, usus dan esophagus terhadap
kerja asam lambung, sehingga mengakibatkan kerusakan pada organ-organ tersebut
dan menghasilkan gejala seperti rasa sakit pada perut dan ulu hati terasa
terbakar.
Salah satu cara
penanganan maag adalah dengan meminum obat antasida. Antasida adalah
golongan obat yang digunakan dalam terapi terhadap akibat yang ditimbulkan oleh
asam yang diproduksi oleh lambung. Antasida mengandung zat aktif yang bersifat
basa, yaitu aluminium hidroksida, magnesium hidroksida, natrium bikarbonat,
atau kalsium karbonat. Dengan kandungan zat aktif yang bersifat basa, maka antasida
bekerja dengan cara menetralkan asam lambung. Asam yang direaksikan dengan basa
akan menghasilkan garam dan air, oleh karena itu reaksi asam dengan basa
disebut juga sebagai reaksi penetralan. Jika dituliskan, maka persamaan reaksi
penetralan asam lambung oleh magnesium hidroksida atau aluminium hidroksida,
yaitu:
2HCl(aq) + Mg(OH)2(s) à MgCl2(aq) +
2H2O(l)
3HCl(aq) +
Al(OH)3(s) à AlCl3(aq) + 3H2O(l)
Beberapa jenis
antasida memiliki perbedaan terutama dalam efek menetralkan asam lambung. Antasida
yang baik harus punya kemampuan penetralan yang baik dan juga cepat. Natrium
bikarbonat dan kalsium karbonat memiliki kemampuan menetralkan yang terbesar. Kemampuan
melarut antasida dalam asam lambung berbeda-beda. Natrium bikarbonat dan
magnesium oksida mempunyai kemampuan melarut yang cepat, sedangkan aluminium
hidroksida dan kalsium karbonat memiliki kemampuan melarut yang agak lambat. Perbedaan
lain di antara antasida adalah lama kerjanya (berapa lama antasida menghasilkan
efek menetralkan asam lambung). Natrium bikarbonat dan magnesium oksida
memiliki lama kerja yang pendek, sedangkan aluminium hidroksida dan kalsium
karbonat memiliki lama kerja yang lebih panjang. Kombinasi antara aluminium dan
magnesium memiliki kemampuan penetralan dalam skala menengah.
Bagaimana kita mengetahui konsentrasi ion H+ dan OH- dalam air? Seorang biokimiawan Denmark Soren Sorensen (1909) mengajukan cara pengukuran yang lebihpraktis yang disebut pH. Ia mendefinisikan pH suatu larutan sebagai logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen (dalam mol per liter) :
Karena pH pada dasarnya hanyalah suatu cara untuk menyatakan konsentrasi ion hidrogen, larutan asam dan basa pada 25oC dapat identifikasi berdasarkan nilai pH-nya seperti berikut :
Larutan asam : [H+] > 1,0 x 10-7M, pH < 7
Larutan basa : [H+] < 1,0 x 10-7M, pH > 7
Larutan netral : [H+] = 1,0 x 10-7M, pH = 7
Skala pOH yang analog dengan skala pH dapat didefinisikan sebagai :
Lantas, bagaimana hubungan antara pH dan pOH? Coba kaitkan dengan konstanta hasil kali ion untuk air. Kita ketahui bahwa konstanta hasil kali ion untuk air adalah :
[H+] [OH-] = Kw = 1,0 x 10-14
Dengan menghitung logaritma negatif di keduasisi, maka diperoleh :
-(log [H+] + log [OH-]) = - log (1,0 x 10-14)
-(log [H+] - log [OH-]) = 14,00
Dari definisi pH dan pOH maka diperoleh :
Asam Kuat dan Asam Lemah
Pada senyawa asam kuat, pH dapat ditentukan dengan mengetahui konsentrasi asam pada larutan :
Seperti penjelasan sebelumnya mengenai asam kuat, maka asam lemah tidak mengalami ionisasi sempurna dalam air. Jika asam monoprotik lemah kita asumsikan sebagai HA, maka ionisasinya dalam air adalah :
HA (aq) H+ (aq) + A- (aq)
Konstanta kesetimbangan untuk ionisasi asam ini adalah:
Karena harga derajat ionisasi asam lemahsangat kecil (mendekati nol), konsentrasi asam dalam larutan dianggap tetap sama. Karena [H+] = [A-], maka :
Sebagai contoh, untuk menentukan pH larutan HCl 0,001 M:
Dalam air, HCl akan terionisasi sempurna menjadi ion H+dan Cl-.
HCl(aq)àH+(aq)+
Cl-(aq)
Maka,
Sedangkan untuk menentukan pH larutan CH3COOH
0,001 M (Ka=1x10-5):
Dalam
air, CH3COOH terionisasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-.
CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq)
Maka,
Basa Kuat dan Basa Lemah
Sama halny dengan asam kuat, maka [OH-] pada basa kuat dapat ditentukan dengan:
Sedangkan basa lemah MOH yang tidak mengalami ionisasi sempurna dalam air memiliki reaksi kesetimbangan:
MOH(aq) M+(aq) + OH-(aq)
Sehingga memiliki tetapan kesetimbangan:
Sama halnya dengan asam lemah, karena harga derajat ionisasi basa lemahsangat kecil (mendekati nol), konsentrasi basa dalam larutan dianggap tetap sama. Karena [M+] = [OH-], maka :
Sebagai
contoh, untuk menentukan pH larutan NaOH 0,001 M:
Dalam air, NaOH akan terionisasi sempurna menjadi ion Na+dan OH-.
NaOH(aq)àNa+(aq)+ OH-(aq)
Maka,
Sedangkan untuk menentukan pH larutan NH4OH
0,001 M (Kb=1x10-5):
Dalam
air, NH4OH terionisasi sebagian menjadi ion NH4+
dan OH-.
Air merupakan pelarut yang unik, masih ingatkah kalian pengertian asam dan basa menurut Bronsted-Lowry ? Apakah air termasuk asam atau basa? Menurut Bronsted-Lowry, air dapat bertindak sebagai asam maupun basa (bersifat amfoter). Air berfungsi sebagai basa dalam reaksi dengan asam-asam seperti HCl dan CH3COOH, namun juga berfungsi sebagai asam dalam reaksi dengan basa seperti NH3. Air merupakan elektrolit yang sangat lemah karena hanya sebagian kecil dari air terionisasi menjadi ion H+ dan OH- :
H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)
Tetapan kesetimbangan untuk air yaitu :
Karena fraksi molekul air yang terionisasi sangat kecil, konsentrasi air yaitu H2O hampir-hampir tidak berubah. Dengan demikian :
K [H2O] = Kw = [H+] [OH-]
Konstanta kesetimbangan air (Kw) merupakanhasil kali antara konsentrasi molar ion H+ dengan ion OH- pada suhu tertentu. Dalam air murni pada suhu 25oC, konsentrasi ion H+ sama dengan ion OH-, yaitu sebesar [H+] = 1,0 x 10-7M dan [OH-] = 1,0 x 10-7M. Maka, Pada suhu 25oC hasil kali konsentrasi ion H+ dan OH- selalu 1,0 x 10-14M. Penambahan suatu asam akan menyebabkan [H+] dalam larutan bertambah, tetapi tidak akan mengubah hasil kali [H+] dan [OH-]. Hal ini disebabkan karena kesetimbangan akan bergeser ke kiri yang menyebabkan pengurangan [OH-], begitu pula sebaliknya. Sehingga :
Dalam air murni (larutan netral) : [H+] = [OH-]
Dalam larutan asam : [H+] > [OH-]
Dalam larutan basa : [H+] < [OH-]
Berikut ini merupakan harga tetapan kesetimbangan air pada suhu tertentu:
Masih ingatkah kalian apa yang dimaksud dengan larutan elektrolit? Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik karena terionisasi dalam air. Berdasarkan atas kemampuannya mengion, larutan elektrolit dibedakan menjadi elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Elektrolit kuat terionisasi sempurna dalam air (α=1), sedangkan elektrolit lemah hanya terionisasi sebagian dalam air (0<α<1). Lantas, bagaimana hal ini dikaitkan dengan kekuatan asam dan basa? Larutan asam dan basa juga merupakan larutan elektrolit. Sama halnya dengan elektrolit kuat, asam kuat akan terionisasi sempurna dalam air, sedangkan asam lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Sebagai contoh, HCl merupakan asam kuat karena terionisasi sempurna dalam air dengan melepas ion-ion H+ dan Cl- :
HCl(aq)à H+(aq) + Cl-(aq)
Sedangkan HF merupakan asam lemah karena dalam air hanya terionisasi sebagian menjadi ion-ion H+ dan F- :
HF(aq) H+(aq) + F-(aq)
Ilustrasinya dapat ditunjukkan pada flash berikut:
Larutan HCl yang merupakan asam kuat akan terionisasi sempurna dalam air. Seperti yang diilustrasikan pada flash, hampir semua molekul HCl yang terdapat dalam larutan terionisasi menjadi H+ dan Cl-, sehingga dapat dikatakan memiliki tetapan ionisasi (α) mendekati 1. Sedangkan larutan HF yang merupakan asam lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Hanya sedikit molekul HF dalam larutan yang terionisasi menjadi H+ dan F-. Jika asam kuat seperti HCl mempunyai tetapan ionisasi (α) mendekati 1, lantas bagaimana dengan asam lemah seperti HF? Asam lemah HF memiliki tetapan kesetimbangan:
Karena,
Jika jumlah zat mula-mula dimisalkan M molar, maka jumlah zat yang mengion adalah Mα, sehingga:
Dengan menganggap (1-α) = 1, maka persamaan diatas menjadi:
Maka, hubungan antara tetapan asam (Ka) dengan derajat ionisasi larutan (α) dapat dituliskan menjadi:
Berikut contoh senyawa asam kuat dan asam lemah lainnya:
Sama halnya dengan asam, basa kuat terionisasi sempurna dalam air dan basa lemah terionisasi hanya sebagian dalam air. Sebagai contoh, NaOH merupakan basa kuatkarena terionisasi sempurna dalam air menjadi ion Na+ dan OH- :
NaOH(aq)à Na+(aq) + OH-(aq)
Sedangkan NH4OH merupakan basa lemah karena hanya sebagian terurai dalam air menjadi ion NH4+ dan OH- :
NH4OH(aq)NH4+(aq) + OH-(aq)
Sama halnya dengan asam kuat, maka basa kuat seperti NaOH juga memiliki tetapan ionisasi (α) mendekati 1. Sedangkan untuk basa lemah seperti NH4OH yang memiliki tetapan kesetimbangan:
Maka hubungan antara tetapan basa (Kb) dengan α dapat dituliskan menjadi:
Berikut contoh senyawa basa kuat dan basa lemah lainnya, yaitu:
Teori asam basa Bronsted-Lowry hanya mampu
menjelaskan reaksi asam basa yang melibatkan proton (H+), lantas
bagaimana dengan reaksi asam basa yang tidak melibatkan proton? Pada tahun
1923, Gilbert N. Lewis mempublikasikan definisi asam basa berdasarkan teori
ikatan kimia. Ia berpendapat bahwa asam merupakan senyawa yang dapat menerima
pasangan elektron bebas, sedangkan basa merupakan senyawa yang dapat memberikan
pasangan elektron bebas. Dengan kata lain, setiap zat yang mempunyai pasangan
elektron bebas untuk disumbangkan pada zat lainnya dapat bertindak sebagai basa
dalam reaksi asam basa, begitu pula sebaliknya setiap zat yang dapat menerima
pasangan elektron bebas dapat bertindak sebagai asam.
Sebagai contoh,
pada reaksi antara NH3 dengan BF3, senyawa NH3 memiliki
sepasang elektron bebas yang dapat disumbangkan pada senyawa BF3,
dengan demikian NH3 merupakan basa Lewis dan BF3 merupakan
asam Lewis.
Setiap zat yang mampu mendonorkan pasangan
elektron bebasnya merupakan basa Lewis, contohnya yaitu ion halida (Cl-,
F-, Br-, I-), amonia, ion hidroksida, molekul
air, senyawa yang mengandung unsur N, O, atau S , seyawa golongan eter, keton,
serta molekul CO2. Gambar berikut ini merupakan senyawa atau ion
yang dapat bertindak sebagai basa Lewis beserta pasangan elektron bebasnya.
Sedangkan setiap zat yang memiliki kemampuan
untuk menerima pasangan elektron bebas merupakan asam Lewis, contohnya
yaitu H+, B2H6, BF3, AlF3,
ion logam transisi yang bisa mebentuk ion kompleks seperti Fe2+, Cu2+,
Zn2+, dan sebagainya. Berikut ini merupakan contoh reaksi asam basa
Lewis lainnya:
H3O+(aq) + F-(aq)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
