What I'm thinking about .......

Sabtu, 24 November 2012

Larutan elektrolit, asam, basa, dan pH


Larutan merupakan fase yang setiap hari ada dalam kehidupan kita. Suatu sistem homogen yang mengandung dua atau lebih zat yang masing – masing komponennya tidak dapat dibedakan secara fisik disebut larutan, sedangkan suatu sistem yang heterogen disebut campuran. Biasanya istilah larutan dianggap sebagai cairan yang mengandung zat terlarut, misalnya padatan atau gas dengan kata lain larutan tidak hanya terbatas pada cairan saja.
Komponen dari larutan terdiri dari dua jenis yaitu pelarut dan zat terlarut yang dapat dipertukarkan tergantung jumlahnya. Pelarut merupakan komponen yang utama yang terdapat dalam jumlah yang banyak, sedangkan komponen minornya merupakan zat terlarut. Larutan terbentuk melalui pencampuran dua atau lebih zat murni yang molekulnya dapat berinteraksi secara langsung dalam keadaan tercampur. Semua gas bersifat dapat bercampur dengan sesamanya, karena itu campuran gas adalah larutan. Proses pelarutan dapat diilustrasikan seperti gambar di bawah ini.
Jenis – jenis Larutan
·        Gas dalam gas – seluruh campuran gas
·        Gas dalam cairan – oksigen dalam air
·        Cairan dalam cairan – alkohol dalam air
·        Padatan dalam cairan – gula dalam air
·        Gas dalam padatan – hidrogen dalam paladium
·        Cairan dalam padatan – Hg dalam perak
·        Padatan dalam padatan – alloys
1.2     Larutan Elektrolit
Berdasarkan kemampuan menghantarkan arus listrik (didasarkan pada daya ionisasi), larutan dibagi menjadi dua, yaitu larutan elektrolit yang terdiri dari elektrolit kuat dan elektrolit lemah, serta larutan non elektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan larutan non elektrolit aalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

1.2.1        Larutan Elektrolit kuat
Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar arus listrik, karena zat terlarut yang yang berada didalam zat pelarut (biasanya air) seluruhnya dapat berubah menjadi ion-ion dengan harga derajat ionisasi adalah satu (α=1). Yang tergolong elektrolit kuat adalah :
·          Asam kuat, antara lain : HCl, HclO3, HClO4, H2SO4, HNO3, dan lain-lain.
·          Basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali tanah, antara lain, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2, dan lain-lain.
·          Garam-garam yang mempunyai kelarutan yang tinggi, antara lain NaCl,  KCl, KI, Al2(SO4)3, dan lain-lain.

1.2.2        Larutan Elektrolit Lemah
Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang mampu menghantarkan arus listrik dengan daya yang lemah, dengan harga derajat ionisasi lebih dari nol tetapi kurang dari satu (0 < α < 1). Yang tergolong elektrolit lemah adalah :
·          Asam lemah, antara lain : CH3COOH, HCN, H2CO3, H2S dan lain-lain.
·          Basa lemah, antara lain : NH4OH, Ni(OH)2, dan lain-lain.
·          Garam-garam yang sukar larut, antara lain : AgCl, CaCrO4, PbI2, dan lain-lain.

1.3   Asam, Basa, dan pH
Svante August Arrhensius pada tahun 1887 menyatakan bahwa : “Molekul-molekul elektrolit selalu menghasilkan ion-ion positif dan negatif jika dilarutkan dalam air”.
Selanjutnya pada tahun 1900 ia mengemukakan teori yang sampai sekarang dikenal dengan Teori Asam Basa Arrhensius : “Asam merupakan suatu senyawa yang dapat menghasilkan ion Hidrogen (H+) bila dilarutkan dalam air. Basa merupakan suatu senyawa yang dapat menghasilkan ion Hidroksida (OH-) bila dilarutkan dalam air”.
·        ASAM
1.      Asam Nitrat dalam Air :
HNO3 (aq) → H+(aq) + NO3-(aq)
2.      Asam Klorida dalam Air
HCl(aq)→ H+ + Cl-
Setiap atom HNO3 dan HCl hanya dapat menghasilkan 1 ion H+ disebut valensi asam. Asam semacam ini disebut juga asam monoprotik. Asam yang setiap molekulnya dapat menghasilkan 2 ion H+ disebut asam diprotik, menghasilkan 3 atom H+ disebut asam triprotik. Asam diprotik dan tripotik dikelompokkan edalam asam poliprotik.
Contoh Asam Monoprotik dan Poliprotik
RUMUS ASAM
NAMA ASAM
KETERANGAN
HF
Asam Fluorida
HCl
Asam Clorida
Monoprotik
HBr
Asam Bromida
Monoprotik
HI
Asam Iodida
Monoprotik
HCN
Asam Sianida
Monoprotik
H2S
Asam Sulfida
Diprotik
HNO3
Asam Nitrat
Monoprotik
H2SO4
Asam Sulfat
Diprotik
H3PO3
Asam Pospit
Triprotik
H3PO4
Asam Pospat
Triprotik
H2CO3
Asam karbonat
Diprotik



·        BASA
Pada kimia modern basa dapat menghasilkan ion hidroksida (OH-) dengan 2 cara :
Pertama, senyawa basa dalam pelarut air menghasilkan ion hidroksida (OH-) secara langsung.
NaOH(aq)→ Na(aq) + OH-(aq)
Kedua, senyawa basa yang bereaksi dengan air menghasilkan ion hidroksida (OH-)
NH3(aq) + H2O(l)→ NH4-(aq) + OH-(aq)
Untuk menunjukkan sifat basanya larutan NH3 biasa ditulis NH4OH.
Jumlah ion OH- yang dapat dihasilkan oleh suatu molekul basa disebut valensi basa.
Contoh Basa
RUMUS BASA
NAMA BASA
NH3
Amoniak
NH4OH
Amonium Hidroksida
NaOH
Natrium Hidroksida
KOH
Kalium Hidroksida
Mg(OH)2
Magnesium Hidroksida
Ca(OH)2
Kalium Hidroksida
Sr(OH)2
Stronsium Hidroksida
Ba(OH)2
Barium Hidroksida
Al(OH)3
Alumunium Hidroksida
Fe(OH)2
Besi (II) Hidroksida
Fe(OH)3
Besi (III) Hidroksida

·      REAKSI IONISASI ASAM DAN BASA
1.      Asam dan Reaksi Ionisasinya
Rumus Asam
Nama Asam
Reaksi Ionisasi
Valensi Asam
HF
Asam Fluorida
HF → H+ + F-
1
HBr
Asam Bromida
HBr → H+ + F-
1
HCN
Asam Sianida
HCN → H+ + CN-
1
H2S
Asam Sulfida
H2S → 2H+ + S2-
2
H3PO4
Asam Pospat
H3PO4 → 3H+ + PO43-
3
H2CO3
Asam Karbonat
H2CO3 → 2H+ + CO32-
2
Asam Oksalat
H2C2O4→ 2H+ + C2O42-
2

2.      Basa dan Reaksi Ionisasinya
Rumus Basa
Nama Basa
Reaksi Ionisasi
Valensi Asam
NaOH
Natrium Hidroksida
NaOH→Na+ + OH-
1
Mg(OH)2
Magnesium Hidroksida
Mg(OH)2 → Mg2+ + 2OH-
2
Ba(OH)2
Barium Hidroksida
Ba(OH)2 →Ba2+ + 2OH-
2
Al(OH)3
Alumunium Hidroksida
Al(OH)3→ Al3+ + 3OH-
3
Fe(OH)3
Besi (III) Hidroksida
Fe(OH)3→ Fe3+ + 3OH-
3

·        SENYAWA AMFOTER
Beberapa senyawa dapat berssifat sebagai asam dalam lingkungan basa kuat dan sebagai basa dalam lingkungan asam kuat, senyawa yang memiliki sifat seperti itu disebut senyawa amfoter.
Reaksi senyawa amfoter dalam lingkungan basa kuat  dan asam kuat :
Al(OH)3 (s) + OH- (aq)Al(OH)4- (aq)
                    Basa kuat
Al(OH)3 (s) + 3H+ (aq) → Al3+ (aq) + 3H2O (l)
                 Asam kuat

Contoh Senyawa Amfoter
Asam
Basa
Asam Arsenit
H3AsO3
Arsen (III) Hidroksida
As(OH)3
Asam Antimonit
H3SbO3
Antimon (III) Hidroksida
Sb(OH)3
Asam Plumbit
H2PbO2
Timbal (II) Hidroksida
Pb(OH)2
Asam Singkat
H2ZnO2
Seng Hidroksida
Zn(OH)2
Asam Stanit
H2SnO2
Stannum (II) Hidroksida
Sn(OH)2
Asam Stanat
H2SnO3
Stabbun (III) Hidroksida
Sn(OH)4




·        INDIKATOR ASAM BASA
Zat yang bersifat asam atau basa banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Asam sitrat, vitamin C tisak lain dari asam Askrbat, asam asetat, yaitu cuka, asam karbonat dapat memberikan rasa segar dalam minuman ringan, asam sulfat untuk Akumulator.
Contoh basa : Amoniak untuk pelarut disinfektan. Soda api (Natrium hidroksida) untuk membersihkan saluran bak cuci, Alumunium Hidroksida dan Magnesium Hidroksida untuk membuat obat nyeri lambung.
Asam dan basa memiliki sifat yang berbeda-beda, asam suatu zat yang rasanya asam, korosif (biasanya merusak) dan dapat mengubah warna kertas lakmus biru menjadi warna merah, sedangkan basa memiliki sifat pahit, licin (bersifat kaustik) dan dapat merubah kertas lakmus erah menjadi biru. Untuk mengetahui suatu larutan bersifat asam atau basa digunakan kertas lakmus (indikator).
Tabel Indikator Asam Basa
Nama Indikator
Warna dalam Larutan
Asam
Basa
Lakmus Merah
Merah
Biru
Lakmus Biru
Merah
Biru
Fenolftalein
Tidak Berwarna
Merah Ungu
Fenol Merah
Kuning
Merah
Metil Merah
Merah
Kuning
Metil Kuning
Merah
Kuning
Metil Jingga
Merah
Jingga Kuning

·        KEKUATAN ASAM BASA
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Yang termasuk larutan elektrolit adalah asam, basa, dan garam.
Air murni jika diukur daya hantar listriknya dengan Amperemeter yang peka, air juga merupakan zat elektrolit, tetapi elektrolit sangat lemah. Persamaan ionisasi air :
H2O (l) ↔ H+ (aq) + OH- (aq)

Persamaan Ketetapan Keseimbangan
K = [H+][OH-]
               [H2O]
 



Perkalian K dan [H2O] disebut tetapan ion air atau Kw
Kw = [H+][OH-]
 

                
Dari percobaan pada temperatur 25°C, diperoleh :
Kw = 1,0 x 10-14
Dari persamaan ionisasi air dapat dilihat jumlah ion H+ dan OH- adalah sama banyaknya, jadi [H+] = [OH-], dengan demikian,
Kw = [H+][OH-] = 10-14
[H+]2 = [OH-]2 = 10-14
Jadi, [H+] = [OH-] = 10-14  = 10-7 mol/liter
Dari perhitungan ini air murni  sangat sedikit menghasilkan ion H+ dan OH-, maka air kurang dapat menghantarkan listrik.
Asam kuat atau basa kuat adalah asam atau basa yang dalam air sebagian besar atau seluruh molekulnya terurai menjadi ion-ionnya.
Asam lemah atau basa lemah adalah asam atau basa yang dalam air sebagian kecil molekulnya terurai menjadi ion-ionnya.
·        DERAJAT IONISASI
Banyak atau sedikitnya molekul zat yang terionisasi dinyatakan dalam derajat ionisasi. Derajat ionisasi (α) adalah perbandingan banyaknya molekul zat yang terurai dengan banyaknya molekul zat mula-mula.
Derajat Ionisasi (α) = jumlah mol zat yang terionisasi
                                     Jumlah mol zat mula-mula
 


Asam kuat seperti HCl sebagian besar atau seluruh molekul HCl terurai menjadi ion H+ dan ion Cl- :
HCl → H+ +  Cl-
Maka derajat ionisasi (α)  HCl = 1
Asam asetat (CH3COOH) adalah asam lemah, maka sebagian kecil atau sedikit dari molekul asam asetat terurai menjadi ion H+ dan ion CH3COO-, karena hanya sedikit terurai menjadi ion-ionnya maka terjadi reaksi kesetimbangan (↔)
CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-
Tetapan ionisasi asam (Ka) dari CH3COOH dapat ditentukan
Ka = [CH3COO-][H+]
             [CH3COOH]


 



Contoh :
Larutan CH3COOH dengan konsentrasi 0,1 Mol/L, dengan derajat ionisasi larutan 0,0134 maka nilai tetapan ionisasi asam dapat ditentukan.
Diketahui :
Derajat ionisasi(α) = 0,0134
[CH3COOH] mula-mula = 0,1 Mol/L
[CH3COOH] terionisasi = [CH3COOH] mula-mula
                                          = 0,0134 x 0,1
                                   = 1,34 x 10-3 mol/L
Ditulis dengan persamaan :
                                CH3COOH ↔  H+       +     CH3COO-
Mol mula-mula = 0,1
Mol terionisasi = 1,34 x 10-3
Mol kesetimbangan =(0,1 - 1,34 x 10-3)             1,34 x 10-3                                   1,34 x 10-3

Catatan:
Karena 1,34 x 10-3 = 0,00134, sangat kecil jika dibandingkan dengan 0,1 maka (0,1 - 1,34 x 10-3) dianggap sama dengan 0,1.            
Ka = [CH3COO-][H+]
             [CH3COOH]
Ka = [1,34 x 10-3] [1,34 x 10-3]
               [0,1 - 1,34 x 10-3]
Ka = [1,34 x 10-3] [1,34 x 10-3]
                              [0,1]
Ka = 1,8 x 10-6
               10-1
Ka = 1,8 x 10-5

Asam poliprotik memiliki lebih dari satu tetapan ionisasi. Contoh penguraian asam sulfat dan asam Fospat dan tetapan ionisasi-ionisasinya:

Ka1= [H+][SO4-]
           [H2SO4]
H2SO4  ↔ H+   +   SO4-



HSO4-   ↔ H+   +   SO42-
Ka2= [H+][SO42-]
           [HSO4-]

Kekuatan asam dan basa ditentukan oleh besarnya harga tetapan ionisasi :
Makin besar harga tetapan ionisasi Asam atau Basa, maka makin kuat asam dan basanya.
 







Tetapan ionisasi asam (Ka) dan Basa (Kb) Monoprotik
Rumus Kimia
Nama
Tetapan Ionisasi
C6H5COOH
Asam Benzoat
6,7 x 10-6
HF
Asam Florida
6,7 x 10-10
HCN
Asam Sianida
6,7 x 10-8
HNO2
Asam Nitrit
6,7 x 10-4
CH3COOH
Asam Asetat
6,7 x 10-5
HC3H5O3
Asam Laktat
6,7 x 10-4
HCOOH
Asam Format
6,7 x 10-4
NH3 (aq)
Amonia
6,7 x 10-5
N2H4
Hidraksin
6,7 x 10-6
NH2OH
Hidroksiamin
6,7 x 10-6
C6H5NH2
Anilin
6,7 x 10-10

Tetapan ionisasi Asam (Ka) diprotik
Nama
Rumus Kimia
Tetapan ionisasi
Ka1
Ka2
Asam Sulfat
H2SO4
Sangat Besar
1,2 x 10-2
Asam Karbonat
H2CO3
4,3 x 10-7
5,6 x 10-11
Asam Sulfit
H2SO3
1,5 x 10-2
1,0 x 10-7
Asam Askorbat
H2C6H8O6
7,2 x 10-5
1,6 x 10-12



·        pH
Dalam air murni, harga [H+] sama dengan [OH-] yaitu 10-7, harga pH asam dan basa mulai dari 1 sampai dengan 14.
Untuk menyederhanakan tulisan, seorang ahli Kimia Denmark, S.P.L. Sorensen (1968 – 1939) pada tahun 1909 menggunakan skala untuk menyatakan konsentrasi H+ suatu larutan. Skala tersebut diberi nama skala pH. Nilai pH sama dengan negatif logaritma konsentrasi ion H+ , dituliskan sebagai berikut :
pH = - Log [H+]
 


Jika [H+] = x X 10-n, maka pH = n – log x
Jika [H+] = 1 X 10-n, maka pH = n
Sebaliknya, jika pH = n, maka [H+] = x X 10-n
Analogi dengan pH maka pOH dinyatakan sebagai berikut :
pOH = - Log [OH-]
 



pH merupakan suatu parameter untuk menyatakan tingkat keasaman suatu larutan.
Larutan asam mempunyai pH kurang dari 7 sedangkan larutan basa memiliki pH lebih dari 7, larutan netral pH = 7.
pH dapat ditentukan dengan menggunakan indikator universal atau dengan pH meter.

Batas-batas pH ketika indikator mengalami perubahan warna disebut trayek perubahan warna. Trayek perubahan warna lakmus adalah 5,5 – 8,8.

Trayek Perubahan Warna Beberapa Indikator
Indikator
Trayek Perubahan Warna
Perubahan Warna
Metil Jingga
2,9  - 4,0
Merah – Kuning
Metil Merah
4,2 – 6,3
Merah – Kuning
Bromtimol Biru
6,0 – 7,6
Kuning – Biru
Fenolftalein
8,3 – 10,0
Tidak Berwarna - Merah

Contoh : Menentukan pH larutan dengan menggunakan beberapa indikator
Dalam suatu percobaan di laboratorium, suatu larutan jika ditetesi dengan bromtimol biru (6,0 – 7,6) larutan berwarna biru, jika ditetesi fenolftalein (8,3 – 10,0) larutan tidak berwarna. Tentukan pH larutan !
Jawab :
Jika dengan bromtimol biru larutan berwarna biru berarti pH larutan lebih dari 7,6, jika dengan fenolftalein tidak berwarna berarti pH larutan kurang dari 8,3. Jadi pH larutan tersebut memiliki pH larutan dengan trayek 7,6 – 8,3 atau dapat dituliskan 7,6<pH< 8,3.

Menghitung pH larutan Asam dan Basa
Asam Kuat
[H+]  = M x Valensi asam
Asam kuat mengion sempurna dalam air, pH larutan dapat ditentukan jika [H+diketahui


Asam Lemah
Asam lemah tidak mengion sempurna dalam air, pH larutan dapat ditentukan jika [H+diketahui
[H+]  = α.M
[H+]  =
                                                                  Atau                                                            

M = Konsentrasi asam
Α = Derajat ionisasi

Basa Kuat
Basa kuat mengion sempurna dalam air, pH larutan dapat ditentukan jika [OH-] diketahui
[OH-] = M x valensi basa
 


Basa Lemah
Basa lemah tidak mengion sempurna dalam air, pH larutan dapat ditentukan jika [OH-] diketahui
[OH-] = α.M
[OH-] =
                                                                  Atau  

Kb = Tetapan ionisasi basa
M = Konsentrasi basa
Α = Derajat ionisasi

Jika tetapan ionisasi asam (Ka) terdiri dari dua, yaitu Ka1 dan Ka2, maka harga Ka merupakan hasil perkalian dari Ka1 dan  Ka2, seperti contoh di bawah ini :

Asam poliprotik
Ka asam diprotik,


Ka asam triprotik,

Ka = Ka1 . Ka2
Ka = Ka1 . Ka2 . Ka3
 






2 komentar:

  1. izin copas nyatet di buku catatan yah, yang elektrolit. makasih udah berbagi ilmunya :D

    BalasHapus
  2. Terima Kasih, sangat bermanfaat.
    salam kenal dari saya, Ahmad Nawawi, Muaro Jambi, 25 mei 1989

    BalasHapus