Asam-Basa

BAHAN AJAR 1

TEORI ASAM-BASA

STANDAR KOMPETENSI        : 4.Memahami sifat-sifat larutan Asam-Basa, metode pengukuran dan terapannya.

KOMPETENSI DASAR              : 4.1 Mendeskripsikan teori-teori asam-basa dengan menentukan sifat larutan dan menghitung pH larutan.

A.    Teori  Asam-Basa Arrhenius

Asam ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan ion H⁺.

Contoh :

HCl(aq)                      H⁺(aq) + Cl^-(aq)

H₂SO₄(aq)                            2H⁺(aq)   + SO₄^2-(aq)

Menurut  Arrhehius asam  ada 2 jenis yaitu :

Asam Kuat adalah asam yang terionisasi sempurna dan banyak menghasilkan ion H⁺ dalam larutannya. Contoh : HCl,  H₂SO₄, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ dan lain-lain.

Asam Lemah adalah asam yang terionisasi sebagian dan sedikit menghasilkan ion H⁺ dalam larutannya. Contoh : CH₃COOH

Basa ialah senyawa yang dalam larutannya dapat menghasilkan ion OH^-.

Contoh:

NaOH(aq)                             Na⁺(aq) + OH^-(aq)

Ca(OH)₂(aq)                         Ca²⁺(aq) + 2OH^-

Menurut  Arrhehius basa ada 2 jenis yaitu :

Basa Kuat adalah basa  yang terionisasi sempurna dan banyak menghasilkan ionOH^-  dalam larutannya. Contoh : NaOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂ dan lain-lain.

Asam Lemah adalah basa yang terionisasi sebagian dan sedikit menghasilkan ion OH^- dalam larutannya. Contoh : NH₄OH, Al(OH)₃.

Senyawa amfoter adalah  senyawa yang dapat bersifat asam atau basa tergantung kondisi lingkungannya. Senyawa amfoter akan bersifat asam dalam suasana basa kuat dan bersifat basa dalam suasana asam kuat.

Contoh:  Al(OH)₃.

Al(OH)₃(aq)  + OH^- (aq)               Al(OH)₄^-(aq)

Asam            basa kuat  

Al(OH)₃(aq)   +  3H⁺                   Al³⁺⁽aq)   +   3H₂O (l) 

Basa               asam kuat      

B.   Teori Asam-Basa Bronsted - Lowry

Asam ialah proton donor (pemberi ion H⁺), sedangkan basa adalah proton akseptor (penerima ion H⁺).

Pada reaksi asam Basa Bronsted-Lowry, terdapat dua pasangan asam basa.

·      Pasangan pertama   merupakan pasangan antara  asam dengan basa konjugasi (yang menyerap proton); dalam hal ini  ditandai dengan Asam-1 dan Basa-1.

·      Pasangan kedua adalah pasangan antara basa dengan asam  konjugasi (yang memberi proton); dalam hal ini ditandai dengan Basa-2 dan Asam-2.
             

Artinya CH₃COOH adalah asam konjugasi dari CH₃COO^- atau CH₃COO^- adalah basa konjugasi  dari CH₃COOH. Keduanya berpasangan sehingga dinamakan asam basa konjugasi Bronsted-Lowry.  Selanjutnya

Contoh :

          H₂O(l) + NH₃(aq)   « NH₄⁺(aq) + OH^-(aq)
            asam-1                 basa-2                    asam-2                  basa-1

H₂O dengan OH^- merupakan pasangan asam-basa konyugasi.
NH₄⁺ dengan NH₃ merupakan pasangan asam-basa konyugasi.

Pada contoh di atas terlihat bahwa air dapat bersifat sebagai asam (proton donor) dan sebagai basa (proton akseptor). Zat atau ion atau spesi seperti ini bersifat ampiprotik (amfoter).

Kelemahan utama dari teori Bronsted-Lowry adalah bahwa untuk pelarut yang tidak mengandung proton tidak dapat digunakan.Kelemahan lainnya, kekuatan asam atau basa suatu zat sangan sukar ditentukan.Selain itu, sifat suatu zat tidak pasti, sangat bergantung pada pasangan reaksinya.Misalnya air, dapat bersifat basa jika bereaksi dengan CH3COOH dan bersifat asam jika bereaksi dengan NH3. 

C.    Teori Asam –Basa Lewis

Gilbert N. Lewis pada tahun 1923 mempublikasikan definisi asam basa berdasarkan   teori ikatan kimia dimana definisi asam basa Lewis adalah sebagai berikut :

Asam adalah akseptor pasangan elektron bebas sedangkan basa adalah donor pasangan elektron   bebas.

Asam Lewis adalah aseptor pasangan elektron bebas. Contoh asam lewis adalah H⁺, B2H6,  BF3, AlF3, ion logam transisi yang bisa mebentuk ion kompleks seperti Fe2+, Cu2+, Zn2+, dan  sebagainya.

basa Lewis adalah donor pasangan elektron bebas, spesies berupa  molekul atau ion yang memiliki tendensi untuk mendonorkan pasangan elektron bebasnya maka  digolongkan dalam basa Lewis. Contoh basa Lewis adalah ion halide ( Cl-, F-, Br- dan I-),  ammonia, ion hidroksida, molekul air, senyawa yang mengandung N, O, atau S, senyawa  golongan  eter, ketone, molekul CO2 dan lain-lain. Gambar dibawah menunjukkan basa Lewis  dengan pasangan elektron bebasnya. Contoh reaksi asam dan basa Lewis :

Keunggulan dan kelemahan Teori asam basa Lewis :

a.       Keungulan dari teori asam basa Lewis adalah dapat menggambarkan asam basa yang tidak dapat   digambarkan oleh Arrhenius damn Bronsted-Lowry. Teori asam basa Lewis memperluas pengertian  asam basa.  Menurut  Lewis, asam basa bukan hanya merupakan pelepasan ion H⁺ atau   OH^- atau transfer proton (ion H⁺), melainkan senyawa yang melibatkan pasangan elektron.

b.       Adapun kelemahannya, teori asam basa Lewis agak sukar menggambarkan reaksi asam   basa,  seperi antara ion Fe³⁺ dan ion CN^- karena keduanya tidak melibatkan ion H⁺ atau ion OH^-   Selain itu, teori ini juga agak sukar menentukan kekuatan asam atau basa dari reaksi yang   terjadi.

D.        SIFAT-SIFAT ASAM-BASA

Sifat asam

Suatu zat dapat dikatakan asam apabila zat tersebut memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a.    Memiliki rasa asam/masam/kecut jika dikecap.
b.    Menghasilkan ion H⁺ jika dilarutkan dalam air.
c.    Memiliki pH kurang dari 7 (pH < 7).
d.    Bersifat korosif, artinya dapat menyebabkan karat pada logam.
e.    Jika diuji dengan kertas lakmus, mengakibatkan perubahan warna yaitu :

Lakmus biru : berubah menjadi warna merah.
Lakmus merah : tetap berwarna merah.

f.     Menghantarkan arus listrik

g.    Bereaksi dengan logam menghasilkan gas hidrogen.

Sifat  basa

Suatu zat dapat dikatakan basa jika zat tersebut punya sifat sebagai berikut.

a.       Rasanya itu Pahit dan terasa licin pada kulit.

b.        Apabila dilarutkan dalam air zat tersebut akan menghasilkan ion OH^-.
Memiliki pH di atas 7 (pH > 7).

c.        Bersifat elektrolit/menghantarkan listrik.

d.       Jika diuji menggunakan kertas lakmus akan memberikan hasil sebagai berikut.

Lakmus merah -> berubah warnanya menjadi biru.

 Lakmus biru -> tetap berwarna biru

e.       Menetralkan sifat asam.

LATIHAN SOAL

Pilihlah jawaban yang paling tepat.

1.       Berikut ini beberapa senyawa

a.       H₂SO₄                

b.       NaOH

c.        Mg(OH)2

d.       CaCl₂

Manakah dari senyawa diatas yang merupakan asam kuat dan basa kuat....

a.       a, b                                        c. b, c

b.       a, c                                        d. B, d

c.        a, d

2.       Diketahui reaksi :

HCO^3-   +  OH^-           CO₃^2-   +   H₂O

 Dari reaksi tersebut dapat dinyatakan bahwa asam-asam Bronsted Lowry adalah....

a.       HCO₃^-  dan CO₃^2-                     c. OH- dan CO₃^2-

b.       OH-  dan H₂O                     d. CO₃^2- dan H₂O

c.        HCO₃^-   dan H₂O

3.       Tetapan kesetimbangan asam :

No.                 Asam                       Ka

1.                    HA                         1,0 10^-5

2.                    HB                         6,4 10^-10

3.                    HC                         4,0 10^-7

Kekuatan asam berdasarkan harga konsentrasi ion H⁺ nya berturut-turut....

a.       1 > 2 > 3                               d. 1 > 3 > 2

b.       1 < 2 < 3                               e. 2 > 1 > 3

c.        2 > 3 > 1

4.       Diantara senyawa-senyawa dibawah ini yang larutannya didalam air memerahkan kertas lakmus biru adalah....

a.       Natrium Klorida                  c. Ammonium Sulfat

b.       Kalium Nitrat                       d. Natrium Sulfat

c.        Ammonium Hidroksida

5.       Asam konjugasi dari asam monohidrogen fosfat HPO₄^2- adalah....

a.       H₄PO₄⁺                                 c. HPO₄^2-

b.       H₃PO₄                                  d. PO₄^3-

c.        H₂PO₄²

ESSAY

1.       Jelaskan perbedaan konsep asam-basa berdasarkan teori asam basa Arrhenius, Bronsted Lowry dan lewis!

2.       Perhatikan reaksi yang terjadi pada ion bikarbonat berikut

HCO₃^- (aq)  +  H₂O (l)                                 CO₃^2-(aq)  +  H₃O⁺(aq)

HCO₃^- (aq)  +  H₂O (l)                                 H₂CO₃⁽aq)  +  OH^-(aq)

Tentukan pasangan asam-basa konjugasi pada reaksi diatas.

3.       Konsep asam basa menurut Lewis dapat pula menjelaskan reaksi asam basa yang terjadi pada : CO2(g)  +  H2O (l)            H2CO3(aq)

Gambarkan struktur Lewis dari reaksi tersebut dan jelaskan molekul manakah yang bertindak sebagai asam dan mana yang sebagai basa.

E.       KEKUATAN ASAM-BASA

Senyawa asam dan basa dapat digolongkan menjadi asam kuat, asam lemah, basa kuat, basa lemah. Kekuatan asam ditentukan oleh kemampuan menghasilkan ion H+ yang dihasilkan, sifat asam semakin kuat.

Begitu juga untuk senyawa basa, makin banyak ion OH- yang dihasilkan, sifat basa semakin kuat. Banyaknya ion H+ atau ion OH- yang dihasilkan, ditentukan oleh harga derajat  ionisasi (a) yang dirumuskan :

a = Jumlah mol zat terionisasi

      Jumlah mol zat mula-mula

Jadi dari persamaan diatas secara umum dapat dikatakan bahwa derajat ionisasi suatu molekul zat yang terionisasi dengan jumlah molekul zat mula-mula.

Asam Kuat, terionisasi sempurna  a = 1,     

Ma/b  =  mol   

          Volume

Keterangan   :            = Konsentrasi ion H⁺

                           Ma               = Molaritas asam

                           va                 = Valensi asam

Asam lemah, terionisasi sebagian ( 0 <a<1),           ,    a      

= Konsentrasi ion H⁺

Ka = Konstanta / tetapan asam Asam

Ma = Molaritas Asam

Basa Kuat, terionisasi sempurna  a = 1,     

Dimana :     = Konsentrasi ion OH⁺

                  Mb        = Molaritas basa

                  vb          = Valensi basa

Asam lemah, terionisasi sebagian ( 0 <a<1),           ,     a      

= Konsentrasi ion OH^-

Kb = Konstanta / tetapan asam basa

Mb = Molaritas basa

Tabel. Contoh Asam kuat dan Asam Lemah

 

 

Contoh soal:

1.      Berapa konsentrasi ion H+ dan ion SO₄^2– dalam 500 mL larutan H₂SO₄ 0,2 M?

Jawab

H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄^2–(aq)

Per bandingan koefisien = 1 : 2 : 1

  maka  

2.      Berapa konsentrasi OH^– dan H⁺ dalam larutan NaOH 0,2 M?

Jawab

NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH^–(aq)

Perbandingan koefisien = 1 : 1 : 1

 10^-14

2.10^-1] [H⁺] = 10^-14

              [H⁺] = 5 x 10^-14

3.      Berapa konsentrasi ion H⁺ padas suhu 20⁰ C yang mengandung 0,1 M asam sianida (HCN) jika Ka = 4,9 x 10 ^-10 ?

Jawab:

Diketahui Ca = [HCN] = 0,1 M dan Ka = 4,9 x 10 ^-10

Dari rumus :   

4.       Tentukan [OH^–] yang terdapat dalam larutan amonia 0,01 M jika diketahui Kb.NH₃ = 1,8 x 10^–4

Jawab :

 

 

          M

F.       pH, pOH dan pKw

G.      MENGHITUNG pH LARUTAN ASAM -BASA

pkw = -log Kw

pKa = -log Ka

pKb = -log Kb

sesuai dengan persamaan diatas maka :

pOH = -log [OH^-]  atau [OH^-] = 10^-pOH

Karena :    Kw     = [H+] [OH-]

-     log Kw     = -log [H=] + -log(OH-]

-     log 10-14 = pH + pOH

skala pH :

·         Larutan bersifat netral  pH = 7

·         Larutan bersifat asam pH <7

·         Larutan bersifat basa pH >7

Contoh Soal :

1.      Hitunglah pH larutan HCl 0,01 M

Jawab

Larutan HCl merupakan asam kuat, maka :

[H+] = Ma . va  = 0,01 M . 1 = 0,01 M

pH  = -log [H⁺] = - log10^-2 = 2

2.      Berapa konsentrasi ion H⁺ dan ion SO₄^2– dalam 500 mL larutan H₂SO₄ 0,2 M? Kemudian hitung pH larutan tersebut ?

Jawab

H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄^2–(aq)

Per bandingan koefisien = 1 : 2 : 1

 

pH = - log  = -log  = 1 - log 4

3.      Berapa konsentrasi OH^– dan H⁺ dalam larutan NaOH 0,2 M?

Jawab

NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH^–(aq)

Perbandingan koefisien = 1 : 1 : 1

 10^-14

2.10^-1] [H⁺] = 10^-14

     [H⁺] = 5 x 10^-14  maka  pH = - log  = -log  = 14 – log 5

4.      Berapa konsentrasi ion H⁺ padas suhu 20⁰ C yang mengandung 0,1 M asam sianida (HCN) jika Ka = 4,9 x 10 ^-10 ?

Jawab:

Diketahui Ca = [HCN] = 0,1 M dan Ka = 4,9 x 10 ^-10

Dari rumus :   

pH = - log  = -log  = 6 - log 7

5.       Tentukan [OH^–] yang terdapat dalam larutan amonia 0,01 M jika diketahui Kb.NH₃ = 1,8 x 10^–4

Jawab :

 

 

  M

pOH = - log  = -log  = 3 - log 2,3

pH + pOH = pKW                                                   

pH = pOH – PKW = 14 - ( 3 – log 2,3 ) =11 + log 2,3

H.      MENGUKUR pH LARUTAN

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur pH larutan, yakni dengan menggunakan indikator, indikator universal, dan pH-meter.

1.       Indikator

Indikator memberikan kisaran/trayek perubahan pH. Untuk memahami hal ini kita ambil contoh kertas lakmus, pada larutan bersifat asam kertas lakmus biru  akan berubah menjadi merah dan kertas lakmus merah akan tetap merah, tetapi bila kertas lakmus merah di celupkan kedalam larutan basa maka kertas lakmus merah akan berubah menjadi biru dan kertas lakmus biru akan tetap biru.

Tabel.  Beberapa Indikator yang menunjukkan asam-basa

 

2.       Indikator universal

Indikator Universal adalah gabungan dari beberapa jenis indikator. Setiap komponen indikator universal akan memberikan warna tertentu yang terkait dengan nilai pH tertentu. Indikator universal tersedia dalam bentuk larutan dan kertas.

a.       Indikator universal dalam bentuk larutan, penentuan pH larutan dilakukan dengan penambahan larutan indikator universal dan mengamati perubahan warna yang terjadi.

b.       Indikator universal dalam bentuk kertas, penggunaan kertas indikator universal dilakukan dengan meneteskan larutan yang pH-nya akan diukur. Variasi warna pada kertas indikator yang dihasilkan lalu dibandingkan dengan suatu kode warna untuk menentukan pH larutan

3.       pH-meter

pH meter adalah suatu sel elektrokimia yang memberikan nilai pH dengan ketelitian tinggi. pH meter memiliki suatu elektrode yang sensitif terhadap konsentrasi ion H⁺ dalam larutan. Sebelum digunakan elektrode tersebut harus dikalibrasi dengan cara dicelupkan ke dalam larutan standar yang pH-nya sudah diketahui.

I.         MENENTUKAN TRAYEK  pH

Batas-batas pH ketika indikator mengalami perubahan warna di sebut Trayek Perubahan Warna. Trayek Perubahan Warna Lakmus adalah 5,5-8,8.

Contoh soal :

Berdasarkan pengujian sampel air sungai diperoleh data sebagai berikut :

sampel	Metil merah (trayek pH 4,2 – 6,3) Merah - kuning	Bromtimol biru (trayek pH 6,0-7,6)  Kuning - Biru	Fenolftalein (trayek  pH 8,3 – 10) tidak berwarna-merah
A	Merah (4,2)	Kuning (6,0)	Tidak berwarna (8,3)
B	Kuning (6,3)	Biru (7,6)	Merah (10)

Perkirakan harga pH untuk sampel A dan sampel B ?

Jawab

Sampel A              pH =>4,2<8,3 atau 4,2<pH<8,3

Sampel B              pH = >6,3<10 atau 6,3<pH<10