Ebook PDF

Preview

Summary

5 ASAM BASA A. TEORI ASAM DAN BASA B. INDIKATOR ASAM BASA C. MENGHITUNG pH LARUTAN ASAM BASA D. TITRASI ASAM BASA Buah-buahan seperti sirsak, jeruk, duku dan mangga, bagaimana rasanya? Berbeda bila secara tidak sengaja pada saat mandi, sabun terjilat Anda, bagaimana pula rasanya? Bahan yang rasanya ...

Description

5 ASAM BASA A.

TEORI ASAM DAN BASA

B.

INDIKATOR ASAM BASA

C.

MENGHITUNG pH LARUTAN ASAM BASA

D. TITRASI ASAM BASA Buah-buahan seperti sirsak, jeruk, duku dan mangga, bagaimana rasanya? Berbeda bila secara tidak sengaja pada saat mandi, sabun terjilat Anda, bagaimana pula rasanya? Bahan yang rasanya masam (kecut) tentu berbeda sifat kimianya dengan yang rasanya pahit. Rasa masam merupakan salah satu sifat dari senyawa asam sedangkan rasa pahit merupakan salah satu sifat dari senyawa basa. Di alam dan khususnya di dalam laboratorium kimia, banyak sekali kita jumpai senyawa yang tergolong asam dan basa. - Apakah asam dan basa itu? - Bagaimanakah cara mengenal dan membedakannya? - Bolehkah kita mencicipi bahan-bahan di laboratorium? - Untuk mengetahui sifat asam dan basa, zat apakah yang dapat digunakan untuk mengetahui dan mengukur asam, dan basa tanpa mencicipi? Kenyataan tidak dapat dipungkiri rasa masam pada buah jeruk berbedabeda, ada yang manis asam, ada yang masam sekali, dan sebagainya. - Bagaimana derajat keasamannya?

122

KIMIA XI SMA

-

Bagaimana cara menentukannya? Pada bab ini akan kita pelajari teori asam basa, indikator, pH, dan titrasi asam basa. Mengenai hubungan antara hal-hal tersebut dapat Anda perhatikan peta konsep di bawah ini.

ASAM BASA

teori

indikator

lakmus

alam

universal

Arrhenius

lain2 -mo -PP -BTP -digital titrasi

BronstedLowry

perubahan PH pd titrasi

pengertian

Lewis

dari

degan perhitunganya

pengertian

asam kuat basa kuat

kesetim bangan air

asam lemah basa lemah

menentukan PH

1. asam kuat + basa kuat 2. asam kuat + basa lemah 3. asam lemah + basa kuat 4. asam lemah + basa lemah

PH

Petakonsep asam basa

A. TEORI ASAM DAN BASA Apakah yang menyebabkan rasa pada bahan makanan berbeda-beda? Telah disebutkan sebelumnya karena setiap bahan makanan memiliki sifat kimia yang berbeda yaitu asam dan basa. Kata asam berasal dari bahasa latin Acetum yang artinya cuka Cuka adalah asam asetat yang banyak digunakan oleh masyarakat antara lain sebagai: - penyedap masakan, misalnya pada bakso dan mie ayam - membuat acar (campuran cuka dengan buah ketimun)

KIMIA XI SMA

Gambar 5.1 Asam cuka

Rumus kimia Cuka

CH3COOH

Kata basa (alkali) berasal dari bahasa Arab Alqali yang berarti Abu, karena memiliki sifat yang sama dengan abu (sisa bahan pembakaran kayu). Salah satu teori asam – basa yang sangat terkenal dan banyak digunakan dalam menghitung dan menentukan derajat keasaman/kebasaan adalah teori asam – basa Arrhenius.

1. Teori asam - basa Arrhenius Pada tahun 1807, seorang ilmuan dari Swiss yang bernama Svante Arrhenius mengemukakan teori asam dan basa sebagai berikut. a. Asam adalah senyawa yang jika dilarutkan dalam air terionisasi menghasilkan ion H+. b. Basa adalah senyawa yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan ion OH-. a. Asam Menurut Arrhenius, asam adalah senyawa yang bila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion H+. Contoh asam dan reaksi ionisasinya dalam air HCl(aq) ⎯→ H+(aq) + Cl-(aq) HBr(aq) ⎯→ H+(aq) + Br-(aq) HCN(aq) ⎯→ H+(aq) + CN-(aq) HNO3(aq) ⎯→ H+(aq) + NO3-(aq) H2SO4(aq) ⎯→ 2H+(aq) + SO42-(aq) CH3COOH(aq) ⎯→ H+(aq) + CH3COO-(aq) H2CO3(aq) ⎯→ 2H+(aq) + CO32-(aq)

123

124

KIMIA XI SMA

Berdasarkan banyaknya ion H+ yang dihasilkan senyawa asam dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: 1) asam monoprotik, yaitu senyawa asam yang bila dilarutkan dalam air hanya menghasilkan satu ion H+ Contoh: HCl. HBr, HCN, HNO3, CH3COOH. 2) asam diprotik, yaitu senyawa asam yang bila dilarutkan dalam air menghasilkan dua ion H+. Contoh: H2SO4, H2CO3, H2S. 3) asam triprotik, yaitu senyawa asam yang bila dilarutkan dalam air menghasilkan tiga ion H+. Contoh: H3PO3, H3PO4 Secara umum senyawa asam yang menghasilkan dua, tiga ion H+ atau lebih disebut asam poliprotik. b. Basa Basa adalah senyawa yang bila dilarutkan dalam air dapat menghasilkan ion OH-. Perhatikan contoh reaksi berikut dalam air LiOH(aq) ⎯→ Li+(aq) + OH-(aq) NaOH(aq) ⎯→ Na+(aq) + OH-(aq) KOH(aq) ⎯→ K+(aq) + OH-(aq) Mg(OH)2(aq) ⎯→ Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Ca(OH)2(aq) ⎯→ Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Al(OH)3(aq) ⎯→ Al3+(aq) + 3OH-(aq) Sebagaimana pengelompokan asam, maka basa dapat dikelompokkan berdasarkan gugus OH- yang diikatnya, yaitu: 1. basa monohidroksi, 2. basa dihidroksi, dan 3. basa trihidroksi.

2. Teori asam basa Bronsted – Lowry Dalam Arrhenius tidak dapat menjelaskan suatu larutan yang pelarutnya bukan air. Untuk melengkapi kekurangan teori Arrhenius tersebut pada tahun 1923, dua orang ilmuwan yang secara terpisah yaitu Johanes Nicolas Bronsted (1879-1947) dari Denmark dan Thomas Lowry seorang

KIMIA XI SMA

Kimiawan dari Inggris, mengemukakan teori yang sama mengenai asam dan basa. Menurut Bronsted Lowry • asam adalah zat yang dalam reaksi bertindak sebagai donor proton (memberi ion H+) • basa adalah zat yang dalam reaksi bertindak sebagai akseptor proton (penerima ion H+) HCl dalam air bersifat asam, dapat dijelaskan sebagai berikut. → H O+ + ClHCl(aq) + H2O(l) ← 3 (aq) (aq) Dalam reaksi tersebut: -

HCl diubah menjadi Cl-, jadi HCl sebagai donor proton (memberikan ion H+) → HCl asam

-

H2O diubah menjadi H3O+, (menerima ion

H+)

jadi H2O sebagai akseptor proton

→ H2O basa

-

HCl dan Cl- → disebut pasangan asam – basa konjugasi

-

H2O dan H3O+ → disebut pasangan basa – asam konjugasi asam basa konjugasi

HCl

+

H2O

asam

→ ←

H3O+

basa

+

asam

Clbasa

asam basa konjugasi

Reaksi NH3 dalam air → NH + + OHNH3(g) + H2O(l) ← 4 (aq) (aq) Dalam reaksi tersebut : -

NH3 diubah jadi NH4+, jadi NH3 sebagai akseptor proton (penerima ion H+) → NH3 sebagai basa

-

H2O diubah menjadi OH-, maka H2O sebagai donor proton (pemberi ion H+) → jadi H2O sebagai asam

-

NH3 dan NH4+ → disebut pasangan basa – asam konjugasi

-

H2O dan OH- → disebut pasangan asam – basa konjugasi asam basa konjugasi

NH3(g) basa

+

H2O(l)

→ ←

asam asam basa konjugasi

NH4+(aq) asam

+

OH-(aq) basa

125

126

KIMIA XI SMA

Apakah yang dapat kamu simpulkan dari reaksi HCl dengan air dan reaksi NH3 dengan air? Sifat asam dan basa menurut Bronsted dan Lowry bersifat "relatif" artinya sifat asam dan basa itu bergantung pada pasangan reaksinya. Jika pasangan reaksinya lebih bersifat asam maka zat itu bersifat basa, sebaliknya bila pasangan reaksinya itu lebih bersifat basa maka zat itu bertindak (bersifat) sebagai asam. Menurut uraian di atas coba berikan kesimpulan tentang asam dan basa menurut teori Bronsted dan Lowry, Apakah kelebihan dan kekurangannya dibandingkan teori Arrhenius? Contoh soal 5.1 Tentukan asam basa konjugasi pada reaksi berikut! → H SO HSO4-(aq) + H3O+(qa) ← 2 4(aq) + H2O(l) Jawab: asam basa konjugasi

HSO4-(aq)

+

basa

H3O+(aq) asam

→ ←

H2SO4(aq)

+

H2O(l)

asam

basa

asam basa konjugasi

3. Teori asam basa Lewis Pada tahun 1938, G.N. Lewis menyatakan teori asam basa berdasarkan serah terima pasangan elektron. Hal ini dapat disimak dari reaksi antara AlCl3 dengan NH3 berikut.

Cl | Cl – Al | Cl asam

+

H | N–H | H basa

Cl | ⎯⎯→ Cl – Al | Cl

H | N–H | H

ikatan kovalen koordinasi

Molekul AlCl3 menerima sepasang elektron bebas dari molekul NH3 untuk berikatan. Ikatan yang terjadi antara Al dan N adalah ikatan kovalen koordinasi. Pada reaksi tersebut molekul AlCl3 bertindak sebagai asam dan molekul NH3 sebagai basa. Jadi apa yang dimaksud asam-basa menurut Lewis?

KIMIA XI SMA

Contoh 5.2 Tunjukkan asam-basa menurut teori Lewis pada reaksi AlCl3 dengan Cl– Jawab: Cl | Cl – Al | Cl

+

–

Cl

Cl | ⎯⎯→ Cl – Al | Cl

AlCl3 menerima sepasang elektron dari ion Cl–

–

Cl

ikatan kovalen koordinasi

sebagai asam : AlCl3 sebagai basa : Cl–

Latihan 1 1. Golongkan zat-zat di bawah ini termasuk asam atau basa menurut Arrhenius! a. larutan CH3COOH d. larutan HCOOH b. larutan NH4OH e. larutan H2SO4 c. larutan H3PO4 2. Tentukan pasangan asam basa konjugasi pada reaksi berikut: a. CH3COOH(aq) + NH3(aq) ⎯→ NH4+(aq) + CH3COO–(aq) b. H2O(l) + HPO42-(aq) ⎯→ H2PO4–(aq) + OH–(aq) 3. Berdasarkan teori Lewis tunjukkan asam basa di bawah ini: a. BF3 + NH3 ⎯→ BF3NH3 b. HgBr2 + 2Br– ⎯→ [HgBr4]2-

B. INDIKATOR ASAM - BASA Bagaimanakah cara mengetahui (mendeteksi) adanya ion H+ dan OHdalam suatu larutan? Kalau bahan-bahan tersebut di atas terdapat pada bahan makanan tentu adanya ion H+ atau ion OH- dapat kita deteksi berdasarkan rasanya. Dengan cara dicicipi kita dapat meramalkan/menetapkan bahwa bahan makanan yang rasanya masam (kecut) pasti mengandung ion H+ ( asam) dan bahan makanan yang rasanya pahit kemungkinan mengandung ion OH- (basa). Gambar 5.2 Bahan-bahan yang bersifat asam dan basa.

127

128

KIMIA XI SMA

Namun, dengan cara mencicipi tentu banyak kelemahan data yang kita peroleh karena selain ditentukan oleh kepekaan seseorang juga bersifat relatif untuk menetapkan rasa masam, pahit, manis dan seterusnya, tiap orang memiliki kepekaan yang berbeda. Cara ini hanya boleh dilakukan khusus pada bahan makanan. Sedangkan bahan-bahan di laboratorium dilarang keras untuk dicicipi karena dapat membahayakan dan bersifat racun yang bisa mematikan. Agar kita aman dari bahaya keracunan maka para ahli kimia berusaha untuk membuat alat bantu untuk mendeteksi adanya ion H+ pada asam dan ion OH- pada basa. Alat bantu tersebut adalah indikator.

1. Indikator lakmus Salah satu indikator asam – basa yang sering digunakan di laboratorium adalah kertas lakmus Ada 2 macam kertas lakmus, yaitu kertas lakmus merah dan kertas lakmus biru.

Gambar 5.3 Kertas lakmus merah dan biru.

Bagaimanakah sifat indikator kertas lakmus tersebut? untuk mengetahuinya perhatikan data perubahan warna kertas lakmus dalam beberapa larutan senyawa-senyawa berikut: Tabel 5.1 Perubahan warna kertas lakmus dalam beberapa larutan senyawa. No.

Larutan

1. 2.

HCl 0,1 M CH3COOH 0,1 M

3.

NH4OH 0,1 M

4. 5.

NaOH 0,1 M NaCl 0,1 M

Perubahan warna kertas lakmus Kertas Lakmus Kertas Lakmus Merah Biru merah merah

merah merah

biru

biru

biru merah

biru biru

KIMIA XI SMA

Pembahasan: 1. Pada larutan asam (data No.1 dan No.2) kertas lakmus semuanya diubah menjadi warna merah. 2. Pada larutan basa (data No.3 dan No.4) kertas lakmus semuanya diubah menjadi warna biru. 3. Pada larutan netral (data no.5) kertas lakmus semuanya tetap

2. Indikator Alam Selain yang ada di laboratorium, kita kenal juga indikator yang berasal dari alam dan setiap siswa pasti bisa membuatnya dan dikenal dengan indikator alam. Prinsip kerja indikator alam adalah pada suasana yang berbeda ia dapat berubah warna. Jadi setiap bahan apa saja di alam ini (seperti ekstrak kunyit, ekstrak bunga, dan lain-lain) yang bila dilarutkan dalam larutan asam berbeda warna dengan yang bila dilarutkan dalam larutan basa maka bahan tersebut dapat digunakan sebagai indikator. Mudah bukan?

Tugas kelompok • Carilah mahkota bunga yang berwarna (bunga apa saja, asal berwarna selain warna putih) • Ambil 5 lembar mahkota bunga berwarna, kemudian tumbuklah pada cawan dengan menggunakan alat yang tumpul! • Beri beberapa tetes air untuk melarutkan zat warna pada bunga (untuk memperoleh ekstrak bunga), catat warnanya! • Pada tempat lain sediakan larutan cuka untuk mewakili larutan asam, dan larutan kapur untuk mewakili larutan basa secara terpisah. • Teteskan ekstrak bunga berwarna tadi ke dalam 2 macam larutan tersebut catat warna yang dihasilkan! • Berbedakah warnanya? • Dapatkah ekstrak bunga berwarna digunakan sebagai indikator asam – basa? • Coba cari indikator alam lain selain ekstrak bunga berwarna. Mintalah bimbingan guru Anda!

129

KIMIA XI SMA

3. Indikator Universal

5

6

7

8

9

10

hijau - biru

biru

biru ungu

11

12

Asam

13

14

ungu

4

hijau

3

kuning

2

jingga

1

merah

pH

merah - kuning

Indikator yang disebutkan di atas adalah indikator yang hanya dapat digunakan untuk menentukan sifat asam dan basa dengan hanya menunjukan 2 macam warna saja. Kertas Lakmus hanya menunjukkan dua macam perubahan warna yaitu merah pada larutan asam dan biru pada larutan basa. Namun tak bisa menunjukkan derajat keasaman atau derajat kebasaan suatu larutan. Dalam mengetahui derajat keasaman suatu larutan diperlukan suatu indikator yang bisa membedakan perbedaan derajat ke asaman tersebut. Indikator tersebut dikenal dengan nama indikator universal, yaitu suatu indikator yang dapat berubah warna bila berada pada larutan yang memiliki derajat keasaman berbeda. Indikator ini terbuat dari berbagai macam indikator asam – basa yang memiliki warna trayek pH yang berbeda-beda dengan perbandingan tertentu. Namun juga ada indikator universal dalam bentuk pita (kertas) yang bila dimasukkan dalam larutan asam yang memiliki derajat ke asaman berbeda, akan berubah warna sesuai derajat keasaman larutan tersebut. Cara menggunakannya adalah dengan memasukkan potongan pita indikator tersebut kedalam larutan yang memiliki derajat keasaman tertentu, kemudian cocokkan warnanya dengan tabel warna indikator. Warna yang ditunjukkan, menunjukkan harga derajat keasaman (pH) larutan yang bersangkutan.

Indikator universal

130

Basa Netral

Gambar 5.4 Indikator universal

Indikator-indikator lain dapat dibaca pada bab trayek indikator

C. MENGHITUNG pH LARUTAN ASAM BASA 1. Pengertian pH Adanya ion H+ dan ion OH- telah memberikan pengertian asam dan basa menurut Arrhenius.

KIMIA XI SMA

• Apakah hubungan antara banyaknya konsentrasi H+ dan OH- dengan derajat ke asaman? Ion H+ dan OH- selain dapat menjelaskan sifat asam dan basa juga dapat menjelaskan derajat keasaman atau derajat kebasaan. Semakin besar konsentrasi ion H+ semakin besar derajat ke asamannya dan sebaliknya, semakin besar konsentrasi ion OHsemakin besar pula derajat kebasaannya dan sebaliknya. • Larutan-larutan yang sangat encer nilai konsentrasi H+ dan OH- itu sangat kecil, sehingga menyulitkan dalam penghitungan derajat keasaman. Seorang ahli biokimia dari Denmark pada tahun 1909 mengusulkan agar perhitungan konsentrasi ion H+ dan OH- yang sangat kecil dan tak sederhana itu digunakan dengan istilah pH yang menyatakan derajat atau tingkat ke asaman larutan tersebut. pH diperoleh sebagai hasil negatif logaritma 10 dari konsentrasi ion H+. Jadi, bila ditulis dengan persamaan matematika adalah sebagai berikut: pH = -log [H+] Analog dengan cara perolehan pH untuk larutan asam maka pada larutan basa berlaku: pOH = -log [OH-] Usulan Sorensen tersebut sangat menggembirakan di kalangan ilmuwan dan cara tersebut masih relevan untuk dipakai sampai sekarang. Rumus tersebut dapat memberikan pengertian bahwa semakin besar [H+] semakin kecil harga pH-nya dan semakin kecil [H+] semakin besar harga pH-nya. Jadi semakin besar harga pH, semakin kecil derajat keasamannya, (pH berbanding terbalik dengan derajat keasaman). Cara penentuan pH dan pOH akan diuraikan kemudian.

2. Kesetimbangan air Pada suhu 25ºC air yang netral itu memiliki pH = 7. Berarti besarnya [H+] = 10-7 M artinya bahwa air itu walaupun hanya sedikit juga terionisasi sebagian menghasilkan ion H+ dan tentunya juga ion OH-. Jika ditulis persamaan reaksinya adalah: → H+ + OHH2O(l) ← (aq) (aq) Berdasarkan reaksi ionisasi tersebut banyaknya ion H+ sama dengan

131

132

KIMIA XI SMA

banyaknya ion OH-. Jadi, banyaknya ion OH- juga sama yaitu 10-7 M. Reaksi ionisasi air adalah reaksi kesetimbangan, sehingga air memiliki harga tetapan kesetimbangan yang dirumuskan: K=

[H + ][OH − ] [H 2 O ]

Besarnya [H2O] hampir tak berubah karena tiap 1 liternya hanya terurai (terionisasi) sebesar 10-7 mol pada suhu 25ºC , sehingga persamaan tetapan kesetimbangan air tersebut dapat disederhanakan menjadi: K [H2O] = [H+] [OH-] Jika K [H2O] = KW maka

Kw = [H+] [OH-] Kw = 10-7.10-7

Kw = 10-14 Harga Kw dipengaruhi oleh suhu, semakin besar suhunya semakin besar pula air yang terionisasi, dengan demikian harga Kw juga besar. Sebagai perbandingan harga Kw pada suhu 60ºC adalah 9,55.10-14. Pada suhu 100ºC adalah 55,0 x 10-14. Dalam perhitungan, jika besarnya suhu tidak disebutkan berarti dianggap pada suhu 25ºC, sehingga harga Kw = 10-14 saja. Karena Kw pada suhu 25ºC = 10-14 maka: Kw = [H+] [OH-] 10-14 = [H+] [OH-] pKw = p[H+] [OH-] -log10-14 = -log [H+] +(-log[OH-]) 14 = pH + pOH sehingga, harga pH dan pOH dapat dituliskan: 14 = pH + pOH pH = 14 – pOH

atau

pOH = 14 – pH

Selama pelarutnya air maka harga pH hanya sampai 14 dengan pembagian sebagai berikut: pH < 7 adalah larutan asam pH > 7 adalah larutan basa pH = 7 adalah larutan netral Prinsipnya, dengan menggunakan pelarut apapun:

KIMIA XI SMA

suatu larutan bersifat asam bila [H+] > [OH-] suatu larutan bersifat basa bila [H+] < [OH-] suatu larutan bersifat netral bila [H+] = [OH-] Contoh: 1. pH air adalah sama dengan 7, [H+] = [OH-] Jika dalam air ditambahkan HCl maka [H+] menjadi bertambah karena dari hasil ionisasi HCl sehingga kesetimbangan air bergeser ke arah H2O yang menyebabkan [H+] > [OH–]. 2. Begitu juga bila ke dalam air yang netral ditambahkan NaOH, NaOH tersebut akan terionisasi menghasilkan ion OH- maka dalam air jumlah [OH-] menjadi lebih banyak, sedang [H+] tetap, sehingga larutan menjadi basa.

3. Menentukan pH larutan pada asam Kuat dan basa Kuat Telah dijelaskan sebelumnya bahwa banyaknya ion H+ dan ion OHmenunjukkan derajat keasaman dan atau derajat kebasaan larutan. Derajat keasaman itu ditunjukkan berdasarkan harga pH. Nilai pH = - log[H+]

dan pOH = -log[OH-].

Dalam menentukan besarnya [H+] pada larutan asam dan [OH-] pada larutan basa secara stoikiometri maka pH suatu larutan asam dan basa dapat ditentukan atau dihitung dengan rumus: [H+] = n.Ma dan [OH-] = n.Mb n = banyaknya ion H+/OHMa = molaritas asam Mb = molaritas basa Berikut diberikan contoh cara penentuan pH pada larutan asam kuat dan basa kuat. Keterangan:

Contoh soal 5.3 Tentukan pH larutan berikut dan urutkan besarnya derajat ke asamannya dari yang terendah ke yang lebih tinggi. 1. Larutan HCl 0,01 M 2. Larutan H2SO4 0,01 M 3. Larutan NaOH 0,01 M 4. Larutan Ca(OH)2 0,01 M

133

134

KIMIA XI SMA

Jawab: Sepintas larutan-larutan tersebut memiliki derajat ke asaman sama karena molaritasnya sama, tapi apa betul demikian, mari kita cermati bersama-sama: 1. Larutan HCl 0,01 M HCl adalah asam kuat dalam ai...