LARUTAN ASAM DAN BASA
pH Larutan Asam-Basa
Dalam kehidupan sehari-hari dikenal istilah pH misalnya pH air, pH tanah, pH sabun mandi, dan pH asam lambung. pH menunjukkan derajat keasaman. Harga pH larutan di antara 1–14. Harga pH bergantung pada jumlah ion H+ yang terkandung di dalam larutan. Untuk mengidentifikasi pH suatu larutan dapat digunakan alat seperti pH meter dan berbagai indikator baik yang berbentuk kertas maupun cair.
Asam dan basa sifatnya berbeda, ada yang kuat dan ada yang lemah. Apakah kekuatan asam basa mempengaruhi harga pH? Sebelum membahas penentuan pH, pada bab ini akan diuraikan dulu penentuan pH asam-basa dengan indikator, konstanta ionisasi asam dan basa untuk menghitung jumlah ion H+ yang dihasilkan oleh asam dan ion OH– dari basa baik yang kuat maupun yang lemah, selanjutnya cara menentukan pH larutan, perhitungan pH larutan, macam-macam indikator, dan penerapan pH dalam kehidupan sehari-hari.
A. Penentuan pH Larutan dengan Indikator
Harga pH menunjukkan keasaman suatu larutan. Pengujiannya dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai cara misalnya dengan pH-meter, indikator universal, atau macam-macam indikator asam-basa lainnya. Di laboratorium dan sekolah, alat yang sering digunakan yaitu indikator universalpita. Perhatikan gambar alat penguji pH berikut.
Air murni bersifat netral, pH air = 7. HCl dan CH3COOH bersifat asam, pH asam < 7. NH3 dan NaOH bersifat basa, pH basa > 7. Pada konsentrasi yang sama makin kuat sifat asam harga pH makin kecil. Untuk basa, makin kuat sifatbasa harga pH makin besar.
Dari uraian di atas dapat disimpulkan:
pH asam < 7, basa > 7, dan larutan netral = 7. Pada konsentrasi yang sama pH larutan asam kuat lebih kecil dari asam lemah, sedangkan pH basa kuat lebih besar dari basa lemah.
B. Konstanta Ionisasi Asam dan Basa
Asam dan basa ada yang bersifat kuat dan lemah. Asam dan basa kuat dalam air seluruh molekulnya terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan asam dan basa lemah hanya sebagian kecil molekulnya terurai menjadi ion-ionnya. Berdasarkan banyaknya asam atau basa yang terionisasi didapat harga derajat ionisasi asam atau basa.
Derajat ionisasi (a) adalah harga perbandingan antara jumlah molekul zat yang terionisasi dengan jumlah molekul zat mula-mula. Nilai derajat ionisasi (a) dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
a = ataua =
Nilai derajat ionisasi memiliki rentang antara 0% – 100% atau bernilai antara 0 hingga 1. Asam kuat dan basa kuat terionisasi sempurna dalam larutannya sehingga mempunyai derajat ionisasi, a = 1. Asam lemah dan basa lemah hanya terionisasi sebagian kecil dalam larutannya sehingga mempunyai derajat ionisasi 0 < a < 1.
Penguraian asam lemah atau basa lemah menjadi ion-ionnya membentuk reaksi kesetimbangan dan memiliki suatu konstanta ionisasi asam dan basa atau
ditulis Ka dan Kb.
1. Konstanta Ionisasi Air
Air murni hampir tidak menghantarkan arus listrik, hanya alat pengukuran yang sangat peka yang dapat menunjukkan bahwa air murni memiliki daya hantar listrik yang sangat kecil. Artinya hanya sebagian kecil molekul-molekul air dapat terionisasi menjadi ion H+ dan ion OH–. Persamaan ionisasi air dapat ditulis: H2O(l) H+(aq) + OH–(aq)
Harga tetapan kesetimbangan air adalah:
K =
K.[H2O] = [H+] [OH–]
Konsentrasi H2O yang terionisasi menjadi H+ dan OH– sangat kecil dibandingkan dengan [H2O] mula-mula, sehingga [H2O] dapat dianggap tetap, maka harga K[H2O] juga tetap, yang disebut konstanta kesetimbangan ionisasi air atau ditulis Kw.
Kw = [H+] [OH–]
Pada suhu 25 o C, Kw yang didapat dari percobaan adalah 1,0 x 10–14. Harga Kw ini bergantung pada suhu, tetapi untuk percobaan yang suhunya tidak terlalu menyimpang jauh dari 25C, harga itu dapat dianggap tetap.
Kw = [H+] [OH–] = 10–14
maka [H+] dalam air = 10–7 M dan [OH–] dalam air = 10–7 M
2. Ionisasi Asam Kuat dan Basa Kuat
Asam kuat dan basa kuat adalah senyawa yang dalam air mengalami ionisasi sempurna, hampir semua molekulnya terionisasi membentuk ion-ion. Reaksinya merupakan reaksi satu arah bukan reaksi kesetimbangan. Untuk menghitung [H+] atau [OH–] dapat digunakan perhitungan kimia dengan melihat reaksi ionisasinya. Perhatikan contoh soal berikut.
Contoh Soal
1. Berapa konsentrasi H+ dan OH– dalam 500 mL larutan HCl 0,1 M?
Penyelesaian:
Reaksi ionisasi HCl(aq) H+(aq) + Cl–(aq)
1 1 1
Perbandingan koefisien
[H+] = 1 / 1 x 0,1 M = 0,1 M
Konsentrasi OH– dalam HCl 0,1 M adalah
[H+] [OH–] = 10–14 M
0,1 [OH–] = 10–14 M
[OH–] = = 10–13 M.
Jadi, [H+] = 0,1 M dan [OH–] = 10–13 M.
3. Konstanta Ionisasi Asam Lemah
Asam lemah [HA] akan terionisasi dengan reaksi kesetimbangan.
HA(aq) H+(aq) + A–(aq) Ka adalah konstanta kesetimbangan asam
Ka = =
[H+] = [A–], maka: Ka =
[H+]2= Ka.[HA]
[H+] = Ka.[HA]
[HA] = Ca = konsentrasi asam
Maka: [H+] = Ka.Ca
Dari rumus di atas, [H+] dari asam lemah dapat ditentukan asal harga Ka-nya diketahui. Jika Ka besar maka [H+] juga besar atau asam makin kuat.
Jadi, dapat disimpulkan:
Makin besar Ka suatu asam, sifat asam makin kuat. Harga konstanta ionisasi asam dari beberapa asam lemah pada suhu 25C,
Bagaimana cara menghitung [H+] pada asam lemah? Perhatikan contoh soal
berikut.
Contoh Soal
1. Tentukan [H+] yang terdapat dalam asam formiat 0,01 M. Jika diketahui
Ka HCOOH = 1,7 x 10–4.
Penyelesaian:
Persamaan reaksi ionisasi HCOOH
HCOOH(aq) H+(aq) + HCOO–(aq)
[H+] = Ka.Ca
= 1,7.104 0,01
= 1,30 x 10-3 M
Jadi, konsentrasi ion H+ dalam larutan HCOOH 0,01 M adalah 1,34 x 10–3 M.
4. Konstanta Ionisasi Basa Lemah
Harga konstanta ionisasi basa (Kb) dapat ditentukan berdasarkan persamaan reaksi ionisasinya. Basa lemah umumnya sukar larut dalam air, satu-satunya basa lemah yang larut baik dalam air adalah larutan NH4OH. Untuk menentukan konsentrasi OH– sama dengan cara menentukan konsentrasi H+, yaitu menggunakan harga Kb. Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut.
LOH(aq) L+(aq) + OH–(aq)
Kb =
Karena [OH–] = [L+] maka
Kb =
[OH–]2 = Kb [LOH]
LOH yang terurai sangat sedikit, maka [LOH] sisa = [LOH] mula-mula = Cb.
Maka [OH–] = Kb.Cb
Berdasarkan rumus, makin besar Kb maka [OH–] makin besar atau sifat basa makin kuat. Jadi, dapat disimpulkan: Makin besar Kb, sifat basa makin kuat.
C. Perhitungan pH Larutan
pH larutan ditentukan oleh besarnya konsentrasi ion H+ yang terdapat pada larutan. Bagaimana hubungan harga pH dengan konsentrasi ion H+ ini?
Secara matematika hubungan harga pH dengan [H+], yaitu:
1 = –log 10–1
2 = –log 10–2
3 = –log 10–3
Maka dapat disimpulkan: pH = – log [H+]
Bagaimana hubungan [OH–] dengan pOH? Seperti pada pH hubungan [OH–]
dengan pOH ditulis:
pOH = – log [OH–]
Bagaimana hubungan pH dengan pOH larutan?
Kw = [H+] [OH–]
– log Kw = – log[H+] + –log [OH–]
Jadi pKw = pH + pOH
Pada suhu 25C, pKw = 14, jadi pH + pOH = 14.
Berdasarkan hubungan pH dan pOH di atas diperoleh kesimpulan sebagai
berikut.
1. Larutan bersifat netral, jika [H+] = [OH–] atau pH = pOH = 7
2. Larutan bersifat asam, jika [H+] > [OH–] atau pH < 7
3. Larutan bersifat basa, jika [H+] < [OH–] atau pH > 7
Untuk memahami perhitungan harga pH larutan, perhatikan contoh berikut.
Contoh Soal
1. Suatu larutan asam mempunyai konsentrasi H+ = 10–2 M, tentukan harga pH
larutan tersebut.
Penyelesaian:
[H+] = 10–2 M
pH = – log [H+]
= – log 10–2 = 2
Jadi, pH larutan = 2.
D. Trayek pH Indikator
Indikator asam-basa adalah zat yang berbeda warna pada suasana asam dan basa. Indikator asam-basa yang berbentuk kertas contohnya lakmus merah dan lakmus biru. Lakmus dapat mengindentifikasi larutan asam atau basa tetapi tidak sampai menentukan harga pHnya. Untuk mengindentifikasi harga pH dikenal indikator universal baik berupa kertas maupun cair. Setiap indikator dilengkapi dengan pita warna yang menunjukkan skala pH. Penggunaan pita warna untuk menguji pH harus satu produk dengan indikatornya, karena setiap merk kadang-kadang ada perbedaan. Trayek warna pH indikator asam-basa ada yang dari warna merah ke biru dan dari warna merah ke ungu.
