8

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Karakteristik Ilmu Kimia

Ilmu kimia mempunyai kedudukan yang sangat penting di antara ilmu-

ilmu lain karena ilmu kimia dapat menjelaskan secara mikro (molekuler) terhadap

fenomena makro. Di samping itu, ilmu kimia memberikan konstribusi yang

penting dan berarti terhadap perkembangan ilmu-ilmu terapan, seperti pertanian,

kesehatan, dan perikanan serta teknologi (Depdiknas, 2005).

Ilmu kimia merupakan cabang IPA yang khusus mempelajari struktur,

susunan, sifat, dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan

tersebut. Pembahasan tentang struktur materi mencakup struktur partikel yang

menyusun materi sub-mikroskopis, dan bagaimana partikel-partikel yang sangat

kecil tersebut bergabung membentuk materi dengan ukuran yang lebih besar

sehingga bisa diamati. Pembahasan susunan materi mancakup komponen-

komponen penyusun materi dan perbandingan jumlah komponen penyusun materi

tersebut. Sifat materi dideskripsikan sebagai sifat fisika yang berhubungan

dengan sifat makroskopis dan sifat kimia yang berhubungan dengan jenis partikel

materi. Perubahan materi dideskripsikan menjadi perubahan fisika dan perubahan

kimia yang fenomenanya bisa diamati, tetapi apa yang terjadi di tingkat partikel

materi merupakan kajian sub-mikroskopis. Pembahasan energi yang menyertai

perubahan materi mencakup jenis dan jumlah energi, serta perubahan energi dari

bentuk satu ke bentuk yang lain. (Depdiknas, 2006).

9

9

Sub-mikroskopis (tingkat partikel dari materi)

Simbolis (representasi menggunakan berbagai macam bentuk)

Makroskopis (cirinya dapat dilihat, dicium, didengar atau dirasakan)

Aspek kimia bersifat “kasat mata” (visible), artinya dapat dibuat fakta

kongkritnya (makroskopis), dan sebagian aspek yang lain “tidak kasat mata”

(invisible), artinya tidak bisa dibuat fakta kongkritnya (sub-mikroskopis). Namun

demikian, aspek kimia yang tidak “kasat mata” masih bersifat “kasat logika”,

artinya kebenarannya bisa dibuktikan dengan menggunakan logika matematika

atau kajian teoritik (Depdiknas, 2006). Atas dasar itu, pembelajaran konsep-

konsep kimia memiliki ciri-ciri khusus, terutama menekankan keterkaitan aspek

makroskopis, sub-mikroskopis dan simbolis (Chittleborough, 2004).

Gambar 2.1. Representasi Ilmu Kimia (Chittleborough 2004)

Johnstone dalam Chittleborough (2004) membedakan ketiga level

representasi kimia mengenai materi dengan penjelasan sebagai berikut:

1. Level makroskopis terdiri dari fenomena kimia yang nyata yang

mungkin langsung atau tidak langsung sering menjadi bagian

pengalaman siswa sehari-hari.

2. Level sub-sub-mikroskopis terdiri dari fenomena kimia yang nyata yang

menunjukan tingkat partikulat sehingga tidak bisa dilihat bisa

digunakan untuk pergerakan elektron, molekul, partikel atau atom.

10

10

3. Level simbolik terdiri dari berbagai macam representasi yang berupa

gambar, aljabar, atau bentuk komputasi.

Pemaparan mengenai ketiga level representasi tersebut sudah sangat jelas.

Namun, beberapa kimiawan dan pengajar masih berselisih dalam mendefinisikan

level sub-mikroskopis. Menurut para kimiawan level sub-mikroskopis merupakan

suatu hal yang nyata, akan tetapi pengajar mempunyai pandangan berbeda dan

menyatakan bahwa level sub-mikroskopis merupakan representasi. Johnstone

dalam Chittleborough (2004) menjelaskan bahwa level sub-mikroskopis

merupakan suatu hal yang nyata sama seperti level makroskopis. Kedua level

tersebut hanya dibedakan oleh skala ukuran. Pada kenyataannya level sub-

mikroskopis sangat sulit diamati karena ukurannya yang sangat kecil sehingga

sulit diterima bahwa level ini merupakan suatu yang nyata. Gambar 2.2

menunjukkan hubungan antara ketiga level representasi dengan kenyataan dan

representasi.

Gambar 2.2. hubungan antara ketiga level representasi dengan kenyataan dan representasi (Chittleborough,2004)

Pembelajaran kimia menghendaki adanya jalinan konseptual antara

representasi makroskopis, sub-mikroskopis, dan simbolis. Beberapa kajian

KIMIA

Nyata Representasi

Level Makroskopis

Level Sub-mikroskopis

Level Simbolis

11

11

empiris menunjukkan bahwa mempelajari representasi sub-mikroskopis dan

simbolis kimia merupakan hal yang sulit bagi siswa (Osborne & Freyberg, 1985;

dan Ben-Zvi, Eylon & Silberstein, 1987 dalam Wisya, 2009). Kesulitan siswa di

antaranya disebabkan oleh adanya ketidaksesuaian antara pengetahuan yang

didapatkannya di sekolah dengan pengalaman dunia nyata dalam kehidupan

sehari-hari. Siswa cenderung hanya menghafalkan representasi sub-mikroskopis

dan simbolik yang bersifat abstrak, sehingga ilmu kimia cenderung dianggap

sebagai ilmu yang sulit untuk dipelajari. Di sisi lain, banyak informasi kimia dapat

diperoleh siswa dari lingkungannya merupakan gambaran kimia makroskopis

konkrit (Wu, 2004).

Konsep-konsep dalam kimia merupakan konsep yang berjenjang, artinya

berkembang dari konsep yang sederhana sampai konsep-konsep kompleks. Suatu

konsep yang kompleks hanya bisa dipelajari (dikuasai) jika sudah menguasai

konsep yang lebih sederhana, kemudian diikuti dalam pembentukan konsep-

konsep baru yang benar-benar telah dikuasai. Pembelajaran konsep-konsep kimia

tidak dapat dilakukan secara verbal saja, tetapi harus disertai dengan kegiatan

tertentu seperti melakukan percobaan dan mempergunakan model/media

B. Model Mental

1. Pengertian model

Gilbert (1998) mendefinisikan model sebagai representasi dari sebuah

objek, kejadian atau ide. Representasi dari sebuah model berfungsi sebagai

penghubung sehingga objek, kejadian atau ide tersebut dapat di pahami secara

konseptual. Peranan model sangat penting dalam pembelajaran sains sebagai

12

12

alat untuk mengajarkan dan sebagai alat untuk belajar. Dalam tinjauan proses

belajar mengajar, Chittleborough (2004) membedakan model dibedakan

menjadi 4 (empat) tipe diantaranya:

a) Model mental (Mental Model) adalah ide, pengalaman, gambaran, model

dan sumber-sumber lain yang ada dalam pikiran.

b) Model yang diekspresikan (Expressed Model) adalah penjelasan dari

sebuah objek, ide, atau kejadian yang ada di dalam pikiran kedalam

bentuk-bentuk ekspresi. Contoh bentuk ekspresi tersebut bisa berupa

penjelasan verbal, gambar, grafik, essay singkat, dan lain-lain.

c) Model konsensus (ConsensusModel) adalah model yang diajukan oleh

para ilmuan dan sudah disepakati oleh kelompok ilmuan tersebut.

d) Model pengajaran (Teaching Model)adalah penjelasan mengenai konsep-

konsep yang ada di dalam konsensus model yang di ajarkan guru kepada

siswa.

Keempat model tersebut digambar dalam sebuah diagram yang

ditunjukkan oleh Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Keterkaitan Empat Tipe Model (Chittleborough, 2004)

Model

Pengajaran

Model

Konsesnsus

Siswa belajar

Model Mental

dan memahami

Model Ekspresi

13

13

Model mental merupakan representasi internal yang ada didalam pkiran

seseorang. Model mental tersebut dapat direpresentasikan secara eksternal

dengan menggunakan model ekspresi. Boulter and Buckley dalam Park

(2006) mengkategorikan model ekspresi kedalam 5 tipe. Gambar 2.4

Menunjukkan hubungan antara 5 model ekspresi dengan representasi

internal.

Gambar 2.4 Tipe Model Ekspresi

2. Model Mental

Pada awalnya model mental merupakan aktvitas pikiran sebagai

konstruksi internal model skala kecil dari dunia nyata (Craiks dalam Park,

2006). Namun seiring perkembangannya, model mental telah dipelajari

dan diimplementasan dalam berbagai bidang dan salah satunya adalah

pembelajaran sains. Chittleborough (2002) mendeskripsikan model mental

merupakan sebuah ide, pengalaman, gambaran, model dan sumber-sumber

lain yang ada dalam pikiran siswa dan siswa telah mengalami sebelumnya.

Dalam proses pembelajaran ilmu kimia, model mental siswa merupakan

Representasi Internal

Model Simbol

Model Visual

Model Verbal

Model Konkrit Model Isyarat

14

14

sebuah representasi internal yang dibangun dari pengalaman, interpretasi

dan penjelasan yang siswa dapatkan yang diterapkan kedalam pemahaman

siswa terhadap level sub-sub-mikroskopis dari representasi kimia. Hampir

sama dengan Chittleborough, Wang (2007) mengutip istilah model mental

dari Buckley & Boulter, 2000; Harrison & Treagust, 2000 bahwa model

mental adalah representasi internal dari objek, ide, atau suatu proses yang

dijabarkan oleh seseorang selama kognitifnya bekerja. Siswa

menggunakan model untuk memberi alasan, menggambarkan,

menjelaskan, memprediksikan fenomena, dan atau mengekspresikan

model kedalam bentuk lain (seperti deskripsi verbal, diagram, simulasi,

atau model konkrit) untuk mengkomunikasikan ide mereka kepada orang

lain atau untuk menyelesaikan suatu masalah.

Dalam disertasinya, Wang (2007) memberikan 4 karakteristik model

mental, yaitu :

1. Model mental merupakan generatif artinya model mental dapat

mengarahkan individu kepada informasi baru sehingga individu tersebut

memanfaatkan informasi yang diperolehnya untuk meramalkan dan untuk

memberikan penjelasan

2. Model mental melibatkan pengetahuan tersembunyi artinya individu

memberikan alasan dengan model mental mereka untuk menyelesaikan

masalah atau mempertimbangkan informasi baru, akan tetapi mereka tidak

sadar dengan model mental yang mereka punya dan bagaimana

menggunakan model mental tersebut.

15

15

3. Model mental adalah buatan artinya model mental bersifat dinamis dan

berkelanjutan bisa dimodifikasi bila ada suatu informasi baru yang

dimasukan kedalam model mental lama.

4. Model mental dibatasi oleh world-view: pengembangan model mental

dipengaruhi oleh pengetahuan individu terdahulu, pengalaman dan

penguasaan konsep.

Seperti yang sudah dijelaskan mengenai karakteristik ilmu kimia bahwa

untuk memahami kimia secara lengkap siswa harus bisa mengaitkan ketiga

level representasi. Dengan model mental yang sudah terbentuk secara terpisah

mengenai representasi makroskopis, sub-mikroskopis, dan simbolis, siswa

diharapkan dapat menggunakan model mental untuk mengaitkan ketiga level

representasi tersebut untuk memahami konsep kimia secara utuh (Devetak

dalam Jansoon, 2009). Hubungan antara model mental dengan representasi

kimia diperlihatkan dalam Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Keterkaitan tiga level representasi dengan model mental (Jansoon, 2009)

Level Makroskopis

Level Sub-Mikroskopis

Level Simbolis

Metode Visualisasi

Realita

Representasi dari realita

16

16

Model mental individu biasanya diungkap dengan cara

menginterpretasikan model yang diekspresikan oleh siswa atau penjelasan

verbal (Buckley & Boulter, dalam Wang, 2007). Berikut ini merupakan sumber

data dari model yang diekspresikan meliputi: catatan siswa, catatan ilmuan,

diagram yang dibangun oleh siswa (mind map), karya tulis ilmiah, model

konkrit, jawaban singkat atau uraian terhadap suatu fenomena yang diberikan,

dan deskripsi verbal yang diperoleh dari interview (Wang, 2007). Karena data

dari sebuah model mental adalah kompleks, penelitian mengenai model mental

seharusnya memanfaatkan beberapa data untuk menjaring profil model mental

siswa dari beberapa aspek.

C. Tinjauan Materi Hidrolisis

1. Pengelompokkan garam berdasarkan asam dan basa pembentuknya

Garam merupakan hasil dari reaksi penetralan asam-basa. Definisi

tersebut tidak berarti bahwa semua larutan garam bersifat netral. Sebelum

diberikan contoh jenis-jenis garam berdasarkan asam dan basa

pembentuknya, berikut ini dipaparkan konsep garam yang ditinjau dari

ketiga level representasi kimia. Garam merupakan produk hasil dari reaksi

asam dan basa. Garam secara fisik merupakan zat yang berwujud padat

dan berbentuk serbuk kristalin. Garam secara makroskopis dapat dilihat

pada Gambar 2.6.

17

17

(sumber : wikipedia)

Gambar 2.6 Representasi Makroskopis Garam

Garam merupakan zat yang tersusun dari anion yang berasal dari

asam dan kation yang berasal dari basa. Kation dan anion tersebut saling

berikatan dengan ikatan ionik sehingga ikatan yang terjadi sangat kuat.

Kation dan anion yang ada di dalam suatu garam tersusun secara rapi dan

teratur. Model sub-mikroskopis garam padat ditunjukan oleh Gambar 2.7.

Pada gambar tersebut terlihat susunan kation dan anion garam yang

tersusun secara rapi dan selang seling. Lingkaran kecil menunjukkan

kation garam dan lingkaran besar menunjukkan anion garam. Penulisan

senyawa garam biasanya diwakili dengan rumus senyawanya, contohnya

garam NaCl, garam NH4Cl, garam CH3COONa, dan garam (NH4)2CO3.

(sumber : chem-is-try)

Gambar 2.7 Model Sub-mikroskopis Garam

18

18

Berdasarkan asam dan basa pembentuknya, garam dapat

dikelompokkan menjadi:

a) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat Contoh : NaCl dan KCl

b) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah Contoh : NH4Cl, (NH4)2SO4

c) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat Contoh : CH3COONa, Na2CO3

d) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah Contoh : CH3COONH4, (NH4)2CO3, (NH4)2SO3

2. Sifat-sifat garam

Sifat garam yang dijelaskan pada konsep ini adalah sifat garam

ketika berada di dalam pelarut air dengan fokus tinjauannya adalah pH

larutan garam. Berikut ini akan dipaparkan penjelasan mengenai sifat

larutan garam dari keempat kelompok garam yang telah dipaparkan.

Namun, sebelumnya akan dipaparkan terlebih dahulu mengenai konsep

pelarut air.

Pelarut Air

Secara kasat mata air murni merupakan suatu zat yang berwujud

cair pada suhu kamar dan merupakan larutan yang tidak berwarna, tidak

berasa, dan tidak berbau. Bila ditinjau dari tingkat keasaman, air murni

bersifat netral yaitu berada pada rentang 6,3-8,3 skala pH. Sifat air yang

netral tersebut dapat dibuktikan dengan cara mengujinya dengan kertas

lakmus. Hasilnya air murni tidak mengubah warna kedua kertas lakmus

19

19

tersebut. Representasi makroskopis pelarut air ditunjukkan oleh Gambar

2.8.

(a) (b)

Gambar 2.8 Representasi Makroskopis Air (a) Fisik Air Murni (b) Hasil Uji Lakmus terhadap Air Murni

(sumber: wikipedia)

Bila dilihat secara molekuler, dalam satu gelas air terdapat

ribuan bahkan jutaan molekul-molekul air yang posisinya sedikit acak

dan jaraknya sedikit berjauhan. Dari jutaan molekul air tersebut

hanya sebagian kecil molekul molekul tersebut bereaksi atau dengan

kata lain molekul air yang mengalami autoionisasi. Karena jumlah

molekul air yang mengalami autoionisasi sangat sangat sedikit

menyebabkan pH air tetap berada pada rentang netral. Jutaan molekul

air tersebut saling berinteraksi dengan ikatan hidrogen. Dengan

adanya ikatan hidrogen tersebut menyebabkan air memiliki fasa cair

pada suhu kamar. Model sub-mikroskopis mengenai air ditunjukan

oleh Gambar 2.9. Secara sub-mikroskopis di dalam air terdapat spesi

20

20

H2O (model ) yang sangat banyak, dan spesi H3O+ (model ), dan

OH- (model ) yang sangat sedikit sekali.

Gambar 2.4 Model Sub-mikroskopis Air

Berdasarkan teori asam-basa Bronsted-Lowry, dalam reaksi

autoionisasi air molekul-molekul air dapat bertindak sebagai asam

maupun basa. Satu molekul air (bertindak sebagai basa) dapat

menerima ion H+ dari molekul H2O yang lain (bertindak sebagai

asam). Akibatnya terbentuk ion H3O+ dan OH-, meskipun sangat

sedikit.

H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH-(aq)

asam basa asam basa

Konstanta kesetimbangan dari reaksi diatas ditulis dengan

Kw. Dengan menganggap konsentrasi air konstan, maka simbol

Kw dapat ditulis sebagai berikut

Kw = [H3O+][OH-]

Nilai dari Kw adalah 1.0 x 10-14 pada 25oC. dari nilai tersebut dapat

diketahui pH air murni pada 25oC adalah 7.

= H2O

= OH- = ion H+

air

21

21

Sifat-sifat larutan garam berdasarkan jenis garam yang terlarut

a) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat

Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal

dari asam kuat dan basa kuat memiliki pH netral. Contoh larutan

garam ini adalah larutan garam NaCl. Sifat larutan garam yang netral

ini dapat dibuktikan dengan pengujian kertas lakmus. Dari hasil

pengujian diperoleh kesimpulan bahwa sifat larutan garam yang di

dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat

bersifat netral. Kesimpulan tersebut diambil dari hasil uji lakmus

terhadap larutan garam dimana kedua warna kertas lakmus tidak ada

yang berubah. Hasil pengujian kertas lakmus terhadap larutan ini

ditunjukkan oleh Gambar 2.10.

Larutan yang bersifat netral berarti di dalam larutan tersebut

perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya sama.

Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa setelah garam dilarutkan di

dalam air tidak memiliki dampak terhadap pH larutan karena tidak

terjadi penambahan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+.

22

22

Gambar 2.10 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam NaCl (sumber : Wikipedia)

b) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah

Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal

dari asam kuat dan basa lemah memiliki pH asam. Contoh larutan

garam ini adalah larutan garam NH4Cl. Sifat larutan garam yang asam

dapat dibuktikan dengan pengujian kertas lakmus. Hasilnya, kertas

lakmus biru berubah warna menjadi berwarna merah. Perubahan

warna kertas lakmus tersebut menunjukkan sifat larutan garam yang

di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa

lemah bersifat asam. Hasil pengujian kertas lakmus terhadap larutan

ini ditunjukkan oleh Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam NH4Cl (sumber : Wikipedia)

23

23

Larutan yang bersifat asam berarti di dalam larutan tersebut

perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya berbeda

dimana jumlah spesi H3O+ lebih banyak dibandingkan dengan spesi

OH-. Penambahan garam kedalam pelarut air memiliki dampak

terhadap pH larutan karena terjadi penambahan konsentrasi ion H3O+

dalam larutan. Oleh karena itu, larutan garam yang di dalamnya

terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah bersifat

asam.

c) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat

Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal

dari asam lemah dan basa kuat memiliki pH basa. Contoh larutan

garam ini adalah larutan garam CH3COONa. Sifat larutan garam yang

basa dapat dibuktikan dengan uji kertas lakmus. Hasilnya, kertas

lakmus merah berubah warna menjadi berwarna biru. Hal tersebut

menunjukkan sifat larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang

berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa. Hasil pengujian

kertas lakmus terhadap larutan ini ditunjukkan oleh Gambar 2.12.

Larutan yang bersifat asam berarti di dalam larutan tersebut

perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya berbeda

dimana jumlah spesi OH- lebih banyak dibandingkan dengan spesi

H3O+. Penambahan garam ke dalam pelarut air memiliki dampak

terhadap pH larutan karena terjadi penambahan konsentrasi ion OH-

24

24

dalam larutan. Oleh karena itu, larutan garam yang di dalamnya terlarut

garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa.

Gambar 2.12 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam CH3COONa (sumber : Wikipedia)

d) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah

Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal

dari asam lemah dan basa lemah bisa mempunyai pH netral, pH asam

dan pH basa. Sebagai contoh larutan garam CH3COONH4 tidak

mengubah warna kertas lakmus, hal tersebut menunjukkan secara

makroskopis bahwa larutan garam ini bersifat netral. Larutan garam

(NH4)2CO3 dapat mengubah warna kertas lakmus merah menjadi biru,

hal tersebut menunjukkan secara makroskopis larutan garam ini

bersifat basa. Larutan garam (NH4)2C2O4 dapat mengubah warna kertas

lakmus biru menjadi merah, hal tersebut menunjukkan secara

makroskopis larutan garam ini bersifat basa. Hasil ketiga pengujian

larutan tersebut dengan kertas lakmus ditunjukan oleh Gambar 2.13.

Larutan garam CH3COONH4 bersifat netral karena

penambahan garam CH3COONH4 tidak menyebabkan peningkatan

25

25

konsentrasi ion OH- dan ion H3O+. Sementara pada larutan garam

(NH4)2CO3 bersifat basa karena setelah penambahan garam (NH4)2CO3

terjadi peningkatan konsentrasi ion OH-. Dan larutan garam

(NH4)2C2O4 bersifat asam karena penambahan garam (NH4)2C2O4

kedalam pelarut air menyebabkan peningkatan konsentrasi ion H3O+.

Karena kedua pembentuk garam berasal dari asam lemah dan basa

lemah sifat larutan garam dapat ditentukan oleh tetapan asam (Ka) atau

tetapan basa (Kb). Jika Ka > Kb, larutan garam bersifat asam, bila Ka =

Kb, larutan garam bersifat netral, dan bila Ka < Kb, larutan garam

bersifat basa. Arti tetapan asam dan basa disini adalah jika tetapan

asam semakin besar maka sifat asam atau basa semakin kuat yang

berarti pula asam konjugasi atau basa konjugasinya semakin lemah dan

begitu juga sebaliknya bila harga tetapan semakin kecil maka sifat

asam atau basa semakin lemah dan asam konjugasi atau basa konjugasi

semakin kuat

Dari data harga Ka dan Kb asam basa pembentuk garam sifat

larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam

lemah dan basa lemah dituliskan dengan persemaan reaksi seperti

berikut ini:

CH3COONH4 (aq) CH3COO- (aq) + NH4+(aq)

Ka CH3COOH = Kb NH3, maka larutan garambersifat netral karena

dalam larutan [H+] = [OH-]

(NH4)2C2O4 (aq) 2 NH4+ (aq) + C2O4

2- (aq)

26

26

Ka H2C2O4 > Kb NH3, maka larutan garam bersifat asam karena

dalam larutan [H+] > [OH-]

(NH4)2CO3 (aq) 2 NH4+ (aq) + CO3

2- (aq)

Ka H2CO3 < Kb NH3, maka larutan garam bersifat basa karena

dalam larutan [H+] < [OH-]

(a) (b) (c)

Gambar 2.8 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam (a) CH3COONH4 (b) (NH4)2CO3 (c) (NH4)2C2O4

(sumber: Wikipedia)

3. Pengertian Hidrolisis

Pada umumnya reaksi kimia diperlakukan di dalam medium air. Air

merupakan pelarut yang menyediakan medium di dalamnya untuk

berlangsungnya reaksi. Dalam larutan asam dan basa kita mengenal adanya

spesi ion H3O+ atau H+ dan OH- yang diperoleh dari senyawa asam dan

27

27

senyawa basa yang sering disebut proses ionisasi. Sementara bila reaksi ion-

ion dengan molekul air menghasilkan ion H+ dan atau OH- disebut dengan

hidrolisis.

Hidrolisis bila dikaji dari asal katanya yaitu Hydro yang berarti air dan

Lysis berarti pemecahan. Maka pengertian hidrolisis adalah proses pemecahan

air oleh asam konjugasi kuat atau basa konjugasi kuat menghasilkan ion H3O+

dan atau OH-.

Analisis proses hidrolisis di dalam larutan garam

a) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan

basa kuat (contoh garam : NaCl)

Proses terjadinya reaksi hidrolisis secara makroskopis ditunjukkan

dengan berubahnya pH larutan yang dibuktikan dengan uji lakmus.

Namun, proses terjadinya hidrolisis tidak bisa dijelaskan dari aspek

makrokopis saja karena larutan yang mengalami hidrolisis garam juga ada

yang tidak mengubah pH larutan yaitu garam yang berasal dari asam

lemah dan basa lemah yang mempunyai harga Ka dan Kb sama.

Seperti yang telah ditunjukkan pada gambar 2.10, larutan garam

dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak

mengubah warna kertas lakmus. Hal tersebut bisa dikatakan di dalam

larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan

basa kuat tidak terjadi reaksi hidrolisis.

Penjelasan selanjutnya mengenai proses hidrolisis garam dalam

larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam

28

28

kuat dan basa kuat dapat dijelaskan secara lengkap yaitu pada aspek sub-

mikroskopis. Natrium klorida (NaCl) sebagai contoh garam yang terbentuk

dari asam kuat dan basa kuat bila dilarutkan dalam air akan terionisasi

menjadi kation Na+ dan anion Cl-. Baik ion Na+ maupun Cl- berasal dari

elektrolit kuat, selain itu kedua ion tersebut merupakan basa konjugasi dan

asam konjugasi sangat lemah sehingga anion yang berasal dari asam kuat

tidak memiliki afinitas terhadap ion H3O+ dari molekul air dan kation dari

basa kuat juga tidak memiliki afinitas terhadap ion OH-. Dengan demikian

di dalam larutan NaCl tidak terjadi reaksi hidrolisis. Karena reaksi

hidrolisis tidak berlangsung jadi pH larutan garam ini tetap karena tidak

ada peningkatan konsentrasi H3O+ dan konsentrasi OH- dalam larutan.

Kation dan anion yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak

bereaksi dengan air karena kekuatan asam dari kation sebagai asam

konjugasi sangat lemah bila dibandingkan dengan kekutan asam dari air

dan kekuatan basa dari anion sebagai basa konjugasi tersebut sangat lemah

dibandingkan dengan kekuatan asam dari air. Meskipun kation dan anion

tidak bereaksi dengan air, namun kedua spesi tersebut masih berinteraksi

dan interaksi yang terjadi adalah hidrasi. Proses hidrasi adalah

dikelilinginya kation oleh ujung parsial negatif air dan dikelilinginya anion

oleh ujung parsial positif dari air (Keenan, 1989). Model sub-mikroskopis

larutan garam NaCl ditunjukkan oleh Gambar 2.14. Didlam model tersebut

digambarkan spesi yang ada di dalam larutan garam NaCl dan proses

hidrasi.

29

29

Gambar 2.14 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam NaCl

Persamaan reaksi dari proses diatas bisa dituliskan seperti berikut:

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)

Cl- (aq) + H2O (l) tidak bereaksi

Na+ (aq) + H2O (l) tidak bereaksi

b) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan

basa lemah (contoh garam : NH4Cl)

Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam

kuat dan basa lemah dapat mengubah warna kertas lakmus biru menjadi

merah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11. Perubahan warna

kertas lakmus menunjukkan larutan garam ini mengalami kenaikan pH.

Dengan kata lain di dalam larutan garam dengan zat terlarut garam yang

berasal dari asam kuat dan basa lemah terjadi reaksi hidrolisis.

Menurut teori Bronsted-Lowry reaksi hidrolisis merupakan reaksi

asam-basa. Spesi yang bersifat asam dalam reaksi adalah spesi yang

mampu mendonorkan proton (H+) dan spesi yang bersifat basa dalam

reaksi adalah spesi yang menerima proton (H+). Reaksi hidrolisis dalam

larutan garam akan terjadi bila spesi kation (asam konjugasi) mempunyai

= H2O

= ion OH-

= ion H+

= ion Na+

= ion Cl-

H2O

30

30

kekuatan asam yang lebih kuat daripada air dan atau spesi anion (basa

konjugasi) mempunyai kekuatan basa yang lebih kuat dibandingkan

dengan air.

Didalam larutan garam NH4Cl spesi yang ada sebelum reaksi

hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion Cl-, ion H+ (dari air) dan ion OH-

(dari air). Ion NH4+ merupakan asam konjugasi kuat yang berasal dari basa

lemah NH3, sehingga bereaksi dengan air. Pada reaksi tersebut ion NH4+

bertindak sebagai asam (spesi yang mendonorkan H+) dan dan air

bertindak sebagai basa (spesi yang menerima H+). Sementara ion Cl-

merupakan basa konjugasi lemah sehingga tidak mengalami reaksi dengan

air namun hanya terjadi proses hidrasi saja. Jadi, di dalam larutan NH4Cl

terjadi hidrolisis sebagian (parsial), yaitu hidrolisis oleh kation NH4+. Dari

proses tersebut maka seara sub-mikroskopis spesi yang ada dalam larutan

garam NH4Cl setelah terjadi hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion Cl-, NH3,

H3O+ (hasil reaksi), ion H3O

+ (dari air), ion OH- (dari air). Adanya

penambahan ion H3O+ menyebabkan larutan bersifat asam. Model sub-

mikroskopis dari larutan garam NH4Cl sebelum dan sesudah reaksi

hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.15.

Proses hidrolisis di dalam larutan garam NH4Cl dituliskan dalam

bentuk persamaan reaksi seperti berikut:

Reaksi ionisasi

NH4Cl (s) NH4+ (aq) + Cl- (aq)

Reaksi hidrolisisnya:

H2O

31

31

NH4+ (aq) + H2O (l) (aq)OH(aq)NH 33

++

Asam Basa Basa Asam

Gambar 2.15 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam NH4Cl Keadaan

Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis

c) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan

basa kuat (contoh garam : CH3COONa)

Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam

lemah dan basa kuat dapat mengubah warna kertas lakmus merah menjadi

biru seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12. Perubahan warna kertas

lakmus menunjukkan larutan garam ini mengalami penurunan pH. Dengan

kata lain di dalam larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal

dari asam lemah dan basa kuat terjadi reaksi hidrolisis.

Spesi yang ada di dalam larutan garam CH3COONa sebelum

hidrolisis adalah H2O, ion Na+, ion CH3COO-, ion H3O+ (dari air) dan ion

OH- (dari air). Ion CH3COO- merupakan basa konjugasi kuat yang berasal

dari asam lemah CH3COOH, sehingga bereaksi dengan air. Dalam reaksi

ion CH3COO- bertidak sebagai basa (spesi yang menerima H+) sedangkan

air bertindak sebagai basa (spesi yang mendonorkan H+). Sementara ion

= H2O = ion OH- = ion

H O+ - = ion NH +

= ion Cl- = NH4OH

sebelum sesudah

32

32

Na+ tidak bereaksi dengan air dan hanya mengalami hidrasi saja. Jadi, di

dalam larutan CH3COONa terjadi hidrolisis sebagian (parsial), yaitu

hidrolisis oleh anion CH3COO-. Spesi dalam larutan setelah terjadi

hidrolisis adalah ion H2O, ion Na+, ion CH3COO-, CH3COOH, ion OH-

(hasil reaksi), ion H3O+ (dari air) dan ion OH- (dari air). Adanya

penambahan ion OH- menyebabkan larutan bersifat asam. Model sub-

mikroskopis dari larutan garam CH3COONa sebelum dan sesudah reaksi

hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam CH3COONa

Keadaan Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis

Persamaan reaksi mengenai proses hidrolisis di dalam larutan

garam CH3COONa dituliskan seperti berikut:

Reaksi ionisasi

CH3COONa (s) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

Reaksi hidrolisisnya

CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

Basa Asam Asam Basa

= H2O = ion OH- = ion H3O

+

- = ion Na+ = ion CH3COO- = CH3COOH

sebelum sesudah

H2O

33

33

d) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan

basa lemah (contoh garam : (NH4)2CO3)

Secara makroskopis terjadinya reaksi hidrolisis ditandai dengan

perubahan pH larutan. Namun, salah satu dari kelompok garam yang

berasal dari asam lemah dan basa lemah tidak mengalami perubahan pH.

Sementara yang dua lainnya menunjukkan perubahan pH. Seperti pada

gambar 2.8 menunjukkan ketiga contoh representasi makroskopis larutan

garam dengan zat terlarut garam yang berasal dar asam lemah dan basa

lemah.

Di dalam larutan garam (NH4)2CO3 spesi yang ada sebelum reaksi

hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion CO3

2-, ion H3O+ (dari air) dan ion

OH- (dari air). Ion NH4+ merupakan asam konjugasi kuat yang berasal dari

basa lemah NH3, sehingga bereaksi dengan air. Dalam reaksi ion NH4+

bertindak sebagai asam (spesi yang mendonorkan H+) dan dan air

bertindak sebagai basa (spesi yang menerima H+). Ion CO32- merupakan

basa konjugasi kuat yang berasal dari asam lemah H2CO3, sehingga

bereaksi juga dengan air. Dalam reaksi Ion CO32- bertindak sebagai basa

(spesi yang menerima H+) dan dan air bertindak sebagai asam (spesi

mendonorkan yang H+). Karena keduanya bereaksi dengan air berarti

kedua spesi tersebut berkontribusi dalam meningkatkan konsentrasi ion

OH- dan ion H3O+. Karena secara sub-mikroskopis larutan garam

(NH4)2CO3 bersifat basa berarti ion OH- yang dihasilkan lebih banyak. Hal

tersebut bisa dijelaskan dengan penjelasan tetapan asam atau basa. Seperti

34

34

yang sudah dipaparkan bahwa arti tetapan asam dan basa disini jika

tetapan asam semakin besar maka sifat asam atau basa semakin kuat yang

berarti pula asam konjugasi atau basa konjugasinya semakin lemah dan

begitu juga sebaliknya bila harga tetapan semakin kecil maka sifat asam

atau basa semakin lemah dan asam konjugasi atau basa konjugasi semain

kuat. Dari konsep tersebut berarti kekuatan ion CO32- sebagai basa

konjugasi lebih kuat daripada kekuatan ion NH4+ sebagai asam konjugasi.

Dari proses tersebut maka seara sub-mikroskopis spesi yang ada dalam

larutan garam (NH4)2CO3 setelah terjadi hidrolisis adalah H2O, ion NH4+,

ion CO32-, ion H3O

+ (hasil reaksi), ion OH- (hasil reaksi), NH3, H2CO3, ion

H3O+ (dari air), ion OH- (dari air). Meskipun terjadi penambahan ion H3O

+

dan ion OH- larutan garam (NH4)2CO3 bersifat basa. Hal tersebut

disebabkan penambahan ion OH- lebih banyak daripada penambahan ion

H3O+

. Model sub-mikroskopis dari larutan garam (NH4)2CO3 sebelum dan

sesudah reaksi hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam (NH4)2CO3

Keadaan Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis

Persamaan reaksi mengenai proses hidrolisis di dalam larutan

garam (NH4)2CO3 dituliskan seperti berikut:

= H2O = ion OH- = ion H3O

+

- = ion NH4+ = ion CO3

2- = NH4OH

sebelum sesudah

= H2CO3

35

35

Reaksi ionisasi

(NH4)2CO3 (aq) 2 NH4+ (aq) + CO3

2- (aq)

Reaksi hidrolisisnya

NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O

+ (aq) Asam Basa Basa Asam CO3

2- (aq) + H2O (l) HCO3- (aq) + OH- (aq)

Basa Asam Asam Basa

Dari reaksi diatas terlihat bahwa di dalam larutan garam yang didalamnya

terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah mengalami

hidrolisis baik oeh ation maupun anion. Dengan kata lain di dalam larutan

ini terjadi hidrolisis total.

H2O