makalah kimia susilo budiarto

21
MAKALAH KIMIA LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS Disusun Oleh : SUSILO BUDIARTO (36/ XI MIA 3) SMA MUHAMMADIYAH 1 SKA 2015/2016

Upload: yanthie-indra

Post on 14-Jul-2016

251 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

chem

TRANSCRIPT

MAKALAH KIMIA

LARUTAN PENYANGGA DAN HIDROLISIS

Disusun Oleh :

SUSILO BUDIARTO (36/ XI MIA 3)

SMA MUHAMMADIYAH 1 SKA2015/2016

A. LARUTAN PENYANGGA

Larutan buffer adalah larutan yang dapat menyangga (mempertahankan) pH.

Larutan buffer memiliki pH yang konstan, terhadap pengaruh pengenceran atau

ditambah sedikit asam atau basa.

Larutan penyangga disebut juga larutan buffer atau larutan dapar. Jika dilihat

dari komponen penyusunnya, larutan penyangga merupakan campuran asam lemah

dengan basa konjugasinya atau campuran basa lemah dengan asam konjugasinya.

Larutan buffer mempunyai sifat menyangga usaha untuk mengubah pH seperti

penambahan asam, basa, atau pengenceran. Artinya, pH larutan buffer praktis tidak

berubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila

larutan diencerkan.

1. JENIS JENIS LARUTAN PENYANGGA

a. Larutan Penyangga Bersifat Asam

Larutan penyangga yang bersifat asam terbentuk dari suatu asam lemah dan

basa konjugasinya. Apabila larutan ini ditambahkan dengan sedikit asam atau basa

maupun diencerkan, maka pH larutan ini relatif tidak berubah dan tetap bersifat asam

(pH <7). Sehingga, larutan ini dapat berfungsi sebagai larutan penyangga atau buffer.

Salah satu komponen pembentuk larutan penyangga yang bersifat asam adalah

asam lemah, misalnya CH3COOH, bila dilarutkan dalam air akan sedikit terionisasi.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H+(aq)

Pada reaksi di atas, CH3COOH merupakan suatu asam lemah, dengan basa konjugasi

CH3COO-.

Komponen lain yang membentuk larutan penyangga yang bersifat asam adalah

basa konjugasi. Basa konjugasi ini dapat berasal dari garam basa, misalnya

CH3COONa, CH3COOK atau (CH3COO)2Ba yang diperoleh dari reaksi antara asam

lemah dengan basa kuat.

Contoh:

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)

asam lemah basa kuat garam basa

 

Di dalam larutannya, suatu garam basa misalnya CH3COONa, akan terionisasi

sempurna menjadi ion-ionnya membentuk basa konjugasi kembali. Sehingga, garam

basa ini merupakan suatu spesi yang bertindak sebagai basa konjugasi dari suatu asam

lemah. Reaksinya adalah sebagai berikut:

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

Dengan demikian, larutan penyangga yang bersifat asam merupakan campuran dari :

Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.

HA + LA

Asam lemah garam basa

Contoh:

- HCN + NaCN

- CH3COOH + CH3COONa

Asam lemah dengan basa kuat, dimana jumlah asam lemah dibuat berlebih.

Sehingga pada keadaan setimbang dalam larutan tersebut terdapat sisa asam

lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.

HA + LOH LA + H2O

asam lemah basa kuat garam basa

Contoh:

- 100 mL HF 0,1 M + 50 mL NaOH 0,1 M

- 0,1 mol HCN + 0,05 mol KOH

 

Garam-garam yang berasal dari asam poliprotik

Contoh:

NaH2PO4(aq) + Na2HPO4 (aq)

Di dalam larutannya, garam-garam tersebut akan terionisasi menjadi:

NaH2PO4 (aq) Na+(aq) + H2PO4 -(aq)

Na2HPO4 (aq) 2Na+(aq) + HPO42-(aq)

H2PO4- merupakan spesi asam dan HPO4

2- merupakan spesi basa konjugasi dari

H2PO4-.

b. Larutan Penyangga Bersifat Basa

Larutan penyangga yang bersifat basa terbentuk dari basa lemah dan asam

konjugasinya. Apabila larutan ini ditambahkan dengan sedikit asam atau basa maupun

diencerkan, maka pH larutan ini relatif tidak berubah dan tetap bersifat basa (pH >7).

Sehingga, larutan ini dapat berfungsi sebagai larutan penyangga atau buffer.

Salah satu komponen pembentuk larutan penyangga bersifat basa adalah basa

lemah. Suatu basa lemah, misalnya NH3. Bila NH3 dilarutkan dalam air maka akan

sedikit terionisasi. Reaksinya adalah sebagai berikut:

NH3 (aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)

Pada reaksi di atas, NH3 merupakan suatu basa lemah, dengan asam

konjugasinya yaitu NH4+.

Komponen lain pembentuk larutan penyangga bersifat basa adalah asam

konjugasi. Asam konjugasi ini dapat berasal dari garam asam, misalnya NH4Cl, NH4Br

atau (NH4)2SO4 yang diperoleh dari reaksi antara basa lemah dengan asam kuat.

Contoh:

NH3 (aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)

basa lemah asam kuat garam asam

 Di dalam larutannya, suatu garam asam misalnya NH4Cl, akan terionisasi

menjadi ion-ionnya membentuk asam konjugasi kembali. Sehingga, garam asam ini

merupakan suatu spesi yang bertindak sebagai asam konjugasi dari suatu basa lemah.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

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

Dengan demikian, suatu larutan penyangga yang bersifat basa merupakan

campuran dari:

Basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat.

LOH + LA

basa lemah garam asam

Contoh:

- NH3 + NH4Cl

- NH3 + NH4Br

Basa lemah dengan asam kuat, dimana jumlah basa lemah dibuat berlebih.

Sehingga pada keadaan setimbang dalam larutan tersebut terdapat sisa basa lemah

dengan garamnya yang berasal dari asam kuat.

LOH + HA LA + H2O

basa lemah asam kuat garam asam 

Contoh:

- 100 mL NH3 0,1 M + 50 mL HCl 0,1 M

- 0,1 mol NH3 + 0,05 mol H2SO4

2. PERHITUNGAN PH LARUTAN PENYANGGA

a. Larutan Penyangga Bersifat Asam

Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat

Contoh terdapat larutan penyangga yang terdiri dari CH3COOH dan

CH3COONa. Asam asetat mengion sebagian menurut reaksi kesetimbangan

(persamaan 4.1), sedangkan Natrium asetat mengion sempurna (persamaan 4.2).

Misal jumlah CH3COOH yang dilarutkan adalah a mol dan jumlah yang mengion

adalah x mol, maka susunan kesetimbangan dapat dirinci sebagai berikut:

CH3COOH (aq) H+(aq) + CH3COO-(aq) …….(4.1)

Awal : a mol - -

Terionisasi : -x mol + x mol + x mol

Setimbang : a-x mol x mol x mol

Misalkan jumlah mol CH3COONa yang dilarutkan adalah b mol. Dalam

larutan, garam ini mengion sempurna membentuk b mol ion Na+ dan b mol ion

CH3COO-.

CH3COONa (aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq) ….(4.2)

Awal : b mol - -

Terionisasi : -b mol + b mol + b mol

Akhir : - b mol b mol

Tetapan ionisasi asam asetat, sesuai dengan persamaan 4.1 adalah:

K a=¿¿ ……….(4.3)

Maka, konsentrasi H+ dalam larutan akan ditentukan oleh persamaan berikut:

¿ ……….(4.4)

¿ ……….(4.5)

Jumlah ion CH 3COO−¿¿ dalam larutan = (b + x) mol, sedangkan jumlah

CH3COOH = (a – x) mol. Oleh karena dalam larutan terdapat banyak ion CH3COO-

yang berasal dari CH3COONa, maka kesetimbangan (4.1) akan terdesak ke arah

pereaksi, sehingga jumlah mol CH3COOH dalam larutan dapat dinggap tetap a mol

(a-x ≈a; jumlah mol CH3COOH yang mengion diabaikan). Dengan alasan yang

sama, jumlah mol ion CH3COO- dalam larutan dianggap = b mol (b+x ≈b;

CH3COO- yang berasal dari persamaan 4.1 diabaikan). Dengan asumsi-asumsi

tersebut, persamaan 4.5 dapat ditulis sebagai berikut.

¿

Jadi, untuk menentukan konsentrasi ¿ untuk larutan penyangga yang bersifat

asam adalah:

¿

Ka = tetapan ionisasi asam lemah

Maka, pH=− log ¿

Asam lemah dengan basa kuat, dimana jumlah asam lemah dibuat

berlebih

Contoh:

100 mL larutan CH3COOH 0,1 M + 50 mL larutan NaOH 0,1 M

Jumlah mol CH3COOH = 100 mL x 0,1 mmol mL-1

= 10 mmol

Jumlah mol NaOH = 50 mL x 0,1 mmol mL-1

= 5 mmol

Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol CH3COONa, sedangkan

CH3COOH bersisa 5 mmol dengan rincian sebagai berikut.

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

Asam lemah basa konjugasi

Awal : 10 mmol 5 mmol -

Reaksi : -5 mmol -5 mmol +5 mmol

Sisa : 5 mmol - 5 mmol

Langkah selanjutnya sama dengan penentuan pH larutan penyangga yang berasal

dari Asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat.

b. Larutan Penyangga Bersifat Basa

Basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat

Contoh larutan penyangga yang terdiri dari NH3 dan NH4Br. Dalam larutan,

NH3 mengion sebagian menurut reaksi kesetimbangan, sedangkan NH4Br mengion

sempurna.

NH3 (aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)

NH4Br (aq) NH4+ (aq) + Br-(aq)

Sama halnya dengan penurunan persamaan 4.6, maka untuk larutan penyangga dari

basa lemah dan asam konjugasinya berlaku rumus berikut.

¿ …….(4.8)

dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah

dan

¿ = Kw

¿¿ …….(4.9)

Maka

Basa lemah dengan asam kuat, dimana jumlah basa lemah dibuat berlebih

*sama dengan yang asam*

3. Fungsi Larutan Penyangga

pH=−log ¿

Larutan penyangga dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain sebagai

berikut:

1) Dalam tubuh manusia terdapat sistem penyangga yang

berperan untuk mempertahamkan pH, contohnya sebagai

berikut:

a. Di dalam darah terdapat larutan penyangga. pH darah

berkisar antara 7,35-7,45. Untuk menjaga agar pH

darah tidak banyak berubah maka dalam darah terdapat

sistem penyangga, yaitu asam karbonat dan ion

bikarbonat (H2CO3 & HCO3-). Sistem ini bereaksi

dengan asam dan basa sebagai berikut.

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

HCO3- (aq) + H+(aq) H2CO3 (aq)

Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH darah,

bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam

basa, yaitu asidosis atau alkalosis.

Asidosis adalah suatu keadaan dimana

darah terlalu banyak mengandung asam

(atau terlalu sedikit mengandung basa) dan

sering menyebabkan menurunnya pH darah.

Salah satu contoh asidosis adalah olahraga

yang berlebihan.

Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak

mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang

menyebabkan meningkatnya pH darah. Salah satu contoh alkalosis

adalah berada pada ketinggian.

Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi

lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan

alkalosis merupakan petunjuk dari adanya masalah metabolisme yang serius.

b. Di dalam cairan sel tubuh terdapat sistem penyangga, yaitu asam

dihidrogenfosfat dan basa konjugasinya berupa ion monohidrogen fosfat

(H2PO4- & HPO4

2-). Campuran penyangga ini berperan juga dalam sistem

pengeluaran ion H+ pada ginjal. Sistem ini bereaksi dengan asam dan basa

sebagai berikut.

H2PO4- (aq) + OH-(aq) HPO4

2- (aq) + H2O(l)

HPO42- (aq) + H+(aq) H2PO4

- (aq)

2) Dalam industri farmasi, larutan penyangga berperan

untuk pembuatan obat-obatan agar zat aktif dari obat

tersebut mempunyai pH tertentu.

Larutan infus menggunakan prinsip penyangga untuk

mempertahankan pH

Larutan penyangga juga digunakan

dalam obat tetes mata.

3) Dalam bidang pertanian, suatu tanaman hidroponik memerlukan suatu mineral

yang berupa larutan penyangga.

B. HIDROLISIS

Hidrolisis berasal dari kata hidro yaitu air dan lisis berarti penguraian, berarti

hidrolisis garam adalah penguraian garam oleh air yang menghasilkan asam dan

basanya kembali.

1. GARAM DARI ASAM KUAT DAN BASA KUAT

Larutan garam ini bersifat NETRAL. Sebagai contoh, reaksi netralisasi antara

NaOH dan HCl menghasilkan garam NaCl. Didalam air, NaCl terionisasi sempurna

menghasilkan ion Na+ dan Cl-.

NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)

basa kuat asam kuat netral

NaCl (aq) → Na+ (aq) + Cl- (aq)

ion Na+ berasal dari basa kuat dan ion Cl- juga berasal dari asam kuat, jadi kedua ion

tersebut merupakan asam dan basa Bronsted-Lowry lemah sehinga keduanya tidak

bereaksi dalam air (tidak terhidrolisis). Oleh karena itu larutan bersifat netral atau pH

= 7.

2. GARAM DARI ASAM KUAT DAN BASA LEMAH

Larutan garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah ini bersifat ASAM.

Sebagai contoh adalah NH4Cl, garam ini terbentuk dari hasil reaksi netralisasi antara

NH3 dan HCl dan didalam air terionisasi sempurna menghasilkan ion NH4+ dan Cl-.

NH3 (aq) + HCl (aq) → NH4Cl (aq)

basa lemah asam kuat asam

NH4Cl (aq) → NH4+ (aq) + Cl- (aq)

ion Cl- berasal dari asam kuat, merupakan Bronsted-Lowry lemah sehingga tidak

bereaksi dengan air (tidak mampu menarik ion H+), sedangkan ion NH4+ berasal dari

basa lemah, jadi merupakan asam Bronsted-Lowry kuat sehingga dapat bereaksi

dengan air (terhidrolisis) atau memberikan ion H+ kepada air.

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

karena ion NH4+ dapat memberikan dapat memberikan ion H+ kepada air maka larutan

menjadi bersifat ASAM dan diketahui harga Ka (konstanta ionisasi asam) dari

kesetimbangan diatas adalah 5,6 x 10-10.

PENENTUAN pH

Untuk memahami penentuan pH garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah,

perhatikan contoh berikut ;

Jika diketahui 0,1 M NaCH3COO dan Ka CH3COO = 1,8 x 10-5, maka di dalam air

garam NaCH3COO terionisasi sempurna dengan persamaan reaksi berikut,

NaCH3COO (aq) → Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

karena koefisien NaCH3COO dan CH3COO- sama, maka [CH3COO- ] =

[ NaCH3COO] = 0,1 M.

ion CH3COO- mengalami hidrolisis sebagai berikut,

CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH- (aq) + OH (aq)

persamaan hidrolisisnya adalah sebagai berikut,

Kh = [ CH3COOH][OH-] / [CH3COO-]

3. ASAM LEMAH DAN BASA KUAT

Larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat ini bersifat BASA

sebagai contoh adalah NaCH3COO, garam ini terbentuk dari hasil reaksi netralisasi

antara NaOH dan CH3COOH dan didalam air terionisasi sempurna menghasilkan ion

Na+ dan CH3COO-.

NaOH (aq) + CH3COOH (aq) → NaCH3COO (aq) + H20 (l)

CH3COOH (aq) → Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

ion CH3COO- berasal dari asam lemah, jadi merupakan basa Bronsted-Lowry kuat

sehingga dapat bereaksi dengan air (terhidrolisis) atau menarik ion H+, sedangakan

ion Na+ berasal dari basa kuat, jadi merupakan asam Bronsted-LOwry lemah sehingga

tidak dapat bereaksi dengan air (tidak dapat memberikan ion H+).

CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH (aq) + OH- (aq)

karena ion CH3COO- dapat menarik/menerima ion H+ dari air dan membentuk ion OH-

maka larutan menjadi bersifat BASA dan diketahui harga Kb (konstanta ionisasi basa)

dari kesetimbangan diatas adalah 5,6 x 10 -10.

PENENTUAN pH

Untuk memahami penentuan pH garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat,

perhatikan contoh berikut,

Jika diketahui 0,1 M NaCH3COO dan Ka CH3COO = 1,8 x 10 -5, maka

didalam air garam NaCH3COO terionisasi sempurna dengan persamaan reaksi

berikut,

NaCH3COO (aq) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

karena koefisien NaCH3COO dan CH3COO- sama, maka

[CH3COO-]=[ NaCH3C00]=0,1M,

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

persamaan tetapan hidrolisisnya adalah sebagai berikut ;

Kh = [CH3COOH][OH-]/[CH3COO-]

4. ASAM LEMAH DAN BASA LEMAH

Larutan garam yang berasal dari asam lemah ini dapat bersifat ASAM, BASA,

atau NETRAL. Ini bergantung pada kekuatan relatif asam atau basa dari garam yang

terbentuk.

Untuk jenis garam ini baik kation maupun anion dapat bereaksi dalam air

(terhidrolisis) maka garam ini dapat dikatakan dapat mengalami hidrolisis total.

Sebagai contoh : garam NH4CH3COO. Dalam air garam ini terionisasi sempurna

menjadi ion NH4+ dan CH3COO-. Baik ion NH4

+ maupun ion CH3COO- berasal dari

basa lemah dan asam lemah sehingga kedua ion tersebut berturut-turut sebagai asam

dan basa Bronsted-Lowry yang kuat dan keduanya terhidrolisis.

NH4CH3COO (aq) → H4+ (aq) + CH3COO-

(aq)

NH4+ (aq) + H2 (l) ↔ NH3 (aq) + H3

+ (aq)

CH3COO- (aq) + H20 (l) ↔ CH3COOH (aq) + OH- (aq)

Sifat larutan garam ini bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang

bersangkutan, jika Ka < >3COO-) akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan

bersifat basa ;

jika Ka > Kb, maka kation (NH4+) yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan bersifat

asam. Sedangkan jika Ka = Kb, maka larutan akan bersifat netral.

PENENTUAN pH

Untuk dapat menentukan pH larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa

lemah, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan

konsentrasi garamnya. pH yang tepat hanya dapat ditentukan dengan cara

pengukuran.

Namun pH larutan garam ini dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus :

[H+] = √Kw . Ka

Kb ; Kh = Kw

Ka. Kb

Kesimpulan

Kesimpulan dari materi Hidrolisis bahwa terdapat beberapa jenis garam berdasarkan

komponen asam basa pembentuknya.

Asam

Pembentuk

Basa

PembentukSifat Larutan Contoh

kuat kuat netral NaCl; K2SO4

kuat lemah asam NH4Cl; Al2(SO4)3

lemah kuat basaCH3COONa;

Na2CO3

lemah lemahbergantung

Ka & KbCH3COONH4