KONSEP ASAM-BASA19ASAM-BASAKONSEP ASAM-BASAAda beberapa teori mengenai pengertian asam dan basa, yaitu :Asam dan basa menurut ArrheniusAsam adalah zat yang terdissosiasi dalam air membentuk ion hidrogen (H+) sedangkan basa adalah zat yang terdissosiasi dalam air membentuk ion hidroksida (OH-).Contoh :HCl dalam air akan membentuk ion H+ dan Cl-, oleh karena itu HCl merupakan suatu asam.HCl H+ + Cl-NaOH dalam air akan membentuk ion Na+ dan OH-, oleh karena itu NaOH merupakan suatubasa.NaOH Na+ + OH-Asam dan basa menurut Broensted dan LowryAsam merupakan zat yang cendrung memberikan sebuah proton (H+), sedangkan basa adalah zat yang cendrung menerima sebuah proton (H+).Contoh : asam asetat (CH3COOH), cendrung untuk melepaskan proton (H+) yang ada pada gugus karboksilatnya, dimana :CH3COOH CH3COO- + H+Sehingga asam asetat adalah suatu asam.Asam dan basa menurut LewisAsam adalah zat yang menerima sepasang elektron, atau dikenal juga dengan akseptor elektron, sedangkan basa adalah zat yang memberikan sepasang elektron, atau dikenal juga dengan donor elektron.Contoh : asam lewisbasa lewisKLASIFIKASI ASAM DAN BASASecara garis besar, asam dan basa dapat diklasifikasikan berdasarkan kemampuan ionisasinya dan berdasarkan kekuatan.1.Berdasarkan kemampuan ionisasinya, asam dan basa dikelompokkan atas:Asam dan basa monoprotik :Asam dan basa yang dapat melepaskan satu ion H+ atau OH- (dikenal juga dengan ionisasi primer).Contoh :Asam monoprotik : HCl, HNO3, CH3COOH, dllBasa monoprotik : NaOH, KOH, dllAsam dan Basa diprotik :Asam dan basa yang dapat melepaskan dua ion H+ atau OH- (dikenal juga dengan ionisasi sekunder).Contoh :Asam diprotik : H2SO4, H2CO3, H2C2O4, dllBasa diprotik: Ca(OH)2, Mg(OH)2, dllAsam dan basa poliprotik :Asam dan basa yang dapat melepaskan 3 atau lebih ion H+ atau OH- (dikenal juga dengan ionisasi tersier)Contoh :Asam poliprotik : H3PO42.Berdasarkan kekuatannya, asam dan basa dibedakan atas :Asam/basa kuat :Asam atau basa yang terdissosiasi hampir sempurna di dalam airAsam atau basa lemah :Asam atau basa yang terdissosiasi sebagian di dalam air.Contoh :HCl merupakan suatu asam kuat, sebab hampir semua molekul HCl akan terdissosiasi menjadi ion H+ dan Cl-. HCl H+ + Cl- >90%Sementara itu CH3COOH merupakan suatu asam lemah, sebab hanya sebagian dari molekul CH3COOH yang terdissosiasi menjadi ion H+ dan CH3COO-. CH3COOH ===== CH3COO- + H+ + 1,3%Kekuatan relatif asam dan basa tergantung pada :Kekuatan relatif asam/basa yang terbentuk.Suatu asam akan terdissosiasi membentuk suatu basa konjugasi. Semakin kuat suatu asam, maka basa konjugasi yang terbentuk akan semakin lemah.Demikian pula sebaliknya, semakin kuat suatu basa, makin lemah asam konjugasi yang terbentuk dan semakin lemah suatu basa, maka akan semakin kuat asam konjugasi yang terbentuk.Contoh : HCl H+ + Cl-Asam kuat basa konjugasi (basa lemah)CH3COOH ===== CH3COO- + H+Asam lemah basa konjugasi (basa kuat) NaOH Na+ + OH-Basa kuat Asam konjugasi (asam lemah)NH4OH ===== NH4+ + OH-Basa lemah asam konjugasi (asam kuat)Kemampuan Ionisasinya :Asam :Untuk asam poliprotik (dapat terionisasi beberapa kali), maka ionisasi pertama dapat berlangsung lebih mudah dibandingkan ionisasi kedua maupun ketiga, sedangkan ionisasi kedua lebih mudah dari ionisasi ketiga. Semakin mudah suatu asam terionisasi maka semakin kuat asam tersebut. Karena itu asam dengan ionisasi pertama lebih kuat dibandingkan asam dengan ionisasi kedua maupun ketiga.Contoh : (1)Ionisasi pertama (primer)(2)Ionisasi kedua (sekunder)(3)Ionisasi ketiga (tersier)Dari ketiga asam diatas, urutan kekuatan asamnya adalah :H3PO4 > H2PO4- > HPO4-3 Untuk asam-asam yang mempunyai atom-atom non logam yang sama, maka kekuatan asamnya tergantung pada bilangan oksidasi ion non logamnya. Semakin besar bilangan oksidasi non logamnya, semakin kuat asamnya.Contoh :Asam H2SO4 dan H2SO3.Bilangan oksidasi S pada H2SO4 = +6, sedangkan bilangan oksidasi S pada H2SO3 = +4, maka kekuatan asamnya :H2SO4 > H2SO3Basa :Kekuatan basa tergantung pada ion positifnya.semakin besar ukuran ion positifnya, maka kekuatan basa akan semakin besar.Semakin kecil muatan ion positinya kekuatan basanya akan semakin kecil.Contohnya :Ion positif K+ lebih besar ukurannya dari ion Na+, akibatnya basa KOH lebih kuat dari NaOHUkuran ion Na+ lebih kecil daripada ion Mg+2, akibatnya basa NaOH lebih lemah daripada basa Mg(OH)2.Tabel 1. Kekuatan relatif dari beberapa asam/basaContoh Asam/Basa% IonisasiAsam Kuat> 90 %HCl> 90 %HBr> 90 %HI> 90 %HNO3> 90 %H2SO4> 60 %Asam LemahH3PO427H2SO320HNO21,5CH3COOH1,3H2CO30,2Basa KuatNaOH> 90 %KOH> 90 %Ca(OH)2100 %Mg(OH)2100 %Basa LemahNH31,3 (pada 18oC)Tabel 2 memberikan gambaran urutan kekuatan relatif dari beberapa pasangan asam-basa konjugasiASAM, HABASA, A-Asam lebih kuatAsam lebih lemahHClO4Asam kuatClO4-Basa sangat lemahBasa lebih lemahBasa lebih kuatHClCl-H2SO4HSO4-HNO3NO3-H3O+H2OHSO4-Asam asam lemahSO42-Basa basa lemahH3PO4H2PO4-HNO2NO2-HFF-CH3COOHCH3COO-H2CO3HCO3-H2SHS-NH4+NH3HCNCN-HCO3-CO32-H2OOH-NH3Asam sangat lemahNH2-Basa kuatOH-O2-H2H-DISSOSIASI AIRAir mengalami ionisasi membentuk ion H3O+ dan OH-. Karena itu air dapat bertindak sebagai asam atau basa. Persamaan reaksi kesetimbangan asam-basa pada air adalah : H2O + H2O ==== H3O+ + OH-Asam 1 basa 1 asam 2 basa 2Asam 1 dan basa 2 merupakan suatu pasangan asam-basa konjugasi, demikian juga halnya basa 1 dan asam 2. Basa 2 merupakan basa konjugasi dari asam 1 sedangkan asam 2 merupakan asam konjugasi dari basa 1.Jadi : Basa konjugasi adalah :Basa yang terbentuk akibat berpindahnya proton dari suatu asam.Asam konjugasi adalah :Asam yang terbentuk akibat masuknya suatu proton ke dalam suatu basa.Jadi dalam hal ini terjadi serah terima proton dari satu molekul H2O ke molekul H2O yang lain. H2O + H2O ==== H3O+ + OH-Dari persamaan reaksi kesetimbangan air tersebut, didapatkan bahwa konstanta kesetimbangan kimianya adalah :Atau :KC [H2O] = [H3O+][OH-]Nilai [H2O] dapat dianggap tetap karena berwujud cair.Bila Kc x [H2O] = Kw, maka persamaan diatas akan menjadi :Kw = [H3O+][OH-]Pada suhu 25oC, diketahui bahwa [H3O+] = 1,0 x 10-7 M.Sedangkan dari persamaan reaksi kesetimbangannya diketahui [H3O+]=[OH-].Akibatnya :Kw = [H3O+][OH-] = (1,0 x 10-7) x (1,0 x 10-7) = 1,0 x 10-14ataupKw = - log Kw= -log 1,0 x 10-14 = 14Dari nilai [H3O+] dan [OH-] ini kita dapat menentukan apakah suatu larutan bersifat asam, basa atau netral.Larutan asam : bila [H3O+]>[OH-]Larutan netral: bila [H3O+]=[OH-]Larutan basa: bila [H3O+] 7Indikator Asam-BasaIndikator asam-basadigunakan untuk mengatahui apakah suatu larutan asam, basa atau netral. Indikator asam basa merupakan zat yang dapat mengalami perubahan warna dalam suatu rentang pH yang spesifik.Contoh :1. Kertas lakmus :dalam larutan asam mengubah lakmus biru menjadi merah.dalam larutan basa mengubah lakmus merah menjadi biru.2. Senyawa organik :fenolftalein (pp): rentang pH = 8,2 9,8 metil jingga: rentang pH = 3,2 4,43.pH meter pH LARUTAN ASAM KUAT DAN BASA KUATAsam Kuat :pH dihitung dari konsentrasi [H3O+] yang ada dalam larutan, dimana :pH = -log [H3O+] atau pH = -log [H+]Basa Kuat :pOH dihitung dari konsentrasi [OH-] yang ada dalam larutan,Dimana :pOH = -log [OH-]Dalam kesetimbangan air telah diketahui : Kw = [H+][OH-]-log Kw= -log [H+] + -log [OH-] pKw= pH + pOHKarena pKw = 14, maka pH + pOH = 14Jadi untuk basa kuat, didapatkan bahwa :pH = 14 + log [OH-] KESETIMBANGAN ASAM LEMAH DAN BASA LEMAHKesetimbangan Asam LemahSuatu asam lemah mengalami ionisasi dengan persamaan kesetimbangan reaksi :HA + H2O ===== H3O+ + A-Dengan konstanta protolisa asam :pH larutan asam lemah sangat tergantung dari nilai Ka ini, dimana dapat didefinisikan :[H+] = (Ka M)sehingga : pH = - (log Ka + log c)Semakin besar nilai Ka suatu asam semakin kuat keasamannya. Tabel 3 memperlihatkan nilai Ka dari beberapa asam.Tabel 3. Konstanta Protolisa bbp asam monoprotik pada 25 oCAsamKaAsamKaHCl2 x 106C6H8O68,0 x 10-5HNO24,5 x 10-4C6H5COOH6,5 x 10-5HF3,5 x 10-4CH3COOH1,8 x 10-5HCOOH1,8 x 10-4HCN4,9 x 10-10Sedangkan untuk asam diprotik/poliprotik, nilai Ka1 jauh lebih besar dari Ka2 atau Ka3, sehingga yang menentukan pH larutan adalah Ka1 (Lihat Tabel 4).Dengan demikian untuk larutan asam poliprotik :[H+] = (Ka1 M)pH = - (log Ka1 + log M)Tabel 4. Konstanta Protolisa setiap tahap dissosiasi untuk asam-asam poliprotik pada 25 oCAsamKa1Ka2Ka3H2CO34,3 x 10-75,6 x 10-11H2S1,0 x 10-7-10-7H2C2O45,9 x 10-26,4 x 10-5H3PO47,5 x 10-36,2 x 10-84,8 x 10-13H2SO4Sangat >>1,2 x 10-2H2SO31,5 x 10-26,3 x 10-8Kesetimbangan Basa LemahSuatu basa lemah mengalami ionisasi dengan persamaan kesetimbangan reaksi :B + H2O ===== BH+ + OH-Dengan konstanta protolisa asam :pH larutan basa lemah sangat tergantung dari nilai Kb ini.Dimana dapat didefinisikan :[OH-] = (Kb c)sehingga : pOH = - (log Kb + log c) pH = 14 + (log Kb + log c)Semakin besar nilai Kb, semakin kuat sifat kebasaannya. Tabel 5 memperlihatkan beberapa nilai Kb larutan basa lemah.Tabel 5. Nilai Kb dari beberapa basa lemah dan nilai Ka-dari asam konjugasinyaBasaKbAsam Konj.KaBBH+NH31,8 x 10-5NH4+5,6 x 10-10C6H5NH24,3 x 10-10C6H5NH3+2,3 x 10-5(CH3)2NH5,4 x 10-4C6H5NH3+1,9 x 10-11N2H48,9 x 10-7N2H5+1,1 x 10-8NH2OH9,1 x 10-9NH3OH+1,1 x 10-6CH3NH23,7 x 10-4CH3NH3+2,7 x 10-11Sedangkan untuk basa diprotik/poliprotik, nilai Kb1 jauh lebih besar dari Kb2 atau Kb3, sehingga yang menentukan pOH larutan adalah Kb1.Dengan demikian untuk larutan asam poliprotik :[OH-] = (Kb1 c)1/2pOH = - (log Kb1 + log c) pH = 14 + (log Kb1 + log c)Hubungan Ka dan KbTerdapat hubungan yang erat antara nilai Ka dan Kb suatu asam/basa. Dimana : Ka Kb = [H3O+][OH-] = Kw = 10-14Jika setiap suku di log kan, maka :-log Ka - log Kb = -log [H3O+]- log (OH-] pKa + pKb = pH + pOH = pKw = 14LARUTAN BUFFERLarutan buffer :Larutan yang mampu mempertahankan pH meskipun pada larutan tersebut ditambahkan sedikit asam maupun basa.Larutan buffer merupakan campuran dari :Suatu asam lemah dengan basa konjugasinya (garamnya)Suatu basa lemah dengan asam konjugasinya (garamnya)Contoh :Buffer asetat (campuran CH3COOH dengan CH3COONa) CH3COOH + H2O ==== CH3COO- + H3O+Buffer format (campuran HCOOH dengan HCOONa) HCOOH + H2O ==== HCOO- + H3O+Suatu buffer dapat mempertahankan pH dengan cara menetralisir asam atau basa yang ditambahkan pada larutan.Jika larutan buffer ditambah sedikit asam, maka asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan basa konjugasi dari asam lemah yang terdapat dalam larutan buffer.Contoh :Buffer asetat + larutan HCl, maka akan berlangsung reaksi netralisasi sbb: CH3COONa+ + HCl === CH3COOH + NaCl basa konjugasi dari bufferJika larutan buffer ditambah sedikit basa, maka basa yang ditambahkan akan bereaksi dengan asam lemah yang terdapat dalam larutan buffer.Contoh : CH3COOH + NaOH ==== CH3COONa + H2O asam lemah dari bufferMembuat Larutan BufferAda dua cara yang dapat ditempuh untuk membuat larutan buffer :Dengan menambahkan :asam lemah dengan basa konjugasinya (garamnya)basa lemah deangan asam konjugasinya (garamnya)contoh :CH3COOH, mempunyai basa konjugasi CH3COO-, sehingga garamnya dapt dipilih garam CH3COONa. Jadi larutan buffernya dibuat dari campuran : CH3COOH + CH3COONa asam lemah garamnya2. Dengan menambahkan :- Asam lemah dengan basa kuat- Basa lemah dengan asam kuat dengan syarat asam lemah/basa lemahnya bersisa.Contoh :Campuran CH3COOH (asam lemah) dengan NaOH (basa kuat).Larutan buffer akan terbentuk bila CH3COOH bersisa, tidak habis dalam reaksi.pH Larutan Buffer* pH larutan buffer yang berasal dari asam lemah dan garamnya dari basa kuat , dapat ditentukan dengan rumus :[H+] = Ka. Ca/Cg atau*pH larutan buffer yang berasal dari basa lemah dan garamnya dari asam kuat , dapat ditentukan dengan rumus :pOH = pKb +[basa][garam][OH -] = Kb. Cb/Cg atauKeterangan:Ca = konsentrasi asam Cg = konsentrasi garamnyaKa = tetapan ionisasi asam lemahCb = konsentrasi basaKb = tetapan ionisasi basa lemahJadi perbandingan konsentrasi dari asam lemah dan garamnya sangat menentukan pH dari larutan buffer. Proses pengenceran tidak akan mempengaruhi pH larutan buffer, sebab dengan pengenceran, baik konsentrasi garam maupun asam akan berubah secara bersamaan, sehingga perbandingan konsentrasinya akan tetap.Contoh Soal:1. Hitunglah pH larutan yang terdiri atas campuran 0.01 mol asam asetat dengan 0.1 mol natrium Asetat dalam 1 1iter larutan !Ka bagi asam asetat = 10-5Jawab:Ca = 0.01 mol/liter = 10-2 MCg = 0.10 mol/liter = 10-1 MpH= pKa + log Cg/Ca = -log 10-5 + log-1/log-2 = 5 + 1 = 62. Hitunglah pH campuran 1 liter larutan yang terdiri atas 0.2 mol NH4OH dengan 0.1 mol HCl ! (Kb= 10-5)Jawab:NH4OH(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq) + H2O(l)mol NH4OH yang bereaksi = mol HCl yang tersedia = 0.1 molmol NH4OH sisa = 0.2 - 0.1 = 0.1 molmol NH4Cl yang terbentuk = mol NH40H yang bereaksi = 0.1 molKarena basa lemahnya bersisa dan terbentuk garam (NH4Cl) maka campurannya akan membentukLarutan buffer. Cb (sisa) = 0.1 mol/liter = 10-1 MCg (yang terbentuk) = 0.1 mol/liter = 10-1 MpOH = pKb + log Cg/Cb = -log 10-5 + log 10-1/10-1 = 5 + log 1 = 5pH = 14 - p0H = 14 - 5 = 9Kapasitas Bufferadalah kemampuan dari buffer untuk dapat mempertahankan pH larutan.Nilainya sangat tergantung dari perbandingan konsentrasi garam dan asam lemah.Untuk volume larutan buffer yang sama, larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi akan mempunyai kapasitas buffer yang lebih besar. Sedangkan untuk larutan buffer yang mempunyai konsentrasi yang sama, maka volume larutan buffer yang lebih besar akan mempunyai kapasitas buffer yang lebih besar pula.Contoh :0,10 L larutan buffer yang mengandung 0,25 M HF dan 0,50 M NaF, akan mempunyai kapasitas pH yang lebih besar dibandingkan : 0,10 L larutan buffer yang mengandung 0,05 M HF dan 0,10 M NaF.0,5 L larutan buffer yang mengandung 0,10 M HCOOH dan 0,20 M HCOONa,akan mempunyai kapasitas buffer yang lebih besar dibandingkan :0,1 L larutan buffer yang mengandung 0,10 M HCOOH dan 0,20 M HCOONa. Kapasitas buffer maksimum dapat tercapai bila pH mendekati pKa Jadi dalam memilih buffer yang tepat untuk pH tertentu, pilihlah buffer dengan Ka yang mendekati pH dari larutan yang disangga.Contoh :Dari beberapa buffer yang tersedia :Buffer asetat (pKa = 4,7), buffer format (pKa = 3,7), buffer benzoat (pKa = 4,2) dan buffer bikarbonat (pKa = 6,4)Maka buffer yang paling baik dipakai untuk menyangga larutan dengan pH = 5 adalah buffer asetat, karena nilai Ka paling dekat dengan pH larutan.SISTEM BUFFER DALAM TUBUHPengaturan pH sangat penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh. Adanya sedikit perubahan pH dalam tubuh dapat menyebabkan terganggunya proses metabolisme dalam tubuh. Perubahan pH akan terlihat jelas pada kecepatan reaksi kimia di dalam sel. Pertahanan pH tubuh diatur oleh beberapa system buffer, yaitu :Buffer bikarbonatBuffer fosfatBuffer proteinKetiga buffer ini terutama ditemukan pada system pernafasan dan ekskresi ginjal.Buffer bikarbonatH2CO3 ==== H+ + HCO3-(pKa = 6,1)Buffer ini sangat penting pada system pernafasan dan ginjal.Buffer fosfatH2PO4- ====== 2 H+ + HPO4=(pKa = 6,8)Buffer ini sangat penting dalam pengaturan ekskresi ginjalBuffer proteinProtein juga bersifat buffer, dimana protein yang mempunyai gugus karbonil (-COOH) dan amina (-NH3) dapat berfungsi menetralkan asam/basa yang mengganggu kesetimbangan asam-basa.HIDROLISISHidrolisis adalah terurainya garam dalam air yang menghasilkan asam atau basa.ADA EMPAT JENIS GARAM, YAITU :1.Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl, K2SO4 dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang demikian nilai pH = 7 (bersifat netral).2.Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya NH4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam).3.Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya CH3COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa).4.Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya CH3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb. Garam Yang Terbentuk Dari Asam Kuat Dan Basa LemahKarena untuk jenis ini garamnya selalu bersifat asam (pH < 7) digunakan persamaan:[H+] = Kh . Cg dimana :Kh = Kw/Kb Kh = konstanta hidrolisisJadi[H+] = Kw/Kb . CgJika kita ingin mencari nilai pH-nya secara langsung, dipergunakan persamaan:pH = 1/2 (pKW - pKb - log Cg) Contoh soal:Hitunglah pH dari 100 ml larutan 0.1 M NH4Cl ! (Kb = 10-5)Jawab:NH4Cl adalah garam yang bersifat asam, sehingga pH-nya kita hitung secara langsung.pH= 1/2 (pKw - pKb - log Cg)= 1/2 (-log 10-14 + log 10-5 - log 10-1)= 1/2 (14 - 5 + 1)= 1/2 x 10= 5Garam Yang Terbentuk Dari Asam Lemah Dan Basa LemahUntuk jenis garam ini larutannya selalu bersifat basa (pH > 7), dan dalam perhitungan digunakan persamaan: [OH-] = Kh . Cg dimana:Kh = Kw/Ka Kh = konstanta hidrolisis[OH-] = Kw/Ka . CgJika kita ingin mencari nilai pH-nya secara langsung, dipergunakan persamaan:pOH = 1/2 (pKw + pKa + log Cg) Contoh soal:Hitunglah pH larutan dari 100 ml 0.02 M NaOH dengan 100 ml 0.02 M asam asetat ! (Ka = 10-5).Jawab:NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O- mol NaOH = 100/1000 x 0.02 = 0.002 mol- mol CH3COOH = 100/1000 x 0.02 = 0.002 molKarena mol basa yang direaksikannya sama dengan mol asam yang direaksikan, maka tidak ada yang tersisa, yang ada hanya mol garam (CH3COONa) yang terbentuk.- mol CH3COONa = 0.002 mol (lihat reaksi)- Cg = 0.002 mol/200 ml = 0.002 mol/0.2 liter = 0.01 M = 10-2 M- Nilai pH-nya akan bersifat basa (karena garamnya terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat), besarnya:pH = 1/2 (pKw + pKa + log Cg)= 1/2 (14 + 5 + log 10-2)= 1/2 (19 - 2)= 8.5