asam dan basa

Teori Arrhenius

            Larutan asam dan basa merupakan contoh dari larutan elektrolit. Arrhenius menjelaskan bagaimana kekuatan asam dalam larutan aqua tergantung pada konsentrasi ion-ion hydrogen di dalamnya.

            Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dalam air melepaskan ion H⁺ sedangkan basa adalah zat yang dalam air melepaskan ion OH^- .

Asam → x H⁺  + anion

x = valensi asam

Contoh:
 HCl_(aq)    →  H⁺_(aq) + Cl^-_(aq)    x = 1

Basa → x OH^-  + kation

x = valensi basa

Contoh:
NaOH_(aq) →  Na⁺_(aq) + OH^-_(aq)   x = 1

Ø  Tetapan Kesetimbangan Air (K_w)

Air hamper tidak menghantarkan arus listrik tetapi hanya memiliki aya hantar listrik yang sangat kecil berarti hanya sebagian molekul-molekul air dapat terionisasi menjadi ion H⁺ dan OH^- .

Persamaan ionisasi air

H₂O  ↔ H⁺  + OH^-

 

K_w          = [H⁺]  [OH]^-

Air merupakan elektrolit yang sangat lemah. Air terion menjadi H⁺ dan OH^- . Di dalam air terjadi kesetimbangan antara H₂O, ion H⁺ dan OH^- menurut persamaan:

H₂O_(l) ↔ H⁺_(aq) + OH^-_(aq).

Pada suhu 25⁰C Kw = 1,0 x 10^-14 = [H⁺] [OH^-].  Dalam air murni pada suhu 25⁰C [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M. Setiap larutan dalam air baik larutan asam maupun basa pada suhu 25⁰C berlaku:

Kw = 1,0 x 10^-14 = [H⁺] [OH^-]
Dalam larutan asam [H⁺] > [OH^-]
Dalam larutan netral [H⁺] = [OH^-]
Dalam larutan basa [H⁺] < [OH^-]

Ø  Kekuatan Asam dan Basa

·         Asam kuat

             yaitu senyawa asam yang larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya dan reaksinya berkesudahan.

Contoh :

 

                                                 ↓

 

                                                                         x = valensi asam

·         Asam lemah

             Yaitu senyawa asam yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya dan merupakan reaksi kesetimbangan.

Contoh :

 

                                                 ↓

 

                                                 ↓

 

·         Basa kuat

         Yaitu senyawa basa yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya dan merupakan reaksi berkesudahan.

Contoh :

                                                 ↓

                                                                                           M  = konsentrasi basa

                                                                                           x    = valensi basa

·         Basa lemah

        Yaitu senyawa basa yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya dan merupakan reaksi kesetimbangan.

Contoh :                                                                            

                                                  

                                                   ↓

                                                 ↓

                                                              ↓

                                  Keterangan :

                                 Kb = tetapan ionisasi basa

[H⁺]   =  . α                                         α   = derajat ionisasi

Ø  Derajat Keasaman (pH)

Menurut  Soren Lautiz Sorensen memperkenalkan suatu bilangan yang sederhana. Bilangan ini diperoleh dari hasil logaritma konsentrasi H⁺. Bilangan ini kita kenal dengan skala pH yang harganya berkisar antara 1-14.

 

Secara matematis, ditulis :

↓

↓

pada suhu 25⁰C, pKw = pH + pOH = 14

                                                                                             

Contoh Soal menghitung pH larutan asam/basa

1. Diketahui Kb NH₃ = 1 × 10^–5, maka pH larutan NH³ 0,1 M adalah . . . .
Pembahasan:
Senyawa NH₃ tergolong basa lemah. Oleh karena itu, konsentrasi ion OH^– dihitung dengan rumus basa lemah.
[OH^–] =  1 × 10^–3
pOH   = –log 1 × 10^–3 = 3 – log 1 = 3 – 0 = 3
pH = 14 – pOH = 14 – 3 =  11

2. Sebanyak 3,7 gram kalsium hidroksida, Ca(OH)₂ (Mr=74) dilarutkan dalam air sampai volume larutan 1 liter hitung pH larutan.
Penyelesaian:

Ca(OH)₂ adalah basa kuat

 Molaritas Ca(OH)₂ = g/Mr x 1000/mL = 3,7/74 x 1000/1000 = 0,05 M

[OH–] = Valensi x Mb = 2 x  0,05 M = 0,1 M

pOH  = - log [OH^–] = - log 0,1 = - log 1 x 10^-1 = 1 – log 1 = 1 – 0 = 1

pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

3. Larutan asam asetat (cuka) digunakan sebagai bumbu penyedap pada basa. Asam asetat adalah asam lemah dengan harga konstanta ionisasi Ka= 1,8 x 10^-5. Bila diketahui konsentrasi asam asetat 0,1 M. hitung pH larutan asam asetat tersebut !

Jawab:

 Asam asetat, CH₃COOH, adalah asam lemah

[ H^+] = 1,36 x 10^-3 M
pH = - log [ H⁺]= - log 1,36 x 10^-3 = 3 – log 1,36

4.Larutan asam sulfat pekat (Mr= 98) yang diperjual belikan mempunyai kadar 98% massa, dengan massa jenis 1,8 kg/L. Sebanyak 5 mL larutan asam pekat ini diencerkan dengan air sampai volume larutan 500 mL. Hitung pH larutan setelah diencerkan !

Penyelesaian:
Molaritas H₂SO₄ pekat = 10 x % x mJ = 10 x 98 x 1,8
Mr = 98
Molaritas H₂SO₄ setelah pengenceran:

V₁ x M₁ = V₂ x M₂
5 x 18 = 500 x M₂
M₂ = 5 x 18/500 = 0,18 M

[ H⁺] = Valensi x Ma = 2 x 0,18 M = 0,36 M = 3,6 x 10^-1 M
pH = - log 3,6 x 10^-1 = 1 – log 3,6

Ø  Indikator Asam-Basa

        Asam dan basa dapat ditunjukkan dengan menggunakan indikator asam-basa, yaitu zat-zat warna yang memberi warna berbeda dalam lingkungan asam dan dalam lingkungan basa. Contoh : Lakmus, fenolftalein, dan berbagai ekstrak bunga atau buah yang berwarna.

Trayek pH : adalah interval pH di mana suatu indikator mengalami perubahan warna

Indikator	Perubahan warna	Trayek pH
Metil merah (MM)	Merah ke kuning	3,1 – 4,4
Metil jingga (MJ)	Merah ke kuning	4,2 – 6,2
Lakmus	Merah ke biru	4,5 – 8,3
Brom timul biru (BTB)	Kuning ke biru	6,0 – 7,6
Fenolftalein (PP)	Tak berwarna ke merah muda	8,0 – 9,6

Contoh soal :

1.      2 Seorang siswa menguji larutan X dengan indikator tunggal menghasilkan data sebagai berikut :

Larutan X ditetesi indikator MM menghasilkan warna kuning
Dengan metil jingga menghasilkan warna kuning
Dengan btb menghasilkan warna biru
Dengan pp tidak berwarna
Berapa pH larutan X tersebut?

Penyelesaian:

Dengan indikator mm berwarna kuning berarti pH > 5,8
Dengan indikator mJ berwarna kuning berarti pH > 4,4
Dengan indikator btb berwarna biru berarti pH > 7,6
Dengan indikator pp tidak berwarna berarti pH < 8,2

                                                                                  BTB

             PP                         MJ

                                                                   MM

 

      1        2        3        4        5        6       7        8       9

Kesimpulan pH larutan 7,6 < pH < 8,2

 Teori Bronsted-Lowry

Asam ialah proton donor, sedangkan basa adalah proton akseptor.

Contoh:

1) HAc_(aq)    +  H₂O_(l)     ↔     H₃O⁺_(aq)  +    Ac^-_(aq)
     asam-1     basa-2           asam-2          basa-1
HAc dengan Ac^- merupakan pasangan asam-basa konjugasi.
H₃O+ dengan H₂O merupakan pasangan asam-basa konjugasi.
2) H₂O_(l)   +     NH_3(aq)   ↔    NH₄⁺_(aq)  +    OH^-_(aq)
    asam-1      basa-2            asam-2         basa-1
H₂O dengan OH^- merupakan pasangan asam-basa konjugasi.
NH₄⁺ dengan NH₃ merupakan pasangan asam-basa konjugasi.
Pada contoh di atas terlihat bahwa air dapat bersifat sebagai asam (proton donor) dan sebagai basa (proton akseptor). Zat atau ion atau spesi seperti ini bersifat ampiprotik (amfoter).
Catatan:
Makin kuat suatu asam makin lemah sifat basa basa konyugasinya
Makin lemah suatu asam makin kuat sifat basa basa konyugasinya
Makin kuat suatu basa makin lemah sifat asam asam konyugasinya
Makin lemah suatu basa makin kuat sifat asam asam konyugasinya

 Teori Asam Basa Lewis

o Asam = donor pasangan elektron.
o Basa = akseptor pasangan elektron.
o Reaksi asam dengan basa = pembentukan ikatan kovalen kordinasi.

Contoh Soal 1

Gunakan teori Lewis untuk menunjukkan bahwa raksi berikut merupakan reaksi asam basa.

a. BF₃ + F^- → BF₄^-
b. Cu₂+ + 4NH₃ → Cu(NH₃)

Jawab:

a.      BF₃ adalah asam karena menerima pasangan elektron
F^- adalah basa karena memberi pasangan elektron

BF₃            +          F^-        →                     BF₄^-

                        F                                                          F                                 

            F         ∙ B                      F ^-                                       F                     B          F

F                                                          F

            Asam lewis            basa lewis