Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan Ionisasinya, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia - Elektrolit kuat sanggup mempunyai daya hantar listrik yang kuat sebab mengalami ionisasi sempurna. Apa yang dimaksud dengan ionisasi sempurna? Suatu larutan sanggup mengalami ionisasi tepat bila derajat ionisasinya mendekati satu. Derajat ionisasi yakni perbandingan antara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan. (Bacalah juga : cara memilih pH dan pOH)
Ionisasi dan Disosiasi
Istilah ionisasi sering digunakan untuk reaksi penguraian senyawa ion menjadi ionionnya, sedangkan disosiasi digunakan untuk penguraian semua zat menjadi zat yang lebih sederhana. Tidak hanya senyawa ion, tetapi molekulpun sanggup menghasilkan ion saat bereaksi dengan air membentuk elektrolit. Karena hal inilah, istilah disosiasi lebih sering digunakan tanpa membedakan pengionan dari elektrolit ion maupun molekul. (Brady, 1999, hlm. 175)
Derajat ionisasi dilambangkan dengan α dan dirumuskan sebagai berikut.
α = jumlah zat yang mengion / jumlah mula-mula zat yang dilarutkan
Beberapa pola larutan elektrolit kuat yakni HCl, HNO3, H2SO4, NaOH, KOH, Ba(OH)2, dan Ca(OH)2. Bagaimanakah mencari pH masing- masing larutan? Perhatikanlah klarifikasi berikut.
1. Asam Kuat
HCl, HBr, HNO3, dan H2SO4 adalah asam kuat dan tergolong elektrolit kuat sehingga akan mengalami ionisasi tepat dan reaksi ionnya berkesudahan, tidak bolak-balik. Secara umum, apabila suatu asam kuat dilarutkan dalam air, maka reaksi yang terjadi yakni reaksi ionisasi dari asam kuat tersebut dan dituliskan sebagai berikut.
HnA(aq) n | → | H+(aq) | + | An-(aq) |
a M | (n.a) M | a M |
Dengan :
a = konsentrasi asam
M = molaritas larutan
n = jumlah ion H+ yang dihasilkan dari proses ionisasi asam
Sebagai pola yakni reaksi ionisasi asam klorida berikut.
HCl(aq) → H+(aq) + Cl-(aq)
pH larutan asam klorida di atas sanggup ditentukan apabila konsentrasi asamnya diketahui. Secara umum, untuk asam kuat, konsentrasi H+ dapat dihitung dengan rumus berikut.
[H+] = M x valensi asam
dengan M = konsentrasi larutan asam
Perhatikan pola soal di bawah ini semoga kalian lebih terang memahaminya.
Contoh Soal Asam Kuat (1) :
Hitunglah konsentrasi ion H+ dan pH dari larutan HCl 0,01 M.
Penyelesaian:
Diketahui :
[HCl] = 0,01 M
Ditanyakan :
[H+] dan pH.
Jawaban :
HCl(aq) | → | H+(aq) | + | Cl-(aq) |
0,01 M | 0,01 M | 0,01 M |
Konsentrasi ion H+ = 0,01 M x 1 = 0,01 M
pH = -log [H+] = - log 10-2 = 2
Jadi, konsentrasi H+ dari HCl 0,01 M yakni 0,01 M dan pH-nya 2.
Asam yang mengion tepat mempunyai derajat ionisasi 1 dan disebut sebagai asam kuat. Untuk mencari pH asam kuat digunakan rumus berikut.
pH = -log n [H+]
dengan n = valensi asam
Dari perumusan di atas sanggup dinyatakan bahwa pH asam kuat hanya ditentukan oleh banyaknya konsentrasi ion [H+]. Bagaimana halnya dengan basa kuat?
2. Basa Kuat
NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, dan Ba(OH)2 merupakan basa kuat dan termasuk dalam elektolit kuat sehingga bila dilarutkan dalam air akan terionisasi tepat menjadi ion-ionnya. Sama halnya dengan asam kuat, reaksi ini yakni reaksi berkesudahan. Salah satu misalnya yakni reaksi ionisasi NaOH berikut.
NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq)
Untuk memilih pH NaOH, perlu menghitung pOH-nya terlebih dahulu. pOH yaitu konsentrasi ion OH- yang sanggup dihitung dengan rumus berikut.
[OH-] = M x valensi basa
Sebagai contoh, simaklah soal di bawah ini.
Contoh Soal Basa Kuat (1) :
Hitunglah konsentrasi ion OH- dan pH dalam larutan NaOH 0,01 M
Penyelesaian:
Diketahui : [NaOH] = 0,01 M
Ditanyakan : [OH-] dan pH.
Jawaban :
Kita tuliskan dulu persamaan ionisasinya sebagai berikut.
NaOH(aq) | → | Na+(aq) | + | OH-(aq) |
0,01 M | 0,01 M | 0,01 M |
Konsentrasi ion OH- kita hitung menurut rumus di atas.
[OH-] = 0,01 M x 1 = 0,01 M
Karena valensi basa =1, maka konsentrasi hidroksida dikalikan dengan angka 1. Dari nilai [OH-] maka pOH sanggup dihitung sebagai berikut.
pOH = -log[OH-] = -log 10-2 = 2
Karena : pH + pOH = pKw = 14
Maka : pH= pKw – pOH = 14-2 = 12
Jadi, [OH-] dalam NaOH yakni 0,01 M dan pH-nya 12.
Selanjutnya, untuk penentuan pH larutan basa dengan valensi berapapun sanggup dilakukan tanpa menghitung pOH terlebih dahulu. Perhatikanlah persamaan berikut.
L(OH)n(aq) | → | Ln+(aq) | + | n OH-(aq) |
b M | b M | n b M |
dengan :
b = konsentrasi basa,
M = molaritas,
n = jumlah ion OH- yang dihasilkan dari proses ionisasi basa.
Karena : pH + pOH = pKw = 14
Maka : pH = pKw - pOH
Dengan : pOH = -log [OH-]
Maka : pH = pKw – (-log [OH-])
Dan dikarenakan pKw = 14, maka pH sanggup dirumuskan sebagai berikut.
pH = 14 – (-log [OH-])
Perhitungan untuk asam kuat dan basa kuat melibatkan konsentrasi asam/basanya dan valensi asam/basanya. Akan lain halnya dengan asam dan basa lemah. Bagaimana cara perhitungan mereka?
3. Asam Lemah
Golongan elektrolit lemah yakni zat yang mempunyai derajat disosiasi antara 0 < α <1 dan apabila dilarutkan dalam air hanya terurai sebagian. Salah satu pola asam lemah yakni CH3COOH. Selanjutnya bagaimanakah memilih pH asam elektrolit lemah?
Tentu saja lain antara perhitungan asam elektrolit lemah dengan asam elektrolit kuat. Asam lemah hanya mengalami ionisasi sebagian. Sehingga dalam pelarutan asam lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam dengan molekul asam yang terlarut dalam air, jadi bukan reaksi berkesudahan.
Dalam reaksi kesetimbangan akan diperoleh tetapan kesetimbangan apabila reaksi sudah setimbang. Dengan kata lain, konsentrasi reaktan sudah berkurang saat mengalami reaksi. Banyaknya konsentrasi yang bereaksi/mengion sangat tergantung pada derajat ionisasi (α), dan dirumuskan sebagai berikut.
α = jumlah zat yang mengion / jumlah mula-mula zat yang dilarutkan
Jumlah zat yang mengion = α x jumlah mula-mula zat yang dilarutkan.
Secara umum, reaksi kesetimbangan tersebut sanggup digambarkan sebagai berikut.
HnA(aq) D H+(aq) + A-n(aq)
Jika konsentrasi HA mula-mula = M, maka jumlah zat yang mengion atau bereaksi yakni α x M = αM, sehingga reaksi di atas sanggup ditulis sebagai berikut.
HA(aq) | D | H+(aq) | + | A-(aq) | |||
Mula-mula | : | M | - | - | |||
Bereaksi | : | -αM | +αM | +αM | |||
Setimbang | : | M(1–α) | αM | αM | ……….1 |
Sesuai perumusan matematika,
x – ax = x (1 - a)
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ionisasi asam disebut tetapan ionisasi asam (Ka) sehingga tetapan kesetimbangan reaksi di atas sanggup dinyatakan sebagai berikut.
Ka = 
Ka = 
………………………………………............ 2
………………………………………............ 2 Tetapan Ionisasi Asam (Ka)
Harga Ka merupakan citra kekuatan asam. Semakin besar harga Ka, berarti semakin besar ion H+ yang dihasilkan, atau semakin asam larutan tersebut. (Mulyono, 2006, hlm. 410)
Dalam larutan asam lemah terdapat dua macam kesetimbangan, yaitu kesetimbangan asam lemah dan kesetimbangan air. Kesetimbangan asam lemah dituliskan berikut.
HA(aq) | D | H+(aq) | + | A-(aq) |
M(1–α) | αM | αM |
Sedangkan kesetimbangan air dituliskan sebagai persamaan berikut.
H2O(aq) D H+(aq) + OH-(aq)
Ion H+ yang berasal dari HA lebih besar dibandingkan H+ yang berasal dari air sehingga kesetimbangan air bergeser ke kiri. Sebagai kesannya [H+] dari air makin kecil dan sanggup diabaikan terhadap H+ yang berasal dari HA. Karena sangat kecil maka (1 – α) 1 sehingga persamaan kesetimbangannya menjadi :
Ka = 
atau Ka = α2M
atau Ka = α2M α2 = 
sehingga α = 
sehingga α = Dari persamaan di atas sanggup disimpulkan bahwa derajat disosiasi sangat besar lengan berkuasa terhadap tetapan ionisasi asam. Semakin besar derajat disosiasinya, semakin besar pula kekuatan asam tersebut.
Selanjutnya, bagaimanakah menghitung pH larutan asam lemah?
Seperti telah kita ketahui, besarnya konsentrasi ion H+ sangat dipengaruhi oleh nilai derajat disosiasi (α) dan tetapan kesetimbangan ionisasi (Ka). Dengan demikian, untuk menghitung besarnya pH kalian harus memperhatikan kembali reaksi ionisasi asam dan tetapan kesetimbangannya.
Reaksi Ionisasi asam : HA(aq) D H+(aq) + A-(aq)
Tetapan Kesetimbangan:
Ka = ; Ka = ………………....................3
; Ka = ………………....................3 Derajat ionisasi (α) asam sangat kecil mendekati nol, sehingga konsentrasi asam HA tetap. Karena [H+] [A-], maka tetapan kesetimbangan pada persamaan 3 sanggup dituliskan:
Ka = 
; Ka = 
; Ka = jadi, [H+]2 = Ka x [HA] sehingga [H+] = 
[HA]= M (karena konsentrasinya tetap), sehingga :
[H+] = 
x M
x M Untuk memperjelas uraian di atas, perhatikan baik-baik pola soal berikut.
Contoh Soal Asam Lemah (3) :
Jika kesetimbangan ionisasi asam asetat 1 x 10-5 , maka berapakah pH larutan CH3COOH 0,001 M.
Penyelesaian:
Diketahui :
Ka CH3COOH = 1 x 10-5
[CH3COOH] = 0,001 M
Ditanyakan = pH = ....?
Jawaban :
Mula-mula kita can konsentrasi ion H+.
[H+] =
[H+] = 
= 
= 
= 10-4
= = = 10-4 Dan konsentrasi ion H+ kita hitung pH-nya
pH = - log [H+] = - log 10-4 = 4
Kaprikornus pH dart CH3COOH 0,001 M yakni 4.
4. Basa Lemah
Basa lemah yakni suatu basa yang bila dilarutkan dalam air hanya akan terurai sebagian saja. Karena hanya sedikit yang terurai, maka dalam pelarutan basa lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion OH- yang dihasilkan basa dengan molekul basa yang terlarut dalam air. Menghitung basa lemah pada prinsipnya sama dengan menghitung asam lemah.
Reaksi kesetimbangan dalam basa lemah sanggup digambarkan sebagai berikut.
LOH(aq) D L+(aq) + OH-(aq)
Jika konsentrasi LOH mula-mula = M, maka jumlah zat yang mengion/ bereaksi adalah α x M = αM sehingga reaksi di atas sanggup ditulis sebagai berikut.
LOH(aq) | D | L+(aq) | + | OH-(aq) | ||
Mula-mula | : | M | - | - | ||
Bereaksi | : | -αM | +αM | +αM | ||
Setimbang | : | M(1–α) | αM | αM |
Berdasarkan persamaan kesetimbangan di atas, maka tetapan ionisasi basa (Kb) sanggup dirumuskan sebagai berikut.
Kb = 
=
= Karena α sangat kecil, maka (1–α) ≈ 1 sehingga persamaan kesetimbangannya menjadi:
Kb = atau Kb = α2M
atau Kb = α2M α2 = 
sehingga α = 
sehingga α = Selanjutnya, bagaimanakah menghitung pH larutan basa lemah?
Karena besarnya konsentrasi ion OH- sangat dipengaruhi oleh nilai derajat disosiasi (α) dan tetapan kesetimbangan ionisasi (Kb), maka perhitungannya sebagai berikut.
[OH-] = 
; [LOH] = M
; [LOH] = M Karena konsentrasinya tetap, maka [OH-] = 
pOH = - log
Contoh Soal Basa Lemah (4) :
Hitunglah pH larutan AgOH 0,011 M (Kb = 1,1 x 10-4).
Penyelesaian :
Diketahui :
[AgOH] = 0,011 M
Kb = 1,1 × 10-4
Ditanyakan : pH.
Jawaban :
AgOH merupakan basa lemah sebab memiliki Kb. Mula-mula kita hitung [OH-]nya dahulu.
[OH-] = 
[OH-] = 
= 
= [OH-] = 11 × 10-4 = 1,1 × 10-3 M
Dengan harga [OH-] yang kita peroleh, lalu kita cari nilai pOHnya.
pOH = -log [OH-] = -log 1,1 × 10-3 = 3-log 1,1
Karena: pH + pOH = 14, maka :
pH = 14 – pOH =14 – (3-log 1,1)
pH = 11 + log 1,1
Jadi, harga pH dari 0,011 M AgOH yakni 11 + log 1,1.
Menghitung pH larutan dengan rumus sanggup dilakukan kalau konsentrasi larutannya diketahui. Lantas bagaimana cara memperkirakan pH suatu larutan yang tidak diketahui konsentrasinya?
Baca : Cara Memperkirakan pH Larutan dengan Beberapa Indikator
Reaksi Kesetimbangan dan Reaksi Berkesudahan
Reaksi berkesudahan merupakan reaksi searah sehingga penulisannya memakai tanda panah searah, sedangkan reaksi kesetimbangan merupakan reaksi bolak-balik sehingga pada penulisannya memakai tanda panah 2 arah, baik ke arah produk maupun ke arah reaktan. (Brady, 1999, hlm. 173-174)
Anda kini sudah mengetahui Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan Ionisasi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.
No comments:
Post a Comment