Tampilkan postingan dengan label kesetimbangan dalam larutan. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label kesetimbangan dalam larutan. Tampilkan semua postingan

Senin, 08 Desember 2014

KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN


PILIHAN GANDA
1. Campuran larutan-larutan berikut bersifat buffer, kecuali....
   A. Larutan NaH2PO4 dengan larutan Na2HPO4
   B. larutan HCOOH dengan larutan Ba(HCOO)2
   C. larutan NaOH dengan larutan Ba(HCOO)2
   D. larutan NH3 dengan larutan (NH4)2SO4
   E. larutan H3PO4 dengan larutan NaH2PO4

2. Larutan 25 mL CH3COOH 0,2 M ( Ka = 1 x 10-5 ) dicampurkan dengan 25 mL larutan NaOH 0,1 M, maka harga pH larutan yang terjadi adalah....
   A.   2,0             B.   2,5                C. 3,0                    D. 5,0                  E. 5,5

3. Pasangan larutan yang mempunyai pH = 8 adalah...
( Ka CH3COOH  = 10-5;  Kb NH3 (aq) = 10-5; Kw H2O  = 10-14 )
   A. 50 cm3 CH3COOH 0,1 M dan 50 cm3 CH3COONa  0,1 M
   B. 50 cm3 CH3COOH 0,1 M dan 50 cm3 CH3COONa  1 M
   C. 50 cm3 NH3  (aq) 0,1 M dan 50 cm3 NH4Cl  1 M
   D. 50 cm3 NH3 (aq ) 0,1 M dan 50 cm3 NH4Cl  0,2 M
     E. 50 cm3 NH3 ( aq ) 1 M dan 50 cm3 NH4Cl  0,1 M

4. Ke dalam 1 liter larutan asam asetat 0,1 M yang pH nya = 3 ditambahkan garam natrium asetat supaya pH-nya menjadi 2 kali semula. Ka asetat = 1 x 10-5. Garam natrium asetat yang ditambahkan itu sebanyak...
   A. 1 mol         B. 0,1 mol             C.  0,01 mol                D. 0,001 mol             E.  0,0001

5. 100 mL larutan asam lemah HA (Ka = 10-5 ), tepat bereaksi dengan 50 mL larutan KOH 0,2 M. Bila ke dalam 500mL larutan asam ini ditambahkan 1 g NaOH  ( Na = 23; O = 16; H = 1 ) maka pH larutan yang terjadi...
    A.   1             B. 2                   C.  3                       D. 4                    E. 5

6. Perbandingan volum CH3COOH 0,1 M ( Ka = 10-5  ) dan NaOH 0,1 M yang harus dicampurkan untuk membuat larutan buffer dengan pH = 6 adalah...
    A.   2   :  1        B. 1 : 10           C. 10  : 1             D.  11 : 1           E.  11  : 10

7. Ke dalam larutan basa lemah LOH ditambahkan padatan garam L2SO4 sehingga konsentrasi  LOH menjadi 0,1 M dan konsentrasi L2SO4 0,05 M. Bola Kbasa LOH = 10-5 maka pH campuran adalah...
     A. 11                    B. 9 + log 2              C. 9                              D. 5                       E. 5 - log2

8. Ion berikut mengalami hidrolisis dalam air, kecuali.......
     A. Na +      B. CN-                 C. CO32-                 D. Al3+                       E. S2-   

9. Dari campuran di bawah ini, yang menghasilkan garam terhidrolisis sebagian dan bersifat basa adalah...
   A. 50 cm3 0,5 M HCl   +   50 cm3 0,5 M NaOH
   B. 50 cm3 0,5 M HCl   +   50 cm3 0,5 M NH3
   C. 50 cm3 0,5 M HCl   +   100 cm3 0,5 M NH3
   D. 50 cm3 0,5 M CH3COOH   +   50 cm3 0,5 M NH3
   E. 50 cm3 0,5 M CH3COOH  +   50 cm3 0,5 M NaOH

10. Dari garam berikut yang mengalami hidrolisis total ialah...
   A.  NH4Br         B.   K2CO3              C.  BaCO3             D.  AlCl3               E.  Al2(CO3)2

11. Larutan NH4Cl dalam air mempunyai pH < 7. Penjelasan mengenai hal ini asalah...
   A. NH4+ menerima proton dari air
   B. Cl- bereaksi dengan air membentuk HCl
   C. NH4+ dapat memberi proton pada air
   D. NH4Cl mudah larut dalam air
   E. NH3 mempunyai tetapan setimbang yang besar.

12. Dalam larutan terdapat natrium asetat 0,1 mol/L yang mengalami hidrolisis, 
CH3COO-   +   H2O    <=======>    CH3COOH   +   OH-

13. Jika tetapan hidrolisis Kh = 10-9    maka larutan mempunyai pH...
   A.9             B.  7                   C. 6                       D. 5                  E. 1

14. Jika diketahui Ka CH3COOH = 10-5 maka pH larutan Ca(CH3COO)2 0,1 M adalah...
   A.  5          B. 5 - log 1,4        C. 9                   D. 9 - log 1,4           E. 9 + log 1,4

15. 50 mL larutan CH3COOH  Ka =10-5   direaksikan dengan 50 mL larutan KOH 0,1 M, pH campuran sekarang adalah....
   A. 3            B. 6 - log 7           C.  8  + log 7         D. 9 - log 7          E.  9 + log 7

16. Bila kelarutan barium fosfat  Ba3(PO4)2, ialah x mol/L, maka Ksp zai itu ialah...
   A. x2            B.  4x3            C.   27x4                   D. 27x                 E.   108x5

17. Kelarutan Ca(OH)2   = 1 x 10-2 M. Ksp Ca(OH)2 adalah...
   A. 1 x 10-6          B.  2 x 10-2          C.   4 x 10-6            D.  2 x 10-4           E.  4 x 10-4      

18. Hasilkali kelarutan Cr(OH)2 pada 289 K adalah 1,08 x 10-19 mol3L-3, kelarutan dari Cr(OH)2 sebesar...
   A.  3,0 x 10-7 mol/L
   B.  3,22 x 10-9 mol/L
   C.  3,28 x 10-9 mol/L
   D.  6,56 x 10-10 mol/L
   E.  16,4 x 10-10 mol/L 

19. Jika Ksp Mg(OH)2 pada suhu tertentu sama dengan   , maka kelarutan Mg(OH)2 dalam 500 cm3 larutan.... (Mr = 58)
   A.  58   x 10-9 gram
   B.  116  x 10-9 gram
   C.  29   x 10-4 gram
   D.  58   x 10-4 gram
   E.  116   x 10-4 gram 

20. Di antara zat berikut ini yang kelarutannya paling besar dinyatakan dalam mol/L, ialah...
   A.  BaCrO4   ( Ksp = 1,2 x 10-10 )
   B.  BaSO4   ( Ksp  =  1,1 x 10-10 )
   C.  AgCl   ( Ksp  =  1,8 x 10-10 )
   D.  Ag2CrO4  ( Ksp =  1,1 x 10-12 )
   E.  CaF2   ( Ksp  =  3,4 x 10-11 )

21. Tetapan hasil kali kelarutan dari perak azida, AgN3, timbal azida, Pb(N3)2 dan strontium fluorida SrF2, adalah sama besar pada temperatur yang sama. Jika kelarutannya dinyatakan S, maka pada temperatur yang sama...
   A.  S AgN3  =  S Pb (N3)2   =  S SrF2
   B.   S AgN3  =  S Pb (N3)2   >  S SrF2
   C.  S AgN3  >  S Pb (N3)2   >  S SrF2
   D.  S AgN3  <  S Pb (N3)2   <  S SrF2
   E.   S AgN3  <  S Pb (N3)2   =  S SrF2

22. Kelarutan L (OH)2 dalam air sebesar  5 x 10-4  mol/L. Maka larutan jenuh L(OH)2 dalam air mempunyai pH sebesar....
   A.  10,3                B.  11,0                 C. 9,7                  D. 3,7                   E. 12,0

23. Larutan jenuh basa L(OH)2 mempunyai pH sebesar 10. Ksp basa itu adalah....
   A.   3,3 x 10-17
   B.   4  x  10-16
   C.   2,7  x  10-15
   D.   4   x   10-12
   E.   3,3   x  10-5

24. Lima gelas kimia yang berisi larutan dengan volume yang sama. Jika ke dalam kelima gelas kimia itu dilarutkan sejumlah perak klorida padat, maka perak klorida padat paling mudah larut dalam gelas kimia yang berisi........M HCl
   A.   0,01             B.  0,10            C.  1,00                 D.  0,20             E.  2,00

25. Bila Ksp CaF2 =4 x 10-11    , maka kelarutan CaF2 dalam 0,01 M CaCl2....
   A.  2,3   x   10-5
   B.   3,2  x    10-5
   C.   1,28   x    10-4
   D.   3,4   x   10-4
   E.  4,3   x   10-4

26. Kelarutan AgCl dalam air adalah10-5  ml/L. Kelrutan AgCl dalam larutan  CaCl2 0,03M
   A.   2 x 10-9
   B.   1 x 10-9
   C.   5 x 10-10
   D.   2 x 10-4
   E.   1 x 10-4

27. Hasil kelarutan Ksp dari Mg(OH)2  =  1,2 x10-11. Bila larutan MgCl2 0,2 M dinaikkan pH nya dengan jalan penambahan NaOH, maka endapan akan mulai terbentuk pada pH kira-kira..
   A.   8                B.   9                 C.   10                D.  11                    E.  12

28. Dalam suatu larutan terdapat ion-ion  Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ dan Pb 2+  dengan konsentrasi yang sama. Apabila larutan itu ditetesi dengan larutan Na2SO4, maka zat yang mula-mula mengendap ialah ...
   A.   CaSO4  (Ksp = 2,4 x 10-10)
   B.   SrSO4  (Ksp = 2,5 x 10-7 )
   C.   BaSO4  (Ksp = 1,1 x 10-10)
   D.   PbSO4  (Ksp = 1,7 x 10-8)
   E.   Mengendap bersama-sama

29. Ke dalam 100 mL larutan netral yang merupakan campuran dari larutan-larutan garam, KCl ( 10-3 mol), K2CrO4  (10-3 mol), dan K2SO4 (10-3 mol) di tambah 100 mL larutan Pb(NO3)2 (2 x 10-3 mol) Campuran ini di aduk secara merata. Ksp PbCl2 = 1,7 x 10-5; Ksp PbCrO4 = 2 x 10-14; Ksp PbSO4 = 2 x 10-5. Endapan yang terjadi adalah... 
   A.  PbSO4          B.   PbCl2         C.   PbCrO4        D  PbCl2 & PbCrO4      E. PbCrO4 & PbSO4

30. Diketahui  Ksp AgI =   10-16 . Apabila 100 mL larutan AgNO3 0,2 M dicampur dengan 100 mL larutan KI 0,4 M maka konsentrasi    Ag+  dalam campuran adalah...
   A.   0,1 mol/L
   B.   1 x 10-8 mol/L
   C.   1 x 10-8 mol/L
   D.   5 x 10-16 mol/L
   E.   1 x 10-16 mol/L

 Soal Essay
A. Soal Larutan Penyangga

1. Apa yang dimaksud dengan larutan penyangga? ebutkan 2 jenis panyangga masing-masing contohnya.

2. Tentukan pH larutan yang dibuat dengan mencampur 100 mL larutan NH3 0,1 M dengan 500 mL larutan NH4Cl 0,1 M  ( Kb NH3  =  1,8 x10-5 ). Berapakah jadinya pH larutan itu jika ditambah lagi 10 mL larutan NaOH 0,1 M?

3. Hitunglah pH dari 1 liter larutan yang mengandung 50 mmol CH3COOH dengan 5 mmol NaCH3COO. Ka CH3COOH = . Ap10-5abila ke dalam larutan itu ditambah lagi 1 liter air, berapakah pH larutan sekarang ?

4. 100 mL larutan CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 100 mL larutan NaOH 0,1 M. Tentukan pH larutan-larutan itu sebelum dan sesudah dicampurkan . ( Ka CH3COOH = 10-5)

5. 100 mL larutan NH3 0,2 M dicampurkan dengan 100 mL larutan HCl 0,1 M. Tentukan pH larutan-larutan itu sebelum dan sesudah di campurkan. (  Kb NH3  =  10-5)

6. Berapa gram amonium sulfat, (NH4)2SO4, harus ditambahkan ke dalam 500 mL larutan NH3 0,1 M untuk mendapatkan larutan penyangga dengan pH = 9?  ( Kb NH3 =10-5  )  H = 1; N = 14;  O = 16; S = 32)

7. Berapa mL larutan CH3COOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 200 mL larutan NaCH3OO  0,1 M untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 5 ? Ka CH3COOH =  10-5 )

8. Berapa mL larutan NaOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 5  ( Ka CH3COOH =10-5  )

9. Ke dalam 400 mL larutan CH3COOH 0,1 M harus ditambahkan larutan NaCH3COO 0,2 M sehingga konsentrasi ion Na+  = 0,1 M. Tentukan pH campuran. ( Ka CH3COOH = 10-5   )

10. Berapa mL larutan NaOH 0,1 M dan larutan CH3COOH 0,1 M masing-masing diperlukan untuk membuat 120 mL larutan penyangga dengan pH 5 ? ( Ka CH3COOH = 10-5  )

B. Soal Hidrolisis Garam
1. Tentukan apakah garam-garam berikut mengalami hidrolisis atau tidak. Bila Ya katakan apakah hidrolisis total atau sebagian , bagaimanakah sifat larutan ( bersifat asam atau basa), tuliskan reaksi hidrolisisnya!
a. Na2CO3                       d. (NH4)2 CO3
b. (NH4)2SO4                  e. K2SO4
c. Na2S                             f. Ba (CH3COO)2

2. Tentukan tetapan hidrolisis garam-garam berikut
a. NaCH3COO ( Ka CH3COOH  = 1,8 x10-5 )
b. NH4Cl  (Kb NH3 = 1,8 x 10-5)

3. Berapakan pH larutan garam berikut :
a. Natrium benzoat (NaC6H5COO) 0,1 M; Ka C6H5COOH  = 6,3 x 10-5
b. Natrium sianida  ( NaCN) 0,1 M ; 4,9 x10-10   )
c. Amonium sulfat (NH4)2 SO4 0.1 M Kb NH3 = 1,8 x10-5

 4.  50 mL larutan NaOH dicampurkan dengan 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M. Tentukan pH campuran (Ka CH3COOH = 1,8 x 10-5)

5. 50 mL larutan NH3 0,1 M dicampurkan dengan 50 mL larutan HCl 0,1 M. Tentukan pH campuran ( Kb NH3 = 1.8 x 10-5)

6. Berapa gram kristal NH4Cl diperlukan untuk membuat 500 mL larutan dengan pH = 5 ?  ( H = 1; N= 14; Cl = 35,5 )

C. Soal Kelarutan dan Hasilkali Kelarutan
1. Apakah yang dimaksud dengan :
    a. larutan jenuh
    b. kelarutan

2. Tuliskan persamaan tetapan hasilkali kelarutan Ksp) dari masing-masing garam berikut :
    a. PbSO4                                    d.   Al2(CO3)2
    b. PbBr2                                      e.  Mg3(PO4)2
    c.  Zn(OH)2                                 f.  Ag2S

3. Kelarutan magnesium oksalat, MgC2O4 dalam air adalah 0,0093 mol/L. Hitunglah Ksp magnesium oksalat itu (O = 16; C = 12; Mg = 24)

4. Dalam 500 mL larutan dapat larut 0,65 gram Cu(IO3)2. Berapakah Ksp garam itu ? (O = 16; Cu = 63,5; I = 127)

5. Tentukan konsentrasi ion Ag+ dalam larutan jenuh Ag2CrO4, Ksp  Ag2CrO4 = 1,1 x 10-12 

6. Ksp Ca(OH)2 =  5 x10-6     Tentukan pH larutan jenuh Ca(OH)2

7. Larutan jenuh Mg(OH)2 mempunyai pH = 10,5. Tentukan Ksp Mg(OH)2

8. Dalam 100 mL larutan jenuh Ca3(PO4)2 terdapat 0,01 mg ion Ca2+. Tentukan harga Ksp Ca3(PO4) tersebut. ( Ca = 40)

9. Diketahui Ksp dari Mg(OH)2 = 2 x 10-11
    Hitunglah kelarutan Mg(OH)2 dalam
   a. air murni
   b. larutan NaOH 0,1 M
   c. larutan MgSO4 0,1 M

10. Untuk menetralkan 10 mL larutan jenuh M(OH)2 dalam larutan NaOH 0,1 M diperlukan 11,5 larutan HCl 0,1 M. Tentukan Ksp basa M(OH)2 itu.

11. Tentukan konsentrasi ion Ag+ minimum yang diperlukan untuk mengendapkan AgCl dari masing-msing larutan berikut :
     a. NaCl 0,1 M    b. CaCl2      Ksp AgCl = 2 x 10-10

12. Tunjukkan dengan perhitungan, apakah terbentuk endapan Mg(OH)2 apabila ke dalam 1 liter  larutan MgCl2 0,1 M ditambahkan 1 gram kristal NaOH. ( H= 1; O = 16; Na = 23); Ksp Mg(OH)2  = 2 x 10-11

13. Suatu basa M(OH)2 mempunyai harga Ksp = 1 x10-15. Apakah terbentuk endapan M (OH)2 apabila :
   a. 50 mL larutan MSO4 0,01 M dicampur dengan 50 mL larutan NH3 0,1 M
   b. 50 mL larutan MSO4 0,01 M dicampur dengan 50 mL larutan yang mengandung NH3 dan NH4Cl masing-masing 0,1 M ( Kb NH3 = 1,8 x10-5    )

14. 50 mL larutab jenuh  CaSO4 dicampurkan dengan 50 mL larutan jenuh BaSO4.
   a. Bila pada pencampuran itu dianggap tidak terjadi reaksi, tentukan konsentrasi ion-ion.Ca2+, Ba2+ dan SO42-   dalam campuran
b. Hitung hasilkali ion-ion [Ca2+ ]  [SO42-  ]    dan [Ba2+  ]  [SO42-]
c. Berdasarkan hasil perkalian konsentrasi ion-ion pada pertnyaan (b) apakah yang terjadi pada pencampuran tersebut?
   (Ksp CaSO4 = 2,4 x  10-5 ; Ksp BaSO4 = 1,1 x 10-10  )

MATERI KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN :
LARUTAN PENYANGGA
HIDROLISIS GARAM
KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN
KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN



 HIDROLISIS GARAM
Beberapa jenis garam mengalami hidrolisis dalam air.
      Reaksi asam dengan basa membentuk garam dan air disebut reaksi penetralan. Akan tetapi larutan garam tidak selalau bersifat netral. Untuk mengetahui sifat dari alrutan garam, dilakukan Percobaan sebagai Berikut :
     Pada kegiatan ini diuji sifat dari berbagai jenis larutan garam dengan indikator asam-basa. Anda tentu dapat menemukan bahwa larutan garam ada yang bersifat netral, bersifat asam atau bersifat basa. Sifat larutan itu tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa penyusunannya. Perhatikan tabel berikut :
Asam pembentuk
Basa pembentuk  
Sifat larutan
Contoh
Kuat
Kuat
Lemah
Lemah

Kuat
Lemah
Kuat
Lemah

Netral
Asam
Basa
Bergantung pada kekuatan relatif asam basa
NaCl; K2SO4
NH4Cl; AlCl3
NaCH3COO; KCN
NH4CH3COO;   (NH4)2CO3

   Mengapa larutan garam ada yang bersafat asam, basa atau netral ? untuk menjelaskan sifat larutan garam digunakan konsep hidrolisis. Hidrolisis adalah istilah umum untuk reaksi zat dengan air  ( hidrolisis berasal dari kata hidro yang berarti air dan lisis yang berarti peruraian). Menurut konsep ini, komponen garam ( kation dan anion) yang berasal dari asam lemah dan basa lemah  bereaksi dengan air (terhidrolisis) membentuk ion H3O+ ( = H+  ) atau ion OH-   . Jika hidrolisis menghasilkan ion  H3O+ maka larutan bersifat asam, tetapi jika hidrolisis menghasilkan ion OH-   maka larutan bersifat basa.
   Hidrolisis garam sebenarnya adalah reaksi asam-basa Bronsted Lowry. Komponen garam yang berasal dari asam atau basa merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif kuat dapat bereakasi dengan air, sedanngkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air, sedangkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air. Dalam kaitan ini, air dapat berlaku baik sebagai asam maupun sebagai basa dan merupakan asam atau basa lemah.

1. Garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis.
Contoh  :  NaCl
Di dalam air, NaCl terion sempurna membentuk ion  Na+   dan  ion Cl-
     NaCl  (aq)  ---->  Na+  (aq)       +    Cl-
Baik ion  Na+    maupun   berasal dari elektrolit kuat, jadi merupakan asam atau basa lemah, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air.
       Na+      (aq)   +   H2O  ( l )   --/-->  ( tidak terhidrolisis)
       Cl-        (aq)   +   H2O ( l )    --/--> ( tidak terhidrolisis )
Oleh karena itu larutan bersifat netral

2. Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Contoh  :  NaCH3COO
Dalam air, NaCH3COO terion sempurna membentuk ion Na+  dan CH3COO-  . Ion Na+    berasal dari basa kuat ( NaOH), tidak bereaksi dengan air; ion  CH3COO-  berasal dari asam lemah CH3COOH, bereaksi dengan air. Jadi NaCH3COO terhidrolisis sebagian (parsial).
NaCH3COO (aq)    ------>       Na+  (aq)   +  CH3COO- (aq)
CH3COO (aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH-  (aq)

Na+  (aq)   +   H2O     --/--->        (tidak ada reaksi)
Hidrolisis menghasilkan ion  OH-  sehingga larutan bersifat basa  (pH > 7 )
       Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu mengalami hidrolisis, tetapi cukup untuk mengubah pH larutan. Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis dinyatakan dengan lambang Kh.
    Persamaan tetapan hidrolisis untuk CH3COO-  , adalah sebagai berikut :
     Kh  =  [CH3COOH] [OH-]
                   CH3COO-
 Konsentrasi ion  OH-  sama dengan konsentrasi CH3COOH. Sedangkan konsentrasi kesetimbangan ion  CH3COO-  dapat dianggap sama dengan konsentrasi ion  CH3COO-    yang berasal dari garam ( jumlah ion CH3COO-  yang terhidrolisis dapat diabaikan ). Jika konsentrasi ion CH3COO-   itu dimisalkan M, maka persamaan dapat ditulis sebagai berikut :                
    Kh  =  [ OH-  ]2                   [  OH-  ]   =√ Kh  x M  
                  M
Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah  CH3COOH (Ka) dan tetapan kesetimbangan air  ( Kw).
CH3COOH (aq)    <======> CH3COO-   (aq)  + H+   (aq)                              K = Ka
  CH3COO-(aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH-  (aq)    K = Kb
                                H2O (l)    <======>    H+   +   OH-                                                 K  =  Kw
Menurut prinsip kesetimbangan, untuk reaksi-reaksi kesetimbangan di atas berlaku persamaan berikut :
                   Ka  x  Kb     =    Kw
                   Kh    =   Kw  
                                  Ka
Penggabungan persamaan diatas menghasilkan persamaan berikut :
                 [OH-]   =  Kw/Ka M
dengan.
Kw   =   tetapan kesetimbangan air
Ka    =   tetapan ionisasi asam lemah
Kb    =   konsentrasi anion yang terhidrolisis

Contoh soal :
Tuliskan reaksi hirolisis garam-garam berikut :
a. Na2CO3                 b. KCN
Jawab :
Na2CO3 maupun KCN merupakan garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah, sehingga dalam air mengalmi hidrlolisis parsial ( anion terhidrolisis).
a.    Na2CO3(aq)      ---------->       2Na+(aq)     +   CO3 2- (aq)
       CO3 2-  (aq)   +   H2O       <====>      HCO3 (aq)   +   OH (aq)
b.    KCN (aq)      ------->      K+ (aq)     +   CN- (aq)

       CN-  (aq)    +   H2O  (l)       <=====>    HCN  (aq)    +   OH-  (aq)

Contoh soal :
Tentikan pH larutan Ca(CH3COO)2  0,1  M;  KaCH3COOH  = 1,8 x10-5 
Jawab  :
Ca(CH3COO)2 merupakan faram yang berasal dari basak  kuat dan asam lemah, sehingga anionnya terhidrolisis.
Ca(CH3COO)2  (aq)     -------->    Ca 2+ (aq)   +   2 CH3COO- (aq)
      0,1 M                                            0,1 M                 0,2 M
[OH-]   =   √Kw/Ka M     = √( 10-4/1,8 x 10-5) x 0,2     =   √1,11 x 10 -10  =  1.05 x 10-5
pOH  =  - log (OH-)   = -log  1,05 x 10-5   =   5 – log 1,05

pH    =  14 – pOH   = 9 + log 1,05    =    9,02


3. Garam dari asam Kuat dan Basa lemah
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Garam yang terbentuk dari asam kuaat dan basa lemah dalam air bersifat asam karena kationya terhidrolisis ( memberi proton terhadap air), sedangkan anionnya tidak.

Contoh 1 : NH4Cl
   Dalam larutan NH4Cl terion sempurna menjadi ion NH4 +   dan ion  Cl-    . Ion NH4 +   yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah NH3, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  Cl-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat HCl, tidak cukup kuat menarik proton.
NH4Cl  (aq)   --------->      NH4 + (aq)    +   Cl-   (aq)
NH4 + (aq)   +   H2O ( l)    <=========>       NH3 (aq)    +   H3O + (aq)

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

Contoh 2 : Al2 (SO4)3
   Dalam larutan Al2(SO4)3 terion sempurna menjadi ion  Al 3+  dan ion SO4 2-  . Ion Al 3+  mengikat beberapa molekul air membentuk kation terhidrasi   Al(H2O)6 3+ . Kation terhidrasi bersifat asam, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  SO4 2-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat H2SO4 tidak cukup kuat menarik proton. Oleh karena itu, Al2(SO4)3 terhidrolisis parsial dan larutan bersifat asam.
Al2(SO4)3 (aq)      ---------->        2 Al 3+  (aq)   +   3SO4 2-    (aq)
Al 3+  (aq)   +   6 H2O ( l)     -------->    Al(H2O)6 3+   (aq)
Al(H2O)6 3+  (aq)   +   H2O ( l)    <=======>         Al(H2O)5(OH) 2+ (aq)   +   H3O+ (aq)
SO4 2- (aq)   +   H2O (l)   ----/--->      tidak bereaksi        
Jika kation yang terhidrolisis itu dimisalkan sebagai BH+, maka reaksi serta persamaan tetapan hidrolissinya adalah sebagai berikut :
BH+  (aq)   +   H2O (l)    <=======>       B ( aq)   +   H3O + (aq)
Kh     = [B] [H3O+]
                [BH+]  
Konsentrasi BH+ mula-mula tergantung pada konsentrasi garam yang dilarutkan. Misalnya konsentrasi BH+ mula-mula = M dan konsentrasi BH+ yang terhidrolisis = x, maka konsentrasi kesetimbangan dari semua komponen adalah sebagai berikut :
                       BH + (aq)   +   H2O ( l)      <======>      B (aq)   +   H3O+ (aq) 
mula-mula :     M                                                                -                  -
reaksi        :     - x                                                                + x             + x
setimbang  :     M - x                                                             x                  x
Oleh karena nilai x relatif kecil jika dibandingkan dengan M, maka  M  -  x  = M. Dengan pengertian itu serta mengganti   H3O+  dengan   H+  . Maka diperoleh persamaan berikut :.
Kh   =  [ H+]2
            M
Atau
[ H+]  =  √Kh  x  M
 Sebagaimana halnya penurunan persamaan diatas , harga Kh diatas dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa ( B) dan tetapan hasil kali ion air (Kw).
BH+ (aq)      +    H2O (l)     <=====>         B (aq)        +  H3O+  (aq)             K  =  Kh
B (aq)          +   H2O ( l)      <=====>          BH+ (aq)    +   OH- (aq)              K = Kb           
         H2O (l)   +   H2O ( l)   <=====>        H3O+ (aq)    +   OH- (aq)
                              H2O (l)    <=====>         H+  (aq)       +   OH-  (aq)           K  =  Kw
Menurut prinsip kesetimbangan,  berlaku  :
        Kh   x   Kb   =  Kw
Atau   
           Kh  =  Kw/Kb
Penggabungan persamaan tersebut diatas menghsilkan persamaan sebagai berikut :
                 [ H + ]   =  √(Kw/ Kb) M
Dengan
Kb     = tetapan ionisasi bsa lemah pembentuk garam
M     =  molaritas kation ( komponen garam yang terhidrolisis)
Kw   =  tetapan hasil kali ion air      

Contoh Soal :
Berapakan pH larutan 0,1 M NH4Cl ?  Kb NH3  = 1,8 x 10-5
Jawab
    NH4Cl  (aq)    ------>       NH4+ (aq)      +   Cl- (aq)
Ion NH4+   mengalami hidrolisis :
   NH4+ (aq)   +   H2O (l)   <======>        NH3 (aq)   +   H3O+ (aq)
[ H+]  = √(Kw/Kb) M   =   √(10-14/1,8 x 10-5) x 0,1   = 7,45 x 10-6
pH  = 5,1 


4. Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total dalam air.
    Baik anion maupun kation dari garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah terhidrolisis dalam air, sehingga disebut hidrolisis total. Contoh NH4CH3COO. Dalam larutan, NH4CH3COO terion sempurna menjadi ion    NH4+   dan ion    CH3COO-     . Baik ion    NH4+   maupun  ion    CH3COO-    berasal dari elektrolit lemah, keduanya terhidrolisis.
NH4CH3COO (aq)   -------->     NH4+ (aq)    +   (aq)
NH4 + (aq)   +   H2O ( l)      < =====>   NH3 (aq)      +    H3O+  (aq)

CH3COO- (aq)    +   H2O  ( l )    < ======>    CH3COOH (aq)   +  OH- (aq)
     Sifat larutan tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang bersangkutan. Jika asam lebih lemah daripada basa ( Ka < Kb), maka anion akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat basa; jika basa lebih lemah dari asam ( Kb < Ka), kation yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika asam sama lemahnya dengan basa ( Ka = Kb ), larutan akan bersifat netral.
    Adapun pH larutan, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam. pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran. pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus  :
                                           [ H+]   =   √(Kw.Ka)/Kb
                                           Kh   =    Kw/(Ka.Kb)

Pelajari materi yang berkaitan :
  1. HIDROLISIS GARAM
  2. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN
  3. LARUTAN PENYANGGA
EVALUASI KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN



Sumber :
KIMIA 2000 3A SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama, Michael Purba, Penerbit Erlangga, 2000



Minggu, 07 Desember 2014

KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN



 HIDROLISIS GARAM
Beberapa jenis garam mengalami hidrolisis dalam air.
      Reaksi asam dengan basa membentuk garam dan air disebut reaksi penetralan. Akan tetapi larutan garam tidak selalau bersifat netral. Untuk mengetahui sifat dari alrutan garam, dilakukan Percobaan sebagai Berikut :
     Pada kegiatan ini diuji sifat dari berbagai jenis larutan garam dengan indikator asam-basa. Anda tentu dapat menemukan bahwa larutan garam ada yang bersifat netral, bersifat asam atau bersifat basa. Sifat larutan itu tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa penyusunannya. Perhatikan tabel berikut :
Asam pembentuk
Basa pembentuk  
Sifat larutan
Contoh
Kuat
Kuat
Lemah
Lemah

Kuat
Lemah
Kuat
Lemah

Netral
Asam
Basa
Bergantung pada kekuatan relatif asam basa
NaCl; K2SO4
NH4Cl; AlCl3
NaCH3COO; KCN
NH4CH3COO;   (NH4)2CO3

   Mengapa larutan garam ada yang bersafat asam, basa atau netral ? untuk menjelaskan sifat larutan garam digunakan konsep hidrolisis. Hidrolisis adalah istilah umum untuk reaksi zat dengan air  ( hidrolisis berasal dari kata hidro yang berarti air dan lisis yang berarti peruraian). Menurut konsep ini, komponen garam ( kation dan anion) yang berasal dari asam lemah dan basa lemah  bereaksi dengan air (terhidrolisis) membentuk ion H3O+ ( = H+  ) atau ion OH-   . Jika hidrolisis menghasilkan ion  H3O+ maka larutan bersifat asam, tetapi jika hidrolisis menghasilkan ion OH-   maka larutan bersifat basa.
   Hidrolisis garam sebenarnya adalah reaksi asam-basa Bronsted Lowry. Komponen garam yang berasal dari asam atau basa merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif kuat dapat bereakasi dengan air, sedanngkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air, sedangkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air. Dalam kaitan ini, air dapat berlaku baik sebagai asam maupun sebagai basa dan merupakan asam atau basa lemah.

1. Garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis.
Contoh  :  NaCl
Di dalam air, NaCl terion sempurna membentuk ion  Na+   dan  ion Cl-
     NaCl  (aq)  ---->  Na+  (aq)       +    Cl-
Baik ion  Na+    maupun   berasal dari elektrolit kuat, jadi merupakan asam atau basa lemah, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air.
       Na+      (aq)   +   H2O  ( l )   --/-->  ( tidak terhidrolisis)
       Cl-        (aq)   +   H2O ( l )    --/--> ( tidak terhidrolisis )
Oleh karena itu larutan bersifat netral

2. Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Contoh  :  NaCH3COO
Dalam air, NaCH3COO terion sempurna membentuk ion Na+  dan CH3COO-  . Ion Na+    berasal dari basa kuat ( NaOH), tidak bereaksi dengan air; ion  CH3COO-  berasal dari asam lemah CH3COOH, bereaksi dengan air. Jadi NaCH3COO terhidrolisis sebagian (parsial).
NaCH3COO (aq)    ------>       Na+  (aq)   +  CH3COO- (aq)
CH3COO (aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH-  (aq)

Na+  (aq)   +   H2O     --/--->        (tidak ada reaksi)
Hidrolisis menghasilkan ion  OH-  sehingga larutan bersifat basa  (pH > 7 )
       Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu mengalami hidrolisis, tetapi cukup untuk mengubah pH larutan. Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis dinyatakan dengan lambang Kh.
    Persamaan tetapan hidrolisis untuk CH3COO-  , adalah sebagai berikut :
     Kh  =  [CH3COOH] [OH-]
                   CH3COO-
 Konsentrasi ion  OH-  sama dengan konsentrasi CH3COOH. Sedangkan konsentrasi kesetimbangan ion  CH3COO-  dapat dianggap sama dengan konsentrasi ion  CH3COO-    yang berasal dari garam ( jumlah ion CH3COO-  yang terhidrolisis dapat diabaikan ). Jika konsentrasi ion CH3COO-   itu dimisalkan M, maka persamaan dapat ditulis sebagai berikut :                
    Kh  =  [ OH-  ]2                   [  OH-  ]   =√ Kh  x M  
                  M
Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah  CH3COOH (Ka) dan tetapan kesetimbangan air  ( Kw).
CH3COOH (aq)    <======> CH3COO-   (aq)  + H+   (aq)                              K = Ka
  CH3COO-(aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH-  (aq)    K = Kb
                                H2O (l)    <======>    H+   +   OH-                                                 K  =  Kw
Menurut prinsip kesetimbangan, untuk reaksi-reaksi kesetimbangan di atas berlaku persamaan berikut :
                   Ka  x  Kb     =    Kw
                   Kh    =   Kw  
                                  Ka
Penggabungan persamaan diatas menghasilkan persamaan berikut :
                 [OH-]   =  Kw/Ka M
dengan.
Kw   =   tetapan kesetimbangan air
Ka    =   tetapan ionisasi asam lemah
Kb    =   konsentrasi anion yang terhidrolisis

Contoh soal :
Tuliskan reaksi hirolisis garam-garam berikut :
a. Na2CO3                 b. KCN
Jawab :
Na2CO3 maupun KCN merupakan garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah, sehingga dalam air mengalmi hidrlolisis parsial ( anion terhidrolisis).
a.    Na2CO3(aq)      ---------->       2Na+(aq)     +   CO3 2- (aq)
       CO3 2-  (aq)   +   H2O       <====>      HCO3 (aq)   +   OH (aq)
b.    KCN (aq)      ------->      K+ (aq)     +   CN- (aq)

       CN-  (aq)    +   H2O  (l)       <=====>    HCN  (aq)    +   OH-  (aq)

Contoh soal :
Tentikan pH larutan Ca(CH3COO)2  0,1  M;  KaCH3COOH  = 1,8 x10-5 
Jawab  :
Ca(CH3COO)2 merupakan faram yang berasal dari basak  kuat dan asam lemah, sehingga anionnya terhidrolisis.
Ca(CH3COO)2  (aq)     -------->    Ca 2+ (aq)   +   2 CH3COO- (aq)
      0,1 M                                            0,1 M                 0,2 M
[OH-]   =   √Kw/Ka M     = √( 10-4/1,8 x 10-5) x 0,2     =   √1,11 x 10 -10  =  1.05 x 10-5
pOH  =  - log (OH-)   = -log  1,05 x 10-5   =   5 – log 1,05

pH    =  14 – pOH   = 9 + log 1,05    =    9,02


3. Garam dari asam Kuat dan Basa lemah
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Garam yang terbentuk dari asam kuaat dan basa lemah dalam air bersifat asam karena kationya terhidrolisis ( memberi proton terhadap air), sedangkan anionnya tidak.

Contoh 1 : NH4Cl
   Dalam larutan NH4Cl terion sempurna menjadi ion NH4 +   dan ion  Cl-    . Ion NH4 +   yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah NH3, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  Cl-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat HCl, tidak cukup kuat menarik proton.
NH4Cl  (aq)   --------->      NH4 + (aq)    +   Cl-   (aq)
NH4 + (aq)   +   H2O ( l)    <=========>       NH3 (aq)    +   H3O + (aq)

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

Contoh 2 : Al2 (SO4)3
   Dalam larutan Al2(SO4)3 terion sempurna menjadi ion  Al 3+  dan ion SO4 2-  . Ion Al 3+  mengikat beberapa molekul air membentuk kation terhidrasi   Al(H2O)6 3+ . Kation terhidrasi bersifat asam, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  SO4 2-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat H2SO4 tidak cukup kuat menarik proton. Oleh karena itu, Al2(SO4)3 terhidrolisis parsial dan larutan bersifat asam.
Al2(SO4)3 (aq)      ---------->        2 Al 3+  (aq)   +   3SO4 2-    (aq)
Al 3+  (aq)   +   6 H2O ( l)     -------->    Al(H2O)6 3+   (aq)
Al(H2O)6 3+  (aq)   +   H2O ( l)    <=======>         Al(H2O)5(OH) 2+ (aq)   +   H3O+ (aq)
SO4 2- (aq)   +   H2O (l)   ----/--->      tidak bereaksi        
Jika kation yang terhidrolisis itu dimisalkan sebagai BH+, maka reaksi serta persamaan tetapan hidrolissinya adalah sebagai berikut :
BH+  (aq)   +   H2O (l)    <=======>       B ( aq)   +   H3O + (aq)
Kh     = [B] [H3O+]
                [BH+]  
Konsentrasi BH+ mula-mula tergantung pada konsentrasi garam yang dilarutkan. Misalnya konsentrasi BH+ mula-mula = M dan konsentrasi BH+ yang terhidrolisis = x, maka konsentrasi kesetimbangan dari semua komponen adalah sebagai berikut :
                       BH + (aq)   +   H2O ( l)      <======>      B (aq)   +   H3O+ (aq) 
mula-mula :     M                                                                -                  -
reaksi        :     - x                                                                + x             + x
setimbang  :     M - x                                                             x                  x
Oleh karena nilai x relatif kecil jika dibandingkan dengan M, maka  M  -  x  = M. Dengan pengertian itu serta mengganti   H3O+  dengan   H+  . Maka diperoleh persamaan berikut :.
Kh   =  [ H+]2
            M
Atau
[ H+]  =  √Kh  x  M
 Sebagaimana halnya penurunan persamaan diatas , harga Kh diatas dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa ( B) dan tetapan hasil kali ion air (Kw).
BH+ (aq)      +    H2O (l)     <=====>         B (aq)        +  H3O+  (aq)             K  =  Kh
B (aq)          +   H2O ( l)      <=====>          BH+ (aq)    +   OH- (aq)              K = Kb           
         H2O (l)   +   H2O ( l)   <=====>        H3O+ (aq)    +   OH- (aq)
                              H2O (l)    <=====>         H+  (aq)       +   OH-  (aq)           K  =  Kw
Menurut prinsip kesetimbangan,  berlaku  :
        Kh   x   Kb   =  Kw
Atau   
           Kh  =  Kw/Kb
Penggabungan persamaan tersebut diatas menghsilkan persamaan sebagai berikut :
                 [ H + ]   =  √(Kw/ Kb) M
Dengan
Kb     = tetapan ionisasi bsa lemah pembentuk garam
M     =  molaritas kation ( komponen garam yang terhidrolisis)
Kw   =  tetapan hasil kali ion air      

Contoh Soal :
Berapakan pH larutan 0,1 M NH4Cl ?  Kb NH3  = 1,8 x 10-5
Jawab
    NH4Cl  (aq)    ------>       NH4+ (aq)      +   Cl- (aq)
Ion NH4+   mengalami hidrolisis :
   NH4+ (aq)   +   H2O (l)   <======>        NH3 (aq)   +   H3O+ (aq)
[ H+]  = √(Kw/Kb) M   =   √(10-14/1,8 x 10-5) x 0,1   = 7,45 x 10-6
pH  = 5,1 


4. Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total dalam air.
    Baik anion maupun kation dari garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah terhidrolisis dalam air, sehingga disebut hidrolisis total. Contoh NH4CH3COO. Dalam larutan, NH4CH3COO terion sempurna menjadi ion    NH4+   dan ion    CH3COO-     . Baik ion    NH4+   maupun  ion    CH3COO-    berasal dari elektrolit lemah, keduanya terhidrolisis.
NH4CH3COO (aq)   -------->     NH4+ (aq)    +   (aq)
NH4 + (aq)   +   H2O ( l)      < =====>   NH3 (aq)      +    H3O+  (aq)

CH3COO- (aq)    +   H2O  ( l )    < ======>    CH3COOH (aq)   +  OH- (aq)
     Sifat larutan tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang bersangkutan. Jika asam lebih lemah daripada basa ( Ka < Kb), maka anion akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat basa; jika basa lebih lemah dari asam ( Kb < Ka), kation yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika asam sama lemahnya dengan basa ( Ka = Kb ), larutan akan bersifat netral.
    Adapun pH larutan, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam. pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran. pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus  :
                                           [ H+]   =   √(Kw.Ka)/Kb
                                           Kh   =    Kw/(Ka.Kb)

Pelajari materi yang berkaitan :
  1. HIDROLISIS GARAM
  2. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN
  3. LARUTAN PENYANGGA
EVALUASI KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN



Sumber :
KIMIA 2000 3A SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama, Michael Purba, Penerbit Erlangga, 2000



Sabtu, 06 Desember 2014

KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN

   Kesetimbangan kimia adalah keadaan dimana suatu reaksi bolakbalik berlangsung terus menerus tetapi tidak ada perubahan yang dapat diamati. Susunan kesetimbangan tidak berubah dari waktu ke waktu karena kecepatan terbentuk dan menghilangnya masing-masing komponennya sama besar.
     Konsep kesetimbangan perlu untuk memahami reaksi-reaksi yang berlangsung dalam larutan yaitu yang emnyangkut ion-ion. Kesetimbangan yang sudah di ketahui adalah kesetimbangan ionisasi asam lemah dan basa lemah. Dalam bahasan ini akan dipelajari tiga jenis kesetimbangan ion lain yaitu larutan penyangga, hidrolisis garam, dan kesetimbangan dalam larutan jenuh atau basa yang sedikit larut.


A. LARUTAN PENYANGGA ( LARUTAN BUFFER)
     Larutan penyangga atau larutan Bueffer adalah larutan yang dapat mempertahankan harga pH tertentu terhadap usaha mengubah pH seperti penambahan asam, basa atau pengenceran. Artinya, pH larutan penyangga praktis tidak berubah walaupun padanya ditambah sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila larutan diencerkan. Vontoh larutan penyangga adalah air laut. Apabila 0,1 mL larutan HCl 1 M ditambahkan dalam 1liter air suling, pH nya akan berubah dari 7 menjadi  4. Bila HCl yng sama banyak ditambahkan dalam satu liter air laut, perubahan pH nya jauh lebih kecil, yaitu dari 8,2 menjadi 7,6.


1. Komponen Larutan Penyangga
Larutan penyangga mengandung campuran asam lemah dan basa konjugaasinya atau basa lemah dan asam konjugasinya.
Larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam ( pH < 7), sedangkan larutan penyangga basa mempertahankan pH pada daerah basa (pH>7).

a. Larutan Penyangga Asam
   Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasinya ( A-  ). Larutan seperti ini dapat dibuat dengan berbagai cara misalnya :
1) Mencampurkan  asam lemah ( HA) dengan garamnya ( LA, garam LA menghasilkan ion  A-  yang merupakan basa konjugasi dari asam HA )
   Beberapa contoh :
   -  CH3COOH   +   NaCH3COO ( komponen buffernya : CH3COOH dan CH3COO-   )
   -  H2CO3   +  NaHCO3  ( komponen buffernya H2CO3 dan HCO3-  )
   -  NaH2PO4   +   Na2HPO4  (komponen buffernya   H2PO4- dan HPO4 2-  )

2) Mencampurkan suatu asam lemah dengan basa kuat dimana asam lemah dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan.
   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   = 10 mmol
    jumlah mol NaOH            =     50 mL  x  0,1 mmol/mL   = 5 mmol
   Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol NaCHCOO, sedangkan CH3COOH bersisa 5 mmol, dengan rincian sebagai berikut :
        CH3COOH (aq)    +   NaOH (aq)  -------> NaCH3COO(aq)     +   H2O (l)
atau reaksi ion
                     CH3COOH (aq)   +  OH-    -------->   CH3COO-   (aq) +   H2O (l)
mula-mula :       10 mmol                  5 mmol                  -
reaksi        :       -5 mmol                 - 5 mmol                + 5 mmol
akhir         :         5 mmol                  -                            5 mmol
Campuran merupakan buffer karena mengandung CH3COOH (asam lemah ) dan  CH3COO-   ( basa konjugasi dari CH3COOH)

b. Larutan penyangga Basa
     Laturan penyangga basa mengandung suatu basa lemah (B) dan asam konjugasinya ( H+ ). Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan cara yang serupa dengan pembuatan larutan penyangga. asam.
1). Mencampur suatu basa lemah dengan garamnya.
    Contoh :
    Larutan NH3    +    NH4Cl ( komponen buffernya : NH3 dan NH4+ )

2) Mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat di mana basa lemahnya dicampurkan berlebih.
   Contoh :
     50 mL NH3 0,2 M ( = 10 mmol ) dicampur dengan 50 mL HCl 0,1 M ( = 5 mmol). Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol NH4Cl (NH4+) sedangkan NH3 bersisa 5 mmol dengan rincian sebagai berikut :
                NH3  (aq)     +    HCl (aq)  -------->   NH4Cl (aq)
Atau dengan reaksi ion :
                           NH3  (aq)     +    HCl (aq)  -------->   NH4+ (aq)  
Mula-mula   :       10 mmol              5 mmol
Reaksi         :       -5 mmol             -5 mmol                     + 5 mmol
Akhir          :        5 mmol                                                   5 mmol
Jadi, campuran merupakan buffer karena mengandung NH3 ( basa lemah) dan NH4+ (asam konjugasi NH3)


2. Cara  Kerja Larutan Penyangga.
   Adapun cara kerja larutan penyangga dapat dipahami dari dua contoh berikut :

a. Larutan Penyangga Asam
   Contoh : Larutan penyangga yang mengandung CH3COOH dan CH3COO- 
   Dalam larutan kesetimbangan :
        CH3COOH    <========>   CH3COO-           +    H+
    Penambahan asam ( H+ )  akan menggeser kesetimbangan ke kiri, ion H+   yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion  CH3COO-    membentuk molekul CH3COOH. Jika yang ditambahkan adalah basa, maka ion  H+  dari basa akan bereaksi dengan ion  H+  membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+  dapat dipertahankan.

b. Larutan penyangga basa.
    Contoh : Larutan penyangga yang mengandung NH3 dan  NH4+  .
     NH3 (aq)   +  H2O  (l)    <=====>    NH4+  (aq)  +  OH-
     Jika ke dalam larutan ditambahkan suatu asam, maka ion      dari asam akan mengikat ion OH-. Hal ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion OH-  dapat dipertahankan.


3. Sifat Larutan Penyangga
    Penambahan sedikit asam atau basa ke dalam larutan penyangga atau pengenceran tidak mengubah pH larutan.
   Untuk mengetahui sifat larutan penyangga dilakukan suatu kegiatan  yang bertujuan mempelajari pengaruh penambahan asam kuat, basa kuat dan pengenceran terhadap pH larutan penyangga dan larutan bukan penyangga. Sebagai larutan penyangga digunakan larutan yang mengandung 0,1 M CH3COOH dan 0,1 M NaCH3COO, sedangkan larutan bukan penyangga digunakan NaCl 0,1 M. Sebanyak 9 gelas kimia ukuran 100 mL diisi dengan larutan penyangga masing-masing 10 mL. Kemudian ke dalam gelas :
1. ditambahkan 1 mL larutan HCl 0,1 M
2. ditambahkan 5 mL larutan HCl 0,1 M
3. ditambahkan 10 mL larutan HCl 0,1 M
4. ditambahkan 11 mL larutan HCl 01 M
5. ditambahkan 1 mL larutan NaOH 0,1 M
6. ditambahkan 5 mL latutan NaOH 0,1 M
7. ditambahkan 10 mL larutan NaOH 0,1 M
8. ditambahkan 11 mL larutan NaOH 0,1 M
9. ditambahkan 20 mL air suling.
Setelah iru pH larutan pada setiap gelas diukur dengan indikator universal. Hal ini sama dilakukan pula terhadap larutan bukan penyangga.
     Secara teori, pH larutan pada setiap gelas diukur dengan indikator universal. Hal ini sama dilakukan pula terhadap larutan bukan penyangga.
Secara teori, percobaan tersebut adalah sebagai berikut :
pH awal  :    Larutan penyangga             :  4,75
                    Larutan bukan penyangga  :   7

Data pH setelah penambahan larutan HCl dan NaOH dan setelah pengenceran :
Jenis larutan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Larutan penyangga

Larutan bukan penyangga
4,83

2,32
5,22

1,70
3,74

1,48
4,64

1,45
4,75

11,68
4,79

12,30
4,83

12,52
4,81

12,55
4,75

7
   Perubahan pH larutan penyangga dan bukan penyangga di atas dapat digambarkan dengan grafik sebagai berikut  :

Gambar grafik perubahan pH larutan penyangga (a) dan larutan bukan penyangga (b) pada penambahan asam dan basa kuat.

Dari keterangan di atas dapatlah disimpulkan sifat-sifat larutan penyangga sebagai berikut :
1). pH larutan penyangga praktis tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran.
2). pH larutan penyangga berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak, yaitu apabila asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskan komponen larutan penyangga itu, maka pH larutan akan berubah drastis.
3). Daya penahan suatu larutan penyangga tergantung pada jumlah mol komponenya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya, jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.


4. Fungsi Larutan Penyangga dalam Tubuh Makhluk Hidup dan Dalam Kehidupan Sehari-hari
    Larutan penyangga digunakan secara luas dalam kimia analitis, biokimia dan bakteriologi juga dalam fotografi, industri kulit dan zat warna. Dalam tiap bidang tersebut terutama dalam biokimia dan bakteriologi diperlukan rentang pH tertentu yang sempit untuk mencapai hasil optimum. Kerja suatu enzim tumbuhnya kultur bakteri dalam proses biokimia lainnya sangan sensitif  terhadap perubahan pH.
   Cairan tubuh, baik cairan intra sel maupun cairan luar sel, merupakan larutan penyangga. Sistem penyangga utama dalam cairan intra sel adalah pasangan asam basa konjugasi dihidrogenphosphat- monohidrogenphosphat ( H2PO4-  -  HPO42-  ). Sistem ini bereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut :
HPO4 2-   (aq)   +   H +  (aq)      -------->         H2PO4 (aq)

H2PO4 (aq)   +  OH-    (aq)    ------>      HPO4 2- (aq)   +   H2O (l)
adapun sistem penahan utama dalam cairan luar sel ( darah) adalah pasangan asam basa konjugasi asam karbonat dan 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)
Sistem Penyangga diatas membantu menjaga pH darah hampir konstan, yaitu sekitar 7,4.
    Perbandingan konsentrasi   HCO3-  terhadap H2CO3  yang diperlukan untuk menjadikan pH = 7,4 adalah    20 : 1. Jumlah HCO3-  yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengerti karena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak yang bersifat asam. Proses metabolisme dalam jaringan terus menerus membebaskan asam-asam seperti asam laktat, asam fosfat dan asam sulfat. Ketika asam-asam masuk ke pembuluh darah maka ion  HCO3- akan berubah menjadi H2CO3, kemudian H2CO3 akan terurai menjadi CO2. Pernapasan akan meningkat untuk mengeluarkan kelebihan CO2 melalui paru-paru. Apabila darah harus menerima zat yang bersifat basa maka H2CO3 akan berubah menjadi HCO3- . untuk mempertahankan perbandingan  HCO3-  /H2CO3 tetap 20/1 , maka sebagian CO2 yang terdapat dalam paru-paru akan larut ke dalam darah membentuk H2CO3.
   Apabila mekanisme pengaturan pH dalam tubuh gagal, seperti dapat terjadi selama sakit, sehingga pH darah turun ke bawah 7,0 atau naik ke atas 7,8 dapat menyebabkan kerusakan permanen pada organ tubuh bahkan kematian. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan keadaan asidosis (penurunan pH) adalah penyakit jantung, penyakit ginjal, diabetes millitus ( penyakit gula), diare yang terus menerus, atau makanan berkadar protein tinggi selama jangka wakru yang lama. Keadaan asidosis sementara dapat terjadi karena olahraga intensif yang dilakukan terlalu lama. Alkalosis (peningkatan pH darah) dapat terjadi sebagai akibat muntah yang hebat, hiperventilasi ( bernapas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas atau histeris atau berada di ketinggian). Suatu penelitian yng dilakukan terhadap para pendaki gunung yang mencapai puncak Everest (8848 m) tanpa oksigen tambahan menunjukkan pH darah mereka berada di antara 7,7 - 7,8. Hiperventilasi diperlukan untuk mengatasi tekanan oksigen yang amat rendah ( kira-kira 43 mmHg) di tempat setinggi itu.


5. Menghitung pH Larutan penyangga
pH larutan penyangga tergantung pada Ka asam lemah atau Ka basa lemah serta perbandingan konsentrasi asam dengan konsentrasi basa konjugasi atau konsentrasi basa dengan konsentrasi asam konjugasi dalam larutan tersebut.

a. Larutan Penyangga Asam
   Pada larutan penyangga yng terdiri atas CH3COOH dengan NaCH3COO, asam asetat mengion sebagian menurut reaksi kesetimbangan, sedangkan natrium asetat mengion sempurna. Misalnya jumlah CH3COOh yang dilarutkan = a mol dan jumlah yang mengion = x mol, maka susunan kesetimbangan dapat dirinci sebagai berikut :
                          CH3COOH (aq)   ------>       CH3COO- (aq)    +   H+  (aq)
mula - mula  :       a mol                                            -                          -
reaksi          :         - x mol                                        + x mol                + x mol
setimbang    :        a - x mol                                          x mol                   x  mol

Misalkan jumlah mol NaCH3COO yang dilarutkan = g mol. Dalam larutan, garam ini mengion sempurna membentuk g mol ion Na+ dan g mol ion CH3COO-
                          NaCH3COO (aq)     ---------->   CH3COO-   (aq)    +   Na+  (aq)
mula - mula   :      g mol                                                -                            -
reaksi           :      - g mol                                             + g mol                   + g mol
setimbang     :       -                                                         g mol                      g mol

Tetapan ionisasi asam asetat sesuai dengan persamaan pertama :
        Ka   =       [CH3COO-]  [H+ ]
                              [ CH3COOH ]
Maka konsentrasi ion H+  dalam larutan akan ditentukan oleh persamaan berikut :
      [ H+]    =   Ka x  [CH3COOH]
                                 [  CH3COO- ]    
Jumlah ion CH3COO-   dalam larutan =  ( x  +  g), sedangkan jumlah CH3COOH  = ( a-x) mmol. Oleh karena dalam larutan terdapat banyak ion CH3COO- , yaitu yang berasal dari NaCH3COO, maka kesetimbangan akan terdesak ke kiri, sehingga jumlah mol CH3COOH dalam larutan dianggap tetap a mol (a - x) = a; jumlah CH3COOH yang mengion diabaikan.
Dengan alasan yang sama, jumlah ion CH3COO-  dalam larutan dapat dianggap = g mol ( g + x = g; )
      [  H+]  =  Ka  x  (a/V) / (g/V)    ( V  = volume larutan )
atau
      [ H +]  =  Ka x  a/g
           pH  = -log (Ka x a/g )
                  = - log Ka - log a/g
atau
        pH    =    pKa  - log a/g
dengan  :
   Ka  =  tetapan ionisasi asam lemah
   a     = jumlah mol asam lemah
   g     = jumlah mol basa konjugasi

contoh soal :
Tentukan pH larutan penyangga yang dibuat dengan mencampurkan 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M dengan 50 mL larutan NaCH3COO 0,1 M Ka CH3COOH  = 1,8 x 10-5
jawab :
Mol CH3COOH    =  50 mL  x 0,1 mmol/mL
                              = 5 mmol
Mol NaCH3COO  = 50  x 0,1 mmol/mL
                              = 5 mmol
mol asam  = mol basa konjugasi, maka pH = pKa  = - log 1,8 x 10-5  =   4,75

b. Larutan Penyangga dari Basa Lemah dan Asam Konjugasinya
    Perhatikan larutan penyangga yang mengandung NH3 dan NH4Cl. Dalam larutan, NH3 mengion menurut reaksi keseimbangan sedangkan NH4Cl mengion sempurna.
NH3 (aq)   +    H2O (l)      <=====>          NH4+ (aq)   +   OH-  (aq)

NH4Cl (aq)  ----->          NH4+ (aq)   +   Cl- ( aq)
Sama halnya dengan penurunan larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya
        [OH-]  = Kb x b/g
dan
        pOH    =    pKa  - log b/g
dengan
 Kb  =  tetapan ionisasi basa lemah
   b     = jumlah mol basa lemah
   g     = jumlah mol asam konjugasi

Contoh soal
Ke dalam 100 mL larutan NH3 0,1 M ditambahkan 100 mL larutan (NH4)2 SO4  0,1 M. Berapakan pH campuran itu ?   Kb  NH3 = 1,8 x 10-5. Apabila ke dalam campuran itu ditambahkan lagi 20 mL larutan HCl 0,1 M, berapakah pH sekarang?
Jawab :
a) Campuran larutan NH3 dengan (NH4)2SO4 bersihat penyangga karena mengandung basa lemah (NH3) dan asam konjugasinya (NH4+). pH larutan tergantung pada perbandingan mol NH3 dengan ion NH4+.
Mol NH3            =   100 mL   x   0,1 mmol/mL
                           =   10 mmol
Mol (NH4)2SO4=   100mL    x   0,1 mmol/mL
                           =   10 mmol
Mol ion NH4+    =   2 x 10 mmol
                           =   20 mmol
[OH-]     =  Kb  x b/g  = 1,8 x 10-5  x  10/20   =   9 x 10-6
pOH    = -log 9  x  10-6    =   6  -  log 9
Maka pH  =   14 - ( 6 - log9)   =   8  +   log 9      =   8,95

b) Penambahan HCl akan mengurangi jumlah NH3 dan menambah jumlah ion NH4+ yang terbentuk = 1 mmol. Susunan campuran sekarang dapat diperinci sebagai berikut :
                       NH3  (aq)   +   H+ (aq)    -------->     NH4+ (aq)
mula-mula :      10 mmol          1 mmol                         20 mmol
reaksi       :       -1 mmol         -1 mmol                         +1 mmol      
akhir        :        9 mmol            -                                   21 mmol

[OH-]    =   Kb  x  b/g         =    1,8 x 10-5    x   9/21      =   7,7 x 10-6
pOH      = - log 7,7   x  10-6      =    6  -  log 7,7
pH         =   14 - ( 6 - log 7,7 )    =   8   +  log 7,7      =    8,89 

Contoh soal
Periksalah, apakah campuran larutan berikut bersifat penyangga atau tidak?
a. 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M   +   50 mL larutan Ca (CH3COOH)2 0,1 M
b. 50 mL larutan CH3COOH 0,2 M   +   50 mL larutan NaOH 0,1 M
c. 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M   +   50 mL larutan NaOH 0,1 M
d.  50 mL larutan CH3COOH 0,1 M   +   50 mL larutan NaOH 0,2 M

Jawab :
a. Campuran dari 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M   +   50 mL larutan Ca (CH3COOH)2 0,1 M bersifat penyangga karena mengandung asam lemah (CH3COOH ) dan basa konjugasinya yaitu ion CH3COO- yang berasal dari Ca(CH3COOH)2.



b. Campuran dari 50 mL larutan CH3COOH 0,2 M (mengandung 10 mmol Ca(CH3COO)2 0,1M dengan 50 mL larutan NaOH 0,1 M (mengandung 5 mmol NaOH) bersifat penyangga karena CH3COOH akan bereaksi sebagian dengan ion OH- dari NaOH membentuk ion CH3COO-
                       CH3COOH (aq)   +   NaOH (aq)   ------    NaCH3COO (aq)   +   H2O (l)
Atau
         CH3COOH (aq)   +   OH-   (aq)      -------     CH3COO-  (aq)   +   H2O (l)
Mula-mula:     10 mmol                    5 mmol
Reaksi        :        - 5 mmol                 -5 mmol                         +5 mmol               + 5mmol
Akhir          :         5 mmol                       -                                     5 mmol                   5 mmol
Jadi, dalam canpuran terdapat 5 mmol CH3COOH (suatu asam lemah ) dan 5 mmol ion CH3COO- (basa konjugasi dari CH3COOH)

c. Campuran dari 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M (mengandung 5 mmol Ca(CH3COO)2 0,1M dengan 50 mL larutan NaOH 0,1 M (mengandung 5 mmol NaOH) tidak bersifat penyangga karena CH3COOHtepat habis  bereaksi sebagian dengan ion OH- dari NaOH membentuk ion CH3COO-
                       CH3COOH (aq)   +   NaOH (aq)   ------    NaCH3COO (aq)   +   H2O (l)
Atau
         CH3COOH (aq)   +   OH-   (aq)      -------     CH3COO-  (aq)   +   H2O (l)
Mula-mula:       5 mmol                    5 mmol
Reaksi        :        - 5 mmol                 -5 mmol                         +5 mmol               + 5mmol
Akhir          :                    -                      -                                        5 mmol                   5 mmol
Jadi, dalam campuran tidak  terdapat  CH3COOH (suatu asam lemah ) dan terdapat 5 mmol ion CH3COO- (basa konjugasi dari CH3COOH)

d. Campuran dari 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M (mengandung 5 mmol CH3COOH ) dengan 50 mL larutan NaOH 0,2 M (mengandung  10 mmol NaOH)tidak  bersifat penyangga karena canpuran tidan mengandung basa lemah CH3COOH tetapi hanya  terdapat  basa kuat  NaOH
                       CH3COOH (aq)   +   NaOH (aq)   ------    NaCH3COO (aq)   +   H2O (l)
Atau
         CH3COOH (aq)   +   OH-   (aq)      -------     CH3COO-  (aq)   +   H2O (l)
Mula-mula:      5 mmol                    10 mmol
Reaksi        :        - 5 mmol                 -5 mmol                         +5 mmol               + 5mmol
Akhir          :                                        5 mmol                            5 mmol                   5 mmol
 




Pelajari materi yang berkaitan :
HIDROLISIS GARAM
 KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

SOAL EVALUASI KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN


Sumber :
KIMIA 2000 3A SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama, Michael Purba, Penerbit Erlangga, 2000


Subscribe to RSS Feed Follow me on Twitter!