Nafiun.com

Jurnal, Artikel Ilmiah, Referensi, Sains, Teknologi, Materi Pelajaran, Cerita Rakyat, Dongeng.

Tuesday, June 3, 2014

Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan Ionisasinya, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia

Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan Ionisasinya, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia - Elektrolit kuat dapat memiliki daya hantar listrik yang kuat karena mengalami ionisasi sempurna. Apa yang dimaksud dengan ionisasi sempurna? Suatu larutan dapat mengalami ionisasi sempurna jika derajat ionisasinya mendekati satu. Derajat ionisasi adalah perbandingan antara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan. (Bacalah juga : cara menentukan 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 bisa menghasilkan ion ketika bereaksi dengan air membentuk elektrolit. Karena hal inilah, istilah disosiasi lebih sering dipakai 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 contoh larutan elektrolit kuat adalah HCl, HNO3, H2SO4, NaOH, KOH, Ba(OH)2, dan Ca(OH)2. Bagaimanakah mencari pH masing- masing larutan? Perhatikanlah penjelasan berikut.

1. Asam Kuat

HCl, HBr, HNO3, dan H2SO4 adalah asam kuat dan tergolong elektrolit kuat sehingga akan mengalami ionisasi sempurna dan reaksi ionnya berkesudahan, tidak bolak-balik. Secara umum, apabila suatu asam kuat dilarutkan dalam air, maka reaksi yang terjadi adalah 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 contoh adalah reaksi ionisasi asam klorida berikut.

HCl(aq) → H+(aq) + Cl-(aq)

pH larutan asam klorida di atas dapat 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 contoh soal di bawah ini agar kalian lebih jelas 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 adalah 0,01 M dan pH-nya 2.

Asam yang mengion sempurna memiliki 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 dapat 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 jika dilarutkan dalam air akan terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya. Sama halnya dengan asam kuat, reaksi ini adalah reaksi berkesudahan. Salah satu contohnya adalah reaksi ionisasi NaOH berikut.

NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq)

Untuk menentukan pH NaOH, perlu menghitung pOH-nya terlebih dahulu. pOH yaitu konsentrasi ion OH- yang dapat 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 berdasarkan 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 dapat 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 adalah 0,01 M dan pH-nya 12.

Selanjutnya, untuk penentuan pH larutan basa dengan valensi berapapun dapat 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 dapat 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 adalah zat yang memiliki derajat disosiasi antara 0 < α <1 dan apabila dilarutkan dalam air hanya terurai sebagian. Salah satu contoh asam lemah adalah CH3COOH. Selanjutnya bagaimanakah menentukan 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 ketika 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 dapat digambarkan sebagai berikut.

HnA(aq) D H+(aq) + A-n(aq)

Jika konsentrasi HA mula-mula = M, maka jumlah zat yang mengion atau bereaksi adalah α x M = αM, sehingga reaksi di atas dapat 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 dapat dinyatakan sebagai berikut.

Ka = 

Ka =  ………………………………………............ 2 

Tetapan Ionisasi Asam (Ka)

Harga Ka merupakan gambaran 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 akibatnya [H+] dari air makin kecil dan dapat diabaikan terhadap H+ yang berasal dari HA. Karena sangat kecil maka (1 – α) 1 sehingga persamaan kesetimbangannya menjadi :

Ka =  atau Ka = α2M

α2 =  sehingga α = 

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa derajat disosiasi sangat berpengaruh 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

Derajat ionisasi (α) asam sangat kecil mendekati nol, sehingga konsentrasi asam HA tetap. Karena [H+] [A-], maka tetapan kesetimbangan pada persamaan 3 dapat dituliskan:

Ka =  ; Ka = 

jadi, [H+]2 = Ka x [HA] sehingga [H+] = 

[HA]= M (karena konsentrasinya tetap), sehingga :

[H+] =  x M

Untuk memperjelas uraian di atas, perhatikan baik-baik contoh 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

Dan konsentrasi ion H+ kita hitung pH-nya

pH = - log [H+] = - log 10-4 = 4

Jadi pH dart CH3COOH 0,001 M adalah 4.

4. Basa Lemah

Basa lemah adalah suatu basa yang jika 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 dapat 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 dapat 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) bisa dirumuskan sebagai berikut.

Kb =  = 

Karena α sangat kecil, maka (1–α) ≈ 1 sehingga persamaan kesetimbangannya menjadi:

Kb =  atau Kb = α2M


α2 =  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

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 karena 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, kemudian 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 adalah 11 + log 1,1.

Menghitung pH larutan dengan rumus dapat 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 menggunakan tanda panah searah, sedangkan reaksi kesetimbangan merupakan reaksi bolak-balik sehingga pada penulisannya menggunakan tanda panah 2 arah, baik ke arah produk maupun ke arah reaktan. (Brady, 1999, hlm. 173-174)

Anda sekarang 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.

Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Google+
Tags :

0 komentar:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.