Larutan Asam dan Basa (Artikel Kimia)

LARUTAN ASAM DAN BASA
Asam dan basa merupakan dua golongan senyawa elektrolit yang penting. Definisi asam dan basa telah mengalami perkembangan sehingga mencakup semua zat yang bersifat asam atau bersifat basa. Pengertian asam dan basa yang biasa kita gunakan diambil menurut pengertian Arrhenius. Pengertian asam dan basa yang lebih luas diberikan oleh Bronsted-Lowry dan selanjutnya oleh Lewis. 
1. Teori Asam Basa Arrhenius

o Definisi asam dan basa yang lazim digunakan adalah menurut Arrhenius.
o Asam : Dalam air menghasilkan ion H+.
Asam Reaksi ionisasi
HCl HCl ----> H+ + Cl- 
CH3COOH CH3COOH ----> H+ + CH3COO- 
H2SO4 H2SO4 ----> 2H+ + SO42-


o Basa : Dalam air menghasilkan ion OH–.
Basa Reaksi ionisasi
NaOH NaOH ----> Na+ + OH-
Ca(OH)2 Ca(OH)2 ----> Ca2+ + 2OH-
Al(OH)3 Al(OH)3 ----> Al3+ + 3OH-
2. Teori Asam Basa Bronsted-Lowry
a. Pengertian
o Asam = donor proton
o Basa = akseptor proton.
b. Asam dan Basa Konjugasi
o Asam → H+ + basa konjugasi
o Basa + H+ → asam konjugasi


NH3 adalah basa karena menerima proton (H+) 
H2O adalah asam karena memberi proton (H+)
NH4+ adalah asam karena memberi proton (H+)
OH- adalh basa karena menerima proton (H+)
Pasangan asam bassa konyugasi adalah:
Asam kiri dengan basa kanan
Asam kanan dengan basa kiri 
Untuk contoh di atas pasangan asam basa konyugasinya adalah:
H20 – OH-
NH4+ - NH3
c. Kekuatan Asam dan Basa
o Asam kuat : Mempunyai kecenderungan besar mendonorkan proton.
o Basa kuat : Mempunyai kecenderungan besar menarik proton.
o Semakin kuat asam, semakin lemah basa konjugasinya: Ka × Kb = Kw.
Contoh Soal 1. Menentukan asam/basa konjugasi
Basa konjugasi dari NH3 adalah . . . . 
A. NH4OH 
B. NH4+ 
C. NH2–
D. OH–
E. NH2+
Pembahasan:
Basa konjugasi dari suatu asam mempunyai 1 H lebih sedikit daripada asam itu dan muatan turun 1. Jadi, basa konjugasi dari NH3 adalah NH2–. 
Jawaban: C

Daftar Pasangan Asam Basa Konyugasi 
Asam Basa
HClO4 ClO4-
H2SO4 HSO4-
HI I-
HBr Br-
HCl Cl-
HNO3 NO3-
H3O+ H2O
HSO4- SO42-
H2SO3 HSO3-
H3PO4 H2PO4-
HNO2 NO2-
HF F-
CH3COOH CH3COO-
H2CO3 HCO3-
H2S HS-
HClO ClO-
HBrO BrO-
NH4+ NH3
HCN CN-
HCO3- CO32-
H2O2 HO2-
HS- S2-
H2O OH-
OH- O2-

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
3. 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 Gunakah teori Lewis untuk menunjukkan bahwa raksi berikut merupakan reaksi asam basa.
a. BF3 + F- ----> BF4-
b. Cu2+ + 4NH3 ----> Cu(NH3)42+
Jawab:
a. BF3 adalah asam karena menerima pasangan elektron
F- adalah basa karena memberi pasangan elektron
b. Cu2+ adalah asam karena menerima pasangan elektron
NH3 adalah basa karena memberi pasangan elektron


4. Indikator Asam-Basa 
o 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
Tabel trayek pH beberapa indikator
Indikator Trayek pH Perubahan warna
Metil merah (mm)
Metil jingga (mj)
Bromtimol biru (btb)
Fenolftalein (pp) 4,0 – 5,8
3,2 – 4,4
6,0 – 7,6
8.2 - 10 Merah - Kuning 
Merah – kuning
Kuning – biru
Tidak berwarna – merah 

Contoh soal: 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
Kesimpulan pH larutan 7,6 < pH< 8,2

3. Kesetimbangan Air
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 25o C Kw = 1,0 x 10-14
Kw = 1,0 x 10-14 = [H+] [OH-]. Dalam air murni pada suhu 25o C [H+] = [OH-] = √ Kw = 10-7 M. Setiap larutan dalam air baik larutan assam maupun basa pada suhu 25o C berlaku 
Kw = 1,0 x 10-14 = [H+] [OH-].
Dalam larutan asam [H+] > [OH-]
Dalam larutan netral [H+] = [OH-]
Dalam larutan basa [H+] < [OH-]

4. Kekuatan Asam-Basa

o Kekuatan asam/basa dinyatakan dengan parameter derajat ionisasi (α) dan tetapan ionisasi (Ka atau Kb).
o Kuat : Derajat ionisasi (α) → 1; Ka atau Kb besar
o Lemah : Derajat ionisasi (α) → 0; Ka atau Kb kecil
o Semakin encer larutan, semakin besar derajat ionisasi (α), tetapi nilai Ka atau Kb tetap.
o Asam kuat: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, HNO3, H2SO4
[H+] = Valensi x M Asam
Basa kuat: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2
[OH-] = Valensi x M Basa
Asam lemah : semua asam di luar asam kuat, contoh: HF, CH3COOH, H2CO3, H3PO4
[H+] = √ Ka. Ma
Basa lemah : semua basa di luar basa kuat, contoh: NH3(aq) , Cu(OH)2, Al(OH)3.
[OH-] = √ Ka. Mb.

5. pH 
p = potenz artinya pangkat dari H+.
pH adalah cara lain menyatakan konsentrasi ion H+ dalam larutan air

[H+] 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
pH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
[OH-]
10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10o
pOH
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Dari tabel di atas dapat disimpulkan
pH = - log [H+]
pOH = - log [OH-]
pH + pOH = 14
Alur menghitung pH larutan asam
Hitung Molaritas asam ----> Hitung konsentrasi ion H+ ----> pH = - log [H+]
Alur menghitung pH larutan basa
Hitung Molaritas Basa ----> Hitung konsentrasi ion OH- ----> pOH = - log [OH-] ----> pH = 14 – pOH

Contoh Soa 1. Menghitung pH larutan asam/basa.
Diketahui Kb NH3 = 1 × 10–5, maka pH larutan NH3 0,1 M adalah . . . .
A. 1 
B. 3 
C. 5
D. 11
E. 13
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
pH = 14 – pOH = 11
Jawaban: D

Contoh soal 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 x 1000 = 0,05 M
74 1000 
Menghitung [OH–] = Valensi x Mb
= 2 x 0,05 M = 0,1 M 
Menghitung pOH = - log [OH–] = - log 0,1 = - log 1 x 10-1 = 1 – log 1 = 1 – 0 = 1

Menghitung pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

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

Jawab: Asam asetat, CH3COOH, adalah asam lemah. [ H+] = 
= = = 1,36 x 10-3 M
pH = - log [ H+]v= - log 1,36 x 10-3 = 3 – log 1,36

Contoh soal 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 = 5x 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