Belajar Kimia Yuk..............

Blog Materi Pelajaran Kimia MAN (Sangkal Putung) Klaten

Tue 26 Jan, 2010

 

Larutan Penyangga Basa

pH larutan penyangga basa bergantung pada tetapan ionisasi basa (Kb), dan perbandingan konsentrasi basa (lemah) dengan konsentrasi asam konjugasinya. Contoh larutan penyangga basa adalah campuran dari gas amonia (NH 3 ) dengan larutan amonium klorida (NH 4 Cl).

Amonia merupakan basa lemah, sehingga hanya terionisasi sebagian, sedangkan amonium klorida akan terionisasi sempurna. Jika terdapat b mol amonia dan g mol amonium klorida, maka susunan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.

NH 3 (aq) + H 2 O (l) --> NH 4 + (aq) + OH - (aq)

Mula-mula b - - mol
Reaksi -α +α +α mol

Akhir (b-α) α α mol

NH 4 Cl (aq) --> NH 4 + (aq) + Cl - (aq)

Mula-mula g - - mol
Reaksi -g +g +g mol

Akhir - g g mol

Pada reaksi kesetimbangan amonia, harga tetapan ionisasi basa adalah sebagai berikut.

sehingga

Berdasarkan kedua reaksi di atas, NH 4 + dari amonium klorida akan menggeser kesetimbangan amonium, sehingga reaksi bergeser ke kiri dengan jumlah mol NH 4 + bertambah dari g menjadi (g + α) mol dan mol NH 3 dari b menjadi (b – α) mol. Karena besarnya α sangat kecil, maka pertambahan jumlah mol NH 4 + dan NH 3 diabaikan, sehingga mol NH 3 = b mol, dan mol NH 4 + = g mol. Dengan demikian, persamaannya dapat ditulis:

dengan V: volume larutan

atau

dengan dasar pH = 14 -pOH, maka








 
 

Larutan penyangga asam

pH larutan penyangga asam tergantung pada tetapan ionisasi asam lemah (Ka) dan perbandingan konsentrasi asam dengan konsentrasi basa konjugasinya, contoh larutan penyangga asam adalah campuran dari larutan asam asetat (CH 3 COOH) dan larutan natrium asetat (CH 3 COONa), asam asetat akan terionisasi sebagian, sedangkan natrium asetat akan terionisasi sempurna. Jika terdapat a mol asam asetat dan g mol natrium asetat, maka susunan reaksinya sebagai berikut.

CH 3 COOH (aq) D CH 3 COO - (aq) + H + (aq)

Mula-mula a - - mol

Reaksi -α +α +α mol

Akhir a- α α α mol


CH 3 COONa (aq) → CH 3 COO - (aq) + Na + (aq)

Mula-mula g - - mol

Reaksi -g +g +g mol
Akhir - g g mol

Reaksi kesetimbangan asam asetat mempunyai harga tetapan ionisasi (Ka) adalah:


sehingga


Berdasarkan kedua reaksi di atas, persamaan tetapan ionisasi Ka, ion CH 3 COO - berasal dari garam dapat mendorong kesetimbangan menuju ke arah kiri, sehingga jumlah mol CH 3 COOH bertambah. Jumlah CH 3 COOH yang terionisasi sebesar (a - α) mol dan jumlah ion CH 3 COO - adalah (g + α) mol. Namun karena α sangat kecil nilai α diabaikan, sehingga mol CH 3 COOH = a mol dan mol CH 3 COO - = g mol.

Dengan demikian, persamaan di atas dapat ditulis:


dengan V = volume larutan




atau

Keterangan:

Ka = tetapan ionisasi asam

a = jumlah mol asam penyangga

g = jumlah mol basa konjugasi (garam)

 
 

Prinsip kerja larutan penyangga

Sebenarnya penambahan sedikit asam, basa, atau pengenceran pada larutan penyangga menimbulkan sedikit perubahan pH (tetapi besar perubahan pH sangatlah kecil) sehingga pH larutan dianggap tidak bertambah atau pH tetap pada kisarannya. Namun, jika asam atau basa ditambahkan ke larutan bukan penyangga maka perubahan pH larutan akan sangat mencolok.

Prinsip kerja dari larutan penyangga yang dapat mempertahankan harga pH pada kisarannya adalah sebagai berikut.

a. Larutan Penyangga Asam HA/A -

HA (aq) --> A - (aq) + H + (aq)

- Jika ditambah sedikit asam kuat (H + )

Ion H + dari asam kuat akan menaikkan konsentrasi H + dalam larutan, sehingga reaksi kesetimbangan larutan terganggu; reaksi akan bergeser ke kiri. Namun, basa konjugasi (A - ) akan menetralisir H + dan membentuk HA

A - (aq) + H + (aq) → HA (aq)

sehingga pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H + yang berarti, besarnya pH dapat dipertahankan pada kisarannya.

- Jika ditambah sedikit basa kuat (OH - )

Ion OH - dari basa kuat akan bereaksi dengan H + dalam larutan, sehingga konsentrasi H + menurun dan kesetimbangan larutan terganggu. Oleh karena itu, HA dalam larutan akan terionisasi membentuk H + dan A - ; reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan

OH - (aq) + H + (aq) → H 2 O (l)

HA (aq) → A - (aq) + H + (aq)

sehingga, pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H + yang nyata; pH larutan dapat dipertahankan pada kisarannya. Asam lemah dapat menetralisir penambahan sedikit basa OH - .

HA (aq) + OH - (aq) → A - (aq) + H 2 O (l)

- Jika larutan penyangga diencerkan

Pengenceran larutan merupakan penambahan air (H 2 O) pada larutan. Air (H 2 O) akan mengalami reaksi kesetimbangan menjadi H + dan OH -, namun H 2 O yang terurai sangat sedikit. Jadi, konsentrasi H + dan OH - sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.

b. Larutan Penyangga Basa B/BH +

B (aq) + H 2 O (l) --> BH + (aq) + OH - (aq)

- Penambahan sedikit asam kuat (H + )

H + dari asam kuat dapat bereaksi dengan OH - pada larutan, sehingga konsentrasi OH - menurun dan reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Basa lemah (B) dalam larutan akan bereaksi dengan H 2 O membentuk asam konjugasinya dan ion OH - .

H + (aq) + OH - (aq) → H 2 O (l)

B (aq) + H 2 O (l) → BH + (aq) + OH - (aq)

Pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan pH yang nyata, besarnya pH dapat dipertahankan. Basa lemah dapat menetralkan penambahan sedikit asam (H + ).

B (aq) + H + (aq) → BH + (aq)

- Penambahan sedikit basa kuat (OH - )

Adanya basa kuat (OH - ) dapat meningkatkan konsentrasi OH - dalam larutan, sehingga reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Namun adanya asam konjugasi (BH + ) dapat menetralkan kehadiran OH - dan membentuk B dan H 2 O. Sehingga pada kesetimbangan tidak terdapat perubahan konsentrasi OH - yang nyata, dan pH larutan dapat dipertahankan.

BH + (aq) + OH - (aq) → B (aq) + H 2 O (l)

- Penambahan air (pengenceran)

Penambahan H 2 O dalam larutan akan langsung terionisasi menjadi H + dan OH -, namun konsentrasi H + dan OH - sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.

 
 

Larutan Penyangga

Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan pH pada kisarannya. Jika pada suatu larutan penyangga ditambah sedikit asam atau ditambahkan sedikit basa atau diencerkan, maka pH larutan tidak berubah.

1. Larutan Penyangga Asam

Larutan ini dapat mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Larutan penyangga asam terdiri dari asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A - ). Larutan ini dapat dibuat dengan mencampurkan larutan asam lemah dengan garamnya. Contoh, larutan penyangga dari campuran asam asetat dengan natrium asetat. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

CH 3 COOH (aq) --> CH 3 COO - (aq) + H + (aq)

Larutan ini juga dapat dibuat dari campuran asam lemah dengan basa kuat, dengan catatan basa kuat harus habis bereaksi, sehingga pada akhir reaksi hanya terdapat asam lemah dan garamnya (basa konjugasinya).

CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) --> CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)

HA (aq) --> A - (aq) + H + (aq)

Asam lemah Basa konjugasi

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan ini dapat mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Larutan penyangga basa terdiri dari basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH + ). Larutan ini bisa dibuat dengan mencampurkan larutan basa lemah dengan garamnya. Contoh, larutan penyangga dari campuran amonia dengan amonium klorida. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

NH 3 (aq) + H + (aq) --> NH 4 + (aq)

Larutan ini juga dapat dibuat dari campuran basa lemah dengan asam kuat, dengan catatan asam kuat harus habis bereaksi, sehingga pada akhir reaksi hanya terdapat basa lemah dan garamnya (asam konjugasinya). Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

NH 3(aq) + HCl (aq) --> NH 4 Cl (aq)

reaksi kesetimbangan pada larutan penyangga adalah sebagai berikut

B (aq) + H 2 O (l) --> BH + (aq) + OH - (aq)

 
 

Bagaimanakah urutan kekuatan asam dari senyawa-senyawa HCl, HClO, HClO2, HClO3, dan HClO4?

Trend kekuatan asam diatas dapat ditentukan dengan parameter berikut:

  • Kekuatan asamnya akan semakin besar dengan semakin banyaknya oksigen yang terikat pada atom pusat.
  • Kekuatan asam akan semakin besar dengan semakin besarnya bilangan oksidasi atom pusat (dalam kasusini adalah atom Cl)

Dengan menggunakan parameter diatas tentunya kamu sudah bisa mengurutkan kekuatan asam dari senyawaan diatas bukan? Untuk mengetahui “Kenapanya” maka anda bisa membaca keterangan berikut ini dan Struktur asam-asam tersebut adalah:

Penjelasan secara kualitatif

Menurut Bronsted-Lowry asam adalah donor proton, jadi kekuatan asam ditentukan oleh seberapa mudah suatu spesies untuk mendonorkan protonnya. Semakin mudah suatu spesies mendonorkan protonnya maka keasamannya akan semakin kuat begitu juga dengan sebaliknya. Mudah tidaknya suatu spesies asam untuk mendonorkan protonnya dapat dilihat dari seberapa besar harga Ka dan seberapa besar asam tersebut terionisasi dalam larutan.

Kita perhatikan senyawaan HClO, HClO 2, HClO 3, dan HClO 4 yang terionisasi dalam air dengan reaksi sebagai berikut:

HClO + H 2 O -> H 3 O + + ClO -
HClO 2 + H 2 O -> H 3 O + + ClO 2 -
HClO 3 + H 2 O -> H 3 O + + ClO 3 -
HClO 4 + H 2 O -> H 3 O + + ClO 4 -

Semakin besar jumlah spesies asam yang terionisasi maka asam tersebut akan semakin kuat dan sebaliknya.

Bagaimana kita dapat menentukan asam-asam diatas, yang mana yang akan terionisasi sempurna dan mana yang terionisasi sebagian untuk dapat kita gunakan dalam menentukan kekuatan asamnya?

Cara yang dapat kita gunakan adalah dengan menentukan kestabilan anion sisa asam dalam larutan yaitu anion ClO -, ClO 2 -, ClO 3 -, dan ClO 4 -. Semakin stabil anionnya maka semakin banyak asamnya terionisasi dan otomatis asamnya semakin kuat.

Bagaimana kita dapat menentukan kestabilan anion-anion tersebut?

Jawabanya adalah dengan cara melihat bagaimana anion tersebut mendistribusikan muatan negatifnya ( atau dengan kata lain melihat struktur resonansinya). Semakin banyak jumlah atom oksigen maka anion diatas semakin stabil, karena semakin banyak jumlah atom oksigen yang dapat menerima pendistribusian muatan negatifnya, hal ini juga berarti anion tersebut memiliki banyak struktur resonansi.

Sebagai ilustrasi, kita lebih ringan membawa suatu beban bersama 4 orang daripada membawa beban yang sama dengan dua orang saja. Untuk kasus diatas anggap saja bebanya adalah muatan negatif, ion ClO 4 - dapat mendistribusikan muatan negatifnya pada 4 atom oksigen sedangkan ion ClO 3 - hanya dapat mendistribusikan muatan negatifnya pada 3 atom oksigen, dua untuk ion ClO 2 -, dan sayangnya ion ClO - tidak bisa mendistribusikan muatan negatifnya, sehingga ClO 4 - jauh lebih stabil dibanding anion yang lain.

Dengan demikian urutan anion yang stabil diatas adalah ClO 4 - >ClO 3 - >ClO 2 - >ClO - . Ingat semakin stabil anion artinya semakin banyak asam yang terionisasi sehingga kekuatan asamnya juga semakin besar oleh sebabitu urutan kekuatan asamnya dari yang terbesar adalah HClO 4 > HClO 3 > HClO 2 > HClO.

Dengan melihat harga Ka/pKa

Harga pKa dari asam diatas adalah:

pKa HCl = -8
pKa HClO = 7,53
pKa HClO 2 = 2
pKa HClO 3 = -1
pKa HClO 4 = -10

Semakin kecil harga pKa maka semakin kuat keasamannya, jadi menurut harga diatas maka kekuatan asamnya dari yang terbesar adalah HClO 4 > HCl >HClO 3 > HClO 2 > HClO. Dari data diatas harga pKa HCl, HClO 3, dan HClO 4 adalah negatif disebabkan asam-asam ini adalah asam kuat. kekuatan HCl adalah bisa dikatakan hampir sama dengan HClO 4, kemungkinan ini disebabkan karena HCl dalam bentuk larutan [HCl (aq)] bersifat sebagai senyawa ionik sehingga HCl mudah melepaskan protonnya. (HCl berupa gas merupakan asam lemah karena ikatan H-Cl dalam bentuk gas bersifat kovalen).

Note:
HCl dalam pembahasan yang pertama tidak saya sertakan disebabkan kita tidak bisa membandingkan kekuatan asam HCl secara kualittaif dengan HClO, HClO 2, HClO 3, dan HClO 4 yang merupakan asam oksi. Kita lebih mudah membandingkan kekuatan keasaman HCl secara kualitatif dengan HI, HBr, atau HF.

 
Page 1 of 1. Total : 5 Posts.