B.MENURUT
BRONSTED-LOWRY
Asam ialah proton
donor, sedangkan basa adalah proton akseptor.
Teori asam basa dari Arrhenius ternyata tidak
dapat berlaku untuk semua pelarut, karena khusus untuk pelarut air. Begitu
juga tidak sesuai dengan reaksi penggaraman karena tidak semua garam bersifat
netral, tetapi ada juga yang bersifat asam dan ada yang bersifat basa.
Konsep asam basa yang lebih umum
diajukan oleh Johannes Bronsted, basa adalah zat yang dapat menerima proton. Ionisasi asam
klorida dalam air ditinjau sebagai perpindahan proton dari asam ke basa.
HCl + H 2 O --> H 3 O + +
Cl -
Demikian pula reaksi antara asam
klorida dengan amoniak, melibatkan perpindahan proton dari HCl ke NH 3 .
HCl + NH 3 ⇄ NH 4 + +
Cl -
Ionisasi asam lemah dapat digambarkan dengan cara yang sama.
HOAc + H 2 O ⇄ H 3 O + + OAc -
Pada tahun 1923 seorang ahli kimia
Inggris bernama T.M. Lowry juga mengajukan hal yang sama dengan Bronsted
sehingga teori asam basanya disebut Bronsted-Lowry. Perlu diperhatikan disini
bahwa H + dari asam bergabung dengan molekul air
membentuk ion poliatomik H 3 O + disebut
ion Hidronium.
Reaksi umum yang terjadi bila asam dilarutkan ke dalam air adalah:
HA + H 2 O ⇄ H 3 O + +
A -
asam basa asam konjugasi basa konjugasi
Penyajian ini menampilkan hebatnya
peranan molekul air yang polar dalam menarik proton dari asam.
Perhatikanlah bahwa asam konjugasi
terbentuk kalau proton masih tinggal setelah asam kehilangan satu proton.
Keduanya merupakan pasangan asam basa konjugasi yang terdi dari dua zat yang
berhubungan satu sama lain karena pemberian proton atau penerimaan proton.
Namun demikian disosiasi asam basa masih digunakan secara Arrhenius, tetapi
arti yang sebenarnya harus kita fahami.
Johannes N. Bronsted dan Thomas M.
Lowry membuktikan bahwa tidak semua asam mengandung ion H + dan
tidak semua basa mengandung ion OH - .
Bronsted – Lowry mengemukakan teori
bahwa asam adalah spesi yang memberi H + ( donor proton
) dan basa adalah spesi yang menerima H + (akseptor
proton). Jika suatu asam memberi sebuah H + kepada
molekul basa, maka sisanya akan menjadi basa konjugasi dari asam semula.
Begitu juga bila basa menerima H + maka sisanya adalah
asam konjugasi dari basa semula.
Teori Bronsted – Lowry jelas
menunjukkan adanya ion Hidronium (H 3 O + )
secara nyata.
Contoh:
HF + H 2 O ⇄ H 3 O + +
F -
Asam basa asam konjugasi basa konjugasi
HF merupakan pasangan dari F - dan
H 2 O merupakan pasangan dari H 3 O + .
Air mempunyai sifat ampiprotik karena
dapat sebagai basa dan dapat sebagai asam.
HCl + H 2 O --> H 3 O + +
Cl -
Asam Basa
NH 3 + H 2 O ⇄ NH 4 + +
OH -
Basa Asam
Manfaat dari teori asam basa menurut
Bronsted – Lowry adalah sebagai berikut:
1. Aplikasinya tidak terbatas pada pelarut air, melainkan untuk semua
pelarut yang mengandunh atom Hidrogen dan bahkan tanpa pelarut.
2. Asam dan basa tidak hanya berwujud molekul, tetapi juga dapat berupa
anion dan kation.
Contoh lain:
1) HAc(aq) + H 2 O(l)
--> H 3 O+(aq) + Ac - (aq)
asam-1 basa-2 asam-2 basa-1
HAc dengan Ac - merupakan
pasangan asam-basa konyugasi.
H 3 O+ dengan H 2 O merupakan
pasangan asam-basa konyugasi.
2) H 2 O(l)
+ NH 3 (aq) --> NH 4 + (aq)
+ OH - (aq)
asam-1 basa-2 asam-2 basa-1
H 2 O
dengan OH - merupakan pasangan asam-basa konyugasi.
NH 4 + dengan NH 3 merupakan
pasangan asam-basa konyugasi.
Pada contoh di atas
terlihat bahwa air dapat bersifat sebagai asam (proton donor) dan sebagai
basa (proton akseptor). Zat atau ion atau spesi seperti ini bersifat
ampiprotik (amfoter).
Penulisan Asam Basa
Bronsted Lowry
B.
Menurut G. N. Lewis
Selain dua teori mengenai asam basa
seperti telah diterangkan diatas, masih ada teori yang umum, yaitu teori asam
basa yang diajukan oleh Gilbert Newton
Lewis ( 1875-1946 ) pada awal tahun 1920. Lewis lebih menekankan pada
perpindahan elektron bukan pada perpindahan proton, sehingga ia
mendefinisikan : asam penerima pasangan elektron dan basa adalah donor
pasangan elekton. Nampak disini bahwa asam Bronsted merupakan asam Lewis dan
begitu juga basanya. Perhatikan reaksi berikut:
Reaksi antara proton dengan molekul
amoniak secara Bronsted dapat diganti dengan cara Lewis. Untuk reaksi-reaksi
lainpun dapat diganti dengan reaksi Lewis, misalnya reaksi antara proton dan
ion Hidroksida:
Ternyata teori Lewis dapat lebih luas
meliput reaksi-reaksi yang tidak ternasuk asam basa Bronsted-Lowry, termasuk
kimia Organik misalnya:
CH 3 + +
C 6 H 6 ⇄ C 6 H 6 CH 3 +
Asam ialah akseptor
pasangan elektron, sedangkan basa adalah Donor pasangan elektron.
Sifat
asam
Suatu zat dapat dikatakan asam apabila
zat tersebut memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
a. Memiliki rasa asam/masam/kecut jika dikecap.
b. Menghasilkan ion H+ jika dilarutkan dalam air.
c. Memiliki pH kurang dari 7 (pH < 7).
d. Bersifat korosif, artinya dapat menyebabkan karat pada
logam.
e. Jika diuji dengan kertas lakmus, mengakibatkan perubahan
warna sebagai
berikut.
• Lakmus biru ->
berubah menjadi warna merah.
• Lakmus merah -> tetap berwarna merah.
f. Menghantarkan arus listrik.
g. Bereaksi dengan logam menghasilkan gas hidrogen.
Pengelompokan
asam
Berdasarkan kekuatannya, asam itu terbagi menjadi dua kelompok, yaitu:
a. Asam kuat, yaitu asam yang banyak menghasilkan ion yang
ada dalam larutannya (asam yang terionisasi sempurna dalam larutannya).
b. Asam lemah, adalah asam yang sedikit menghasilkan ion
yang ada dalam larutannya (hanya terionisasi sebagian).
Asam juga berguna dalam kehidupan sehari-hari
kita lho, contohnya adalah sebagai berikut:
a. Proses dalam pembuatan pupuk
b. Proses dalam Pembuatan obat-obatan
c. Pembersih permukaan logam
d. Proses pembuatan Bahan peledak
e. Proses pembuatan Pengawet makanan
Karakteristik
basa
Suatu zat dapat dikatakan basa jika zat tersebut punya sifat sebagai berikut.
a. Rasanya itu Pahit dan terasa licin pada kulit.
b. Apabila dilarutkan dalam air zat tersebut akan akan
menghasilkan ion OH”.
c. Memiliki pH di atas 7 (pH > 7).
d. Bersifat elektrolit.
e. Jika diuji menggunakan kertas lakmus akan
memberikan hasil sebagai berikut.
• Lakmus merah ->
berubah warnanya menjadi biru.
• Lakmus biru -> tetap berwarna biru
f. Menetralkan sifat asam.
Pengelompokan basa
Berdasarkan kemampuan melepaskan ion OH”, basa dapat terbagi menjadi 2 yaitu
:
a. Basa kuat, yaitu basa yang bisa menghasilkan ion OH
dalam jumlah yang besar. Basa kuat biasanya disebut dengan istilah kausatik.
Contohnya kayak Natrium hidroksida, Kalium hidroksida, dan Kalsium
hidroksida.
b. Sedangkan Basa lemah, yaitu basa yang bisa menghasilkan
ion OH” dalam jumlah kecil.Contohnya kayak ammonia.
Penggunaan basa dalam suatu kehidupan
sehari-hari
a. Bahan dalam pembuatan semen.
b. Pembuatan deterjen/sabun.
c. Baking soda dalam pembuatan kue.
Konsep pH, pOH dan pKw
Ingat bahwa ion hidrogen (ion hidronium) dan ion hidroksida ada dalam setiap
larutan encer. Larutan bersifat basa bila konsentrasi ion hidroksida lebih
besar dari konsentrasi ion hidronium, netral berarti kedua konsentrasi sama,
dan asam bila konsentrasi ion hidronium lebih besar dari ion hidroksida.
2. pH dan pOH
Apakah yang dimaksud dengan pH ? Pada dasarnya skala/tingkat
keasaman suatu larutan bergantung pada konsentrasi ion H+ dalam larutan. Makin besar konsentrasi
ion H+ makin
asam larutan tersebut. Umumnya konsentrasi ion H+ sangat kecil, sehingga untuk
menyederhanakan penulisan, seorang kimiawan dari Denmark bernama Sorrensen
mengusulkan konsep pH untuk menyatakan konsentrasi ion H+.
Nilai pH sama dengan negatif logaritma konsentrasi ion H+ dan secara matematika diungkapkan
dengan
persamaan:
Selain itu, pH yang merupakan konsentrasi ion hidronium dalam larutan
ditunjukkan dengan skala secara matematis dengan nomor 0 sampai 14. Skala pH
merupakan suatu cara yang tepat untuk menggambarkan konsentrasi ion-ion
hidrogen dalam larutan yang bersifat asam, dan konsentrasi ion-ion hidroksida
dalam larutan basa.
Skala pH dari 0 sampai 14 ditunjukkan dalam Gambar 18.Skala ini terbagi
menjadi tiga daerah untuk beberapa larutan denganpH yang berbeda. Bila
larutan mempunyai pH tepat sama dengan7, larutan tersebut dikatakan netral.
Bila tidak, mungkin bersifat asam atau basa.
Sumber dan Bahan Pencemar Air
Pencemaran air terjadi apabila dalam
air terdapat berbagai macam zat atau kondisi (misal Panas) yang dapat
menurunkan standar kualitas air yang telah ditentukan, sehingga tidak dapat
digunakan untuk kebutuhan tertentu. Suatu sumber air dikatakan tercemar tidak
hanya karena tercampur dengan bahan pencemar, akan tetapi apabila air
tersebut tidak sesuai dengan kebutuhan tertentu, Sebagai contoh suatu sumber
air yang mengandung logam berat atau mengandung bakteri penyakit masih dapat
digunakan untuk kebutuhan industri atau sebagai pembangkit tenaga listrik,
akan tetapi tidak dapat digunakan untuk kebutuhan rumah tangga (keperluan air
minum, memasak, mandi dan mencuci).
Sumber
penyebab terjadinya Pencemaran Air
Ada beberapa penyebab terjadinya
pencemaran air antara lain apabila air terkontaminasi dengan bahan pencemar
air seperti sampah rumah tangga, sampah lembah industri, sisa-sisa pupuk atau
pestisida dari daerah pertanian, limbah rumah sakit, limbah kotoran ternak,
partikulat-partikulat padat hasil kebakaran hutan dan gunung berapi yang
meletus atau endapan hasil erosi tempat-tempat yang dilaluinya.
Bahan
Pencemar air
Pada dasarnya Bahan Pencemar Air dapat
dikelompokkan menjadi:
a) Sampah yang dalam proses
penguraiannya memerlukan oksigenyaitu sampah yang mengandung
senyawa organik, misalnya sampah industri makanan, sampah
industri gula tebu, sampah rumah tangga (sisa-sisa makanan), kotoran
manusia dan kotoran hewan, tumbuhtumbuhan dan hewan yang mati. Untuk proses
penguraian sampahsampah tersebut memerlukan banyak oksigen, sehingga apabila
sampah-sampah tersbut terdapat dalam air, maka perairan (sumber air) tersebut
akan kekurangan oksigen, ikan-ikan dan organisme dalam air akan mati
kekurangan oksigen. Selain itu proses penguraian sampah yang mengandung
protein (hewani/nabati) akan menghasilkan gas H2S yang berbau busuk, sehingga
air tidak layak untuk diminum atau untuk mandi.
C, H, S, N, + O2 ? CO2 + H2O + H2S + NO +
NO2
Senyawa organik
b) Bahan pencemar penyebab
terjadinya penyakit, yaitu bahan pencemar yang mengandung virus
dan bakteri misal bakteri coli yang dapat menyebabkan penyakit saluran
pencernaan (disentri, kolera, diare, types) atau penyakit kulit. Bahan
pencemar ini berasal dari limbah rumah tangga, limbah rumah sakit atau dari
kotoran hewan/manusia.
c)
Bahan pencemar senyawa anorganik/mineral misalnya logam-logam berat seperti merkuri (Hg),
kadmium (Cd), Timah hitam (pb), tembaga (Cu), garam-garam anorganik. Bahan
pencemar berupa logam-logam berat yang masuk ke dalam tubuh biasanya
melalui makanan dan dapat tertimbun dalam organ-organ tubuh seperti ginjal,
hati, limpa saluran pencernaan lainnya sehingga mengganggu fungsi organ tubuh
tersebut.
d)
Bahan pencemar organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yaitu senyawa organik berasal dari
pestisida, herbisida, polimer seperti plastik, deterjen, serat sintetis,
limbah industri dan limbah minyak. Bahan pencemar ini tidak dapat dimusnahkan
oleh mikroorganisme, sehingga akan menggunung dimana-mana dan dapat
mengganggu kehidupan dan kesejahteraan makhluk hidup.
e) Bahan pencemar berupa makanan
tumbuh-tumbuhan seperti senyawa nitrat, senyawa fosfat
dapat menyebabkan tumbuhnya alga (ganggang) dengan pesat sehingga menutupi
permukaan air. Selain itu akan mengganggu ekosistem air, mematikan ikan dan
organisme dalam air, karena kadar oksigen dan sinar matahari berkurang. Hal
ini disebabkan oksigen dan sinar matahari yang diperlukan organisme dalam air
(kehidupan akuatik) terhalangi dan tidak dapat masuk ke dalam air.
f) Bahan pencemar berupa zat
radioaktif, dapat menyebabkan penyakit kanker,
merusak sel dan jaringan tubuh lainnya. Bahan pencemar ini berasal dari
limbah PLTN dan dari percobaan-percobaan nuklir lainnya.
g) Bahan pencemar berupa
endapan/sedimen seperti tanah dan lumpur akibat erosi
pada tepi sungai atau partikulat-partikulat padat/lahar yang disemburkan oleh
gunung berapi yang meletus, menyebabkan air menjadi keruh, masuknya sinar
matahari berkurang, dan air kurang mampu mengasimilasi sampah.
h) Bahan pencemar berupa kondisi
(misalnya panas), berasal dari limbah pembangkit tenaga
listrik atau limbah industri yang menggunakan air sebagai pendingin. Bahan
pencemar panas ini menyebabkan suhu air meningkat tidak sesuai untuk
kehidupan akuatik (organisme, ikan dan tanaman dalam air). Tanaman, ikan dan organisme
yang mati ini akan terurai menjadi senyawa-senyawa organik. Untuk proses
penguraian senyawa organik ini memerlukan oksigen, sehingga terjadi penurunan
kadar oksigen dalam air.
Secara garis besar bahan pencemar air
tersebut di atas dapat dikelompokkan menjadi:
1. Bahan
pencemar organik, baik yang dapat mengalami penguraian oleh mikroorganisme
maupun yang tidak dapat mengalami penguraian.
2. Bahan
pencemar anorganik, dapat berupa logam-logam berat, mineral (garam-garam
anorganik seperti sulfat, fosfat, halogenida, nitrat)
3. Bahan
pencemar berupa sedimen/endapan tanah atau lumpur.
4. Bahan
pencemar berupa zat radioaktif e) Bahan pencemar berupa panas
Parameter
dan standar kualitas air
Telah Anda ketahui bahwa sumber air
dikatakan tercemar apabila mengandung bahan pencemar yang dapat mengganggu
kesejahteraan makhluk hidup (hewan, manusia, tumbuh-tumbuhan) dan lingkungan.
Akan tetapi air yang mengandung bahan pencemar tertentu dikatakan tercemar
untuk keperluan tertentu, misalnya untuk keperluan rumah tangga belum tentu
dapat dikatakan tercemar untuk keperluan lain. Dengan demikian standar
kualitas air untuk setiap keperluan akan berbeda, bergantung pada penggunaan
air tersebut, untuk keperluan rumah tangga berbeda dengan standar kualitas
air untuk keperluan lain seperti untuk keperluan pertanian, irigasi,
pembangkit tenaga listrik dan keperluan industri. Dengan demikian tentunya
parameter yang digunakan pun akan berbeda pula.
Sesuai dengan bahan pencemar yang terdapat dalam sumber
air, maka parameter yang biasa digunakan untuk mengetahui standar kualitas
air pun berdasarkan pada bahan pencemar yang mungkin ada, antara lain dapat
dilihat dari:
1. warna,
bau, dan/atau rasa dari air.
2. Sifat-sifat
senyawa anorganik (pH, daya hantar spesifik, daya larut oksigen, daya larut garam-garam
dan adanya logam-logam berat).
3. Adanya
senyawa-senyawa organik yang terdapat dalam sumber air (misal CHCl3, fenol,
pestisida, hidrokarbon).
4. Keradioaktifan
misal sinar ß.
5. Sifat
bakteriologi (misal bakteri coli, kolera, disentri, typhus dan masih banyak
lagi).
Gambar 5 Air sungai yang tercemar oleh eceng gondok
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
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
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
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
5.Berapakah pH larutan yang
mengandung ion hidroksida sebesar 10exp-8?
Jawab:
Perlu diingat bahwa untuk menyelesaikan soal
diatas maka kita perlu memakai hubungan antara Kw (konstanta tetapan air)
dengan OH- dan H+, dimana ketiganya dihubungkan dengan persamaan:
Kw = [H+][OH-]
Pada suhu 25 C maka nilai Kw adalah 10exp-14
jadi:
Konsentrasi H+
= Kw/[OH-]
= 10exp-14/10-8
= 10-6 M
Jadi nilai pHnya:
= -log [H+]
= -log(10exp-6)
= 6
Jadi pH larutan adalah 6.
6.Jika 10 gram asam asetat
dilarutkan dalam 300 mL air maka hitunglah pH larutan asam asetat tersebut
(Ka = 10exp-5)
Jawab:
Karena yang diketahui adalah massa asam asetat
maka kita perlu mengubah menjadi satuan konsentrasi yaitu molaritas. Pertama
kita mencari mol asam asetat terlebih dahulu.
Mol asam asetat
= massa / Mr
= 10 /60
= 0,167 mol
Molaritas asam asetat
= mol / volume
= 0,167 mol / 0,3 L
= 0,557 M
Karena asam asetat termasuk asam lemah maka
cara mencari ion H+ adalah sesuai dengan rumus berikut ini:
Jadi konsentrasi H+
= (10exp-5 x 0,557)exp1/2
= 0,00746 M
Dan pH asam asetat
= -log[H+]
= -log (0,00746 )
= 2,13
Jadi pH larutan asam asetat tersebut adalah
2,13.
7. Berapakah pH 200 mL
larutan asam formiat 0,01 M yang memiliki derajat ionisasi 5%?
Jawab:
Asam formiat adalah asam lemah dimana dalam larutannya
dia akan terurai sebagian. Pertama kita harus mencari berapa jumlah asam
formiat yang terurai dengan menggunakan rumus berikut ini:
Derajat ionisasi = jumlah asam formiat yang terurai/jumlah asam
formiat mula2 x 100%
Jadi jumlah asam formiat yang terurai
= (5% / 100) x 0,01
= 5.10exp-4 M
Jadi sesuai dengan reaksi berikut ini
HCOOH
-> H+ + HCOO-
5.10-4
M 5.10-4
M 5.10-4 M
Jadi konsentrasi H+ nya adalah 5.10-4 M dengan
demikian pH larutan asam formiat tersebut adalah:
= -log [H+]
= -log 5.10exp-4
= 3,30
Jadi pH larutan asam formiat tersebut adalah
3,30.
8. Berapakah pH 500 mL
larutan HF 0,1 M yang memiliki harga Ka = 5,6.10exp-4?
Jawab:
Asam flourida adalah asam lemah dimana
memiliki harga Ka 5,6.10exp-4 dan untuk mengetahui konsentrasi ion H+ nya
maka kita gunakan rumus berikut ini:
Jadi konsentrasi H+
= (Ka.M)exp1/2
= (5,6.10exp-4 x 0,1)exp1/2
= 7,48.10exp-3
pH nya
= -log[H+]
= -log 7,48.10exp-3
= 2,126
9. Berapakah pH larutan asam
sulfat yang memiliki konsentrasi 70% berat dan diketahui massa jenisnya 1,615
g/mL?
Jawab:
Misalkan kita memiliki 100 mL larutan asam
sulfat 70% maka massa larutan asam sulfat tersebut adalah:
= massa jenis x volume
= 1,615 g/mL x 100 mL
= 161,5 g
Massa asam sulfat
= prosentase x massa larutan
= 70% x 161,5 g
= 113,05 g
Massa air
= massa larutan – massa asam sulfat
= 161,5 – 113,05
= 48,45 g
Karena massa jenis air adalah 1 g/mL maka
volume airnya akan sama dengan 48,45 mL.
Mole H2SO4
= massa/Mr
= 113,05/98
= 1,15 mol
Molaritas H2SO4
= mol / volume
= 1,15 / 0,04845
= 23,73 M
Konsentrasi H+
= valensi asam x M
= 2 x 23,73
= 47,46 M
pH
= -log 47,46
= -1,68
Jadi pH larutan asam sulfat 70% itu adalah
-1,68.
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar