Asam Basa Berpikir Kritis

Kita sering menjumpai botol cuka saat makan bakso. Biasanya terdapat tulisan "25% asam cuka". Cuka diproduksi oleh berbagai bakteri penghasil asam asetat. Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa asam organik yang diketahui dapat memberi rasa asam dan aroma pada makanan. Asam etanoat bereaksi dengan air membentuk ion hidroksonium dan ion etanoat, tetapi reaksi sebaliknya lebih baik dari pada reaksi ke arah depan (terionisasi tetapi tidak sempurna). Ion-ion bereaksi dengan sangat mudah untuk membentuk kembali asam dan air. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa asam asetat memiliki daya hantar listrik yang lemah. Molekul-moekul asam cuka hanya melepaskan sangat sedikit ion H⁺, sehingga nyala lampu redup dan sangat sedikit gelembung udara yang dihasilkan. Asam asetat adalah salah satu asam karboksilat paling sederhana setelah asam format.

Di bawah ini adalah nilai Ka untuk beberapa asam lemah.

Asam asetat (Ka = 1,8 X 10^-5)

Asam florida (Ka = 7,2 X 10^-4)

Asam format (Ka = 1,8 X 10^-4)

Asam nitrit (ka = 4,5 X 10^-4)

Dari kalimat di atas, tuliskan reaksi kesetimbangan asam asetat! Bagaimana kedudukan asam asetat dibandingkan dengan asam lemah lainnya dalam hal nilai Ka?

Answer explanation

Asam cuka merupakan asam lemah, karena didalam air senyawa ini terionisasi tidak sempurna sehingga masih ada molekul yang tidak terionisasi. Reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan. Penulisan reaksi ionisasi asam lemah digunakan dua anak panah dengan arah bolak-balik (⇌).

Dalam hal ini reaksi kesetimbangan asam cuka (Asam Asetat) yang dilarutkan dalam pelarut Air adalah sebagai berikut:

CH₃COOH _(aq) + H₂O _(l) ⇌ CH₃COO^- _(aq) + H₃O⁺ _(aq)   

              

Kedudukan Asam Asetat dari tabel harga Ka yang telah disajikan, dapat diambil kesimpulan bahwa;

HF > HNO₂ > HCOOH > CH₃COOH.

Asam asetat merupakan asam yang paling lemah diantara keempat asam lemah yang tersedia             

Arrhenius adalah seorang ahli kimia Swedia dan salah satu penemu ilmu Kimia dan Fisika. Salah satu teori asam basa yang seringkali digunakan adalah teori asam basa Arrhenius.

Jelaskan secara singkat teori asam-basa Arrhenius dengan bahasamu sendiri. Ionisasi adalah proses fisik dalam rangka mengubah molekul menjadi ion positif dan ion negatif.

Di bawah ini terdapat beberapa contoh larutan. Tuliskan reaksi ionisasi larutan tersebut!

H₂S, NH₄OH, LiOH, HCOOH, C₂H₅COOH, Ba(OH)₂, KOH, dan HClO₃.

Selanjutnya, klasifikasikan larutan tersebut menurut sifat asam-basa Arrhenius!

Answer explanation

Teori Arrhenius

Asam adalah suatu zat yang apabila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion H⁺.

Basa adalah suatu zat yang apabila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion OH^-.

Reaksi ionisasi dari:

·       H₂S (Asam)

H2S _(aq) ⇌ 2H+ _(aq) + S2- _(aq)

·       NH₄OH (Basa)

NH4OH _(aq) ⇌ NH₄⁺ _(aq) + OH^- _(aq)

·       LiOH (Basa)

LiOH _(aq) ⇌ Li+ _(aq) + OH- _(aq)

·       HCOOH (Asam)

HCOOH _(aq) ⇌ HCOO- _(aq) + H+ _(aq)

·       C₂H₅COOH (Asam)

C₂H₅COOH _(aq) ⇌ C₂H₅COO^- _(aq) + H⁺ _(aq)

·       Ba(OH)₂ (Basa)

Ba(OH)_2 (aq) ⇌ Ba2+ _(aq) + 2OH- _(aq)

·       KOH (Basa)

KOH _(aq) ⇌ K+ _(aq) + OH- _(aq)

·       HClO₃ (Asam)

HClO_{3 (aq)} ⇌ H⁺ _(aq) + ClO₃^- _(aq)

Amati trayek perubahan warna indikator di bawah ini!

 

Indikator : Metil Jingga, Trayek pH : 3,1 – 4,4, Perubahan Warna : Merah – kuning

Indikator : Metil Merah, Trayek pH : 4,4 – 6,2, Perubahan Warna : Merah – kuning

Indikator : Bromtimol Biru, Trayek pH : 6,0 - 7,6, Perubahan Warna : Kuning – biru

Indikator : Fenolftalein, Trayek pH : 8,3 – 10, Perubahan Warna : Tak berwarna - merah

 

Seorang siswa sedang melakukan percobaan pengenalan asam-basa. Dia ditugaskan untuk menguji sifat-sifat larutan yang pH-nya belum diketahui. Larutan ini diuji dengan menggunakan indikator asam-basa berikut:

 

Indikator yang Ditambahkan : Metil Jingga, Warna : Kuning

Indikator yang Ditambahkan : Metil Merah, Warna : Kuning

Indikator yang Ditambahkan : Bromtimol Biru, Warna : Biru

Indikator yang Ditambahkan : Fenolftalein, Warna : Tidak berwarna

 

Berdasarkan data di atas, berapakah pH larutan tersebut? Bagaimana sifatnya? Mohon jelaskan alasannya!

Answer explanation

pH larutan dapat diketahui berdasarkan data berikut:

Indikator yang Ditambahkan : Metil Jingga, Warna : Kuning, pH : > 4,4

Indikator yang Ditambahkan : Metil Merah, Warna : Kuning, pH : > 6,2

Indikator yang Ditambahkan : Bromtimol Biru, Warna : Biru, pH : > 7,6

Indikator yang Ditambahkan : Fenolftalein, Warna : Tidak berwarna, pH : < 8,3

Penentuan pH (Ada di gambar)

 

pH larutan tersebut adalah: 7,6 > pH < 8,3

Pada pembahasan sebelumnya, kalian telah mempelajari tentang teori asam basa Arrhenius. Teori asam-basa ini terbatas hanya pada senyawa asam-basa dalam pelarut air. Teori asam-basa yang lebih luas, tidak terbatas pada senyawa asam-basa dalam pelarut air, adalah teori asam-basa yang dikemukakan oleh Johanes N. Bronsted dan Thomas M. Lowry. Berdasarkan teori asam-basa Bronsted-Lowry, bahwa jika terdapat zat yang bersifat asam, harus terdapat zat yang bersifat basa, demikian pula sebaliknya.

Berikut ini adalah contoh reaksi asam basa:

NH₄⁺ + NH₂^-          ⇌        NH₃⁺       +     NH₃

Asam      Basa                   Basa Konj    Asam Konj

 

Menurut pemahaman kalian, bagaimanakah teori asam dan basa Bronsted-Lowry? Identifikasilah reaksi-reaksi dibawah ini, serta jelaskan pasangan asam-basa konjugasi dan basa-asam konjugasinya!

a) NaH₂PO_{4 (aq)} + NaOH _(aq) ⇌ Na₂HPO_{4 (aq)} + H₂O _(l)

b) Ca(OH)_{2 (aq)} + 2H₂CO_{3 (aq)} ⇌ Ca(HCO₃)_{2 (aq)} + 2H₂O _(l)

c) CH₃COONa _(aq) + H₂O _(l) ⇌ CH₃COOH _(aq) + NaOH _(aq)

d) NaOH _(aq) + H₂S _(aq) ⇌ NaHS _(aq) + H₂O _(l)

Answer explanation

Teori Bronsted-Lowry

Asam adalah suatu zat yang dapat memberi proton (donor ion H⁺).

Basa adalah suatu zat yang dapat menerima proton (akseptor ion H⁺)

Pasangan asam basa konjugasi dari reaksi:

(a) NaH₂PO_{4 (aq)} + NaOH _(aq) ⇌ Na₂HPO_{4 (aq)} + H₂O _(l)

Na⁺ + H₂PO₄^- +  Na⁺ + OH^- ⇌ 2Na⁺ + HPO₄^2- + H₂O

H₂PO₄^- + OH^- ⇌   HPO₄^2-  + H₂O

Asam     Basa   Basa konj   Asam konj

(b)  Ca(OH)_{2 (aq)} + 2H₂CO_{3 (aq)} ⇌ Ca(HCO₃)_{2 (aq)} +2H₂O _(l)

Ca²⁺ + 2OH^- + 2H₂CO₃ ⇌ Ca²⁺ + 2HCO₃^- +2H₂O

2OH^- + 2H₂CO₃ ⇌ 2HCO₃^- + 2H₂O

Basa        Asam     Basa konj  Asam konj

(c)   CH₃COONa _(aq) + H₂O _(l) ⇌ CH₃COOH _(aq) + NaOH _(aq)

CH₃COO^- +  Na⁺ + H₂O  ⇌  CH₃COOH +  Na⁺ + OH^-

CH₃COO^- + H₂O  ⇌ CH₃COOH + OH^-

    Basa        Asam     Asam konj     Basa konj

(d)  NaOH _(aq) + H₂S _(aq) ⇌ NaHS _(aq) + H₂O _(l)

Na⁺ + OH^- + H₂S ⇌  Na⁺ + HS^- + H₂O

OH^- +  H₂S ⇌  HS^-         + H₂O

Basa    Asam   Basa konj  Asam konj

Menurut teori Lewis, reaksi asam-basa melibatkan pembentukan ikatan kovalen koordinasi. Ikatan koordinasi dibentuk oleh pasangan elektron dari satu atom yang berikatan. Keunggulan teori asam-basa Lewis adalah dapat menjelaskan asam dan basa yang tidak dapat dijelaskan oleh Arrhenius dan Bronsted-Lowry. Teori asam basa Lewis memperluas pengertian asam- basa.

Perhatikan reaksi antara NH₃ dan BF₃ yang ada di gambar!

Pada reaksi NH₃ dan BF₃, BF₃ berperan sebagai asam dan NH3 berperan sebagai basa.

Bagaimana teori asam-basa Lewis kalian?

Gunakan struktur Lewis untuk memprediksi produk dari reaksi asam-basa berikut:

(a) NaOCH_{3 (aq)} + HCl _(aq) →

(b) NaNH_{2 (aq)} + H₂O _(i) →

Answer explanation

Teori Lewis

Asam adalah partikel (ion atau molekul) yang bertindak sebagai penerima (akseptor) pasangan elektron.

Basa adalah partikel (ion atau molekul) yang bertindak sebagai pemberi (donor) pasangan elektron.

(a)   NaOCH_{3 (aq)} + HCl _(aq) ⇌ NaCl + CH₃OH (Struktur Lewisnya ada di gambar)

 

(b)  NaNH_{2 (aq)} + H₂O _(l) ⇌ NH₃ + NaOH (Struktur Lewisnya ada di gambar)

Aspirin  adalah asam monoprotik yang umumnya dikenal dengan asam asetilsalisilat. Aspirin adalah obat yang digunakan untuk meredakan sakit kepala. Asam lemah memiliki pKa = 3,5 dan Ka = 3,16 X 10^-4. Obat diserap ke dalam darah melalui sel-sel yang melapisi perut dan usus kecil. Karena cairan lambung di lambung memiliki nilai pH sekitar 1, dan nilai pH usus kecil sekitar 6.

Berapa Kb-nya?

Berikan penjelasan beserta alasannya terkait dimanakah aspirin lebih banyak diserap ke dalam aliran darah, lambung atau usus kecil!

Answer explanation

Kw = Ka X Kb

10-14    = 3,16 x 10^-4 X Kb

Kb   =   10^-14 : 3,16 x 10^-4      

Kb = 3,16 X 10 ^-11

Aspirin dapat diserap oleh lambung maupun usus kecil. Akan tetapi lebih banyak terserap di usus kecil. Aspirin bersifat asam (Ka = 3,16 X 10^-4) akan lebih mudah terserap oleh larutan yang bersifat basa (pH = 6) sehingga akan lebih netral.

Di laboratorium Kimia, terdapat seorang siswa yang sedang melakukan praktikum. Siswa mereaksikan asam monoprotik dengan basa monohidroksida. Apabila 100 ml asam monoprotik (0,1 M) dan 100 ml larutan basa monohidroksida (0,1 M) dicampurkan.

Tentukan pH masing-masing larutan, bagaimana kekuatan asam-basanya? Berapakah pH campuran kedua larutan itu, dan jumlah garam yang terbentuk (Mr = 58,5).

Answer explanation

pH Asam monoprotik:

[H⁺] = 0,1 M

pH = -log [H⁺]

     = - log [0,1]

     = 1    

                     

pH Basa monohidroksida:

[OH^-] = 0,1 M

pOH = -log [OH^-]

         = -log [0,1]

         = 1

pH = 14 – pOH

      = 14 -1

      = 13                      

Kekuatan asam basa:

Harga pH Asam monoprotik sangat kecil yaitu 1, artinya dalam air menghasilkan ion H⁺ secara sempurna. Maka, asam monoprotik ini digolongkan sebagai asam kuat.

Harga pH basa monohidroksida sangat besar yaitu 13, artinya dalam air menghasilkan ion OH^- secara sempurna. Maka, basa monohidroksida ini digolongkan sebagai basa kuat.

Dapat disimpulkan bahwa asam dan basa yang direaksikan kekuatannya sama-sama kuat (asam kuat dan basa kuat).

 

pH campuran kedua larutan:

Jumlah mmol asam = V x M

      = 100mL x 0,1 M

      = 10 mmol

Jumlah mmol basa = V x M

     = 100mL x 0,1 M

     = 10 mmol

(Lanjutan ada di gambar)

Senyawa asam lemah adalah elektrolit lemah, sehingga terionisasi dalam air, tetapi tidak sempurna. Saat semut merah menggigit, ia mengeluarkan cairan yang mengandung asam format yang merupakan suatu asam lemah. Asam format HCOOH digunakan dalam pembuatan etil format (pengharum buatan).

Berapa pH larutan asam format 0,12 M? Berapa derajat ionisasi asam format dalam larutan tersebut, jika diketahui Ka = 1,8 x 10^-4 ?

Answer explanation

(Untuk jawaban sudah tertera di gambar)