KESETIMBANGAN ASAM BASA Asam sering dikenali sebagai zat berbahaya dan korosif. Hal ini benar untuk beberapa jenis asam yang digunakan di laboratorium, seperti asam sulfat dan asam klorida. Tetapi asam yang tidak berbahaya juga banyak ditemui dalam kehidupan sehari – hari. Misalnya pada cuka dan buah – buah bu ahan an.. Sepe Sepert rtii haln halnya ya asam asam,, basa basa juga juga seri sering ng digu diguna naka kan n dala dalam m kehidupan kehidupan sehari – hari. hari. Misalnya Misalnya dalam pasta gigi, deterjen, atau cairan cairan pembersih. Secara umum, asam dapat dikenali dari bau dan rasanya yang taja tajam m / asam asam.. Seda Sedang ngka kan n basa basa bers bersif ifat at lici licin n dan dan rasa rasany nya a pahi pahit. t. Bila Bila diteteskan pada kertas litmus, asam akan memberikan warna merah dan basa akan memberikan warna biru. 5.1. Teori – teori Asam Basa 5.1.1. Teori Arrhenius
Menurut Arrhenius (1884), asam adalah zat yang melepaskan ion H + atau H3O+
dalam dalam air. air. Sedang Sedangkan kan basa basa adalah adalah senyawa senyawa yang yang melepas melepas ion
OH- dalam air. HA + aq
BOH + aq
H+(aq) + A-(aq) B+(aq) + OH-(aq)
Di dalam alam air air, ion ion H + tidak tidak berdir berdirii sendiri sendiri,, melain melainkan kan memben membentuk tuk ion dengan H2O. H+ + H2O
H3O+ (ion hidronium)
Berdasarkan jumlah ion H + yang dapat dilepaskan, asam dapat terbagi menjadi 1.
Asam monoprotik
melepaskan 1 ion H+
Contoh : asam klorida (HCl) HCl 2.
H+(aq) + Cl-(aq)
Asam diprotik
melepaskan 2 ion H+
Contoh : asam sulfat (H2SO4) H2SO4
H+(aq) + HSO4-(aq)
HSO4-
H+(aq) + SO42-(aq)
3.
Asam triprotik
melepaskan 3 ion H+
Contoh : asam fosfat (H 3PO4) H3PO4
H+(aq) + H2PO4-(aq)
H2PO4-
H+(aq) + HPO42-(aq)
HPO42- H+(aq) + PO43-(aq) Bila asam dan basa direaksikan, maka produk yang akan terbentuk adalah senyawa netral (yang disebut garam) dan air. Reaksi ini disebut sebagai reaks eaksii
pembe emben ntuka tukan n
gar garam
atau atau
reaksi aksi
pen penetr etralan alan,,
yang yang
akan akan
mengurangi ion H + dan OH- serta menghilangkan sifat asam dan basa dalam larutan secara bersamaan. Jika asam yang bereaksi dengan basa adalah asam poliprotik, maka akan dihasilkan lebih dari satu jenis garam. Misalnya pada rekasi antara NaOH dengan H 2SO4. NaOH + H2SO4
NaHSO4 + NaOH
NaHSO4 + H2O
Na2SO4 + H2O
Senyaw Senyawa a NaHSO NaHSO4 dise disebu butt seba sebaga gaii gara garam m asam asam,, yait yaitu u gara garam m yang yang tebentuk dari penetralan parsial asam poliprotik. Garam asam bersifat asam, sehingga dapat bereaksi dengan basa membentuk produk garam lain yang netral dan air. 5.1.2. Teori Brönsted – Lowry
Teori Arrhenius ternyata hanya berlaku pada larutan dalam air. Teori ini tidak dapat menjelaskan fenoena pada reaksi tenpa pelarut atau dengan pelarut bukan air. Pada tahun 1923, Brönsted – Lowry mengungkapkan bahwa sifat asam – basa ditentukan oleh kemempuan senyawa untuk melepas / menerima proton (H +). Menurut Brönsted – Lowry, asam adalah senyawa yang memberi proton (H +) kepada senyawa lain. Contoh : HCl + H2O
H3O+ + Cl-
Seda Sedang ngka kan n basa basa adal adalah ah seny senyaw awa a yang yang mene meneri rima ma pr prot oton on (H+) (H+) dari dari senyawa lain. Contoh : NH3 + H2O
NH4+ + OH-
Dala Dalam m laru laruta tan, n, asam asam / basa basa lema lemah h akan akan memb memben entu tuk k kese keseti timb mban anga gan n dengan pelarutnya. Misalnya HF dalam pelarut air dan NH 3 dalam air. HF + H2O
a1
H3O+ + F b2
b1
a2
NH3 + H2O
a1
NH4+ + OH-
b2 b1
a2
Pasa Pasan ngan gan a1 – b2 dan a2 – b1 merup erupak akan an pasan asanga gan n asam asam – basa asa konjugasi.
Asam Asam konj konjug ugas asii : asam asam yang yang terb terben entu tuk k dari dari basa basa yang yang menerima proton
Basa konjugasi : basa yang terbentuk dari asam yang melepas proton
Teori Brönsted – Lowry memperkenalkan adanya zat yang dapat bersifat asam maupun basa, yang disebut sebagai zat amfoter. Contohnya adalah air. Di dalam larutan basa, air akan bersifat asam dan mengeluarkan ion positif (H3O+). Sedangkan dalam larutan asam, air akan bersifat basa dan mengeluarkan ion negatif (OH -). 5.1.3. Teori Lewis
Lewi Lewis s meng mengel elom ompo pokk kkan an sena senayw ywa a sebag sebagai ai asam asam dan dan basa basa menu menuru rutt kemampuannya melepaskan / menerima elektron. Menurut Lewis,
Asam : - senyawa yang menerima pasangan elektron - senyawa dengan elektron valensi < 8
Basa : - senyawa yang mendonorkan pasangan elektron - mempunyai pasangan elektron bebas
Contoh : Reaksi antara NH 3 dan BF3 H3N : + BF3
H3NBF3
Nitrogen mendonorkan pasangan elektron bebas kepada boron. Pasangan elektr elektron on bebas bebas yang yang didon didonork orkan an ditand ditandai ai dengan dengan tanda tanda panah panah antar antara a atom nitrogen dan boron. Kelebi Kelebihan han teori teori Lewis Lewis ini adalah adalah dapat dapat menjel menjelask askan an reaks reaksii penetr penetrala alan n yang yang dilaku dilakukan kan tanpa tanpa air. air. Misaln Misalnya ya pada pada reaksi reaksi antara antara Na 2O dan SO 3. Menurut Arrhenius, reaksi penetralan ini harus dilakukan dalam air. Na2O + H2O SO3 + H2O
2 NaOH
H2SO4
2 NaOH + H2SO4
2 H2O + Na2SO4
Teori Lewis memberikan penjelasan penjelasan lain untuk menjelaskan reaksi ini. Na2O(s) + SO3(g)
Na2SO4(s)
2 Na+ + O2-
2 Na+ + [ OSO3 ]2-
5.2. Konsep pH
Air memiliki sedikit sifat elektrolit. Bila terurai, air akan membentuk ion H + dan OH-. Kehadiran asam atau basa dalam air akan mengubah konsentrasi ion – ion tersebut. Untuk suatu larutan dalam air, didefinisikan pH dan pOH larutan untuk menunjukkan tingkat keasaman.
5.2.1 Derajat keasaman (pH) Asam / Basa Kuat
Penentuan pH asam / basa kuat dihitung dengan persamaan pH = - log [H+] pOH = - log [OH-] Dalam satu liter air murni, terdapat ion H + dan OH- dengan konsentrasi masing – masing 10-7 M. Sehingga, pH air murni adalah pH = - log [10-7] pH = 7 Hasil kali ion [H+] dan [OH -] dalam air selalu konstan, dan disebut tetapan air (K w). K w = [H+] [OH-] = 10-14
pH + pOH = 14 5.2.2 Derajat keasaman (pH) Asam / Basa Lemah
Asam dan basa lemah hanya terurai sebagian s ebagian dalam air. Bila asam lemah terurai dalam air : HA + H2O = H3O+ + A Tetapan kesetimbangan untuk untuk asam lemah (K a) dinyatakan sebagai : +
K a =
−
[ H 3 O ].[ A ] [ HA]
Nilai pH asam lemah dinyatakan sebagai: pH =
Ka. M
M adal adalah ah nila nilaii kons konsen entr tras asii laru laruta tan n yang yang akan akan dite ditent ntuk ukan an dera deraja jatt keasamannya. Basa lemah terurai dalam air dengan reaksi NH3 + H2O = NH4+ + OH Tetapan kesetimbangan untuk untuk asam lemah (K a) dinyatakan sebagai : +
K b =
−
[ NH 4 ].[OH ] [ NH 3 ]
Nilai pOH basa lemah dinyatakan sebagai : pOH =
Kb. M
5.3. Larutan Penyangga (Buffer )
Bila suatu larutan mengandung asam dan basa lemah, larutan tersebut dapat dapat menyer menyerap ap penamb penambaha ahan n sediki sedikitt asam asam / basa basa ku kuat. at. Penamb Penambaha ahan n asam kuat akan dinetralkan oleh basa lemah, sedangkan penambahan basa kuat akan dinetralkan oleh asam lemah. Larutan seperti ini disebut sebagai larutan penyangga atau larutan buffer . Pada umumnya, larutan penyangga merupakan pasangan asam – basa konjugasi yang dibuat dari asam / basa lemah dan garamnya. Contohnya asam asetat (CH 3COOH) dan natrium asetat (CH 3COONa). Ion asetat (CH 3COO-) merupakan basa konjugat dari asam asetat. Untuk larutan penyangga, nilai pH dan pOH dinyatakan sebagai
pH = pK a + log
[ garam ] [ asam ] [ garam ]
pOH = pK b + log
[basa ]
Contoh soal : Suatu Suatu laruta larutan n penyan penyangga gga dibuat dibuat dengan dengan mencam mencampur purkan kan tepat tepat 200 200mL mL 0,6M NH3 dan 300mL 0,3M NH 4Cl. Jika volume diasumsikan tepat 500mL, berapa pH larutan tersebut ? Jawab : Jumlah mol NH3 dalam campuran = 0,6 mol/L x 0,2 L = 0,12 mol Jumlah mol NH4+ dalam campuran = 0,3 mol/L x 0,3 L = 0,09 mol Konsentrasi asam dan garam dalam larutan [NH3] =
0,12 0,5
M = 0,24 M
[NH4+] =
0,09 0,5
M = 0,18 M
Karena larutan penyangga dibuat dari basa lemah dan garamnya, maka pOH = pK b + log
[ garam ] [basa ] +
pOH = 4,74 + log pOH = 4,74 + log
NH 4
[ NH 3 ] [0,24] [0,18]
pOH = 4,61 pH = 14 – 4,61 = 9,39 Larutan penyangga mempunyai peran yang besar dalam kehidupan. Salah satu contoh larutan penyangga adalah H 2CO3 / HCO3- dalam darah, yang bertugas menjaga agar pH darah tetap netral. 5.4. Hasil Kali Kelarutan
Pada Pada um umum umny nya, a, seba sebagi gian an besa besarr gara garam, m, yang yang terb terben entu tuk k dari dari reak reaksi si penetralan asam – basa, larut dalam air. Dalam larutan jenuh, berlaku
asumsi adanya kestimbangan antara garam yang tidak terlarut dengan ion – ion garam yang terlarut. Contoh :
AgCl(s) = Ag+(aq) + Cl-(aq) K =
[ Ag +].[Cl −] [ AgCl AgCl ]
K . [AgCl] = [Ag +] [Cl-] + K sp sp = [Ag ] [Cl ]
Besaran K sp sp disebut sebagai konstanta hasil kali kelarutan, yang nilainya tertentu untuk tiap jenis garam. Karena nilai K sp diketahui, maka kelarutan Ag+ dan Cl- dalam air murni dapat dihitung. + K sp sp = [Ag ] [Cl ]
1,7.10-10 = x.x x = √1,7.10-10 = 1,3.10-5 M Jika garam dilarutkan dalam pelarut yang mengandung salah satu ion pembentuk garam tersebut, maka kelarutannya akan lebih kecil. Hal ini disebut sebagai pengaruh ion sejenis. Contoh : AgCl yang dilarutkan dalam larutan NaCl 0,01M. -10 Diketahui : K sp sp = 1,7.10
M B
[Ag+] X
S
X K sp sp
[Cl-] 0,01 x 0,01 – x
≈
0,01 = [Ag+] [Cl-]
1,7.10-10 = x . 0,01 x = 1,7.10-8 5.5. Hidrolisa
Bila garam bereaksi dengan air, maka akan terurai dan melepaskan asam atau basa bebas. BA + H2O = BOH + HA Proses ini disebut sebagai hidrolisa. Salah satu produk reaksi ini (HA atau BOH) BOH) akan akan terura teruraii kembal kembalii bila bila asam asam atau atau basa basa terseb tersebut ut merupa merupakan kan
elektrolit elektrolit kuat. Tetapan kesetimban kesetimbangan gan reaksi hidrolisa (K h) dinyatakan sebagai K h =
Kw Ka
( bila garam terbentuk dari basa kuat dan asam
lemah ) atau
Kh =
Kw Kb
( bila garam terbentuk dari asam kuat dan basa
lemah ) Perb Perban andi ding ngan an anta antara ra bagi bagian an yang yang terh terhid idro rolis lisa a deng dengan an kada kadarr gara garam m semula disebut derajat hidrolisa (γ ). ).
Asam Poliprotik Asam
Asam Nitrat dalam Air : HNO3
H+ + NO3-
Asam Klorida dalam air : HCl
H+ + Cl-
Asam Sulfat dalam air : H2SO4
2H+ + SO4-
Setiap molekul HNO 3 dan HCl hanya dapat menghasilkan 1 ion H + disebut valensi asam. Asam semacam ini disebut juga asam .Asam yang setiap molekulnya dapat menghasilkan dua ion monoprotik .Asam H+ disebut Asam diprotik sedangkan Asam yang setiap molekulnya dapat menghasilkan tiga ion H + disebut Asam Tripotik . asam diprotik dan triprotik dikelompokkan ke dalam asam poliprotik. Tabel Asam Monoprotik dan Poliprotik
Asam sulfat H 2SO4 adalah asam diprotik karena dapat melepas dua proton dalam dalam dua tahap tahap.. Untuk Untuk asam asam polipr poliproti otik, k, didefi didefinis nisika ikan n lebih lebih dari dari satu satu konstanta disosiasi. Konstanta disosiasi untuk tahap pertama dinyatakan sebagai K 1, dan tahap kedua dengan K 2. Bila dibandingkan dengan tahap ionisasi pertamanya yang mengeluarkan proton pertama, ionisasi kedua, yakni pelepasan proton dari HSO 4-, kurang ekstensif. Kecenderungan ini lebih nampak lagi pada asam fosfat, yang lebi lebih h lema lemah h dari dari asam asam sulf sulfat at.. Asam Asam fosfa fosfatt adal adalah ah asam asam triv trival alen en dan dan terdisosiasi dalam tiga tahap berikut:
Asam Amino Asam
amino adalah
sembarang senyawa
organik yang
memiliki gugus fungsional karboksil (-COO (-COOH) H) dan amina (biasa (biasanya nya -NH2). Dalam biokimia seringkali seringkali pengertian pengertiannya nya dipersempit dipersempit:: keduanya keduanya terikat terikat pada satu atom karbon (C) (C) yang yang sama sama (diseb (disebut ut atom C "alfa" atau α). α ). Gugus Gugus karboksil karboksil memberika memberikan n sifat asam dan gug gugus us amina amina member memberika ikan n sifat basa. basa.
Dalam
bentuk
laru arutan,
asam sam
amino
bersif sifat amfoterik: amfoterik:
cend cender erun ung g menj menjad adii asam asam pada pada laru laruta tan n basa basa dan dan menj menjad adii basa basa pada pada larutan
asam.
Perilaku
ini
terjadi
karena
asam
amino
mampu
menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak
dipelajari
karena
salah
sat satu
fungsinya
sangat
penting
dalam organisme, organisme, yaitu sebagai penyusun protein. protein. Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat
gugus:
gugus amina (NH2),
gugus karboksil (COOH),
atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.
Atom C pusat tersebut dinamai atom C α ("C("C-alf alfa" a")) sesu sesuai ai deng dengan an penama penamaan an senyaw senyawa a bergug bergugus us karbo karboksi ksil, l, yaitu yaitu atom atom C yang yang berika berikatan tan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom C α ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino. Asam Asam amino amino biasan biasanya ya diklas diklasifi ifikas kasika ikan n berdas berdasark arkan an sifat sifat kimia kimia rantai rantai samp sampin ing g ters terseb ebut ut menj menjad adii empa empatt kelo kelomp mpok ok.. Rant Rantai ai samp sampin ing g dapa dapatt membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.
Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam dan basa (walaupun pH alamin alaminya ya biasan biasanya ya dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh gug gugusus-R R yang yang dimili dimiliki) ki).. Pada Pada pH terten tertentu tu yang yang disebut disebut titik isolistrik isolistrik,, gu gugu gus s amin amina a pada pada asam asam amin amino o menj menjad adii berm bermua uata tan n posit positif if (ter (terpr prot oton onasi asi,, –NH –NH 3+), seda sedang ngka kan n gu gugu gus s karboksilny karboksilnya a menjadi menjadi bermuatan bermuatan negatif negatif (terdepro (terdeprotonasi tonasi,, –COO -). Titi Titik k isoli isolist stri rik k ini ini spes spesif ifik ik berg bergan antu tung ng pada pada jeni jenis s asam asam amin aminon onya ya.. Dala Dalam m keadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion. Zwitte Zwitter-i r-ion on dapat dapat diekst diekstrak rak dari dari laruta larutan n asam amino amino sebaga sebagaii strukt struktur ur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat dipolarnya. Kebanyakan asam asam amin amino o beba bebas s bera berada da dala dalam m bent bentuk uk zwit zwitte terr-io ion n pada pada pH netr netral al maupun pH fisiologis yang dekat netral. R H2N – CH – CO 2H Molekul Netral
R H3N+ - CH – CO2ion zwitter
