TITRASI ASAM BASA
Tujuan Setelah mempelajari bab ini mahsiswa diharapkan dapat: 1. Menjelaskan konsep dasar titrasi asam basa 2. Menjelaskan pereaksi indikator 3. Membuat dan dapat menjelaskan kurva titrasi Titrasi asam basa pada dasarnya merupakan reaksi penetralan dan biasa disebut asidialkalimetri Jika larutan bakunya asam disebut asidimetri Jika larutan bakunya basa disebut alkalimetri titik ekivalen ditentukkan dengan perbandingan jumlah mol asam (H+) dan jumlah mol basa (OH -) yang bereaksi Titik ekivalen untuk titrasi asam basa terjadi bila jumlah mol asam = jumlah mol mol basa Pada saat tercapai titik ekivalen penambahan sedikit asam atau basa akan menyebabkan perubahan pH yang sangat besar. Zat penunjuk perubahan pH disbt Indikator Titik atau kondisi penambahan asam atau basa dimana terjadi perubahan warna indikator dalam suatu titrasi dikenal sebagai titik akhir titrasi. Titrasi asam basa selalu berkaitan dengan konsep stokiometri dan konsentrasi larutan yang dinyatakan dengan mol, perbandingan mol, molaritas atau normalitas. Titrasi asam basa juga harus berlangsung sempurna, sehingga produk yang dihasilkan hanyalah garam dan air. pH pada titik akhir titrasi tergantung pada sifat garam yang dihasilkan apakah mengalami hidrolisis atau tidak. Kurva Titrasi Kurv Kurvaa titr titras asii diha dihasi silk lkan an deng dengan an cara cara memp memplo lott antar antaraa pH deng dengan an volu volume me ditambahkan. Tipe kurva titrasi terdiri dari : - Asam kuat-basa kuat - Asam lemah-basa kuat - Basa kuat-asam lemah
asam asam atau atau basa basa yang yang
I.Kurva Titrasi Asam Kuat-Basa Kuat Bentuk kurva titrasi hasil reaksi asam kuat dan basa kuat ditentukan oleh nilai pH dalam berbagai nilai penambahan volume basa yang meliputi keadaan: pH sebelum penambahan basa pH sebelum mencapai titik ekivalen, pH pada saat titik ekivalen pH setelah TE (keadaan kelebihan basa) Contoh soal : 50 ml asam kuat HCl 0,1 M dititrasi dengan NaOH 0,1M. Hitung pH pada awal titrasi, dan setelah penambahan basa NaOH sebagai titran. : - 10 ml, - 50 ml, - 60 ml pH larutan sebelum ada penambahan basa (pH awal) ditentukka ditentukkan n oleh konsentra konsentrasi si awal dari asam kuat HCl, dinyatakan dengan persamaan : HCl + H2O H3O+ + Cl[H3O+] = 0,1 M pH = -log [H+] = -log 10 -1 = 1
1
pH larutan sebelum mencapai titik ekivalen (penambahan 10 ml basa) . basa) . Pada daerah ini ditentukkan oleh banyaknya asam kuat yang tidak bereaksi dengan basa. Jmlh mmol HCl pd reaksi ini = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol Jmlh mmol NaOH yg ditambahkan = 10 mL x 0,1 M = 1 mmol jmlh mmol HCl yg tdk b’rx =5 mmol–1 mmol=4 mmol. Jadi pH larutan setelah penambahan 10 ml NaOH adalah : [H3O+] = 4 mmol / 60 ml = 6,67 10-2 mmol/ml pH = 2 - log 6,67 = 1,18 Cara perhitungan pH yang sama dilakukan untuk berbagai variasi penambahan larutan NaOH 0,1 M sebelum mencapai titik ekivalen (<50 mL) pH pada titik ekivalen (penambahan 50 ml NaOH) Pada daerah ini : Jmlh mmol HCl = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol Jmlh mmol NaOH yg ditambahkan = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol Pada reaksi ini tidak ada kelebihan H+ atau OH – sehingga larutan bersifat netral, karena Na+ maupun Clterhidrolisis oleh air. pH larutan pada titik ekivalen adalah 7,0 pH larutan setelah titik ekivalen (penambahan 60 ml NaOH) Pada daerah ini : Jmlh mmol HCl = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol Jmlh mmol NaOH yg ditambahkan = 60 ml x 0,1 M = 6 mmol Daerah ini ditentukkan oleh beberapa banyak kelebihan basa kuat NaOH yang ditambahkan. Jadi : [OH-]= 1mmol/110 ml = 9,1. 10 -3 M pOH = 3 – log log 9,1 = 2,04 pH = 14 – 2,04 = 11,96 Hasil perhitung perhitungan an pH dalam proses titrasi titrasi antara 50 mL HCl 0,1 M dengan dengan berbagai variasi variasi volume volume NaOH 0,1 M ditunjukkan pada tabel berikut :
Volume NaOH ditambahkan (mL)
pH akhir larutan
Kondisi akhir larutan
0
1,000
Belum ada penambahan basa
10,0
1,18
20,0
1,37
30,0
1,60
40,0
1,95
49,0
3,00
49,9
4,00
49,95
4,30
50,0
7,00
Mencapai titik ekivalen
50,05
9,70
Terdapat kelebihan basa
50,10
10,00
51,00
11
60,00
11,96
Belum mencapai titik ekivalen
2
70,00
12,23
Kurva Titrasi Asam Kuat-Basa Kuat
Fenolftalien
Bromtimol biru Metil merah
2. Titrasi Asam Lemah-Basa Kuat atau Asam Kuat-Basa lemah Bentuk kurva titrasi hasil reaksi antara asam lemah dengan basa kuat mirip dengan kurva asam kuat-basa kuat, tetapi bentuk kurva sigmoidnya tidak simetris. Nilai pH dalam berbagai nilai penambahan volume NaOH yang meliputi : -pH keadaan sebelum penambahan NaOH, -pH keadaan belum mencapai TE - pH titik ekivalen - pH keadaan kelebihan basa. Contoh perhitungan : Titrasi asam lemah-basa kuat yg diperlukan untuk membuat kurva titrasi. 50 ml larutan 0,01 M CH3COOH, Ka = 1,75 x 10-5, dititrasi dengan NaOH 0,1M pH larutan sebelum ada penambahan basa ditentukkan oleh konsentrasi awal dan derajat ionisasi dari asam lemah CH3 COOH. Karena asam asetat terurai sedikit dan lemah maka dalam reaksi penguraian hanya menghasilkan satu CH3 COO- dan satu H3O+ seperti ditunjukan oleh reaksi dibawah ini : CH3COOH + H2O CH3COO- (aq) + H3O+ ( aq) Dapat diasumsikan bahwa [CH 3 COO- ] ≈ [H3 O+ ] sehingga : [CH3COOH] = 0,1 – [H3O+] ≈ 0,1 M
Nilai ini disubstitusikan kedalam persamaan :
[ H O ][CH COO ] +
K a
=
−
3
3
[ CH 3COOH ]
[ H O ] +
1,00 X 10 pH
−
5
=
= 3
3
2
[ H O ][ H O ] +
K a
=
[ H O ] +
3
=
3
+
3
[ CH 3COOH ] 1,00 X 10 5 X 0,1 −
[ H O ] +
K a =
=
2
3
[ CH 3COOH ]
1,0 X 10
3
−
0,1
larutan sebelum mencapai titik ekivalen (penambahan 10 ml NaOH) Pada daerah ini ditentukkan oleh pH larutan buffer yang terbentuk dari gabungan CH 3COO- (aq) dari hasil titrasi dan CH3COOH (aq) yang tidak bereaksi. Jmlh mmol CH3COOH = 50 ml x 0,1 M = 5,00 mmol 3
Jmlh mmol NaOH = 10 ml x 0,1 M = 1,00 mmol Reaksi yang terjadi ; CH3COOH OOH + NaOH aOH CH3COO- + H2O mmol awal: 5,00 1,00 mmol b’rx: 1,00 1, 1,00 1,00 mmol sisa rx :4,00 1,00 [CH3COOH] ≈ 4,00 mmol/60 ml dan, [CH3COO-] ≈ 1,00 mmol/60 ml Perhitungan nilai pH dpt dilakukan dengan menggunakan persamaan H enderson-Hasselbach :
[CH COO ] log −
pH = pK a
+
pH = 5,00 + log
3
[ CH 3COOH ]
1,00 / 60,00 4,00 / 60,0
pH = 4,40 Cara perhitungan pH yang sama dilakukan untuk berbagai variasi penambahan larutan NaOH 0,1 M sebelum mencapai titik ekivalen (<50mL) pH pd titik ekivalen, CH3COOH yg ada tepat b’rx dngn NaOH yg ditambahkan sehingga terbentuk garam CH3COONa dan H2O CH3COONa merupakan garam yang terhidrolisis oleh air dengan persamaan hidrolisisnya sebagai berikut: CH3COONa(aq) + H2O CH3COOH(aq) + Na+ (aq) + OH- (aq) Jmlh mmol CH 3COOH pd rx ini = 50 ml x 0,1 M = 5,00 mmol Jmlh mmol NaOH ditambahkan =50 ml x 0,1 M=5,00 mmol Reaksi yang terjadi : CH3COOH(aq) + NaOH CH3COONa(aq)+H2O(aq) mmol awal : 5,00 5,00 mmol bereaksi : 5,00 5,00 5,00 mmol sisa reaksi: 5,00 berdasarkan hidrolisis diatas maka larutan pada titik ekivalen bersifat basa, oleh sebab itu dapat dihitung dengan menggunakan rumusan pH garam terhidrolisa : pOH = - log [OH-] = - ½ log Kw + ½ log Ka - ½ log Cg pH = 14 – pOH Cg adalah konsentrasi garam yang yang dihasilkan dalam reaksi ini : Cg = [CH3COOH = 5 mmol/100 mL = 0,05 M
pOH =-log [OH -] =- ½ log Kw + ½ log Ka – ½ log Cg = -½ log (1 x 10 -14) + ½ log (1,0 x 10 -5) – ½ log 0,05 =5,15 pH =14 – 5,15= 8,85 pH larutan setelah titik ekivalen (penambahan 60 ml NaOH). Pada daerah ini ditentukkan oleh berapa banyak kelebihan basa kuat NaOH yang ditambahkan. Misalnya pada penambahan 60mL NaOH. mmol CH3COOH = 50 ml x 0,1M = 5,00 mmol mmol NaOH =60 ml x 0,1M =6,00 mmol kelebihan NaOH 6 mmol – 5 mmol =1 mmol, mmol, dengan volume total larutan adalah 110 mL. mL. Konsentrasi
OH-
=1,00 mmol/110 mL =9,1 x 10-3 M pOH pOH =3 – log log 9,1 9,1 = 2,0 2,04 pH pH =14 =14 – 2,04 ,04 = 11,9 11,96 6 4
Cara perhitungan pH yang sama dilakukan untuk berbagai variasi penambahan larutan NaOH 0,1 M setelah mencapai titik ekivalen (>50 mL). Indikator Asam-Basa Sejumlah senyawa mampu memperlihatkan sifat menghasilkan warna dalam larutan bergantung pada pH larutan. Pereaksi macam ini dapat dipakai untuk menunjukkan sifat asam atau sifat basa larutan dan disebut indikator (penunjuk). Indikator asam basa adalah asam lemah atau basa lemah (senyawa oraganik) yang dalam larutannya warna molekul-mo molekul-molekuln lekulnya ya berbeda berbeda dengan dengan warna ion-ionny ion-ionnya. a. Perubahan Perubahan warna dapat digambarkan digambarkan sebagai berikut: HIn + H2O H3O + InWarna asam In + H2O InH+ + OHWarna basa Warna asam Warna pereaksi dalam bentuk molekul berbeda dengan warna pereaksi dalam bentuk ion, dan persamaan tetapan kesetimbangan untuk kedua reaksi diatas adalah:
K a
=
I n
[ H O ]
+
[ I
+
3
dan
[ HI n ]
[ H O ] 3
−
= K a ∗
pH = pK a
[ HI ] / [ I n
+
log
−
n
I n
]
K b
[OH ] −
dan
=
=
n
H
+
−
[ In] K b ∗ [ I n ] / [ I n H
−
[ HI n ]
][OH ] +
]
[ I H ] log +
dan
pOH = pK b +
n
[ I n ]
Persam Persamaan aan ini menunj menunjukk ukkan an hubung hubungan an antara antara perban perbandin dingan gan warna warna asam asam dan warna warna basa basa dengan dengan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan. Mata pengamat kurang peka untuk dapat mengamati dengan tepat perubahan warna yang terjadi dalam larutan, terutama didaerah perubahan warna dimana perbandingan [Hin]/[In-] bernilai 1/10 atau 10/1. Nilai 1/10 akan diamati warna basa dan nilai 10/1 menunjukkan warna asam. Analog dengan hitungan perbandingan yang ditunjukkan diatas dapat dilihat bahwa warna asam murni didapat pada harga pH > (pKa (pKa - 1) sedangkan warna basa murni dijumpai pada harga pH > (pKa + 1). Perubahan warna dari warna asam menjadi warna basa akan terjadi daerah pKa-1 dan pKa+1 Perubahan warna dari warna asam menjadi warna basa akan terjadi daerah pK a-1 pK a+1 pK a Misalnya pKa dari Hin adalah 5 dan beberapa tetes Hin ditambahkan kepada suatu larutan asam kuat yang sedang dititrasi dengan basa kuat. Hin yang ditambahkan sedikit sekali, hingga jumlah titran yang digunakan oleh Hin diabaikan. Jika kita mengumpamakan bahwa larutan tampak merah, oleh mata apabila perbandingan [Hin/In] sebesar 10/1dan kuning apabila perbandingan 1/10 Daerah perubahan warna dinyatakan dalam perbandingan yaitu jika [Hin]/[In-] sebesar 10 : 1 oleh mata larutan tampak merah (warna asam) dan kuning (warna basa) apabila perbandingan 1 : 10 atau kurang. Keadaa Keadaan n demiki demikian an merupa merupakan kan peruba perubahan han minimu minimum m dalam dalam pH, yang yang dinyat dinyataka akan n dengan dengan ΔpH, ΔpH, yang yang diperlukan untuk menyebabkan perubahan warna dari merah ke kuning berjumlah 2 satuan. Peruba Perubahan han minimu minimum m dalam dalam pH yang yang diperlu diperlukan kan untuk untuk suatu suatu peruba perubahan han warna warna disebu disebutt jangkauan indikator atau trayek perubahan warna indikator . Perubahan warna indikator.
Merah : pHm = pKa – log 10/1 = 5 - 1 Kuning : pHk = pKa – log 1/10 = 5 + 1 ΔpH = pHm – pHk = (5 – 1) – (5 + 1) = -2 Jadi daerah perubahan warna ini disebut trayek perubahan warna
5
Tabel : Perbandingan Bentuk Berwarna dari Indikator Pada Berbagai Harga pH pH larutan Perbandingan [Hin]/ Warna [In ]
1
10.000 : 1
Merah
2
1000 : 1
Merah
3
100 : 1
Merah
4
10 : 1
Merah
5
1:1
Oranye
6
1 : 10
Kuning
7
1 : 100
Kuning
8
1 : 1000
Kuning
Trayek perubahan warna indikator menjangkau dua satuan pH. Dalam trayek pH ini perubahan warna indikator sedikit demi sedikit. Jika [HIn] = [In-] maka akan terlihat warna antara bentuk asam dan bentuk basa. Tabel : Beberapa Indikator Asam – Basa Indikator
Thimol biru Metil kuning Metil jingga Metil merah Bromtimol biru Fenofltalein Thimolftalein
Daerah pH
1,2 – 2,8 2,9 – 4,0 3,1 – 4,4 4,2 – 6,2 6,0 – 7,6 8,0 – 9,8 9,3 – 10,5
Perubahan Warna
Asam
Basa
Merah Merah Merah Merah Kuning Tak berwarna Tak berwarna
Kuning Kuning Kuning jingga Kuning Biru Merah-ungu Biru
Pelarut
Air Etanol 90% Air Air Air Etanol 70% Etanol 90 %
Dalam titrasi yang titik akhir titrasinya terletak dalam trayek pH yang kecil, harus digunakan indikator campur untuk menyatakan titik akhir titrasinya. Indikator campur terdiri dari campuran dua indikator misalnya metal jingga dengan brom kresol hijau yang akan memberikan perubahan warna dari jingga menjadi biru pada pH 4,3 Indika Indikator tor campur campuran an dapat dapat juga juga terdiri terdiri dari dari indika indikator tor dan zat warna warna indika indikator tor univer universal sal juga juga adalah adalah indikator campur dan memberikan warna yang macam-macam untuk trayek pH yang besar. Indikator yang digunakan harus memberikan perubahan warna yang nampak disekitar pH titik ekivalensi titrasi yang dilakukan, sehingga titik akhirnya masih jatuh pada trayek perubahan warna indikator itu.
6
Misaln Misalnya ya pada pada titras titrasii asam asam kuat-b kuat-basa asa kuat kuat (HCl (HCl dan NaOH) NaOH) penamb penambaha ahan n dua tetes basa basa dekat dekat titik titik ekivalensinya dapat menyebabkan perubahan pH dari 3,6 sampai 10,4 sehingga dapat menggunakan indikator apa saja yang trayek perubahan warnanya dari 4,4 sampai 10. Pada titrasi basa kuat-asam lemah titik ekivalensi akan terjadi pada pH diatas 7 dan harus menggunakan indikator yang trayek perubahan warnanya diatas pH 7. Untuk titrasi asam kuat-basa lemah harus menggunakan indikator apa?. Jadi pemilihan indikator yang akan digunakan dalam titrasi adalah penting dan disesuaikan dengan titik ekivalensinya yang akan terjadi. Mungkin tidaknya suatu titrasi asam-basa dilaksanakan biasanya apabila pH disekitar titik ekivalensi untuk penambahan beberapa tetes zat penitrasi adalah 1 sampai 2 satuan pH. Indikator campur dapat dibuat dari campuran dua macam indikator atau indikator yang dicampur dengan zat warna. Contoh dari beberapa indikator campur adalah sebagai berikut : 1. Metil jingga-indigo carmine terdiri dari suatu larutan yang mengandung 1 gr metal jingga dan 2,5 gr indigo carmine di dalam 1 L air. Disimpan pada botol yang gelap atau yang coklat. Dalam suasana basa warnanya hijau, netral pada pH larutan = 4,0 dan berubah menjadi ungu pada larutan yang lebih asam. 2. Campuran fenolftalien 0,1% satu bagian dan metal hijau 0,1% dua bagian warna dalam asam hijau, pada pH = 8,8 biru gelap dan pada pH > 9,0 ungu. 3. Campuran 1 bagian kresol merah 0,1% dan 3 bagian thimol biru 0,1%. - Warna dalam asam kuning, - basa berwarna ungu - Warna rose pada pH = 8,2 - Ungu pada pH = 8,4.
7
