LARUTAN ASAM DAN BASA (Kegiatan Belajar1) Untuk kelas XI SMA/MA Kelompok 3 M
iii DAFTAR ISI COVER………………………………………………………………………………………...i DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………..ii PENDAHULUAN……………………………………………………………………………iii I. Pendahuluan……………………………………………………………………………...iii II. Kompetensi Inti…………………………………………………………………………..iv III. Indikator………………………………………………………………………………….iv IV. Tujuan Pembelajaran……………………………………………………………………..v V. Petunjuk Pembelajaran…………………………………………………………………..vi VI. Peta Konsep Kegiatan Belajar I…………………………………………………………vii A. Perkembangan Teori Asam dan Basa…………………………………………………….1 1. Teori Asam dan Basa Arhenius……………………………………………………1 2. Teori Asam dan Basa Brownsted-Lowry………………………………………….2 3. Teori Asam dan Basa Lewis……………………………………………………….5 B. Tetapan Larutan Asam dan Basa………………………………………………………….7 1. Kekuatan Asam dan Basa………………………………………………………….7 2. Tetapan Larutan Asam Kuat dan Basa Kuat……………………………………..10 3. Tetapan Ionisasi Basa (Kb)………………………………………………………10 4. Tetapan Asam Basa Lemah………………………………………………………11 5. Menentukan pH Larutan Pada Asam Kuat dan Basa Kuat………………………13 C. Indikator Asam dan Basa………………………………………………………………..15 1. Kertas Lakmus……………………………………………………………………15 2. Indikator Alami…………………………………………………………………..17 3. Indikator Larutan…………………………………………………………………18 4. pH Meter…………………………………………………………………………19 5. Indikator Universal……………………………………………………………….20 Mari Berekplorasi…………………………………………………………………………….21 Latihan 1……………………………………………………………………………………...22 Tes Formatif………………………………………………………………………………….23 DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………………..26
iv PENDAHULUAN I. Pendahuluan Beberapa proses paling penting dalam kimia dan sistem biologis adalah reaksi asambasa dalam larutan berair. Asam adalah zat yang memiliki rasa asam sedangkan basa itu adalah zat yang memiliki rasa pahit dan rasa licin. Meskipun asam-basa dapat dibedakan dari rasanya, tetapi disarankan (dilarang) untuk tidak pernah mencicipi atau menyentuh bahan kimia laboratorium karena tidak tahu sifat dari senyawa tersebut. Didalam kehidupan sehari-hari, kita mengenal berbagai zat yang tergolong sebagai asam, misalnya asam cuka yang biasa digunakan sebagai perisa asam pada makanan, asam sitrat dalam buah jeruk, asam jawa, asam belimbing serta asam lambung yang penting dalam proses pencernaan makanan. Selain asam, kita juga mengenal berbagai zat yang tergolong sebagai basa, misalnya kapur sirih, soda kaustik, air sabun dan air abu. Salah satu sifat basa adalah dapat melarutkan lemak. Oleh karena itu, sabun (bersifat basa) digunakan untuk mencuci. Pada modul ini akan dibahas mengenai teori asam basa meliputi teori Arrhenius, Bronsted Lowry, dan Lewis. Selain itu juga akan dibahas mengenai indikator asam basa meliputi indikator alami, indikator universal, kertas lakmus, indikator larutan buatan, pH meter.
v II. Kompetensi Inti 3.10. Menganalisis sifat larutan berdasarkan konsep asam basa dan/atau pH larutan 4.10. Mengajukan ide/gagasan tentang penggunaan indicator yang tepat untuk menentukan keasaman asam/basa atau titrasi asam basa III. Indikator 3.10.1 Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Arhenius 3.10.2 Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Bronsted-Lowry 3.10.3 Menuliskan persamaan reaksi asam dan basa menurut Brownsted-Lowry dan menunjukkan pasangan asam dan basa konjugasinya 3.10.4 Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Lewis 3.10.5 Menjelaskan tetapan larutan asam dan basa 3.10.6 Mengidentifikasi sifat larutan asam dan basa dengan berbagai indikator 4.10.1 Merancang dan melakukan percobaan untuk mengidentifikasi asam dan basa dengan berbagai indikator 4.10.2 Menyimpulkan sifat asam atau basa dari suatu larutan 4.10.3 Menyimpulkan trayek perubahan warna larutan asam dan basa IV. Tujuan Pembelajaran Tujuan Kognitif 1) Peserta didik dapat membedakan sifat asam dan basa 2) Peserta didik dapat menelaah sifat larutan asam dan basa dengan berbagai indikator 3) Peserta didik dapat menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Arhenius 4) Peserta didik dapat menjelaskan pengertian asam dan basa menurut BronstedLowry 5) Peserta didik dapat menelaah persamaan reaksi asam dan basa menurut BronstedLowry dan menentukan pasangan asam dan basa konjugasinya 6) Peserta didik dapat menjelaskanpengertian asam dan basa menurut Lewis.
vi Tujuan Psikomotor 1) Peserta didik dapat memposisikan diri dalam menentukan sifat asam basa dari beberapa larutan dengan beberapa indikator. 2) Peserta didik dapat merancang cara menentukan sifat asam basa dari beberapa larutan dengan beberapa indikator. 3) Peserta didik dapat merumuskan hasil identifikasi larutan asam basa dengan berbagai indikator untuk menjelaskan teori asam basa. Tujuan Afektif 1) Peserta didik dapat menerima kerjasama yang baik antar sesama anggota kelompok. 2) Peserta didik dapat mengolah hasil identifikasi larutan asam basa dengan berbagai indikator untuk menjelaskan teori asam basa. 3) Peserta didik dapat menghargai saran dan kritikan dari sesama peserta didik dan guru. 4) Peserta didik dapat menanggapi hasil identifikasi larutan asam basa dengan berbagai indikator untuk menjelaskan teori asam basa. V. Petunjuk Belajar Proses pembelajaran yang anda ikuti akan berjalan lancar bila anda mengikuti langkahlangkah pembelajaran sebagai berikut : a. Pahamilah capaian pembelajaran dan uraian materi pada setiap kegiatan Belajar b. Untuk lebih memahami materi pembelajaran, bukalah semua jenis media dan link pembelajaran yang ada untuk setiap kegiatan Belajar c. Untuk memudahkan anda mengingat kembali uraian materi, maka bacalah rangkuman pada tiap kegiatan Belajar d. Kerjakanlah latihan soal dan tes formatif yang terdapat pada tiap kegiatan Belajar 1 untuk menguji apakah anda sudah sampai pada tujuan pembelajaran
vii VI. Peta Konsep Kegiatan Belajar Larutan Asam dan Basa Konsep teori asam basa Arrhenius BrownstedLowry Lewis Teatapan Larutan Asam-Basa Kekuatan Asam dan Basa Tetapan Larutan Asam dan Basa Tetapan Ionisasi Basa Tetapan Ionisasi Asam Basa Lemah pH Larutan Asam Basa kuat Indikator Asam Basa Kertas Lakmus Indikator akami Indikator larutan pH meter Indikator universal
1 Kegiatan Belajar 1 A. Perkembangan Teori Asam dan Basa https://youtu.be/vs69bzEqlPU I. Teori Asam Basa Arhenius Teori pertama asam basa ini dicetuskan pertama kali oleh seorang ahli kimia berasal dari Swedia bernama Svante Arrhenius. Teori ini menghubungkan sifat keasaman dengan ion hidrogen atau H+ dan pertama kali dicetuskan pada tahun 1884. • Menurut teori Arrhenius, asam adalah suatu zat yang menghasillkan ion H+ jika dilarutkan di dalam air. Contohnya adalah ketika asam klorida atau HCI serta asam asetat atau CH3COOH dilarutkan, dengan persamaan reaksi yang terjadi dari asam klorida serta asam asetat sebagai berikut. HCl (aq) → H+ (aq) + Cl (aq) CH3COOH (aq) → CH3COOH– (aq) + H+ (aq) Berdasarkan persamaan reaksi yang terjadi tersebut, maka diperoleh ciri khas yaitu pelarut air zat tersebut mengion kemudian berubah menjadi hidrogen dengan muatan positif dengan lambing H+ serta ion yang memiliki muatan negative maka akan disebutkan dengan sisa asam. • Menurut teori Arrhenius, basa adalah zat yang menghasilkan ion OH- , jika dilarutkan dalam air. Contohnya adalah ketika natrium hidroksida atau NaOH serta ammonium hidroksida atau NH4OH, dilarutkan maka akan terjadi persamaan reaksi basa pada larutan tersebut sebagai berikut.
2 NaOH (aq) → Na+ (aq) + OH– (aq) NH4OH (aq) → NH4 + (aq) + OH– (aq) Basa dalam larutan natrium hidroksida serta amonium hidroksida akan menghasilkan banyak ion OHdan kemudian dapat disebut sebagai basa kuat. Sedangkan, larutan yang menghasilkan sedikit dari ion OHdapat disebut sebagai basa lemah. Tentu tidak semua senyawa dalam rumus kimia tersebut ada gugus hidroksida dan termasuk dalam golongan basa. • Dalam teori ini, asam kuat adalah senyawa asam yang terionisasi secara sempurna dan kemudian menghasilkan sebuah ion H+ dalam larutannya. Sedangkan untuk asam lemah, adalah senyawa asam yang tidak mengalami ionisasi secara sempurna dalam larutannya. • Sementara itu basa kuat merupakan senyawa basa yang mengalami ionisasi dengan sempurna, sehingga menghasilkan ion OHdalam larutannya. Sedangkan untuk basa lemah adalah senyawa basa yang tidak mengalami ionisasi dalam larutannya. 2. Teori Asam Basa Brownsted-Lowry Teori asam basa yang kedua merupakan teori asam basa yang muncul untuk dapat menyempurnakan kekurangan yang ada pada teori Arrhenius. Yaitu dengan keterbatasan pelarut, yaitu hanya senyawa air saja serta dapat menjelaskan reaksi dari asam basa yang terjadi pada fase cair, gas, serta fase padat pula. Ketika senyawa asam klorida atau HCl dilarutkan dalam air, maka asam klorida tersebut larut sempurna serta menghasilkan sebuah ion baru. Teori ini dicetuskan pada tahun 1923 oleh J.N Bronsted yaitu seorang ahli kimia yang berasal dari Denmark bersama dengan T.M Lowry yaitu adalah ahli kimia yang
3 berasal dari Inggris. Bronsted serta Lowry mendefinisikan asam menjadi sebuah donor proton atau ion hidrogen sedangkan basa merupakan akseptor dari proton atau ion hidrogen. • Menurut teori asam basa dari Bronsted dan Lowry, asam merupakan senyawa yang mampu memberikan proton H+ pada senyawa lain dan disebut sebagai donor proton. • Menurut teori Bronsted dan Lowry, basa merupakan senyawa yang menjadi penerima dari proton H+ dari senyawa lainnya dan disebut pula sebagai akseptor proton. • Dalam teori asam basa yang dicetuskan oleh Bronsted dan Lowry, ada istilah berupa asam basa konjugasi dimana asam konjugasi tersebut adalah senyawa yang ada pada bagian kanan maupun reaksi yang mendapatkan tambahan dari satu atom hidrogen dari reaktan. • Sedangkan yang dimaksud dengan basa konjugasi merupakan senyawa yang ada pada bagian kanan reaksi dan kehilangan satu atom hidrogen dari reaktannya
4 Seperti contoh, ketika asam klorida dilarutkan dalam air, maka asam klorida yang larut dengan sempurna pun akan menghasilkan ion yang baru. Tetapi tentu akan terjadi hal yang berbeda, apabila senyawa asam klorida dilarutkan pada pelarut benzena atau C6H6. Maka, jika senyawa asam klorida dilarutkan pada pelarut benzena, senyawa asam klorida tersebut tidak akan bereaksi dan akan mengendap secara sempurna. Reaksi yang terjadi ketika HCl dilarutkan dalam air pun disebabkan karena adanya molekul air yang menarik satu proton milik HCl, sehingga HCl memiliki peran sebagai senyawa asam serta air sebagai senyawa basa sekaligus. Perlu diingat, bahwa semua asam Arrhenius merupakan asam Bronsted dan Lowry serta semua basa Bronsted Lowry mengandung OH adalah basa Arrhenius. Tetapi, tidak seluruh basa Bronsted Lowry adalah basa dari Arrhenius. Berikut beberapa contoh dari reaksi asam basa dengan pelarut lain selain air pada fase gas. Salah satu contohnya adalah reaksi yang terjadi antara HCl dan NH3. Pada contoh di atas dapat dilihat bahwa reaksi asam basa Bronsted Lowry ada dua pasangan asam basa. Pasangan pertama dalam contoh tersebut adalah pasangan antara asam dengan basa konjugasi merupakan spesi yang tersisa ketika proton dipindahkan dari senyawa asam. Sedangkan pasangan kedua merupakan pasangan yang terjadi antar basa dengan asam konjugasi yaitu akibat dari tambahan proton ke senyawa basa.
5 Teori asam basa Bronsted Lowry menjelaskan rumus kimia dari pasangan asam basa konjugasi dan hanya berbeda satu proton H+ saja. Reaksi di bawah HCl merupakan asam karena telah memberikan proton serta NH3 serta merupakan basa karena menerima proton. Sementara ion Cladalah basa konjugasi dari HCl dan NH4 + adalah asam konjugat dari NH3. 3. Teori Asam dan Basa Lewis Teori asam basa ini pertama kali dicetuskan pada tahun 1923 oleh Gilbert Newton Lewis yaitu seorang ahli kimia yang berasal dari UC Berkeley dengan mengusulkan teori alternative agar lebih mudah dalam menggambarkan senyawa asam dan basa. Teori asam basa Lewis ini memiliki pandangan bahwa asam dan basa merupakan senyawa yang memiliki struktur serta ikatan. • Menurut Lewis, asam merupakan suatu zat yang memiliki kecenderungan dalam menerima pasangan electron yang berasal dari basa. Contoh dari beberapa asam Lewis adalah SO3, BF3, maupun AlF3. • Menurut Lewis, basa merupakan zat yang mampu memberikan pasangan pada elektron. Dalam pandangan teori asam basa Lewis, basa memiliki pasangan yang elektronnya bebas, contohnya adalah seperti NH3, Cl– , maupuan ROH.
6 Lebih lanjut, Lewis berpandangan bahwa reaksi dari asam dan basa adalah reaksi dari serah terima pasangan elektron. Sehingga, terbentuklah suatu ikatan kovalen koordinasi dari reaksi serah terima terima tersebut. Berikut contoh dari reaksi yang terjadi antara BF3 dan N(CH3)3 Berdasarkan teori asam basa Lewis, maka BF3 adalah asam karena BF3 mampu menerima sepasang electron. Sementara itu, NH3 adalah senyawa basa karena dapat menyumbangkan sepasang elektron. Berdasarkan pandangan Lewis terhadap reaksi dari asam basa tersebut, maka Lewis pun berpendapat bahwa asam merupakan sebuah molekul maupun ion yang dapat menerima pasangan elektron, sedangkan basa merupakan sebuat molekul atau ion yang mampu memberikan pasangan elektronnya. Teori yang diusung oleh Lewis ini memiliki beberapa keunggulan, berikut penjelasannya. 1. Teori asam basa yang diusung oleh Lewis ini mampu menjelaskan sifat asam serta basa dalam pelarut lain maupun ketika asam basa tidak memiliki pelarut. Sama halnya dengan teori asam basa yang diusung oleh Bronsted dan Lowry. 2. Lewis dengan teorinya mampu menjelaskan sifat asam basa molekul maupun ion yang memiliki pasangan elektron bebas maupun yang mampu menerima pasangan elektron bebas. Contohnya seperti pada pembentukan yang terjadi pada senyawa kompleks. 3. Teori asam basa Lewis mampu menerangkan sifat basa yang berasal dari zat organik contohnya seperti DNA maupun RNA yang memiliki kandungan atom nitrogen serta memiliki pasangan elektron bebas.
7 Asam dan basa merupakan dua golongan senyawa kimia yang banyak memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari-hari. Tidak hanya terdapat dalam makanan, obat-obatan, produk-produk rumah tangga, dan bahan baku industri, asam dan basa juga merupakan komponen krusial dalam tubuh makhluk hidup. Contohnya, asam amino merupakan penyusun protein dan asam nukleat merupakan biomolekul yang mengandung informasi genetik. 1. Kekuatan Asam dan Basa Kekuatan asam dan basa ditentukan oleh derajat ionisasi (α)-nya, banyak sedikitnya ion H+ dan OH− yang dilepaskan. Asam dan basa dalam air akan mengalami reaksi peruraian menjadi ion yang merupakan reaksi kesetimbangan. Oleh karena itu, kekuatan asam dan basa dapat dinyatakan oleh tetapan kesetimbangannya yaitu, tetapan ionisasi asam (Ka) dan tetapan ionisasi basa (Kb). Sebagai contoh, dalam air HCl hampir terurai sempurna menjadi ion H+ dan ion Cl− , sedangkan HF hanya terurai sebagian menjadi ion H+ dan ion F− . Oleh karenanya, HCl disebut sebagai asam kuat dan HF disebut sebagai asam lemah. Demikian juga, dalam air NaOH hampir terurai sempurna menjadi ion Na+ dan ion OH− , sedangkan NH3 hanya terurai sebagian menjadi ion NH4 + dan ion OH− . NaOH disebut sebagai basa kuat dan NH3 disebut sebagai basa lemah. 1) Tetapan Ionisasi Asam (Ka) Secara umum, reaksi kesetimbangan larutan asam HA dalam air dapat ditulis sebagai berikut. HA(aq) ⇌ H + (aq) + A− (aq) Tetapan ionisasi asam Ka dapat dirumuskan seperti berikut. a) Asam kuat (contoh: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4) Dalam air, hampir seluruh asam kuat terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasi α ≈ 1. Dengan demikian, nilai Ka dari asam kuat sangat besar B Tetapan Larutan Asam dan Basa Kegiatan Belajar 1
8 .Untuk nilai Ka yang sangat besar, maka dapat dianggap bahwa asam terurai sempurna menjadi ion-ionnya dan konsentrasi ion H+ dapat dihitung dari konsentrasi asam ([HA]setimbang ≈ [HA]awal = Ma) dan valensi asamnya. Valensi asam adalah jumlah ion H+ yang dihasilkan per molekul asam. b) Asam lemah (contoh: HF, HCN, HNO2, CH3COOH, H2CO3) Dalam air, hanya sebagian asam lemah terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasinya 0 < α < 1. Jika konsentrasi awal larutan asam lemah HA dinyatakan sebagai Ma, maka: HA(aq) ⇌ H + (aq) + A− (aq) Mula-mula : Ma Reaksi : −αMa + αMa + αMa Setimbang : (1 − α)Ma αMa αMa Jika nilai α sangat kecil (α ≪ 1), maka dapat diasumsikan nilai (1 − α) ≈ 1, sehingga persamaan Ka untuk asam lemah dapat ditulis seperti berikut: Jadi, untuk menghitung konsentrasi ion H+ dapat digunakan nilai Ka ataupun nilai α. atau
9 2) Tetapan Ionisasi Basa (Kb) Secara umum, reaksi kesetimbangan larutan basa LOH dalam air dapat ditulis sebagai berikut. LOH(aq) ⇌ L + (aq) + OH− (aq) Tetapan ionisasi basa Kb dapat dirumuskan seperti berikut. a) basa kuat (contoh: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2) Dalam air, hampir seluruh basa kuat terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasi α ≈ 1. Dengan demikian, nilai Kb dari basa kuat sangat besar. Untuk nilai Kb yang sangat besar, maka dapat dianggap bahwa basa terurai sempurna menjadi ion-ionnya dan konsentrasi ion OH− dapat dihitung dari konsentrasi basa ([LOH]setimbang ≈ [LOH]awal = Mb) dan valensi basanya. Valensi basa adalah jumlah ion OH− yang dihasilkan per unit rumus basa. b) basa lemah (contoh: NH3, CH3NH2, C6H5NH2) Dalam air, hanya sebagian basa lemah terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasinya 0 < α < 1. Jika konsentrasi awal larutan basa lemah LOH dinyatakan sebagai Mb, maka: LOH(aq) ⇌ L + (aq) + OH− (aq) Mula-mula : Mb Reaksi : −αMb + αMb + αMb Setimbang : (1 − α)Mb αMb αMb Jadi, untuk menghitung konsentrasi ion OH− dapat digunakan nilai Kb ataupun nilai α.
10 atau Tetapan ionisasi beberapa asam dan basa dapat dilihat pada tabel berikut: 2. Tetapan Larutan Asam Basa Kuat Asam dan basa merupakan dua golongan senyawa kimia yang banyak memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari-hari. Tidak hanya terdapat dalam makanan, obat-obatan, produk-produk rumah tangga, dan bahan baku industri, asam dan basa juga merupakan komponen krusial dalam tubuh makhluk hidup. Contohnya, asam amino merupakan penyusun protein dan asam nukleat merupakan biomolekul yang mengandung informasi genetik. 3. Tetapan Ionisasi Basa (Kb) Secara umum, reaksi kesetimbangan larutan basa LOH dalam air dapat ditulis sebagai berikut. LOH(aq) ⇌ L + (aq) + OH− (aq) Tetapan ionisasi basa Kb dapat dirumuskan seperti berikut.
11 Dalam air, hampir seluruh basa kuat terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasi α ≈ 1. Dengan demikian, nilai Kb dari basa kuat sangat besar. Untuk nilai Kb yang sangat besar, maka dapat dianggap bahwa basa terurai sempurna menjadi ion-ionnya dan konsentrasi ion OH− dapat dihitung dari konsentrasi basa ([LOH]setimbang ≈ [LOH]awal = Mb) dan valensi basanya. Valensi basa adalah jumlah ion OH− yang dihasilkan per unit rumus basa. Asam kuat dan basa kuat besarnya konsentrasi ion [H+ ] dan ion [OH- ] berbanding lurus dengan konsentrasi asam dan konsentrasi basanya atau besarnya dikalikan dengan koefisien reaksinya, karena asam kuat dan basa kuat tersebut terionisasi sempurna dalam air (α= 1). Pada asam lemah dan basa lemah tidaklah demikian karena padaasam lemah dan basa lemah hanya terionisasi sebagian (α < 1), se-hingga dalam asam lemah dan basa lemah membentuk reaksi ionisasikesetimbangan, jika ditulis: HA H+ + A- (α< 1) LOH L+ + OH- (α< 1) 4. Tetapan Asam Basa Lemah Secara umum, reaksi kesetimbangan larutan asam HA dalam air dapat ditulis sebagai berikut. HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq) Tetapan ionisasi asam Ka dapat dirumuskan seperti berikut. a) asam lemah (contoh: HF, HCN, HNO2, CH3COOH, H2CO3) Dalam air, hanya sebagian asam lemah terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasinya 0 < α < 1. Jika konsentrasi awal larutan asam lemah HA dinyatakan sebagai Ma, maka:
12 HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq) Mula-mula : Ma Reaksi : −αMa + αMa + αMa Setimbang : (1 − α)Ma αMa αMa Jadi, untuk menghitung konsentrasi ion H+ dapat digunakan nilai Ka ataupun nilai α. atau Secara umum, reaksi kesetimbangan larutan basa LOH dalam air dapat ditulis sebagai berikut. LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq) Tetapan ionisasi basa Kb dapat dirumuskan seperti berikut: b). Basa Lemah (contoh: NH3, CH3NH2, C6H5NH2) Dalam air, hanya sebagian basa lemah terurai menjadi ion-ionnya, sehingga derajat ionisasinya 0 < α < 1. Jika konsentrasi awal larutan basa lemah LOH dinyatakan sebagai Mb, maka: LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq) Mula-mula : Mb Reaksi : −αMb + αMb + αMb Setimbang : (1 − α)Mb αMb αMb Jadi, untuk menghitung konsentrasi ion OH− dapat digunakan nilai Kb ataupun nilai α. atau
13 5. Menentukan pH Larutan Pada Asam Kuat dan Basa Kuat Banyaknya ion H+ dan ion OH- menunjukkan derajat keasaman dan atau derajat kebasaan larutan.Derajat keasaman itu ditunjukkan berdasarkan harga pH.Nilai pH = - log[H+ ] dan pOH = -log[OH- ]. Dalam menentukan besarnya [H+ ] pada larutan asam dan [OH- ] padalarutan basa secara stoikiometri maka pH suatu larutan asam dan basadapat ditentukan atau dihitung dengan rumus: [H+ ] = n.Ma dan [OH- ] = n.Mb Keterangan: n = banyaknya ion H+ /OH- Ma = molaritas asam Mb = molaritas basa Berikut diberikan contoh cara penentuan pH pada larutan asam kuatdan basa kuat. Contoh soal 5.3 Tentukan pH larutan berikut dan urutkan besarnya derajat ke asaman-nya dari yang terendah ke yang lebih tinggi. 1. Larutan HCl 0,01 M 2. Larutan H2SO4 0,01 M 3. Larutan NaOH 0,01 M 4. Larutan Ca(OH)2 0,01 M Jawab: Sepintas larutan-larutan tersebut memiliki derajaat kea saman sama karena molaritasnya sama, Mari kita cari sama-sama: 1. Larutan HCl 0,01 M HCl adalah asam kuat dalam air terionisasi sempurna menghasilkan ion H+ dan ion Cl- (α=1) HCl(aq) H + + Cl- (aq) Berdasarkan reaksi ionisasi besarnya ion H+ adalah [H+ ] = [HCl- ] Jadi [H+ ] = 0,01 M = 10-2 M pH = -log [H+ ]
14 = -log 10-2 = 2 2. Identic dengan cara penentuan ion H+ dalam HCl maka dalam H2SO4, dapat ditulis H2SO4 2H+ + SO4 2- Besarnya [OH- ] = 2 x [H2SO4] = 2 x 0,01 = 0,02 M = 2.10-2 M Jadi pH = -log 2.10-2 = 2-log 2 3. Larutan NaOH adalah basa, dalam air menghasilkan ion [OH- ], makaa [OH- ] dapat ditentukan sebagai berikut: NaOH Na+ + OH- Besarnya [OH- ] = NaOH = 0,01 M = 10-2 M Maka pOH = -log 10-2 = 2 pH = 14- pOH = 14-2 = 12 4. Identik dengan cara penentuan ion [OH- ] dalam NaOH maka dalam Ca(OH)2 dapat ditulis: Ca(OH)2(aq) Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) Besarnya [OH- ] = 2 x [Ca(OH)2] = 2 x 0,01 M = 0,02 M = 2.10-2 M Maka pOH = -log [OH- ] = -log 2.10-2 = 2 - log 2 pH = 14 – pOH = 14 - (2- log 2) = 14 – 2 + log 2 = 12 + log 2 Jadi, derajat keasamannya : Ca(OH)2 < NaOH < HCl < H2SO4 dalam molaritas yang sama
15 Kegiatan Belajar 1 C. Indikator Asam dan Basa https://youtu.be/EMqbaP-NcVA https://youtu.be/4Gokt2Ox7WA Larutan asam dan basa akan memberikan warna tertentu apabila direaksikan dengan indikator. Indikator adalah suatu senyawa kompleks yang dapat bereaksi dengan senyawa asam basa. Melalui indikator, kita dapat mengetahui suatu zat bersifat asam atau basa dan juga untuk mengetahui tingkat kekuatan asam dan basa tersebut. Beberapa indikator terbuat dari bahan alami, akan tetapi ada juga beberapa indikator yang dibuat secara sintesis di laboratorium. Berikut ini jenis-jenis indikator asam basa dan juga contohnya. 1. Kertas Lakmus Indikator yang sering tersedia di laboratorium adalah kertas lakmus, karena jenis indikator ini lebih praktis dan harganya relatif murah. Terdapat dua jenis kertas lakmus, yaitu lakmus merah dan lakmus biru. Senyawa asam basa dapat diindentifikasi menggunakan kertas lakmus dengan cara mengamati perubahan warna pada kertas lakmus ketika bereaksi dengan larutan. Pada larutan asam, kertas lakmus selalu berwarna merah, sedangkan dalam larutan basa, kertas lakmus selalu berwarna biru. Sehingga, larutan asam akan mengubah warna kertas lakmus biru menjadi merah dan larutan basa akan mengubah warna lakmus merah menjadi biru.
16 Pada larutan yang netral (garam), warna kertas lakmus tidak menunjukkan perubahan (merah tetap merah dan biru tetap biru). Lakmus Merah : Merah Lakmus Merah : Biru Lakmus Merah : Merah Lakmus Biru : Merah Lakmus Biru : Biru Lakmus Biru : Biru pH < 7 pH > 7 pH = 7
17 2. Indikator Alami Beberapa jenis tanaman dapat dijadikan sebagai indikator alami, contohnya kol ungu, kulit manggis, bunga sepatu, bunga telang, kunyit. Kol Ungu Bunga Kembang Sepatu Bunga Telang Kulit Manggis Kunyit Bunga Pacar
18 Bougenville Syarat dapat atau tidaknya suatu tanaman untuk dijadikan sebagai indikator alami adalah terjadinya perubahan warna apabila ekstraknya diteteskan pada larutan asam atau basa. 3. Indikator Larutan Larutan indikator merupakan salah satu bahan yang dapat digunakan untuk mengetahui sifat asam basa suatu senyawa. Untuk mendeteksi sifat asam basa suatu zat, pada umumnya digunakan indikator dalam bentuk larutan, karena dengan larutan tersebut, sifat pembawaan asam dan basa menjadi lebih mudah dideteksi. Indikator yang sering digunakan pada laboratorium adalah larutan indikator fenolftalein (PP) metil merah (mm), metil jingga (mo), dan juga bromtimol blue (BTB). Berikut ini adalah beberapa indikator pH lainnya yang juga sering digunakan dalam laboratorium. Indikator-indikator tersebut menunjukkan adanya perubahan warna larutan pada rentang nilai pH tertentu.
19 4. pH Meter pH meter dapat digunakan sebagai alat pengukur pH suatu larutan dengan cepat dan akurat. pH meter mempunyai elektroda yang dapat dicelupkan ke dalam larutan asam basa yang akan diukur nilai pH-nya. Nilai pH dapat dengan mudah dilihat secara langsung melalui angka yang tertera pada layar digital dari alat pH meter itu sendiri.
20 5. Indikator Universal Salah satu indikator yang memiliki tingkat kepercayaan baik adalah indikator universal. Indikator universal merupakan indikator yang tediri atas bebagai macam indikator dengan warna yang berbeda untuk setiap nilai pH antara 1 – 14. Indikator universal ada yang berupa larutan dan ada yang berbentuk kertas. Paket indikator universal tersebut selalu dilengkapi dengan warna standar untuk pH 1 – 14.
21 Apa Perbedaan Asam dengan Basa? 1. Lakukan pengamatan dengan cermat dan teliti mealui uji lakmus terhadap senyawa asam atau basa. 2. Lakukan Langkah-langkah kerja sebagai berikut. a. Siapkan buah jeruk, pare, pisau, kertas lakmus merah dan kertas lakmus biru. b. Belah kedua bahan tersebut menggunakan pisau c. Pada belahan tersebut, tempelkan kertas lakmus merah lalu kertas lakmus biru. d. Amati terjadi tidaknya perubahan warna kertas lakmus yang ditempelkan pada buah jeruk dan pare. 3. Berdasarkan kegiatan tersebut, diskusikan dengan teman-teman Anda untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. a. Warna apa yang ditunjukkan kertas lakmus merah dan biru dalam buah jeruk dan pare? b. Apa saja benda atau senyawa lain yang mmepunyai sifat seperti buah jeruk atau pare? 4. Tuliskan hasil percobaan Anda dalam format laporan yang berisi judul, tujuan, alat dan bahan, cara kerja, hasil, pembahasan, dan kesimpulan. Presentasikan hasil percobaan Anda didepan kelas. Mari Bereksplorasi
22 1. Tuliskan 5 contoh bahan alam yang dapat digunakan untuk indikator asam basa! 2. Tuliskan perbedaan antara asam lemah dan asam kuat menurut teori Arhenius! 3. Tuliskan berbagai zat dalam kehidupan sehari-hari yang bersifat asam dan basa! 4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan indikator asam basa! 5. Jelaskan sifat asam dan basa dan tentukan pula pasangan asam basa konjugasi dari larutan tersebut: a. CH3COOH b. NaOH Latihan 1
23 Kerjakanlah soal tes formatif dibawah ini untuk mengetahui tingkat pemahaman Anda, kemudian cocokkan dengan kunci jawaban dibawahnya 1. Menurut teori asam-basa Brownsted-Lowry, asam didefinisikan sebagai zat yang…… a. Meningkatkan [H+ ] bila dimasukkan kedalam H2O b. Menurunkan [H+ ] bila dimasukkan kedalam H2O c. Meningkatkan [OH- ] bila dimasukkan kedalam H2O d. Menerima 1 H+ dari pasangan reaksinya e. Memberi 1 H+ dari pasangan reaksinya Jawaban: E 2. Dari senyawa-senyawa dibawah berikut yang berperan sebagai asam Brownsted dan basa Brownsted adalah… a. Clb. H2O c. CO2 d. CO3 2- e. NO3 - Jawaban: B 3. Larutan yang mempunyai pH lebih besar dari 7 adalah… a. Gula b. Alkohol c. Amoniak d. Asam Nitrat e. Asam Klorida Jawaban: C Tes Formatif
24 4. Kertas lakmus biru akan berubah menjadi merah, bila dimasukkan ke dalam larutan…. a. Kalium Hidroksida b. Natrium Klorida c. Barium Sulfat d. Asam Klorida e. Natrium Nitrat Jawaban: D 5. Untuk mengukur derajat keasaman asam atau basa yang akurat, paling tepat menggunakan…. a. Fenolfatelein b. Metil jingga c. pH meter d. Kertas lakmus e. Universal Jawaban: C 6. Berikut ini sifat-sifat larutan asam, kecuali… a. Dapat memerahkan warna lakmus biru b. Dapat menimbulkan pencemaran udara c. Larutan termasuk nonelektron d. Jika dilarutkan dalam air terjadi reaksi ionisasi dan terjadi ion OHJawaban: D 7. Larutan basa di bawah ini yang termasuk basa lemah adalah…. a. Larutan NaOH b. Larutan KOH c. Larutan NH4OH d. Larutan Ca(OH)2 e. Larutan Mg(OH)2 Jawaban: C
25 8. Warna yang ditunjukkan oleh basa dengan indikator alami adalah…. a. Kemerahan b. Kebiruan atau kehijauan c. Keunguan d. Kehitaman e. Kejinggaan Jawaban: B 9. Seorang anak melakukan percobaan dengan mencelupkan kertas lakmus merah ke dalam larutan A ternyata kertas lakmus tidak berubah warnanya, lalu kertas lakmus merah dicelupkan ke dalam larutan B, kertas lakmus berubah warna menjadi biru. Hal ini menyatakan bahwa…. a. Larutan A dan B bersifat garam b. Larutan A bersifat asam dan basa c. Larutan A bersifat asam, larutan B bersifat basa d. Larutan A dan B bersifat asam e. Larutan A dan B bersifat basa Jawaban: C 10. Cara paling tepat untuk membuktikan bahwa larutan natrium hidroksida bersifat basa adalah…. a. Mencicipinya, apabila terasa pahit berarti basa b. Mencampur dengan cuka, apabila terbentuk gelembung berarti basa c. Menguji dengan kertas lakmus merah, jika berubah warna menjadi biru berarti basa d. Menguji menggunakan kertas hvs apabila mengalami warna biru berarti basa Jawaban: C
26 Atkins, Peter & Jones, Loretta. (2010). Chemical Principles: The Quest for Insight (5th edition). New York: W.H. Freeman & Company Brown, Theodore L. et al. (2015). Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc. Chang, R. (2005). Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga Lavanya, D., Guna, J., dan Purushothom, A. (2018). Green Chemistry: A Study On Acid-Base Indicator Property Of Various Flower Pigments. Internasional Journal Of DevelopmentIn Pharmacy And Life Science. Purba, Michael. (2006). Kimia 2B untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga Setiadi, T., & Zainul, R. (2019). Pengembangan e-modul asam basa berbasis discovery learning untuk kelas XI SMA/MA. Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. (2015). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education Sukemi., Usman., Boyfanei., dkk. (2017). Indikator Asam Basa dan Ekstrak Etanol Pucuk Daun Pucuk Merah. Jurnal Kimia Dan Pendidikan Kimia. Vol. 2. No 3 Yusnita, M (2019). Asam, Basa, dan Garam di Lingkungan Kita. Jawa Tengah: ALPRIN DAFTAR PUSTAKA