i
ii
iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan eModul Pembelajaran Berbasis Etnokimia untuk Mater Asam Basa ini. E-modul ini dimaksudkan sebagai salah satu bahan ajar yang dapat digunakan dalam menunjang proses pembelajaran yang berlangsung. E-modul ini dikembangkan menggabungkan antara aspek etnokimia (batik) dengan materi pembelajaran asam basa dalam pembelajaran kimia. Di dalamnya juga terdapat praktikum indikator asam basa yang didasarkan pada aspek etnokimia yaitu menggunakan bahan pewarna batik. Selain itu, terdapat link-link soal dan kunci jawabannya, barcode untuk melihat video-video yang berkaitan dengan aspek etnokimia dan materi asam basa. Penulis menyadari dalam penyusunan e-modul ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran dari pembaca akan sangat dibutuhkan untuk meningkatkan kualitas e-modul ini. Penulis berharap dengan hadirnya e-modul ini, akan berguna dan bermanfaat untuk menunjang proses pembelajaran kimia. Pontianak,………………2023 Penulis,
iv DAFTAR ISI Kata Pengantar................................................................................................................. ii Daftar Isi.........................................................................................................................iii Peta konsep..................................................................................................................... iv Deskripsi E-Modul .......................................................................................................... v Glosarium ....................................................................................................................... vi Kegiatan Pembelajaran 1................................................................................................. 1 Teori Asam Basa ............................................................................................................. 1 A. Tujuan Pembelajaran ............................................................................................ 1 B. Uraian Materi........................................................................................................ 1 C. Rangkuman......................................................................................................... 11 D. Uji Kompetensi KP 1.......................................................................................... 12 E. Pedoman Penilaian ............................................................................................. 13 Kegiatan Pembelajaran 2............................................................................................... 14 Kesetimbangan Ion dalam Larutan Asam Basa dan pH................................................ 14 A. Tujuan Pembelajaran .......................................................................................... 14 B. Uraian Materi...................................................................................................... 14 C. Rangkuman......................................................................................................... 23 D. Uji Kompetensi KP 2.......................................................................................... 24 E. Pedoman Penilaian ............................................................................................. 25 Kegiatan Pembelajaran 3............................................................................................... 26 Indikator dan Reaksi Asam Basa................................................................................... 26 A. Tujuan Pembelajaran .......................................................................................... 26 B. Uraian Materi...................................................................................................... 26 C. Rangkuman......................................................................................................... 37 D. Uji Kompetensi KP 3.......................................................................................... 40 E. Pedoman Penilaian ............................................................................................. 40 LKPD Berbasis Etnokimia ............................................................................................ 38 Kunci Jawaban KP 1 ..................................................................................................... 41 Kunci Jawaban KP 2 ..................................................................................................... 41 Kunci Jawaban KP 3 ..................................................................................................... 43 Daftar Pustaka ............................................................................................................... 44 Tentang Penulis............................................................................................................. 45
v PETA KONSEP Teori Arrhenius Teori AsamBasa Teori BrØnstedLowry Teori BrØnstedLowry ASAMBASA Kesetimbangan Larutan AsamBasa dalam suatu larutan Senyawasenyawa Asam-Basa Perhitungan Derajat Keasaman (pH) Indikator Alami Indikator Asam-Basa Indikator di Laboratotium Reaksi Asam Basa
vi DESKRIPSI E-MODUL E-modul ini berisikan penjelasan materi, latihan soal, rangkuman, soal, dan kunci jawaban mengenai materi asam basa. Di dalam e-modul ini akan dibahas mengenai etnokimia yaitu batik dan kaitannya dengan konsep asam basa. Ternyata di dalam beberapa proses pembuatan batik mengandung konsep asam basa. Beberapa proses dalam pembuatan batik yang mengandung konsep asam basa adalah pada tahap pewarnaan, fiksasi, dan pengolahan limbah batik. Oleh karena itu, e-modul ini dinamakan sebagai e-modul asam basa yang berbasis etnokimia. E-modul ini berisikan 3 kegiatan pembelajaran yang tentu saja berisikan materi-materi tentang etnokimia dan kaitannya dengan asam basa. Adapun Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi yang terkandung dalam e-modul ini sesuai dengan tabel 1. Tabel 1 Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi 3.10 Menjelaskan konsep asam dan basa serta kekuatannya dan kesetimbangan pengionannya dalam larutan. 3.10.1 Menjelaskan konsep asam basa menurut beberapa teori asam basa yang berkembang. 3.10.2 Mengukur pH beberapa larutan asam basa yang diberikan 4.10 Menganalisis trayek perubahan pH indikator yang diekstrak dari bahan alam melalui percobaan . 4.10.1 Melakukan percobaan membuat indikator asam basa dari bahan alam.
vii Materi-materi pokok yang ada dalam kompetensi dasar, e-modul ini dibagi menjadi 3 buah kegiatan pembelajaran dengan sub-materi sesuai tabel 2. Tabel 2 Kegiatan Pembelajaran dan Sub-Materi. Kegiatan Pembelajaran Sub-Materi 1 Teori Asam Basa 2 Kesetimbangan Ion dalam Larutan Asam Basa dan pH 3 Indikator dan Reaksi Asam Basa Relevansi yang diharapkan dapat diperoleh setelah mempelajari e-modul ini antara lain : 1. Pengetahuan baru mengenai konsep ilmu kimia yang diterapkan dalam proses pembuatan batik yang dekat dengan kehidupan sehari-hari. 2. Pemanfaatan senyawa asam basa dalam kehidupan sehari-hari. GLOSARIUM Asam : merupakan suatu zat yang mempunyai pH < 7. Basa : merupakan suatu zat yang mempunyai pH < 7. α (derajat ionisasi ) : jumlah bagian yang mengalami ionisasi . Valensi asam : jumlah ion H+ yang dihasilkan jika 1 molekul asam mengalami ionisasi. Valensi basa : jumlah ion OHyang dihasilkan jika 1 molekul basa mengalami ionisasi. Donor : pemberi sesuatu (misalnya donor proton) Akseptor : penerima sesuatu (misalnya akseptor elektron) Indikator : alat atau bahan yang dapat memberikan tanda sifat suatu senyawa. Asam konjugasi : basa yang sudah menerima 1 ion H+ Basa konjugasi : asam yang sudah melepaskan 1 ion H+
ix
1 Kegiatan Pembelajaran 1 A. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran yang dikaitkan dengan topik etnokimia ini, peserta didik diharapkan dapat menjelaskan sifat-sifat asam basa berdasarkan teori asam basa Arrhenius, BrØnsted-Lowry, dan Lewis. B. Uraian Materi Apa yang kalian bayangkan ketika mendengar kata batik? Kain yang motifnya beragam. Kata “batik” berasal dari gabungan bahasa Jawa yaitu “amba” yang berarti menulis dan “titik” yang artinya titik (Ardra, 2014) . Kalian sudah memahami proses pembuatan batik dimulai dari tahapan mendesain batik, melukis kain, menutupi bagian putih, pewarnaan kain, melukis kembali dengan canting, menghilangkan lilin, membatik lagi, nglorot, dan mencuci kain batik. Berikut ini beberapa contoh batik yang ada di Indonesia sesuai dengan gambar 1.1 dan 1.2 berikut. Gambar 1.1 Batik Pekalongan Gambar 1.2 Batik Banyumas
2 Klik gambar di bawah ini untuk melihat isinya! Setelah melihat video tersebut. Mari kita kupas lebih dalam lagi mengenai hubungan proses pembatikan dengan materi asam basa dalam kimia. Proses awal pembatikan yakni tahapan mendesain batik, melukis kain, tidak ada kaitannya dengan konsep kimia tertentu. Pada proses penutupan kain putih, digunakan suatu zat yang dinamakan lilin atau yang sering disebut malam. Malam digunakan untuk menutup motif yang tidak ingin dikenai warna saat pewarnaan berlangsung. Malam batik ini bukan merupakan terdiri dari satu macambahan, tetapi campuran dari berbagai bahan pokok lilin. Sebagai bahanpokok lilin misalnya adalah gondorukem, damar (mata kucing), paraffin(putih dan kuning), microwax, lemak binatang (kendal, gajih), minyak kelapa, lilin tawon, lilin lancing (Abdulmalik & Khairunnisa, 2016). Proses berlanjut di pewarnaan kain batik. Berdasarkan sumber atau asalnya, pewarna batik dibagi menjadi 2 golongan, yaitu berupa pewarna alami dan pewarna sintetis. Berikut ini beberapa contoh pewarna alami yang dapat digunakan antara lain kunyit, tanaman Indigofera, jalawe, secang, kulit manggis, kelapa, jambal, serta tegeran (Fitinline, 2018). Sementara untuk pewarna sintetis berupa naphthol (misalnya naphthol AS, naphthol ASG, naphthol ASGR, dll), zat warna indigosol yang mudah larut dalam air (misalnya IRD untuk warnacoklat, IGK untuk kuning, IBL untuk abu-abu, IR untuk warna merah, IB untuk hijau, dll), zat warna remasol yang tidak mudah larut dalam air, zat warna rapid, dan zat warna direk.
3 Zat warna naphthol akan memberikan warna tua dan warna gelap. Naphthol AS akan memberikan warna merah, biru, violet, orange, dan hitam. Naphthol ASG memberikan warna kuning, dan Naphthol ASGR untuk warna hijau. Sebelum dapat menghasilkan dilarutkan terlebih dahulu. Napthol sendiri tidak larut dalam air, namun akan larut dengan NaOH yang kemudian membentuk naphtholat dan kemudian membentuk zat warna naphthol dengan bantuan garam diazonium untuk mengeluarkan warna sesungguhnya. Pertanyaan yang dapat diajukan ketika berbicara mengenai hubungan antara proses pewarnaan dengan salah satu konsep teori asam basa adalah, bagaimanakah reaksi yang terjadi antara salah satu jenis pewarna batik (Napthol AS) dengan NaOH dalam pembuatan pewarna batik? Jelaskan hubungannya dengan salah satu teori asam basa yang berkembang! Untuk membuat kalian bisa menjawab pertanyaan di atas dan lebih memahami lagi mengenai hubungan antara materi asam basa dengan etnokimia dan, pelajarilah uraian materi mengenai teori asam basa yang ada di bawah ini!
4 Teori yang berkembang mengenai asam basa yang akan dipelajari dalam modul ini ada 3: 1. Teori asam basa Arrhenius 2. Teori asam basa BrØnsted-Lowry. 3. Teori asam basa Lewis Seperti hal-nya teori perkembangan atom, ketiga teori di atas saling melengkapi satu sama lain. Svante Arrhenius adalah seorang kimiawan Swedia yang mendefinisikan tentang asam basa pada abad ke-19. Arrhenius mendeskripsikan asam sebagai zat yang menghasilkan ion hidrogen (H+ ) dalam air. Sedangkan basa digambarkan sebagai zat yang menghasilkan ion hidroksida (OH- ) di dalam air. Sifat-sifat suatu asam yang dikemukakan oleh Arrhenius antara lain: a. Asam memiliki rasa masam. b. Asam menyebabkan perubahan warna pada zat warna tumbuhan (perubahan warna dari lakmus berwarna biru menjadi merah). c. Larutan asam dalam air dapat menghantarkan listrik. Sementara itu, sifat-sifat suatu basa menurut Arrhenius antara lain : a. Basa memiliki rasa pahit. b. Basa menyebabkan perubahan warna pada zat warna tumbuhan (perubahan warna dari lakmus berwarna merah menjadi biru). c. Larutan basa dalam air menghantarkan arus listrik (Chang, 2004).
= Ingat-Ingat 5 Berdasarkan teori yang dikembangkan oleh Arrhenius, suatu asam akan melepaskan ion H jika dilarutkan dalam air. Kenyataannya, ion H bukan merupakan proton bebas dan hampir tidak bisa berdiri sendiri dalam suatu larutan. Namun ion H akan terikat pada molekul + + + air dan membentuk ion hidronium yaitu H3O karena ion H mempunyai jari-jari ion yang sangat kecil. + + Ion H + mempunyai radius kurang dari 0,1 pm ( 1 pm = 1 x 10-13 m). Hal ini berarti jika partikel kecil ini mempunyai konsentrasi muatan positif yang sangat besar dimasukkan ke dalam air, maka ion H+ akan tertarik dengan kuat ke arah dipol negatif dari air (Utomo, 2008). Oleh karena itu, terbentuklah ion hidronium (H3O ) . Contoh pereaksian senyawa HCl dilarutkan dalam air akan terbentuk ion H3O + dan ion Clsebagai berikut : + HCl (aq) + H2O(l) H3O + (aq) + Cl- (aq) Adapun untuk contoh reaksi basa pada penjelasan teori Arrhenius adalah : NH3(aq) + H2O(l) NH4 + (aq) + OH- (aq) Hal penting yang harus diingat adalah : Ketika membicarakan ion H+ dalam sebuah larutan, maka tidak lain dan tidak bukan yang sedang dibicarakan adalah ion hidronium (H3O + ). Oleh sebab itu untuk kepraktisan penulisan seringkali dituliskan ion H+
6 Latihan Soal Tuliskan persamaan reaksi berikut ini! 1. Asam iodida direaksikan dengan air akan menghasilkan ion hidronium dan ion iodida. Jawaban : 2. Kalium hidroksida dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion kalium dan ion hidroksida. Jawaban : Scan barcode di samping untuk memperoleh jawaban yang benar!!
! = Ingat-Ingat 7 Jika HaX adalah asam, maka reaksi ionisasinya dalam air akan menjadi seperti berikut ini : HaX (aq) aH+ (aq) + X a- (aq) Keterangan : a = valensi asam atau jumlah ion H + yang dihasilkan jika 1 molekul senyawa asam mengalami reaksi ionisasi. Contoh : HF(aq) H2SO4(aq) H + (aq) + F - (aq) (asam fluorida) 2H+ (aq) + SO4 2- (aq) (asam sulfat) Dapat dilihat bahwa harga valensi pada kedua reaksi berbeda. Jadi, harga valensi suatu asam akan berbeda yang bergantung pada senyawa yang bereaksi. Jika Y(OH)b adalah basa, maka reaksi ionisasinya dalam air akan seperti berikut ini : Y(OH)b(aq) Y b+ (aq) + bOH- (aq) Keterangan : b = valensi basa atau jumlah ion OHyang dihasilkan jika 1 molekul senyawa basa mengalami reaksi ionisasi. Contoh : NaOH(aq) Ca(OH)2(aq) Na+ (aq) + OH- (aq) (natrium hidroksida) Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) Dapat dilihat bahwa harga valensi pada kedua reaksi berbeda. Jadi, harga valensi suatu basa akan berbeda yang bergantung pada senyawa yang bereaksi.
= Perhatikan baik-baik! 8 2. Teori Asam Basa BrØnsted-Lowry. Konsep yang digunakan oleh Arrhenius mempunyai keterbatasan dalam hal penggunaan yaitu hanya berlaku untuk pelarutair. Tahun 1923, kimiawan Denmark bernama Johannes BrØnsted. dan kimiawan Inggris bernama Thomas Lowry secara mandiri mengajukan definisi asam basa secara umum berdasarkan fakta yaitu reaksi asam Gambar 1.4 BrØnsted (kiri) dan Lowry (kanan) basa melibatkan transfer ion dari satu zat ke zat yang lain. Karena konsep yang digunakan adalah adanya transfer ion dari satu zat ke zat yang lain, konsep ini dapat digunakan bukan hanya pada pelarut air. Definisi asam BrØnsted-Lowry.adalah suatu zat yang dapat mendonorkan protonnya, sedangkan basa adalah sebagai akseptor (penerima) proton. Contoh : HCl(aq) + H2O(aq) H3O + (aq) + Cl- (aq) Pada kasus di atas, HCl bertindak sebagai asam BrØnsted-Lowry.karena mendonorkan protonnya. H2O bertindak sebagai basa BrØnsted-Lowry.. Bagaimana kalau pelarutnya bukan air? Inilah keunggulan konsep asam basa BrØnsted-Lowry.karena dapat membedakan suatu asam atau basa bukan dalam pelarut air saja. Contoh : HClO(g) + CH3NH2(g) CH3NH3 + (s) + ClO- (s) Pada kasus di atas, HClO juga bertindak sebagai asam BrØnsted-Lowry. karena mendonorkan protonnya, sedangkan ammonia (CH3NH2) bertindak sebagai basa BrØnsted-Lowry..
9 Reaksi antara salah satu jenis Naphthol yaitu Naphthol AS dengan larutan NaOH panas seperti gambar 1.5 berikut. Penjelasan : Reaksi di atas merupakan aplikasi dari teori asam basa yang dikembangkan oleh BrØnsted-Lowry. Naphthol AS bertindak sebagai senyawa asam dan NaOH sebagai senyawa basa. Naphthol AS akan memberikan atau mendonorkan protonnya (ion H ), oleh karena itu bertindak sebagai asam BrØnsted-Lowry. Sedangkan NaOH bertindak + sebagai basa BrØnsted-Lowry.karena akan menerima proton (ion H ) yang dilepaskan oleh Naphthol AS guna membentuk H2O. Teori BrØnsted-Lowry sendiri menjelaskan konsep asam basa dengan cara transfer ion. Oleh karena itu, reaksi di atas masuk ke dalam reaksi asam basa berdasarkan teori BrØnsted-Lowry. + H yang berwarna merah berasal dari senyawa Napthol As sehingga ini merupakan asam BrØnsted-Lowry. OH yang berwarrna biru berasal dari basa NaOH, yang merupakan basa BrØnsted-Lowry.
10 = Ingat-Ingat Teori asam basa yang dikemukakan oleh Lowry.mempunyai BrØnstedketerbatasan terutama untuk senyawa-senyawa yang tidak mempunyai proton (H+ ). Oleh sebab itu, tahun 1932, seorang ilmuwan bernama Gilbert Newton Lewis mengajukan konsep mengenai asam basa. Gilbert N. Lewis menamainya sebagai asam Lewis dan basa Lewis. Lewis Asam Lewis adalah suatu senyawa yang mampu menerima pasangan elektron atau akseptor pasangan elektron dari senyawa lain. Sedangkan basa Lewis adalah suatu senyawa yang mampu memberikan pasangan elektron atau pendonor pasangan elektron kepada senyawa lainnya. Konsep ini memperluas konsep asam basa BrØnsted-Lowry sehingga mampu menjelaskan sifat suatu asam atau basa untuk senyawa-senyawa yang tidak mempunyai proton. Konsep yang digunakan dalam teori asam basa menurut Lewis didasarkan pada ikatan kovalen koordinasi. Zat yang menjadi basa Lewis akan mendonorkan pasangan elektron bebasnya ke zat lainnya. Contoh : BF3(aq) + NH3(aq) NH3BF3(aq) F F B F + H N H H Manakah yang bertindak sebagai basa jika dilihat dari gambar disamping?? Yapss, NH3 merupakan basa karena mendonorkan pasangan elektronnya.
11 C. RANGKUMAN 1. Terdapat 3 teori yang berkembang mengenai konsep asam basa yaitu teori Arrhenius, teori BrØnsted-Lowry, dan teori Lewis. 2. Teori asam basa Arrhenius menjelaskan bahwa asam adalah zat yang melepaskan ion H+ ketika direaksikan dengan air. Sedangkan basa adalah zat yang melepaskan ion OHketika direaksikan dengan air. 3. Teori asam basa BrØnsted-Lowry menjelaskan bahwa suatu asam adalah zat yang mendonorkan protonnya kepada zat lainnya, sedangkan basa adalah zat yang menerima proton. 4. Teori asam basa Lewis menjelaskan bahwa basa adalah suatu zat yang mendonorkan pasangan elektron, sedangkan asam adalah zat yang menerima pasangan elektron bebas tersebut. 5. Kelemahan teori asam basa Arrhenius adalah hanya berkutat pada pelarut air, sehingga muncul teori asam basa BrØnsted-Lowry untuk menyempurnakan teori sebelumnya. 6. Kelemahan teori asam basa BrØnsted-Lowry adalah kesulitan untuk menjelaskan senyawa-senyawa yang tidak mempunyai proton, sehingga muncul teori baru yang didasarkan pada konsep penggunaan pasangan elektron bersama untuk membentuk ikatan kovalen antar senyawa. 7. Dalam proses pewarnaan kain batik, digunakan senyawa-senyawa asam basa seperti NaOH dan HCl sebagai bahan pembantu pelarutan dan pemancar warna. 8. Reaksi yang terjadi pada proses pewarnaan antara NaOH dengan Naphthol AS sesuai dengan teori asam basa BrØnsted-Lowry karena terjadi proses transfer ion di dalamnya.
12 Yuk, ukur kemampuan kalian dalam memahami materi yang ada di kegiatan pembelajaran 1 dengan mengerjakan soal-soal di bawah ini! Pilihan Ganda Untuk memperoleh dan mengerjakan soal pilihan ganda pada kegiatan pembelajaran 1, bukalah link berikut ini. https://bit.ly/UjiKompetensiKP1 Kerjakan dengan jujur, dan skor kalian akan langsug muncul. Uraian 1. Sebutkan kelemahan teori asam basa menurut Arrhenius dan BrØnsted-Lowry! (2) 2. Konsep asam basa menurut Lewis dapat menjelaskan reaksi yang terjadi di bawah ini! CO2(g) + H2O(aq) H2CO3(aq) Gambarkan struktur Lewis pada reaksi tersebut! Manakah yang merupakan asam Lewis dan basa Lewis? (4) 3. Perhatikan reaksi berikut ini! H2O(aq) + HNO2(aq) H3O + (aq) + NO2 - (aq) Sebutkan zat yang merupakan pasangan asam-basa konjugasi dan basa-asam konjugasi! (2)
13 E. PEDOMAN PENILAIAN 1. Hitunglah skor yang kalian dapat untuk masing-masing soal (untuk setiap soal pilihan ganda bernilai 2 dan untuk soal uraian sudah tertera di dalam soal tentang skor maksimalnya). 2. Jumlahkan skor tersebut (soal pilihan ganda dan uraian) dengan total skor maksimal adalah 20. 3. Kalikan 5 total skor yang kalian punya untuk mengubahnya menjadi satuan 100. 4. Itulah nilai yang kalian dapat untuk kegiatan 1 e-modul ini. Konversi Nilai Kuantitatif menjadi Kualitatif Nilai Kriteria 81-100 Sangat baik 61-80 Baik 41-60 Cukup 21-40 Kurang < 21 Sangat kurang Jika nilai kalian masih berada di kriteria cukup ke bawah (<60), maka kerjakan ulang soal-soal tersebut hingga nilaimu memuaskan. Namun, jangan melihat kunci jawaban yang sudah ada, karena sama saja akan membohongi hasil dan nilai yang akan kalian dapatkan!
14 A.Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran yang dikaitkan dengan topik etnokimia ini, peserta didik diharapkan dapat menghitung konsentrasi ion H + dan OHserta dapat menghitung nilai derajat keasaman suatu zat atau larutan. B.Uraian Materi Gambar 2.1 Contoh zat warna Indigosol Dalam proses pewarnaan batik, digunakan senyawa asam ataupun basa untuk membantu proses-proses pewarnaan. Misalnya untuk zat warna naphthol digunakan NaOH sebagai untuk membantu pelarutan, karena zat warna naphthol tidak mudah larutdalam air. Begitupun dengan zat warna remasol yang menggunakan NaOH sebagai salah satu bahan yang ditambahkan ketika proses pencelupan kain batik Berbeda halnya dengan zat warna naphthol dan remasol yang menggunakan suatu basa untuk membantu proses pelarutan, zat warna indigosol menggunakan asam untuk proses fiksasinya. Asam yang digunakan dalam proses fiksasi zat warna indigosol adalah HCl. Dengan penambahan beberapa senyawa asam basa yang digunakan baik dalam proses pewarnaan maupun fiksasi akan berdampak pada nilai derajat keasamannya (pH). Kegiatan
15 Pembuatan larutan zat warna pewarna naphthol dengan penambahan NaOH. Pembuatan zat warna naphtol melalui proses berikut ini : 1. Buatlah pasta dengan cara menambahkan sedikit air ke dalam zat warna naphtol. 2. Penambahan soda kaustik atau NaOH ke dalam larutan tersebut. 3. Penambahan air panas sesuai dengan takaran yang dibutuhkan. 4. Perbandingan ketiga bahan adalah 5 gram naphthol : 1 gram soda kaustik : 1 L air. Berikut ini merupakan video tata cara membuat zat warna naphtol dan perubahan warnanya. Klik gambar di bawah ini untuk melihat isinya! Contoh lainnya adalah pada pembuatan zat warna indigosol. Zat warna ini larut dalam air sehingga proses pelarutannya cukup menggunakan air panas saja. Namun, warna yang sebenarnya belum akan keluar jika hanya menggunakan air panas saja, tetapi pada proses fiksasi digunakan larutan asam yaitu HCl (asam klorida). Pembuatan larutan zat warna indigosol melalui proses berikut : 1. Pelarutan zat warna indigosol ke dalam air panas. Untuk perbandingannya adalah sekitar 5-6 gram/ 1 L air panas. 2. Pembuatan larutan fiksasi yaitu campuran antara 8 gram Natrium Nitrit + HCl 10 mL/ 1 L air dingin. 3. Untuk membantu mengeluarkan warna sebenarnya, lakukan proses fiksasi dengan larutan fiksasi yang telah dibuat. Bagaimana bisa penambahan senyawa asam/basa dapat mempengaruhi nilai derajat keasaman suatu zat? Mari kita pelajari bersama pada materi berikut ini!
16 1. Tetapan Kesetimbangan Air Air adalah pelarut yang paling sering digunakan yang bersifat elektrolit lemah. Sebagian kecil molekul air terionisasi menjadi ion H+ dan OH- , menurut reaksi berikut ini : H2O(l) H + (aq) + OH- (aq) Berdasarkan reaksi tersebut, maka untuk memperoleh nilai K (tetapan kesetimbangan), digunakan rumus : ሾ+ሿ ×ሾ−ሿ K = ሾ2ሿ K [H2O] = [H+ ] x [OH- ] Karena fraksi molekul air yang terionisasi sangat kecil, konsentrasi air yaitu H2O hampir tidak berubah. Dengan demikian : K [H2O] = Kw = [H+ ] x [OH- ] Berdasarkan reaksi ionisasi air, kita tahu bahwa perbandingan ion H+ dan OHdalam air murni (larutan netral) adalah [H+ ] = [OH- ]. Sehingga rumusan Kw dapat ditulis sebagai berikut: Kw =[H+ ] x [H+ ] Kw =[H+ ] 2 Berikut ini merupakan tabel harga tetapan kesetimbangan air pada beberapa suhu tertentu sesuai dengan tabel 2.1. Tabel 2.1 Tetapan kesetimbangan air dalam beberapa suhu tertentu Suhu ( C) Kw 0 0,114 x 10-14 10 0,295 x 10-14 20 0,676 x 10-14 25 1,00 x 10-14 60 9,55 x 10-14 100 55,0 x 10-14 Dilihat dari tabel tersebut, harga tetapan kesetimbangan air (Kw), pada suhu 25 ̊ C adalah 1,00 x 10-14 . Oleh sebab itu,maka harga [H+ ] maupun [OH- ] dapat ditentukan yaitu sebesar 1,00 x 10-7 untuk masing-masing konsentrasi.
17 2. Pengaruh Asam Basa terhadap Kesetimbangan Air a. Pengaruh Asam Berdasarkan konsep pergeseran kesetimbangan, jika konsentrasi [H+ ] ditambahkan, maka kesetimbangan bergeser ke arah kiri, namun tidak akan merubah harga Kw (perkalian antara [H+ ] dan [OH- ]). Akibatnya, perbandingan ion H + dan OHdalam larutan asam menjadi : [H+ ] > [OH- ] b. Pengaruh Basa Berdasarkan konsep pergeseran kesetimbangan, jika konsentrasi [OH- ] ditambahkan, maka kesetimbangan bergeser ke arah kanan, namun tidak akan merubah harga Kw (perkalian antara [H+ ] dan [OH- ]). Akibatnya, perbandingan ion H+ dan OHdalam larutan basa menjadi : [H+ ] < [OH- ] 3. Menghitung Konsentrasi [H+ ] dan [OH- ] dan Hubungannya Harga Derajat Keasamannya (pH) ! Kekuatan asam, sebanding dengan jumlah ion H+ , sedangkan kekuatan basa sebanding dengan OHa. Senyawa Asam Senyawa asam sendiri dapat dibedakan menjadi 2 dilihat dari kemampuan terionisasinya. Senyawa asam yang terionisasi secara sempurna mempunyai harga α = 1 disebut sebagai asam kuat. Untuk senyawa asam yang tidak terionisasi dengan sempurna dan mempunyai harga 0 < α < 1 disebut sebagai asam lemah. Berikut ini merupakan tabel 2.2 senyawa asam kuat dan asam lemah (Chang & Overby, 2011). Tabel 2.2 Contoh senyawa asam kuat dan asam lemah No Asam Kuat Asam Lemah 1 HCl (asam klorida) HF (asam fluorida) 2 HBr (asam bromida) CH3COOH (asam asetat) 3 HI (asam iodida) HCN (asam sianida) ! = Ingat-Ingat
18 4 HNO3 (asam nitrat) HCO3 (asam karbonat) 5 H2SO4 (asam sulfat) HNO2 (asam nitrit) 6 HClO4 (asam perklorat) H3PO3 (asam phosphit) dll Note : untuk mempermudah klasifikasi jenis asam, maka semua asam yang tidak ada di golongan senyawa asam kuat, merupakan senyawa asam lemah. Bagaimana cara menghitung konsentrasi H+ dalam suatu asam kuat dan asam lemah? Untuk menghitung konsentrasi [H+ ] dalam larutan asam kuat dengan harga α = 1, maka digunakan rumus : [H+ ] = a x Ma Keterangan : [H+ ] = konsentrasi ion H + Ma = molaritas asam kuat (M)a = valensi asam Untuk menghitung konsentrasi [H+ ] dalam larutan asam lemah dengan harga 0 < α < 1 melalui beberapa proses. Jika konsentrasi awal larutan asam lemah HA dinyatakan sebagai Ma, maka: HA(aq) ⇌ H + (aq) + A - (aq) Mula-mula: Ma (komposisi mula-mula tiap spesi) Reaksi : −αMa +αMa +αMa (reaktan berkurang, produk bertambah) + Setimbang : Ma−αMa αMa αMa (komposisi spesi saat setimbang) Atau dapat dituliskan komposisi saat kesetimbangan terjadi (1−α)Ma, αMa, αMa. Jika nilai α sangat kecil (α ≪ 1), maka dapat diasumsikan nilai (1 − α) ≈ 1, sehingga persamaan Ka (tetapan asam) untuk asam lemah dapat ditulis seperti berikut: Ka = α 2 × Ma Jadi untuk menghitung konsentrasi H + dalam larutan asam lemah adalah: [H+ ] = ξ ×
19 Hubungan konsentrasi ion H+ dengan nilai Derajat Keasaman (pH) Konsep pH pertama kali diajukan oleh seorang ahli biokimia dari Denmark yaitu S.P. Sorensen pada tahun 1909. Sorensen menyatakan pH merupakan logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen dan dirumuskan sebagai berikut. pH = -log [H+ ] Keterangan : [H+ ] = konsentrasi ion Hidrogen b. Senyawa Basa Senyawa basa sendiri dapat dibedakan menjadi 2 dilihat dari kemampuan terionisasinya. Senyawa basa yang terionisasi secara sempurna dan mempunyai harga α = 1 disebut sebagai basa kuat. Untuk senyawa asam yang tidak terionisasi dengan sempurna dan mempunyai harga 0 < α < 1 disebut sebagai basa lemah. Berikut ini merupakan tabel 2.3 , senyawa basa kuat dan basa lemah (Kroschwitz et al., 1995). Tabel 2.3 Contoh senyawa basa kuat dan basa lemah No Basa Kuat Basa Lemah 1 LiOH (litium hidroksida) Be(OH)2 (berrilium hidroksida) 2 NaOH (natrium hidroksida) Fe(OH)2 (besi (II) hidroksida) 3 KOH (kalium hidroksida) Cu(OH)2 (tembaga (II) hidroksida) 4 Mg(OH)2(magnesium hidroksida) N2H4 (hidrazin) 5 Ca(OH)2 (kalsium hidroksida) C6H5NH2 (anilin) 6 Sr(OH)2 (stronsium hidroksida) NH3 (ammonia) 7 Ba(OH)2 (barium hidroksida) dll Note : untuk mempermudah klasifikasi jenis basa, maka semua basa yang tidak ada di golongan senyawa basa kuat, merupakan senyawa basa lemah.
20 Untuk menghitung konsentrasi [OH- ] dalam larutan basa kuat dengan harga α = 1, maka digunakan rumus : [OH- ] = b x Mb Keterangan : [OH- ] = konsentrasi ion OHMb = molaritas basa kuat (M) b = valensi basa Dengan cara yang sama seperti pada senyawa basa lemah, perhitungan konsentrasi [OH- ] dalam larutan basa lemah dengan harga 0 < α < 1, Keterangan : [OH- ] = konsentrasi ion OHKb = tetapan basa Mb = molaritas basa lemah pOH = -log [OH- ] Keterangan : [OH- ] = konsentrasi ion Hidroksida Hubungan antara pH dan pOH dapat diturunkan dari persamaan tetapan ke timbangan air pada suhu 25 sbb. [H+ ] . [OH- ] = Kw (1 x 10-14) pH + pOH = pKw pH + pOH = 14 Maka mencari pH dari suatu pOH, menggunakan rumus : pH = 14- log [OH- ]
21 Latihan Soal 1. Tentukan nilai pH dari larutan HBr dengan konsentrasi 0,005M! Jawab : 2. Tentukan nilai pH dari larutan KOH dengan konsentrasi 0,004 M! Jawab :
22 3. Naphtol AS (C17H22NO) 0,1 bereaksi dengan air menghasilkan pH 6. Tentukan nilai Ka yang dimiliki naphtol AS tersebut! Jawab : Scan barcode di samping untuk memperoleh jawaban yang benar!!
23 C. Rangkuman 1. Air mengalami kesetimbangan, dimana tetapan kesetimbangan air (Kw) merupakan hasil kali ion [H+ ] dan [OH- ]. 2. Nilai Kw = 1 x 10-14, dengan harga [H+ ] dan [OH- ] = 1 x 10-7 3. Asam dan basa kuat adalah asam dan basa yang dianggap terionisasi sempurna dalam larutannya. Mencari konsentrasi ion Hidrogen dan Hidroksida dalam asam dan basa kuat menggunakan rumus : [H+ ] = a x Ma (asam kuat) dan [OH- ] = b x Mb (basa kuat) 4. Asam dan basa lemah adalah asam dan basa yang dianggap tak terionisasi sempurna dalam larutannya. Mencari konsentrasi ion Hidrogen dan Hidroksida dalam asam dan basa lemah menggunakan rumus : [H+ ] = ξ × (asam lemah) dan [OH- ]= ξ × (basa lemah) 5. Hubungan derajat keasaman (pH) dengan konsentrasi [H+ ] dalam suatu larutan adalah : pH = - log [H+ ] 6. Hubungan derajat keasaman (pH) dengan konsentrasi [OH- ] suatu larutan adalah : pOH = - log [OH- ] pH = 14 – pOH 7. Penggunaan NaOH pada proses pewarnaan batik menggunakan pewarna remasol dan naphthol akan membuat pH larutan menjadi tinggi (kebasaan). 8. Penggunaan HCl sebagai bahan fiksasi pada pewarna indigosol akan membuat pH larutan menjadi rendah (keasaman)
24 Yuk, ukur kemampuan kalian dalam memahami materi yang ada di kegiatan pembelajaran 2 dengan mengerjakan soal-soal di bawah ini! Pilihan Ganda Untuk memperoleh dan mengerjakan soal pilihan ganda pada kegiatan pembelajaran 2, bukalah link berikut ini. https://bit.ly/UjiKompetensiKP2 Kerjakan dengan jujur, dan skor kalian akan langsug muncul. Uraian 1. Tentukan nilai pH larutan NH4OH 0,1 M jika nilai Kb = 1 x 10-5 ! (10) 2. Tentukanlah gram NaOH yang dibutuhkan untuk mendapatkan 200 mL NaOH (Mr = 40 gr/mol) dengan pH 13 + log 4! (15) 3. Untuk menetralkan 50 mL larutan Ca(OH)2 0,9 M, tentukan larutan HCl 0,2 M yang dibutuhkan ! (5)
25 E. Pedoman Penilaian 1. Hitunglah skor yang kalian dapat untuk masing-masing soal (untuk setiap soal pilihan ganda bernilai 10 dan untuk soal uraian sudah tertera di dalam soal tentang skor maksimalnya). 2. Jumlahkan skor tersebut (soal pilihan ganda dan uraian) dengan total skor maksimal adalah 100. 3. Itulah nilai yang kalian dapat untuk kegiatan 2 e-modul ini. Konversi Nilai Kuantitatif menjadi Kualitatif Nilai Kriteria 81-100 Sangat baik 61-80 Baik 41-60 Cukup 21-40 Kurang < 21 Sangat kurang Jika nilai kalian masih berada di kriteria cukup ke bawah (<60), maka kerjakan ulang soal-soal tersebut hingga nilaimu memuaskan. Namun, jangan melihat kunci jawaban yang sudah ada, karena sama saja akan membohongi hasil dan nilai yang akan kalian dapatkan!
26 Kegiatan Pembelajaran 3 . A. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran yang dikaitkandengan topik etnokimia ini, peserta didik diharapkan dapat memprediksi pH larutan asam basa berdasarkan indikator asam basa dan menjelaskan reaksi yang terjadi antara asam dan basa. B. Uraian Materi Pada kegiatan pembelajaran 1, sudah dijelaskan bahwa salah satu cara yang digunakan untuk menentukan apakah suatu zat masuk golongan asam atau basa adalah menggunakan indikator. Indikator yang tersedia untuk mengetahui sifat asam atau basa suatu zat secara umum dibedakan menjadi 2 yaitu indikator alami dan indikator buatan. Proses pembatikan yang erat kaitannya dengan materi indikator dan reaksi pada asam dan basa adalah tahapan fiksasi dan pengolahan limbah. Fiksasi merupakan proses untuk memperkuat warna agar tidak mudah luntur (Pringgenies et al., 2017). Bahan-bahan yang biasa digunakan dalam proses fiksasi ini adalah tawas, tunjung, dan kapur untuk pewarna alami. Sementara itu, pada proses pembuatan batik pasti akan dihasilkan limbah yang biasanya berupa cairan. Limbah-limbah ini mengandung bahan kimia karena pada proses pembuatannya terdapat bahan kimia yang digunakan. Parameter-parameter yang digunakan untuk mengukur limbah batik dinyatakan dalam beberapa indikasi dan salah satunya adalah derajat keasamannya atau pH. pH merupakan parameter penting untuk kehidupan biota air, tanaman dan industri. Limbah cair dikatakan bersifat asam apabila pH < 7 dan alkalis atau basa apabila pH > 7. Air limbah proses pencelupan batik, ada yang bersifat asam dan adavpula yang bersifat basa (Abdullah, 2007).
27 ! Skala pH 0 7 14 Asam Netral Basa Salah satu proses pengolahan limbah batik adalah dengan cara elektrodegradasi. Terdapat konsep kimia asam basa di dalamnya, meskipun konsep kimia yang sangat kental dalam proses ini adalah reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Proses elektrodegradasi adalah suatu proses degradasi kontinyu dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrolisis. Proses elektrolisis tersebut terjadi reaksi reduksi air menjadi gas hidrogen dan ion hidroksida pada katoda dan terjadi reaksi oksidasi ion Cl- menjadi gas Cl2 pada anoda. Hasil dari reaksi oksidasi dan reduksi dalam larutan tersebut yakni gas klorin(Cl2 ), asam hipoklorit (HOCl), dan ion hipoklorit OClyang merupakanagen pengoksidasi yang kuat yang digolongkan ke dalam klor aktif. Kloraktif mempunyai kemampuan untuk mendegradasi zat warna di dalam limbah karena merupakan oksidator yang sangat kuat (Sumarni, 2018). Berikut ini gambar 3.1 yang menunjukan reaksi reduksi dan oksidasinya: Reaksi Katoda : 2H2O (l) + 2eˉ 2OH- (aq) + H2(g) Reaksi Anoda : 2 Cl- (aq) Cl2(g) + 2eˉ Reaksi Sel : 2H2O (l) + 2 Cl- (aq) 2OH- (aq) + H2(g) + Cl2(g) Gambar 3.1 Reaksi reduksi dan oksidasi dalam proses elektrodegradasi Proses pengolahan limbah batik (Elektrodegradasi) merupakan peristiwa reaksi redoks yang menghasilkan klor aktif. Klor aktif tersebut yang dapat mendegradasi limbah batik sehingga tidak membahayakan ketika dibuang ke sungai atau ke tempat lainnya. = Ingat-Ingat
28 Pada reaksi tersebut, terdapat ion hidroksida yang artinya menunjukan adanya sifat basa larutan yang digunakan. Beberapa cara lain untuk mengetahui sifat larutan apakah asam atau basa adalah dengan menggunakan indikator. Berikut ini penjelasan materinya!! 1. Indikator Alami Indikator alami merupakan indikator yang digunakan untuk mengetahui kisaran pH dari suatu larutan uji yang terbuat dari bahan alami. Bahan alami yang umum digunakan biasanya berupa tanaman yang mempunyai warna terang agar dapat dilihat perbedaannya ketika ditetesi larutan uji. Berikut ini adalah tabel 3.1 yang menunjukan perubahan warna beberapa indikator alami. Tabel 3.1 Tabel Perubahan Warna Indikator Alami No Ekstrak Perubahan Warna Air Jeruk Nipis Air Sabun 1 Kol ungu Merah muda Biru muda 2 Kembang sepatu Merah Ungu muda 3 Kembang telang Ungu muda Biru pudar 4 Kulit manggis Orange Merah bata 5 Pacar Merah muda Cream 6 Bougenville Merah muda Nila Salah satu indikator alami yang paling umum digunakan adalah kunyit. Warna yang dihasilkan dari kunyit yang di ekstraksi sederhana dapat membedakan suatu larutan bersifat asam atau basa. Ternyata kunyit juga bisa digunakan sebagai pewarna alami dari batik loh. Pewarna alami batik biasanya berasal dari tumbuhan-tumbuhan di sekitar kehidupan manusia. Biasanya berasal dari kulit-kulit pohon seperti pohon mahoni, pohon songa tingi, dan pohon mangrove. Lalu, kira-kira bagaimana hasilnya setelah dilakukan proses fiksasi ya? Mari kita pelajari bersama!!
29 Penggunaan kapur, tawas, dan tunjung sebagai bahan fiksasi warna batik juga berprinsip yaitu menggunakan parameter perubahan warna. Karakteristik penggunaan bahan fiksasi terhadap perubahan warna yang terjadi antara lain : 1. Kapur untuk menghasilkan warna yang muda atau terang. 2. Tawas untuk memperoleh warna dasar atau asalnya. 3. Tunjung agar menghasilkan warna yang lebih tua (Fitinline, 2018). Berikut ini pengaruh penggunaan bahan fiksasi terhadap perubahan warna indikator alami yang terjadi menurut hasil penelitian Pringgenies et al., (2017:5) sesuai gambar 3.2. Untuk membuat kunyitsebagai indikator alami untuk asam basa, lakukanlah langkah-langkah berikut ini: 1. Hilangkan semua kulit kunyit menggunakan pisau atau alat lainnya. 2. Tumbuklah atau haluskan kunyit menggunakan cobek atau parutan.. 3. Masukkanlah air ke dalam kunyit tersebut. 4. Saringlah dan ambil sari kunyit untuk dijadikan sebagai indikator alami.
30 Sementara untuk proses pembuatan zat warna alami kunyituntuk kain batik, sebagai berikut: 1. Kunyit dicuci bersih, kemudian hilangkan kulitnya. 2. Kunyit ditimbang 80 gram kemudian tambahkan air sebanyak 800 mL untuk dihancurkan menggunakan blender. (Perbandingan kunyit dengan air 1 : 10) 3. Hasil kunyit yang sudah diblender tersebut direbus selama 20 menit. 4. Larutan yang sudah selesai direbus kemudian disaring untuk memisahkan antara filtrat dengan bagian yang tidak diinginkan. 5. Diamkan selama 12-24 jam agar endapan dapat dipisahkan sebelum digunakan sebagai pewarna alami batik. 6. Kunyit sebagai pewarna alami batik siap digunakan (Fakriyah, 2015). 7. Lakukan proses fiksasi menggunakan kapur/tawas/tunjung. Pemilihan bahan fiksasi yang digunakan akan mempengaruhi warna akhir batik yang dihasilkan. Berikut ini adalah penjelasan mengenai 3 bahan fiksasi yang biasanya digunakan untuk fiksasi pewarna alami dalam pembuatan batik. Kapur yang biasanya digunakan sebagai bahan fiksasi adalah kapur tohor dengan rumus kimia CaO (D et al., 2015). Unsur-unsur logam akan membentuk suatu larutan basa apabila direaksikan dengan air (Sudarmo & Mitayani, 2014). CaO sendiri merupakan suatu oksida basa (karena merupakan gabungan dari unsur logam (Ca) dan oksigen) sehingga apabila direaksikan dengan air akan membentuk larutan basa. Sehingga dapat disimpulkan bahwa penggunaan kapur ini merupakan representasi suatu basa untuk bahan fiksasi. Tawas yang digunakan sebagai bahan fiksasi batik mempunyai rumus kimia KAl(SO4 ) 2 .12H2O. Jika diperhatikan lebih dalam lagi dalam rumus kimia tawas, terdapat oksida asam di dalamnya yaitu SO4. Apakah tawas merupakan representasi dari suatu asam yang digunakan sebagai bahan fiksasi dalam pembuatan batik? = Perhatikan baik-baik!
31 Ternyata ada satu unsur lainnya yang menjadi penentu sebenarnya tawas merupakan representasi dari suatu asam atau basa. Unsur tersebut adalah kalium (K), dimana kalium sendiri merupakan unsur logam. Ingatkah kalian cara memperoleh larutan basa? Jawabannya adalah dengan mereaksikan oksida basa dengan air seperti yang dijelaskan di halaman sebelumnya. Selain itu, ternyata ada satu cara lagi untuk membuat larutan basa yaitu dengan mereaksikan logam reaktif dengan air. Jadi, kesimpulan yang didapatkan disini adalah, tawas merupakan representasi suatu larutan netral untuk bahan fiksasi pembuatan batik. Tunjung yang digunakan dalam proses fiksasi pembuatan batik mempunyai rumus kimia FeSO4. Terdapat kandungan oksida asam di dalam rumus kimia tunjung yaitu SO4. Oksida asam sendiri adalah oksida yang berasal dari reaksi antara unsur non-logam dengan oksigen (Sudarmo & Mitayani, 2014). Selain SO4, contoh lain oksida basa adalah CO2, SO2 , P2O3 , Cl2O7, dll. Kesimpulannya adalah tunjung merupakan representasi dari suatu asam yang digunakan sebagai bahan fiksasi pembuatan batik. Penggunaan pewarna alami dalam proses pembuatan batik mempunyai beberapa keunggulan diantaranya: 1. Dilihat dari segi limbah yang dihasilkan, pewarna alami lebih ramah lingkungan dan lebih aman untuk kesehatan. 2. Ketersediaan bahan baku yang melimpah dan merupakan bahan baku yang terbarukan. 3. Mendorong pelestarian dan pembudidayaan keanekaragaman hayati, karena termasuk industri ramah lingkungan. Scan barcode di samping untuk melihat pengaruh limbah batik terhadap lingkungan
32 2. Indikator Buatan (Laboratorium) Indikator selanjutnya adalah indikator buatan. Indikator ini biasanya hasil produksi/sistetis di laboratorium. Berikut ini beberapa contoh indikator buatan : a. Kertas Lakmus Gambar 3.3 Kertas Lakmus Kertas lakmus menjadi salah satu jenis indikator buatan yang paling sering didengar namanya. Hal ini karena, pada satuan tingkat pendidikan yang lebih rendah juga sudahdikenalkan apa itu kertas lakmus dan cara penggunaannya. Perubahan yang terjadi pada kertas lakmus ketika diuji menggunakan larutan asam, netral, atau basa, dijabarkan dalam tabel 3.2 berikut ini. Tabel 3.2 Perubahan Warna pada Kertas Lakmus Larutan Kertas Lakmus Lakmus Merah Lakmus Biru Asam Merah Berubah menjadi merah Netral Merah Biru Basa Berubah menjadi biru Biru b. Indikator Universal Indikator universal berarti indikator yang dapat digunakan pada semua jenis senyawa/zat baik asam ataukah basa. Indikator jenis ini biasanya berguna ketika seseorang tidak mengetahui za tapa yang diujikan dan berapa kira-kira kisaran nilai Gambar 3. 4 Indikator Universal pH nya.
33 Prinsip kerjad dari indikator universal ini (biasanya berupa potongan kertas) kemudian dicelupkan ke larutan yang akan di uji, dan diamkan hingga perpaduan warna pada indikator keluar warnanya. Cocokkan dengan gambar warna pada kemasan indikator untuk mengetahui nilai kisaran pH larutan tersebut. c. pH meter Gambar 3.5 pH meter pH meter merupakan alat pengukur pH dengan cepat dan akurat. Alat ini dilengkapi elektroda yang dapat dicelupkan ke dalam larutan yang akan diukur nilai pH-nya. Nilai pH dapat dengan mudah dilihat secara langsung melalui angka yang tertera pada layar digital alat tersebut. Scan barcode di samping untuk mengetahui prinsip kerja pH meter dalam mengukur pH suatu zat/cairan. c. Larutan Indikator Beberapa jenis larutan indikator yang sering digunakan di laboratorium beserta perubahan warna dan kisaran pHnya sesuai tabel 3.3 berikut ini. Tabel 3.3 Perubahan Warna dan Trayek pH Larutan Indikator Indikator Perubahan Warna Trayek pH Metil jingga (MO) Merah ke kuning 3.1 - 4.4 Metil merah (MM) Merah ke kuning 4.4 – 6.2 Bromtimol biru (BTB) Kuning ke biru 6.0 – 7.6 Phenolphtaleine (PP) Tak berwarna ke merah ungu 8.3 - 10
= Perhatikan baik-baik! 34 3. Reaksi Asam Basa a. Reaksi Netralisasi Reaksi antara larutan asam dan larutan basa untuk membentuk suatu larutan yang bersifat netral disebut sebagai reaksi netralisasi atau penetralan. Reaksi netralisasi secara umum merupakan reaksi antara sejumlah ion H + dengan sejumlah ion OHyang sama banyaknya sehingga akan membentuk molekul H2O. Bagaimana untuk menghitung pH dari pencampuran suatu asam dengan basa? Untuk menghitung nilai derajat keasaman (pH) larutan campuran asam dan basa tidak bisa langsung menggunakan rumus-rumus yang sudah dipelajari sebelumnya. Perhatikan contoh soal berikut ini! Penambahan NaOH 0,1 M sebanyak 2 mL ke dalam 10 mL larutan HCl 0,1 M akan menghasilkan larutan dengan nilai pH…. Langkah Penyelesaian : 1) Tentukan jumlah mol awal untuk masing-masing larutan. Dengan data ini, maka harga mol untuk ion H+ dan OHdapat diketahui. Mol NaOH = M xV = 0,1 M x 0,002 L = 0,0002 mol NaOH(aq) Na(aq) + OH- (aq) 0,0002 mol 0,0002 mol 0,0002 mol Mol HCl = M x V = 0,1 M x 0,01 L = 0,001 mol HCl(aq) H + (aq) + Cl- (aq) 0,001 mol 0,001 mol 0,001 mol 2) Gunakan konsep stoikiometri untuk menghitung pH larutan campuran. H + (aq) + OH- (aq) H2O(l) m 0,001 mol 0,0002 mol - r 0,0002 mol 0,0002 mol 0,0002 mol s 0,0008 mol - 0,0002 mol
35 3) Hitung harga konsentrasi ion H + yang tersisa untuk memperoleh nilai pH larutan campuran [H ] = + = = 0,067 M pH = - log [H+ ] pH = - log 0,067 pH = 1,17 b. Titrasi Asam Basa Salah satu penerapan dari reaksi netralisasi adalah titrasi. Pengertian titrasi merupakan prosedur yang bertujuan untuk menentukan banyaknya suatu larutan dengan konsentrasi yang telah diketahui agar tepat habis bereaksi dengan sejumlah larutan yang dianalisis (ingin diketahui kadarnya) (Sudarmo & Mitayani, 2014). Titrasi yang melibatkan antara asam dan basa dikenal sebagai titrasi asam basa atau alkalimetri. Secara teknis titrasi dilakukan dengan cara meneteskan sedikit demi sedikit larutan yang berada di buret dengan volume larutan tertentu yang berada di erlenmeyer sampai keduanya habis bereaksi. Hal ini ditandai dengan perubahan warna indikator yang digunakan. Tepat pada saat indikator berubah, maka penambahan larutan yang berada di buret dihentikan dan volumenya dicatat sebagai volume titik akhir titrasi. Pada gambar 3.5 di samping 1 terlihat jelas rangkaian alat yang digunakan untuk menitrasi suatu 2 larutan. Alat-alat di samping 1 3 Titrasi meliputi (1)statif dan klem sebagai penyangga saat titrasi dilakukan, (2)buret sebagai wadah untuk titran, dan (3)labu erlenmeyer sebagai wadah untuk titrat.
36 Latihan Soal 1. Suatu larutan limbah batik akan memberikan warna kuning dengan dengan indikator BTB. Sementara itu, jika diuji dengan indikator limbah batik tersebut? Jawab : Scan barcode di samping untuk memperoleh jawaban yang benar!!
37 C. Rangkuman 1. Indikator alami adalah indikator yang digunakan untuk mengetahui kisaran pH dari suatu larutan uji yang terbuat dari bahan alami. 2. Indikator buatan meliputi kertas lakmus, indikator universal, pH meter, dan larutan indikator. 3. Reaksi netralisasi adalah reaksi antara larutan asam dan larutan basa untuk membentuk suatu larutan yang bersifat netral. 4. Rumus reaksi netralisasi antara asam dan basa adalah : (M x V) valensi asam = (M x V) valensi basa 5. Titrasi merupakan prosedur yang bertujuan untuk menentukan banyaknya suatu larutan dengan konsentrasi yang telah diketahui agar tepat habis bereaksi dengan sejumlah larutan yang dianalisis (ingin diketahui kadarnya). 6. Kapur, tawas, dan tunjung merupakan representasi dari suatu asam, netral, dan basa dalam proses fiksasi pembuatan batik.
38 LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK “PERCOBAAN INDIKATOR ALAMI BERBASIS ETNOKIMIA” Tujuan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui sifat suatu larutan pewarna batik (Naphthol AS, Indigosol IRD, dan remasol) menggunakan indikator alami asam basa (kol ungu dan kembang sepatu). Alat dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Gelas beaker Mortar dan alu/blender Saringan Kaki tiga Pembakarspirtus Pipet tetes Tabung reaksi 1. Naphthol AS 2. Indigosol IRD 3. Remasol 4. Kembang sepatu 5. Kol ungu 6. Aquades C. Petunjuk Percobaan 1. Pembuatan larutan pewarna batik a. Masukkan 3-5 gram pewarna batik ke dalam gelas beaker. b. Panaskan aquades 50 mL hingga mendidih. c. Masukkan aquades tersebut ke dalam gelas beaker yang berisi pewarna batik. d. Aduk hingga pewarna batik larut. e. Diamkan larutan hingga siap digunakan. 2. Pembuatan larutan indikator alami asam basa a. Masukkan bahan yang akan digunakan sebagai indikator alami ke dalam mortar, kemudian haluskan atau gunakan blender untuk menghaluskan bahan. b. Pindahkah ke dalam gelas beaker. c. Masukkan aquades ke dalam gelas beaker tersebut. d. Saringlah dan ambil filtratnya yang berupa larutan berwarna. e. Larutan berwarna siap digunakan sebagai indikator asam basa.
39 3. Percobaan indikator alami asam basa dengan pewarna pada batik a. Masukkan 2 mL larutan indikator alami ke dalam tabung reaksi. b. Tambahkan larutan pewarna batik yang sudah dibuat sebelumnya. c. Amati perubahan warna yang terjadi. d. Catatlah hasil tersebut dan masukkan ke dalam tabel hasil percobaan. D. Hasil Percobaan Indikator Alami Pewarna Batik Warna asli Perubahan warna No Naphthol AS Indigosol IRD Remasol 1 Kol ungu 2 Kembang Sepatu E. Pembahasan Bandingkan dengan perubahan warna yang terdapat pada tabel 3.1 perubahan warna pada indikator alami untuk menentukan sifat dari larutan pewarna batik yang digunakan. F. Kesimpulan G. Pertanyaan 1. Hasil praktikum menunjukkan, Naphtol AS merupakan senyawa… karena …. 2. Hasil praktikum menunjukkan, Indigosol IRD merupakan senyawa… karena …. 3. Hasil praktikum menunjukkan, Remasol merupakan senyawa… karena…. H. Daftar Pustaka \
40 D. Uji Kompetensi KP 3 Yuk, ukur kemampuan kalian dalam memahami materi yang ada di kegiatan pembelajaran 3 dengan mengerjakan soal-soal di bawah ini! Pilihan Ganda Untuk memperoleh dan mengerjakan soal pilihan ganda pada kegiatan pembelajaran 3, bukalah link berikut ini. https://bit.ly/UjiKompetensiKP3 Kerjakan dengan jujur, dan skor kalian akan langsug muncul. E. Pedoman Penilaian 1. Hitunglah skor yang kalian dapat untuk masing-masing soal (untuk setiap soal pilihan ganda bernilai 10. 2. Jumlahkan skor tersebut dengan total skor maksimal adalah 70. 3. Bagilah skor yang kalian peroleh dengan 0,7 untuk mengkonversi menjadi bentuk ratusan. 4. Itulah nilai yang kalian dapat untuk kegiatan 3 e-modul ini. Konversi Nilai Kuantitatif menjadi Kualitatif Nilai Kriteria 81-100 Sangat baik 61-80 Baik 41-60 Cukup 21-40 Kurang < 21 Sangat kurang Jika nilai kalian masih berada di kriteria cukup ke bawah (<60), maka kerjakan ulang soal-soal tersebut hingga nilaimu memuaskan. Namun, jangan melihat kunci jawaban yang sudah ada, karena sama saja akan membohongi hasil dan nilai yang akan kalian dapatkan!
41 Pilihan Ganda Scan barcode di samping untuk melihat jawaban pilihan ganda UK KP 1 Uraian 1. Kelemahan teori asam basa Arrhenius : hanya berlaku untuk pelarut air saja (1), sementara kelemahan teori asam basa BrØnsted-Lowry adalah mempunyai keterbatasan untuk senyawa-senyawa yang tidak mempunyai proton (1). 2. Gambar struktur lewis (2) : Asam Lewis = CO2 (1) Basa Lewis = H2O (1) 3. Diketahui reaksi : H2O(aq) + HNO2(aq) H3O + (aq) + NO2 - (aq) Asam : HNO2 (karena kehilangan atau mendonorkan proton) (1) Basa : H2O (karena bertindak sebagai akseptor proton) (1) Asam konjugasi : H3O + (1) Basa konjugasi : NO2 - (1)
42 Pilihan Ganda Scan barcode di samping untuk melihat jawaban pilihan ganda UK KP 2 Uraian 1.Diketahui : NH4OH = 0,1 M (1) Kb = 1 x 10 (1) Ditanya : pH larutan tersebut! (1) -5 NH4OH(aq) NH4 (aq) + - + OH (aq) (basa lemah) (2) [OH ] = ξ = ξ110−5 110−1 = 1 x 10 (2) pOH = - log [OH ] = - log 1 x 10 = 3 (2) pH = 14 – 3 = 11 (1) - -3 - -3 2. Diketahui : NaOH = 40 gr/mol dan 200 mL (1) pH = 13 + log 4 (1) Ditanya : Gram NaOH yang dibutuhkan! (1) pOH = 14 – pH pOH = 14 – (13 + log 4) pOH = 1 – log 4 OH = 4 x 10 (4) - -1 NaOH(aq) [OH ] 4 x 10 Mb Na (aq) = b. Mb = 1. Mb = 4 x 10 M (3) + + OH (aq) (basa kuat) (2) - - -1 -1