Menghitung pH Reaksi hidrolisis

Menghitung pH
Perhitungan pH larutan didasarkan pada spesi apa saja yang ada dalam larutan tersebut.
Contoh: reaksi antara suatu asam lemah (HA) dengan basa kuat (NaOH),
A- + H2O
mol awal
HA + NaOH
HA > NaOH
NaOH habis bereaksi, maka spesi yang terdapat pada larutan adalah HA
dan A-. Bila dalam larutan terdapat campuran asam lemah dengan
garamnya maka terbentuk sistem buffer.
HA = NaOH
HA dan NaOH habis bereaksi menghasilkan garam dalam hal ini anion A-,
sehingga spesi yang terdapat adalah A- yang terhidrolisis
A - + H2 O
HA < NaOH
HA + OH-
HA habis bereaksi, maka pH ditentukan oleh kelebihan NaOH dalam
larutan
Reaksi hidrolisis
Reaksi suatu ion dengan air menghasilkan asam atau basa induknya
NH4Cl dalam air terdisosiasi
NH4Cl → NH4+ + Clion amonium terhidrolisis, Cl
–
NH4+
+
+ H2O
NH3 + H 3O
tidak terhidrolisis
Hidrolisis garam
Garam merupakan elektrolit kuat dimana di dalam air akan terdisosiasi sempurna; dan
dalam kasus tertentu bereaksi dengan air
Hidrolisis garam: reaksi anion atau kation dari garam dengan air
Garam yang terbentuk dari ion logam alkali dan alkali tanah (kecuali Be2+) dan basa
konjugat suatu asam kuat (misal Cl-, Br-, NO3-) tidak mengalami hidrolisis, larutannya
netral
NaNO3, KCl, KBr
Garam yang menghasilkan larutan basa
Garam yg dihasilkan dari asam lemah dan basa kuat. Na asetat di dalam air terdisosiasi
mjd ion Na+ dan ion asetat. CH3COO - merupakan basa konjugat dari asam asetat yg
merupakan asam lemah, maka memiliki kecenderungan menarik H+. Reaksi
hidrolisisnya:
Sonny Widiarto, 2009
Kimia Analitik 1
Page 1
CH3COO- + H2O
CH3COOH + OH-
karena menghasilkan OH- maka larutan natrium asetat adalah basa
konstanta kesetimbangan hidrolisis Kh dari reaksi tersebut sama dengan konstanta
ionisasi basa ion asetat
Kb =
[CH 3 CO O H][O H - ]
[CH 3 CO O - ]
= 5,6 x 10 -10
Garam yang menghasilkan larutan asam
Garam yang dihasilkan dari asam kuat dan basa lemah. NH4Cl di dalam air terdisosiasi
mjd ion NH4+ dan ion Cl-.
Ion amonium merupakan asam konjugat dari basa lemah Reaksi hidrolisisnya:
NH4+ + H2O
NH3 + H3O+
karena menghasilkan H+ maka larutan amonium klorida adalah asam
konstanta kesetimbangan hidrolisis Kh dari reaksi tersebut sama dengan konstanta
ionisasi asam NH4+
Ka =
[N H 3][H + ]
[N H 4+ ]
= K w /K b =
1 0 -1 4
1 , 8 x 1 0 -5
= 5 ,6 x 1 0 - 1 0
Larutan Bufer
Suatu larutan yang bertahan terhadap perubahan pH yang besar bila ditambah dengan
ion hidrogen atau hidroksida, atau bila larutan itu diencerkan.
Larutan bufer mengandung suatu pasangan asam-basa konjugat, misalnya CH3COOHCH3COO- atau NH3 - NH4+. Komponen-komponen ini bereaksi dengan H+ atau OH- yang
dimasukkan ke dalam larutan
Contoh
Suatu bufer mengandung CH3COOH dan CH3COONa, ion hidrogen apa saja yang
dimasukkan ke dalam larutan akan bereaksi dengan ion asetat:
H3O+ + CH3COO- → CH3COOH + H2O
dan ion hidroksida bereaksi dengan molekul asam asetat:
OH- + CH3COOH → CH3COO- + H2O
pH tidak berubah dengan nyata karena diperlukan angka banding asam-basa konjugat
dengan faktor sepuluh untuk mengubah pH sebanyak satu satuan
pH = pKa - log
[HOAc]
[OAc-]
Soal
Sonny Widiarto, 2009
Kimia Analitik 1
Page 2
Hitung pH suatu sistem bufer yang mengandung 1 M CH3COOH dan 1 M CH3COONa. Dan
berapa pH bufer setelah penambahan 0,1 mol gas HCl ke dalam 1 L larutan
Jawab: Sebelum penambahan gas HCl,
Ka =
[H+] [CH3COO-]
= 1,8 x 10-5
[CH3COOH]
[H+] =
[H+] =
Ka [CH3COOH]
[CH3COO-]
(1,8 x 10-5 ) (1)
= 1,8 x 10-5
(1)
pH = 4,74
Setelah penambahan HCl, HCl akan terionisasi menjadi H+ dan ClHCl
H+
(aq)
0,1 mol
(aq)
+ Cl-
(aq)
0,1 mol 0,1 mol
CH3COO-
+ H+
(aq)
Awal
1,0 mol
Reaksi
0,1 mol
Setimbang
(1,0 - 0,1)
CH3COOH
(aq)
(aq)
1,0 mol
0,1 mol
0,1 mol
(1,0 + 0,1)
[CH3COOH] = (1,0 + 0,1) = 1,1 mol
[CH3COO-] = (1,0 - 0,1) = 0,9 mol
[H+] =
Ka [CH3COOH]
[CH3COO-]
= 2,2 x 10-5 M
=
(1,8 x 10-5 ) (1,1)
(0,9)
pH = 4,66
Jadi dengan adanya penambahan asam, pH berubah hanya sedikit dari 4,74 menjadi
4,66
Kalau asam yang sama ditambahkan pada larutan yang tidak memiliki sistem buffer,
misalkan ke dalam 1 L air, hitunglah perubahan pH
Jawab: pH air = 7 yaitu dari –log[H3O+]= -log(1x10-7) = 7
Ke dalam air 1 L ditambah HCl, maka [H3O+] = 1x10-7+0,1 = ? 0,0000001 + 0,1 =
0,1000001 mol. pH larutan sekarang –log[H3O+]= -log(0,1000001) = 1
Jadi dengan adanya penambahan asam, pH berubah dari 7 menjadi 1
Persamaan buffer dapat diubah ke bentuk lain,
HA
(aq)
+ H 2O
(l)
H 3O +
(aq)
+ A-
(aq)
Disederhanakan:
Sonny Widiarto, 2009
Kimia Analitik 1
Page 3
HA
H+
(aq)
(aq)
+ A-
(aq)
[H+] [A-]
Ka =
[HA]
[H+] =
Ka [HA]
[A-]
Kalau kedua sisi dikalikan dengan – log, akan diperoleh:
- log [H+] = - log Ka - log
pH = pKa - log
pH = pKa + log
[HA]
[A-]
[HA]
[A-]
[A-]
[HA]
Persamaan ini dalam Biokimia dikenal dengan Persamaan Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log
[basa konjugat]
[asam]
Sonny Widiarto, 2009
Kimia Analitik 1
Page 4