Kesetimbangan Kimia

Presentasi Powerpoint Pengajar
oleh
Penerbit ERLANGGA
Divisi Perguruan Tinggi
Chapter 9
Kesetimbangan
Kimia
Kesetimbangan adalah suatu keadaan di mana tidak ada
perubahan yang terlihat seiring berjalannya waktu.
Kesetimbangan kimia tercapai jika:
•
Laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar
•
Konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan
Kesetimbangan fisis
H2O (l)
H2O (g)
Kesetimbangan kimia
N2O4 (g)
2NO2 (g)
15.1
1
N2O4 (g)
2NO2 (g)
kesetimbangan
kesetimbangan
kesetimbangan
zat awal NO2
zat awal N2O4
campuran awal
NO2 & N2O4
15.1
konstan
15.1
2
N2O4 (g)
K=
[NO2]2
[N2O4]
2NO2 (g)
= 4,63 x 10-3
aA + bB
K=
[C]c[D]d
cC + dD
Persamaan Kesetimbangan
[A]a[B]b
Kesetimbangan akan
K >> 1
K << 1
bergeser ke kanan
produk bertambah
bergeser ke kiri
reaktan betambah
15.1
Kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua
spesi reaksinya memiliki fasa yang sama.
N2O4 (g)
Kc =
2NO2 (g)
[NO2]2
Kp =
[N2O4]
2
PNO
2
PN2O4
dalam kebanyakan kasus
Kc ≠ Kp
aA (g) + bB (g)
cC (g) + dD (g)
Kp = Kc(RT)∆n
∆n = mol produk gas – mol reaktan gas
= (c + d) – (a + b)
15.2
3
Kesetimbangan Homogen
(Ionisasi asam asetat dalam air)
CH3COOH (aq) + H2O (l)
Kc‘ =
CH3COO- (aq) + H3O+ (aq)
[CH3COO-][H3O+]
[CH3COOH][H2O]
Kc =
[H2O] = constant
[CH3COO-][H3O+]
= Kc‘ [H2O]
[CH3COOH]
Pada umumnya satuan untuk konstanta
kesetimbangan tidak dituliskan.
15.2
Soal Latihan
Tulislah persamaan Kc and Kp untuk
2 NO(g) + O2(g)
2 NO2(g)
CH3COOH(aq) + CH3OH(aq)
CH3COOCH3(aq) + H2O(l)
4
Konsentrasi-konsentrasi kesetimbangan untuk reaksi
antara karbon monoksida dan molekul klorin yang
membentuk COCl2 (g) pada740C adalah [CO] = 0,012 M,
[Cl2] = 0,054 M, dan [COCl2] = 0,14 M. Carilah konstanta
kesetimbangan Kc dan Kp.
CO (g) + Cl2 (g)
Kc =
COCl2 (g)
[COCl2]
0,14
=
= 220
0,012 x 0,054
[CO][Cl2]
Kp = Kc(RT)∆n
15.2
Konstanta kesetimbangan Kp untuk reaksi
2NO2 (g)
2NO (g) + O2 (g)
adalah 158 pada 1000K. Berapakah tekanan kesetimbangan O22 jika PNO = 0,400 atm dan PNO = 0,270 atm?
Kp =
2
PNO
PO2
2
PNO
2
PO2 = Kp
2
PNO
2
2
PNO
PO2 = 158 x (0,400)2/(0,270)2 = 347 atm
15.2
5
Kesetimbangan heterogen berlaku untuk reaksi yang
reaktan-reaktan dan produk-produknya berbeda fase.
CaCO3 (s)
Kc‘ =
CaO (s) + CO2 (g)
[CaO][CO2]
[CaCO3]
Kc = [CO2] = Kc‘ x
[CaCO3] = konstan
[CaO] = konstan
[CaCO3]
[CaO]
Kp = PCO2
Konsentrasi padatan dan cairan murni tidak dimasukkan
ke dalam persamaan konstanta kesetimbangan.
15.2
CaCO3 (s)
CaO (s) + CO2 (g)
PCO 2 = Kp
PCO 2 tidak bergantung pada jumlah CaCO3 or CaO
15.2
6
Misalkan kesetimbangan ini tercapai pada 295 K:
NH4HS (s)
NH3 (g) + H2S (g)
Tekanan parsial masing-masing gas adalah 0,265 atm.
Hitunglah Kp dan Kc untuk reaksi tersebut?
Kp = PNH PH S = 0,265 x 0,265 = 0,0702
3
2
15.2
A+B
C+D
Kc‘
C+D
E+F
Kc‘‘
A+B
E+F
Kc
Kc‘ =
[C][D]
[A][B]
Kc =
Kc‘‘ =
[E][F]
[C][D]
[E][F]
[A][B]
Kc = Kc‘ x Kc‘‘
Jika suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai
jumlah dari dua atau lebih reaksi, maka
kontanta kesetimbangan untuk reaksi
totalnya adalah hasil-kali dari konstantakonstanta kesetimbangan dari tiap-tiap
reaksi.
15.2
7
N2O4 (g)
K=
[NO2]2
[N2O4]
2NO2 (g)
= 4,63 x 10-3
2NO2 (g)
K‘ =
[N2O4]
[NO2]2
N2O4 (g)
=
1
= 216
K
Jika persamaan suatu reaksi reversibel
ditulis dengan arah yang berlawanan, maka
konstanta kesetimbangannya menjadi
kebalikan dari konstanta kesetimbangan
awalnya.
15.2
Menulis Persamaan Konstanta Kesetimbangan
•
Konsentrasi dari spesi-spesi reaksi dalam fasa terkondensasi
M. Dalam fasa gas, konsentrasi dapat dinyatakan dalam M
atau atm.
•
Konsentrasi dari padatan murni, cairan murni, dan pelarut
tidak dituliskan dalam persamaan konstanta kesetimbangan.
•
Konstanta kesetimbangan tidak memiliki dimensi.
•
Dalam menyatakan nilai konstanta kesetimbangan, kita harus
menuliskan persamaan setara beserta suhunya.
15.2
8
Kuosien reaksi (Qc) dapat dihitung dengan memasukkan
konsentrasi awal dari reaktan dan produk ke dalam
persamaan konstanta kesetimbangan (Kc).
Jika
Qc > Kc sistem bergeser ke kiri untuk mencapai kesetimbangan
Qc = Kc sistem berada pada kesetimbangan
Qc < Kc sistem bergeser ke kanan untuk mencapai kesetimbangan
15.3
Menulis kuosien Reaksi
untuk Reaksi Total
Soal: Gas oksigen bereaksi dengan gas nitrogen dalam mesin
pembakaran internal sehingga menghasilkan nitrogen monoksida, yang
kemudian akan bereaksi dengan oksigen di atmosfer sehingga
membentuk nitrogen dioksida.
(1) N2 (g) + O2 (g)
(2) 2 NO(g) + O2 (g)
2 NO(g)
Kc1 = 4,3 x 10-25
2 NO2 (g) Kc2 = 6,4 x 109
(a) Perlihatkanlah bahwa Kc total untuk kedua reaksi di atas sama dengan
hasilkali dari Kc1 dan Kc2.
(b) Hitunglah Kc untuk reaksi total.
9
Memprediksi Arah Reaksi dan Menghitung
Kosentrasi-konsentrasi Kesetimbangan
Soal: Dua komponen gas dapat bereaksi sesuai dengan persamaan
kimia berikut ini:
CH4(g) + 2 H2S(g)
CS2(g) + 4 H2(g)
Dalam satu percobaan, 1,00 mol CH4, 1,00 mol CS2, 2,00 mol H2S, dan
2,00 mol H2 dicampur dalam wadah 250 mL pada 960°C. pada suhu ini,
Kc = 0,036. (a) Ke arah manakah reaksi bergeser? (b) Jika[CH4] = 5,56
M pada kesetimbangan, berapakah konsentrasi zat-zat yang lain?
[CH4] = 1,00 mol = 4,00 M
0,250 L
[H2S] = 8,00 M, [CS2] = 4,00 M
dan [H2 ] = 8,00 M
Menghitung Kc dari Data Konsentrasi
Soal: Hidrogen iodida terurai pada suhu sedang sesuai dengan reaksi di
bawah ini:
2 HI
H
+I
(g)
2 (g)
2 (g)
Jika 4,00 mol HI dimasukkan ke dalam wadah 5,00 L pada 458°C,
campuran kesetimbangannya diketahui mengandung 0,442 mol I2.
Berapakah nilai Kc?
[HI] = 0,800 M (awal)
[I2] = 0,0884 M (pada kesetimbangan)
10
Menentukan Konsentrasi Kesetimbangan dari Kc
Soal: Salah satu cara membuat metana adalah mereaksikan karbon
disulfida dengan gas hidrogen, dan Kc pada 900°C adalah 27,8.
CS2 (g) + 4 H2 (g)
CH4 (g) + 2 H2 S(g)
Pada kesetimbangan campuran reaksi dalam wadah 4,70 L mengandung
0,250 mol CS2, 1,10 mol H2, dan 0,45 mol H2S, Berapakah metana yang
terbentuk?
[CS2] = 0,0532 M
[H2] = 0,234 M
[H2S] = 0,0957 M
Menghitung Konsentrasi Kesetimbangan
1. Nyatakan konsentrasi kesetimbangan dari semua spesi
dalam konsentrasi awalnya dan satu variabel x, yang
menyatakan perubahan konsentrasi.
2. Tulislah persamaan konsentrasi kesetimbangan dalam
konsentrasi kesetimbangannya. cari nilai konstanta
kesetimbangan, kemudian hitunglah nilai x.
3. Setelah mencari x, hitunglah konsentrasi dari semua spesi.
15.3
11
Menentukan konsentrasi kesetimbangan dari
konsentrasi Awal dan Kc
Soal: Reaksi pembentukan HF dari hidrogen dan fluorin memiliki nilai
Kc sebesar 115 pada suhu tertentu. Jika 3,000 mol dari masing-masing
spesi dimasukkan ke dalam wadah 1,500 L, hitunglah konsentrasi
kesetimbangan dari masing-masing spesi.
H2 (g) + F2 (g)
Kc =
[HF]2 = 115
[H2] [F2]
2 HF(g)
[H2] =3,000 mol = 2,000 M
1,500 L
[F2] = 3,000 mol = 2,000 M
1,500 L
[HF] = 3,000 mol = 2,000 M
1,500 L
Asas Le Châtelier’s
Jika suatu tekanan eksternal diberikan
kepada suatu sistem yang setimbang,
sistem tersebut akan menyesuaikan
sedemikian rupa untuk mengimbangi
tekanan ini ketika sistem mencapai
posisi kesetimbangan yang baru.
• Perubahan konsentrasi
N2 (g) + 3H2 (g)
Kesetimbangan
bergeser ke kiri
untuk
mengimbangi
tekanan
2NH3 (g)
ditambahkan
NH3
15.4
12
Asas Le Châtelier’s
• Perubahan konsentrasi
dikurangi
ditambah
dikurangi
ditambah
aA + bB
cC + dD
Perubahan
Menambah konsentrasi produk
Mengurangi konsentrasi produk
Menambah konsentrasi reaktan
Mengurangi konsentrasi reaktan
Pergeseran Kesetimbangan
ke kiri
ke kanan
ke kanan
ke kiri
14.5
Memprediksi Pengaruh Perubahan Konsentrasi
terhadap Posisi Kesetimbangan
Soal: Karbon akan bereaksi dengan air dan menghasilkan karbon
monoksida dan hidrogen, dalam reaksi yang disebut reaksi gas air
yang digunakan untuk menghasilkan bahan bakar untuk industri.
C(s) + H2O (g)
CO(g) + H2 (g)
Apa yang terjadi terhadap:
(a) [CO] jika C ditambah?
(c) [H2O] jika H2 ditambah?
(d) [H2O] jika CO dikurangi?
(b) [CO] jika H2O ditambah?
Perubahan-perubahan di atas
tidak mempengaruhi Kc.
13
Pengaruh Perubahan Tekanan (atau Volume)
Perubahan tekanan kebanyakan melibatkan spesi dalam fasa gas
karena padatan dan cairan pada dasarnya inkompresibel. Untuk gas,
perubahan tekanan dapat terjadi dalam tiga cara:
Mengubah konsentrasi komponen gas
Menambahkan gas inert (gas yang tidak ikut bereaksi)
Mengubah volume wadah reaksi
Meningkatkan tekanan dengan cara memperkecil volume akan
menghasilkan reaksi bersih yang menurunkan jumlah total mol gas.
MENGAPA??
Kc tidak berubah.
Jika diketahui sistem kesetimbangan berikut ini.
2 PbS(s) + 3 O2(g)
PCl5(g)
H2(g) + CO2(g)
2 PbO(s) + 2 SO2(g)
PCl3(g) + Cl2(g)
H2O(g) + CO(g)
Prediksilah arah reaksi bersih yang terjadi
apabila kita memperbesar tekanan dengan cara
memperkecil volume.
14
Pengaruh Perubahan suhu
Hanya perubahan suhu yang akan mengubah nilai konstanta kesetimbangan, dan karena itu suhu harus disertakan dalam penulisan nilai Kc.
Ketika kita menaikkan suhu, kita menambahkan kalor. Untuk
memanfaatkan sebagian dari kalor ini, reaksi akan bergeser ke arah
reaksi endotermik.
Jika reaksinya eksotermik, menaikkan suhu akan menggeser reaksi ke
arah sebaliknya. (Bagaimana nilai Kc-nya?)
O2 (g) + 2 H2 (g)
2 H2O(g) + Energy
= Exothermic
Menaikkan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah
endotermik dan menurunkan suhu akan menggeser
kesetimbangan ke arah eksotermik. MENGAPA??
Kenaikan suhu akan memperbesar Kc untuk sistem dengan +∆H0rxn
Kenaikan suhu akan memperkecil Kc untuk sistem dengan -∆H0rxn
Contoh Soal
Bagaimanakah pengaruh peningkatan suhu
terhadap konsentrasi kesetimbangan zat-zat
yang diberi garis bawah dan Kc-nya?
∆H(kJ)
Ca(OH)2(aq)
-82
CaO(s) + H2O
CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g)
178
SO2(g)
S(s) + O2(g)
297
15
Memprediksi Pengaruh Suhu dan Tekanan
Soal: Bagaimanakah anda mengubah volume (tekanan) dan suhu
Dalam reaksi-rekasi di bawah ini untuk meningkatkan produk?
(a) 2 SO2 (g) + O2 (g)
2 SO3 (g); Ho = 197 kJ
(b) CO(g) + 2 H2 (g)
CH3OH(g); Ho = -90,7 kJ
(c) C(s) + CO2 (g)
2 CO(g); Ho = 172,5 kJ
Proses Haber telah digunakan dalam
pembuatan 110 juta ton amonia tiap tahunnya.
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
∆H = -91,8 kJ
Bagaimanakah kondisi suhu dan tekanan
yang akan menghasilkan amonia secara
maksimal?
16
Pengaruh Suhu
dalam Sintesis Amonia
T (K)
Kc
200
7,17 x 1015
300
2,69 x 108
400
3,94 x 104
500
1,72 x 102
600
4,53 x 100
700
2,96 x 10 -1
800
3,96 x 10 -2
Persentase Hasil Amonia vs. Suhu (°C)
dalam lima tekanan yang berbeda.
17
Asas Le Châtelier’s
• Perubahan Volume dan Tekanan
A (g) + B (g)
Perubahan
C (g)
Pergeseran Kesetimbangan
memperbesar tekanan
memperkecil tekanan
memperbesar volume
memperkecil volume
ke sisi dengan jumlah mol gas tersedikit
ke sisi dengan jumlah mol gas terbanyak
ke sisi dengan jumlah mol gas terbanyak
ke sisi dengan jumlah mol gas tersedikit
15.4
Asas Le Châtelier’s
• Perubahan suhu
Perubahan
menaikkan suhu
menurunkan suhu
Reaksi Eksotermik
K turun
K naik
Reaksi Endotermik
K naik
K turun
• Penambahan katalis
• tidak mengubah K
• tidak mengubah arah pergeseran kesetimbangan
• mempercepat terjadinya kesetimbangan
15.4
18
Tanpa katalis
Dengan katalis
Katalis menurunkan Ea untuk reaksi maju dan reaksi balik.
Katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan dan tidak
menggeser kesetimbangan.
15.4
Asas Le Châtelier’s
Perubahan
Pergeseran
Kesetimbangan
Perubahan Konstanta
Kesetimbangan
Konsentrasi
ya
tidak
Tekanan
ya
tidak
Volume
ya
tidak
Suhu
ya
ya
Katalis
tidak
tidak
15.4
19
Asam dan Basa
Asam
Memiliki rasa masam; misalnya cuka mempunyai rasa dari asam
asetat, dan lemon serta buah-buahan sitrun lainnya mengandung
asam sitrat.
Asam menyebabkan perubahan warna pd zat warna tumbuhan.
Bereaksi dg logam tertentu menghasilkan gas oksigen.
2HCl (aq) + Mg (s)
MgCl2 (aq) + H2 (g)
Bereaksi dengan karbonat dan bikarbonat menghasilkan gas
karbon monoksida.
2HCl (aq) + CaCO3 (s)
CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
Larutan asam dalam air menghantarkan listrik.
20
Asam Arrhenius adalah zat yang menghasilkan H+ (H3O+) dalam air
Basa Arrhenius adalah zat yang menghasilkan OH- dalam air
4.3
Asam Brønsted adalah donor proton
Basa Brønsted adalah akseptor proton
basa
asam
asam
basa
basa
asam
asam
konjugat
basa
konjugat
16.1
21
Basa konjugat dari suatu asam adalah spesi yang terbentuk
ketika satu proton pindah dari asam tersebut.
Asam konjugat dari suatu basa adalah spesi yang terbentuk
ketika satu proton ditambahkan ke basa tersebut.
asam + basa
basa konjugat + asam konjugat
Apakah basa konjugat dari: HF, H2SO4, NH3?
Apakah asam konjugat dari: O2-, SO42-, NH3?
Pasangan-pasangan konjugat dalam
reaksi asam-basa
Pasangan konjugat
asam
+
basa
basa
+
asam
Pasangan konjugat
reaksi 1
HF
+
H2O
F–
+
H3O+
reaksi 2 HCOOH +
CN–
HCOO–
+
HCN
reaksi 3
NH4+
+
CO32–
NH3
+
HCO3–
reaksi 4
H2PO4–
+
OH–
HPO42–
+
H2O
reaksi 5
H2SO4
+
N2H5+
HSO4–
+
N2H62+
reaksi 6
HPO42–
+
SO32–
PO43–
+
HSO3–
22
Menentukan Pasangan Asam-Basa konjugat
Soal: Reaksi-reaksi kimia di bawah ini penting dalam proses-proses
industri. Tentukan pasangan asam-basa konjugat.
(a) HSO4-(aq) + CN-(aq)
SO42-(aq) + HCN(aq)
(b) ClO-(aq) + H2O(l)
HClO(aq) + OH-(aq)
(c) S2-(aq) + H2O(aq)
HS-(aq) + OH-(aq)
(d) HS-(aq) + H2O(aq)
H2S(aq) + OH-(aq)
Sifat-sifat Asam-Basa Air
H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
autoionisasi air
H
O
H
+ H
[H
O
H
]
H
+
+ H
O
-
H
basa
H2O + H2O
asam
O
asam
konjugat
H3O+ + OHbasa
konjugat
16.2
23
Konstanta Hasilkali Ion Air
H2O (l)
H+ (aq) + OH- (aq)
Kc =
[H+][OH-]
[H2O]
[H2O] = konstan
Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-]
Konstanta hasilkali ion air (Kw) adalah hasilkali antara
konsentrasi molar ion H+ dan ion OH- pada suhu tertentu.
[H+]
250C
Pada suhu
Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14
=
[OH-]
Larutan bersifat
netral
[H+] > [OH-]
asam
[H+] < [OH-]
basa
16.2
Berapakan konsentrasi ion OH- dalam larutan HCl yang
konsentrasi hidrogennya sebesar 1,3 M?
Kw = [H+][OH-] = 1,0 x 10-14
[H+] = 1,3 M
[OH-]
Kw
1 x 10-14
=
= 7,7 x 10-15 M
=
[H+]
1,3
Berapakah [H+] dalam 0,035M NaOH?
16.2
24
pH – Ukuran Keasaman
pH = -log [H+]
Larutan bersifat
netral
Pada suhu 250C
[H+] = 1 x 10-7
[H+] = [OH-]
pH = 7
asam
[H+] > [OH-]
[H+] > 1 x 10-7
pH < 7
basa
[H+] < [OH-]
[H+] < 1 x 10-7
pH > 7
pH
[H+]
16.3
pOH = -log [OH-]
[H+][OH-] = Kw = 1,0 x 10-14
-log [H+] – log [OH-] = 14,00
pH + pOH = 14,00
16.3
25
pH air hujan di daerah tertentu di bagian timur-laut
Amerika pada hari tertentu adalah 4,82. Berapakah
konsentrasi ion H+ dalam air hujan?
pH = -log [H+]
[H+] = 10-pH = 10-4,82 = 1,5 x 10-5 M
Konsentrasi ion OH- dalam sampel darah adalah 2,5 x 10-7
M. Berapakah pH sampel darah tersebut?
pH + pOH = 14,00
pOH = -log [OH-] = -log (2,5 x 10-7) = 6,60
pH = 14,00 – pOH = 14,00 – 6,60 = 7,40
16.3
Menghitung [H3O+], pH, [OH-], dan pOH
Soal: Seorang kimiawan mengencerkan asam klorida pekat
untuk membuat dua larutan: (a) 3,0 M dan (b) 0,0024 M.
Hitunglah [H3O+], pH, [OH-], dan pOH dari kedua larutan
tersebut pada suhu 25°C.
Berapakah [H3O+], [OH-], dan pOH dari suatu larutan yang
memiliki pH = 3,67? dan pH = 8,05?
26
elektrolit kuat – 100% terdisosiasi
NaCl (s)
H2O
Na+ (aq) + Cl- (aq)
elektrolit lemah – tidak terdisosiasi sempurna
CH3COOH
CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Asam kuat adalah elektrolit kuat
H3O+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (aq) + H2O (l)
HNO3 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + NO3- (aq)
HClO4 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + ClO4- (aq)
H2SO4 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + HSO4- (aq)
16.4
Asam lemah adalah elektrolit lemah
H3O+ (aq) + F- (aq)
HF (aq) + H2O (l)
HNO2 (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + NO2- (aq)
HSO4- (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + SO42- (aq)
H2O (l) + H2O (l)
H3O+ (aq) + OH- (aq)
Basa kuat adalah elektrolit kuat
NaOH (s)
KOH (s)
H2O
H2O
Ba(OH)2 (s)
Na+ (aq) + OH- (aq)
K+ (aq) + OH- (aq)
H2O
Ba2+ (aq) + 2OH- (aq)
16.4
27
Basa lemah adalah elektrolit lemah (NH3)
F- (aq) + H2O (l)
NO2- (aq) + H2O (l)
OH- (aq) + HF (aq)
OH- (aq) + HNO2 (aq)
Pasangan asam-basa konjugat:
•
Jika asamnya kuat, basa konjugatnya sangat lemah.
•
H3O+ adalah asam terkuat yang dapat berada di dalam
larutan berair.
•
Ion OH- adalah basa terkuat yang dapat berada di dalam
larutan berair.
16.4
16.4
28
asam kuat
asam lemah
16.4
Berapakah pH dari larutan 2 x 10-3 M HNO3?
HNO3 adalah asam kuat – 100% terdisosiasi.
Awal 0,002 M
HNO3 (aq) + H2O (l)
Akhir 0,0 M
0,0 M
0,0 M
+
H3O (aq) + NO3- (aq)
0,002 M 0,002 M
pH = -log [H+] = -log [H3O+] = -log(0,002) = 2,7
Berapakah pH dari larutan 1,8 x 10-2 M Ba(OH)2?
Ba(OH)2 adalah basa kuat – 100% terdisosiasi.
Awal 0,018 M
Ba(OH)2 (s)
Akhir 0,0 M
0,0 M
0,0 M
2+
Ba (aq) + 2OH- (aq)
0,018 M 0,036 M
pH = 14,00 – pOH = 14,00 + log(0,036) = 12,56
16.4
29
Asam Lemah (HA) dan Konstanta Ionisasi Asam
HA (aq) + H2O (l)
HA (aq)
Ka =
H3O+ (aq) + A- (aq)
H+ (aq) + A- (aq)
[H+][A-]
[HA]
Ka adalah konstanta ionisasi asam
Ka
kekuatan
asam lemah
16.5
16.5
30
Berapakah pH dari larutan 0,5 M HF (pada 250C)?
[H+][F-]
= 7,1 x 10-4
Ka =
HF (aq)
H+ (aq) + F- (aq)
[HF]
HF (aq)
Awal (M)
Perubahan (M)
Akhir (M)
H+ (aq) + F- (aq)
0,50
0,00
0,00
-x
+x
+x
0,50 - x
x
x
Ka =
x2
= 7,1 x 10-4
0,50 - x
Ka ≈
x2
= 7,1 x 10-4
0,50
[H+] = [F-] = 0,019 M
[HF] = 0,50 – x = 0,48 M
Ka << 1
0,50 – x ≈ 0,50
x2 = 3,55 x 10-4
x = 0,019 M
pH = -log [H+] = 1,72
16.5
Kapan kita boleh menggunakan aproksimasi?
Ka << 1
0,50 – x ≈ 0,50
Jika x lebih kecil daripada 5% dari konsentrasi awal.
x = 0,019
Lebih kecil dari 5%
0,019 M
x 100% = 3,8%
0,50 M
Aproksiomasi ok.
Berapakah pH dari larutan 0,05 M HF (pada 250C)?
x2
= 7,1 x 10-4 x = 0,006 M
Ka ≈
0,05
Lebih dari 5%
0,006 M
x 100% = 12%
0,05 M
Aproksimasi tidak ok.
Harus menggunakan persamaan kuadrat atau metode
pendekatan berjenjang untuk mencari nilai x.
16.5
31
Menyelesaikan Soal-soal ionisasi asam lemah:
1. Tentukan spesi-spesi yang dapat mempengaruhi pH.
•
Pada sebagian besar soal, anda dapat mengabaikan
autoionisasi air.
•
Abaikan [OH-] karena pH ditentukan oleh [H+].
2. Nyatakan konsentrasi kesetimbangan dari semua spesi
dalam konsentrasi awal dan satu variabel x.
3. Tulis Ka dalam konsentrasi-konsentrasi kesetimbangannya.
Setelah mengetahui nilai Ka, kita dapat mencari x.
4. Hitunglah konsentrasi dari semua spesi dan/atau pH
larutan.
16.5
Berapakah pH dari 0,122 M asam monoprotik yang nilai
Ka-nya 5,7 x 10-4?
Awal (M)
Perubahan (M)
Akhir (M)
HA (aq)
H+ (aq) + A- (aq)
0,122
0,00
0,00
-x
+x
+x
0,122 - x
x
x
Ka =
x2
= 5,7 x 10-4
0,122 - x
Ka ≈
x2
= 5,7 x 10-4
0,122
0,0083 M
x 100% = 6,8%
0,122 M
Ka << 1
0,122 – x ≈ 0,122
x2 = 6,95 x 10-5
x = 0,0083 M
Lebih dari 5%
Aproksimasi tidak ok.
16.5
32
Ka =
x2
= 5,7 x 10-4
0,122 - x
x2 + 0,00057x – 6,95 x 10-5 = 0
-b ± √b2 – 4ac
2a
x = - 0,0081
ax2 + bx + c =0
x=
x = 0,0081
Awal (M)
Perubahan (M)
Akhir (M)
HA (aq)
H+ (aq) + A- (aq)
0,122
0.00
0,00
-x
+x
+x
0,122 - x
x
x
pH = -log[H+] = 2,09
[H+] = x = 0,0081 M
16.5
persen ionisasi =
konsentrasi asam Ionisasi pada kesetimbangan
x 100%
konsentrasi awal asam
Untuk asam monoprotik HA
Persen ionisasi =
[H+]
[HA]0
x 100%
[HA]0 = konsentrasi awal
16.5
33
16.8
Basa Lemah dan Konstanta Ionisasi Basa
NH3 (aq) + H2O (l)
NH4+ (aq) + OH- (aq)
[NH4+][OH-]
Kb =
[NH3]
Kb adalah konstanta ionisasi basa
Kb
kekuatan
basa lemah
Selesaikan soal-soal basa lemah seperti
asam lemah namun di sini kita mencari
[OH-] bukan [H+].
16.6
34
Konstanta disosiasi-basa Kb mengacu pada kesetimbangan yang terjadi ketika basa lemah ditambahkan
ke dalam air.
Amonia dan amina adalah molekul-molekul yang
paling umum yang bertindak sebagai basa lemah.
Sebagian besar anion bertindak sebagai basa
lemah.
16.6
35
Menentukan pH dari Kb dan [B] awal
Soal: Amonia adalah zat pembersih yang paling umum digunakan
dalam rumah tangga dan termasuk basa lemah, dengan Kb = 1,8 x 10-5.
Berapakah pH dari larutan 1,5 M NH3?
Konstanta Ionisasi Pasangan Asam-Basa Konjugat
H+ (aq) + A- (aq)
HA (aq)
A- (aq) + H2O (l)
Ka
OH- (aq) + HA (aq)
H+ (aq) + OH- (aq)
H2O (l)
Kb
Kw
KaKb = Kw
Asam Lemah dan Basa Konjugatnya
Ka =
Kw
Kb
Kb =
Kw
Ka
16.7
36
Semua anion dapat bekerja
sebagai basa lemah kecuali
anion yang merupakan
basa konjugat dari asam kuat.
Menentukan pH suatu Larutan Garam
Soal: Natrium sianida dalam air dapat menghasilkan larutan basa.
Berapakah pH dalam larutan 0,25 M NaCN?
Ka HCN = 4,9 x 10-10
Petunjuk: Kita harus mencari pH larutan dari ion sianida, CN -,
yang bertindak sebagai basa dalam air.
37
Reaksi antara anion atau kation suatu garam, atau
keduanya, dengan air disebut hidrolisis garam.
Hidolisis mempengaruhi pH larutan garam.
Kation: Semua kation akan menghasilkan asam
dalam air kecuali kation dari golongan 1 dan 2.
Anion:
Beberapa bersifat asam HSO4Anion yg merupakan basa konjugat dari asam kuat
bersifat netral. (Cl-, NO3-, …)
Yang lainnya bersifat basa.
Sifat-sifat Asam-Basa dari Garam
Larutan Asam:
Dengan mudah kita dapat mengetahui garam seperti
NH4Cl dapat menghasilkan larutan asam.
NH4Cl (s)
NH4+ (aq)
H2O
NH4+ (aq) + Cl- (aq)
NH3 (aq) + H+ (aq)
Bagaimanakah garam seperti Al(NO3)3, CrCl3, or FeBr3
menghasilkan larutan asam?
Al(H2O)3+
6 (aq)
+
Al(OH)(H2O)2+
5 (aq) + H (aq)
16.9
38
Hidrolisis Asam Al3+
16.9
Definisi Asam
Asam Arrhenius adalah zat yang menghasilkan H+ (H3O+) dalam air
Asam Brønsted adalah donor proton
Asam Lewis adalah zat yang dapat menerima sepasang elektron
Basa Lewis adalah zat yang dapat memberikan sepasang elektron
asam
••
H O H
••
H
H
••
H+ +
••
••
H+ + OH••
asam basa
N H
H
basa
+
H N H
H
16.10
39
Asam dan Basa Lewis
F B
+
••
H
F
N H
F
H
asam
basa
F
F B
F
H
N H
H
Tidak ada proton yang diterima atau diberikan!
16.10
40