KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN

 HIDROLISIS GARAM
Beberapa jenis garam mengalami hidrolisis dalam air.
      Reaksi asam dengan basa membentuk garam dan air disebut reaksi penetralan. Akan tetapi larutan garam tidak selalau bersifat netral. Untuk mengetahui sifat dari alrutan garam, dilakukan Percobaan sebagai Berikut :
     Pada kegiatan ini diuji sifat dari berbagai jenis larutan garam dengan indikator asam-basa. Anda tentu dapat menemukan bahwa larutan garam ada yang bersifat netral, bersifat asam atau bersifat basa. Sifat larutan itu tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa penyusunannya. Perhatikan tabel berikut :

Asam pembentuk	Basa pembentuk	Sifat larutan	Contoh
Kuat Kuat Lemah Lemah	Kuat Lemah Kuat Lemah	Netral Asam Basa Bergantung pada kekuatan relatif asam basa	NaCl; K2SO4 NH4Cl; AlCl3 NaCH3COO; KCN NH4CH3COO;   (NH4)2CO3

   Mengapa larutan garam ada yang bersafat asam, basa atau netral ? untuk menjelaskan sifat larutan garam digunakan konsep hidrolisis. Hidrolisis adalah istilah umum untuk reaksi zat dengan air  ( hidrolisis berasal dari kata hidro yang berarti air dan lisis yang berarti peruraian). Menurut konsep ini, komponen garam ( kation dan anion) yang berasal dari asam lemah dan basa lemah  bereaksi dengan air (terhidrolisis) membentuk ion H₃O⁺ ( = H⁺  ) atau ion OH^-   . Jika hidrolisis menghasilkan ion  H₃O⁺ maka larutan bersifat asam, tetapi jika hidrolisis menghasilkan ion OH^-   maka larutan bersifat basa.
   Hidrolisis garam sebenarnya adalah reaksi asam-basa Bronsted Lowry. Komponen garam yang berasal dari asam atau basa merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif kuat dapat bereakasi dengan air, sedanngkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air, sedangkan komponen garam yang berasal dari asam atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang relatif lemah tidak dapat bereaksi dengan air. Dalam kaitan ini, air dapat berlaku baik sebagai asam maupun sebagai basa dan merupakan asam atau basa lemah.

1. Garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis.
Contoh  :  NaCl
Di dalam air, NaCl terion sempurna membentuk ion  Na⁺   dan  ion Cl^-

     NaCl  (aq)  ---->  Na⁺  (aq)       +    Cl^-

Baik ion  Na⁺    maupun   berasal dari elektrolit kuat, jadi merupakan asam atau basa lemah, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air.
       Na⁺      (aq)   +   H2O  ( l )   --/-->  ( tidak terhidrolisis)
       Cl^-        (aq)   +   H2O ( l )    --/--> ( tidak terhidrolisis )
Oleh karena itu larutan bersifat netral

2. Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat
Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Contoh  :  NaCH3COO
Dalam air, NaCH3COO terion sempurna membentuk ion Na⁺  dan CH3COO^-  . Ion Na⁺    berasal dari basa kuat ( NaOH), tidak bereaksi dengan air; ion  CH3COO^-  berasal dari asam lemah CH3COOH, bereaksi dengan air. Jadi NaCH3COO terhidrolisis sebagian (parsial).

NaCH3COO (aq)    ------>       Na⁺  (aq)   +  CH3COO^- (aq)

CH3COO^-  (aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH^-  (aq)

Na⁺  (aq)   +   H2O     --/--->        (tidak ada reaksi)

Hidrolisis menghasilkan ion  OH^-  sehingga larutan bersifat basa  (pH > 7 )

       Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu mengalami hidrolisis, tetapi cukup untuk mengubah pH larutan. Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis dinyatakan dengan lambang Kh.

    Persamaan tetapan hidrolisis untuk CH3COO^-  , adalah sebagai berikut :

     Kh  =  [CH3COOH] [OH-]

                   CH3COO^-

 Konsentrasi ion  OH^-  sama dengan konsentrasi CH3COOH. Sedangkan konsentrasi kesetimbangan ion  CH3COO^-  dapat dianggap sama dengan konsentrasi ion  CH3COO^-    yang berasal dari garam ( jumlah ion CH3COO^-  yang terhidrolisis dapat diabaikan ). Jika konsentrasi ion CH3COO^-   itu dimisalkan M, maka persamaan dapat ditulis sebagai berikut :                

    Kh  =  [ OH^-  ]2                   [  OH^-  ]   =√ Kh  x M  
                  M
Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah  CH3COOH (Ka) dan tetapan kesetimbangan air  ( Kw).
CH3COOH (aq)    <======> CH3COO^-   (aq)  + H⁺   (aq)                              K = Ka
  CH3COO^-(aq)    +   H2O (l)    <=====>      CH3COOH  (aq)  +   OH^-  (aq)    K = Kb
                                H2O (l)    <======>    H⁺   +   OH^{-                                                 K  =  Kw}
Menurut prinsip kesetimbangan, untuk reaksi-reaksi kesetimbangan di atas berlaku persamaan berikut :
                   Ka  x  Kb     =    Kw
                   Kh    =   Kw  
                                  Ka
Penggabungan persamaan diatas menghasilkan persamaan berikut :
                 [OH^-]   =  √Kw/Ka M
dengan.
Kw   =   tetapan kesetimbangan air
Ka    =   tetapan ionisasi asam lemah
Kb    =   konsentrasi anion yang terhidrolisis

Contoh soal :
Tuliskan reaksi hirolisis garam-garam berikut :
a. Na2CO3                 b. KCN
Jawab :
Na2CO3 maupun KCN merupakan garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah, sehingga dalam air mengalmi hidrlolisis parsial ( anion terhidrolisis).

a.    Na₂CO₃(aq)      ---------->       2Na⁺(aq)     +   CO3 ^2- (aq)

       CO₃ ^2-  (aq)   +   H₂O       <====>      HCO₃ ^– (aq)   +   OH ^– (aq)

b.    KCN (aq)      ------->      K⁺ (aq)     +   CN^- (aq)

       CN^-  (aq)    +   H₂O  (l)       <=====>    HCN  (aq)    +   OH^-  (aq)

Contoh soal :

Tentikan pH larutan Ca(CH3COO)2  0,1  M;  KaCH3COOH  = 1,8 x10^-5 

Jawab  :
Ca(CH3COO)2 merupakan faram yang berasal dari basak  kuat dan asam lemah, sehingga anionnya terhidrolisis.

Ca(CH₃COO)²  (aq)     -------->    Ca ²⁺ (aq)   +   2 CH₃COO^- (aq)

      0,1 M                                            0,1 M                 0,2 M

[OH-]   =   √Kw/Ka M     = √( 10^-4/1,8 x 10^-5) x 0,2     =   √1,11 x 10 ^-10  =  1.05 x 10^-5

pOH  =  - log (OH^-)   = -log  1,05 x 10^-5   =   5 – log 1,05

pH    =  14 – pOH   = 9 + log 1,05    =    9,02

3. Garam dari asam Kuat dan Basa lemah
Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis parsial dalam air.
Garam yang terbentuk dari asam kuaat dan basa lemah dalam air bersifat asam karena kationya terhidrolisis ( memberi proton terhadap air), sedangkan anionnya tidak.

Contoh 1 : NH4Cl
   Dalam larutan NH4Cl terion sempurna menjadi ion NH₄ ⁺   dan ion  Cl^-    . Ion NH₄ ⁺   yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah NH3, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  Cl^-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat HCl, tidak cukup kuat menarik proton.

NH₄Cl  (aq)   --------->      NH₄ ⁺ (aq)    +   Cl^-   (aq)

NH₄ ⁺ (aq)   +   H₂O ( l)    <=========>       NH₃ (aq)    +   H₃O ⁺ (aq)

Cl- (aq)   +   H2O ( l)      --/--->       (tidak bereaksi)

Contoh 2 : Al2 (SO4)3

   Dalam larutan Al2(SO4)3 terion sempurna menjadi ion  Al ³⁺  dan ion SO4 ^2-  . Ion Al ³⁺  mengikat beberapa molekul air membentuk kation terhidrasi   Al(H₂O)₆ ³⁺ . Kation terhidrasi bersifat asam, dapat memberikan proton kepada air; sedangkan ion  SO4 ^2-  , yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat H2SO4 tidak cukup kuat menarik proton. Oleh karena itu, Al2(SO4)3 terhidrolisis parsial dan larutan bersifat asam.

Al₂(SO₄)₃ (aq)      ---------->        2 Al ³⁺  (aq)   +   3SO4 ^2-    (aq)

Al ³⁺  (aq)   +   6 H₂O ( l)     -------->    Al(H₂O)₆ ³⁺   (aq)

Al(H₂O)6 ³⁺  (aq)   +   H₂O ( l)    <=======>         Al(H₂O)₅(OH) ²⁺ (aq)   +   H₃O⁺ (aq)

SO₄ ^2- (aq)   +   H₂O (l)   ----/--->      tidak bereaksi        

Jika kation yang terhidrolisis itu dimisalkan sebagai BH⁺, maka reaksi serta persamaan tetapan hidrolissinya adalah sebagai berikut :

BH⁺  (aq)   +   H₂O (l)    <=======>       B ( aq)   +   H₃O + (aq)

Kh     = [B] [H₃O⁺]

                [BH⁺]  

Konsentrasi BH⁺ mula-mula tergantung pada konsentrasi garam yang dilarutkan. Misalnya konsentrasi BH⁺ mula-mula = M dan konsentrasi BH⁺ yang terhidrolisis = x, maka konsentrasi kesetimbangan dari semua komponen adalah sebagai berikut :

                       BH ⁺ (aq)   +   H₂O ( l)      <======>      B (aq)   +   H3O⁺ (aq) 

mula-mula :     M                                                                -                  -

reaksi        :     - x                                                                + x             + x

setimbang  :     M - x                                                             x                  x

Oleh karena nilai x relatif kecil jika dibandingkan dengan M, maka  M  -  x  = M. Dengan pengertian itu serta mengganti   H3O⁺  dengan   H⁺  . Maka diperoleh persamaan berikut :.

Kh   =  [ H⁺]²

            M

Atau

[ H⁺]  =  √Kh  x  M

 Sebagaimana halnya penurunan persamaan diatas , harga Kh diatas dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa ( B) dan tetapan hasil kali ion air (Kw).

BH⁺ (aq)      +    H2O (l)     <=====>         B (aq)        +  H3O⁺  (aq)             K  =  Kh

B (aq)          +   H2O ( l)      <=====>          BH⁺ (aq)    +   OH^- (aq)              K = Kb           

         H2O (l)   +   H2O ( l)   <=====>        H3O⁺ (aq)    +   OH^- (aq)

                              H2O (l)    <=====>         H⁺  (aq)       +   OH^-  (aq)           K  =  Kw

Menurut prinsip kesetimbangan,  berlaku  :

        Kh   x   Kb   =  Kw

Atau   

           Kh  =  Kw/Kb

Penggabungan persamaan tersebut diatas menghsilkan persamaan sebagai berikut :

                 [ H ⁺ ]   =  √(Kw/ Kb) M

Dengan

Kb     = tetapan ionisasi bsa lemah pembentuk garam

M     =  molaritas kation ( komponen garam yang terhidrolisis)

Kw   =  tetapan hasil kali ion air      

Contoh Soal :

Berapakan pH larutan 0,1 M NH4Cl ?  Kb NH3  = 1,8 x 10^-5

Jawab

    NH₄Cl  (aq)    ------>       NH₄⁺ (aq)      +   Cl^- (aq)

Ion NH₄⁺   mengalami hidrolisis :

   NH₄⁺ (aq)   +   H₂O (l)   <======>        NH₃ (aq)   +   H₃O⁺ (aq)

[ H+]  = √(Kw/Kb) M   =   √(10^-14/1,8 x 10^-5) x 0,1   = 7,45 x 10^-6

pH  = 5,1 

4. Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah

Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total dalam air.

    Baik anion maupun kation dari garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah terhidrolisis dalam air, sehingga disebut hidrolisis total. Contoh NH4CH3COO. Dalam larutan, NH4CH3COO terion sempurna menjadi ion    NH4⁺   dan ion    CH3COO^-     . Baik ion    NH4⁺   maupun  ion    CH3COO^-    berasal dari elektrolit lemah, keduanya terhidrolisis.

NH4CH3COO (aq)   -------->     NH4⁺ (aq)    +   (aq)

NH4 ⁺ (aq)   +   H2O ( l)      < =====>   NH3 (aq)      +    H3O⁺  (aq)

CH3COO^- (aq)    +   H2O  ( l )    < ======>    CH3COOH (aq)   +  OH^- (aq)

     Sifat larutan tergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang bersangkutan. Jika asam lebih lemah daripada basa ( Ka < Kb), maka anion akan terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat basa; jika basa lebih lemah dari asam ( Kb < Ka), kation yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika asam sama lemahnya dengan basa ( Ka = Kb ), larutan akan bersifat netral.

    Adapun pH larutan, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam. pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran. pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus  :

                                           [ H⁺]   =   √(Kw.Ka)/Kb

                                           Kh   =    Kw/(Ka.Kb)

Pelajari materi yang berkaitan :

1. HIDROLISIS GARAM
2. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN
3. LARUTAN PENYANGGA

EVALUASI KESETIMBANGAN DALAM LARUTAN



Sumber :
KIMIA 2000 3A SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama, Michael Purba, Penerbit Erlangga, 2000