Pengetahuan dasar tentang kesetimbangan ion dalam asam dan basa serta senyawa paling banyak diproduksi

Slide1Kesetimbangan iondalam Asam dan Basa

Slide2Senyawa paling banyak diproduksi• Sulfuric acid  = H 2 SO 4   = Asam sulfat • Hydrochloric acid  = HCl = Asam Klorida • Nitric acid  = HNO 3  = Asam Nitrat • Sodium Hydroxide  = NaOH = Basa Natrium hidroksida • Calcium hydroxide  = Ca(OH) 2  = Basa Kalsium hidroksida • Ammonia  = NH 3  = bakal Basa NH 4 OH

Slide3Akan ada soal test• Saya titipkan file • http://bambangtriatma.wikispaces.com

Slide4Indikator• Vinegar (cuka) = bersifat asam • Lemon juice (air jeruk) = bersifat asam • Air teh = cenderung basa • Sari jeruk mengubah sifat basa air teh • Buktinya warna air teh dari coklat menjadi kuning

Slide5•Senyawa spt dalam teh yang bisa berubah dari coklat menjadi kuning, ketika terjadi perubahan ke-asam/basa-an, bisa disebut sebagai  indikator • Indikator menjadi penanda bahwa telah terjadi perubahan kimia dalam larutan • Indikator  sintetis: phenolphtalein, methylene blue, bromokresol, dll.

Slide6Contoh asam yang populer• Cuka = larutan yang mengandung acetic acid = CH 3 COOH = HC 2 H 3 O 2  = asam cuka

Slide7Sifat Asam• Dalam air melepaskan ion H+ • CH 3 COOH      CH 3 COO -   +  H + • Asam      + Logam    Garam      + Hidrogen • CH 3 COOH  +  Mg     ( CH 3 COO) 2 Mg  +  H 2 • Sifat mampu melepaskan Hidrogen ini yang mendasari sifat asam • Asam mengubah kertas litmus menjadi merah

Slide8Citric acid = Asam Sitrat• Air jeruk = larutan mengandung citric acid = H 3 C 6 H 5 O 7 = asam sitrat

Slide9Sifat Basa• Dalam air melepaskan ion OH- • NaOH    Na +   + OH - • Basa    +  Asam              Garam         + Air • NaOH  +  CH 3 COOH       CH 3 COONa  + H 2 O

Slide10Teori awal Asam Basa• Tahun 1800-an awal: tiap molekul asam mengandung minimal satu atom H. • Th 1887 Svante Arrhenius (Bapak teori ionisasi): atom H berhubungan dengan sifat keasaman. Asam = donor  H + • HCl     Cl -   +  H + • CH 3 COOH       CH 3 COO -   +  H +         (dalam H 2 O) • CH 3 COOH       CH 3 COO -   +  H 3 O +

Slide11ListrikPelarut = Benzene = C 6 H 6     Nonelectrolyte Walau Terlarut CH 3 COOH maupun HCl

Slide12ListrikPelarut = Air   Larutan ion dalam air = electrolyte Terlarut 0,5 M CH 3 COOH Asam Lemah

Slide13ListrikPelarut = Air   Larutan ion dalam air = electrolyte Terlarut  0,5 M HCl Asam Kuat

Slide14Asam sbg elektrolit• HCl                                 Cl -   +  H + • HCl dalam H 2 O (air) =  strong  electrolyte • CH 3 COOH                               CH 3 COO -   +  H + • CH 3 COOH dalam H 2 O (air) = weak electrolyte • HCl dalam C 6 H 6  (benzene) = non electrolyte

Slide15Basa sebagai elektrolit• NaOH                               Na +    +   OH - • NaOH dalam H 2 O (air) =  strong  electrolyte • NH 4 OH                                 NH 4 +   +  OH - • NH 4 OH dalam H 2 O (air) = weak electrolyte • NH 4 OH dalam C 6 H 6  (benzene) = non electrolyte

Slide16Konsep Asam dan Basa• Svante Arrhenius (1887): Asam = pemberi H + Basa = penerima H + • Gilbert N. Lewis (1916): Asam    mendapatkan muatan – Basa    mendapatkan muatan + • Johannes N. Bronsted & Thomas M. Lowry (1923): Asam = pemberi proton Basa = penerima proton

Slide17•Arrhenius:         HCl asam • Lewis:                          HCl juga asam • Bronsted & Lowry:       HCl = juga asam • Yang berbeda alasannya • Saling melengkapi

Slide18Konstanta Ionisasi :Asam (K a ) dan Basa (K b ) • HCl        H +    +  Cl - K a = [H + ] [Cl - ] [HCl]    10 7 • Maka HCl digolongkan Strong Acid (asam kuat) >10 2

Slide19Ka  Asam Lemah • CH 3 COOH       CH 3 COO -   +  H + K a = [ CH 3 COO -   ] [H +   ] [ CH 3 COOH  ] = 1,8 x 10 -5 10 -8  <   K a  CH 3 COOH   <   10 -3 • Maka CH 3 COOH  digolongkan  Weak Acid (asam lemah)

Slide20Strong Acid (Ka  > 10 2 ) • Perchloric acid = HClO 4 • Sulfuric acid = H 2 SO 4 • Iodide acid = Hydrogen Iodide  =  HI • Bromide acid = Hydrogen Bromide =  HBr • Chloride acid = Hydrogen Chloride =  HCl • Nitric acid = HNO 3

Slide21Weak Acid (10-8  < K a  < 10 -3 ) • Acetic acid = CH 3 C00H • Carbonic acid = H 2 CO 3 • Hydrogen Sulfide = H 2 S • Nitrous acid = HNO 2 • H 3 PO 4  , H 2 SO 3

Slide22Ka  Meningkat seiring Bilangan Oksidasi Acid Formula Oxidation Number K a Hypochlorous HClO 1+ 5 x 10 -8 Chlorous HClO 2 3+ 1 x 10 -2 Chloric HClO 3 5+ 1 x 10 10 Perchloric HClO 4 7+ 1 x 10 11 Ka= Konstanta ionisasi asam. Catatan: K a  HCl     10 7

Slide23      Ka  Air H 2 O          H +    +    OH - K a = [H + ] [OH -   ] [ H 2 O ] = 1 x 10 -14 Pada  [ H 2 O ]=1 mole/L, Didapatkan [H + ] [OH -   ]=  1 x 10 -14  mole/L Karena  [H + ] = [ OH - ]  maka  [H + ] [ OH - ]  =   [H + ] [H + ]  =  [H + ] 2  Jadi  [H + ] 2   = 1 x 10 -14 dan  [H + ]    =    ( 1 x 10 -14 ) = 1 x 10 -7 dipermudah penulisannya: - log 1 x 10 -7  = - log 10 -7  = -(-7) = 7 Maka pH air murni = 7

Slide24Kw = [H + ] [OH -   ] =   10 -14 K w = [H + ] [H +   ] =   10 -14 [H +   ] 2 =   10 -14 [H +   ] =   10 -7 pH = -Log[H +   ] =   -Log(10 -7 ) pH  air =   7 Kesetimbangan ion-ion dalam larutan didasarkan pada K w  air ini Selanjutnya  K a  (a=acid) Air menjadi K w  (w=water)

Slide25Ka  Air    K w • Air murni terurai sebagian    H +  maupun OH - • Dalam suatu larutan ------  dengan pelarut air, • ada juga ion H +  maupun OH - • Jika [H + ] > [OH - ], sifat asam,    pH < 7 • Jika [H + ] = [OH - ], sifat netral,   pH = 7 • Jika [H + ] < [OH - ], sifat basa,    pH > 7 • Range pH • pH=1....................pH=7....................pH=14 • Asam...................Netral...................Basa

Slide26pH (Power of Hydrogen)• pH = - log  [H + ] •  Problem: • Suatu larutan, volume 200 mL, diukur dg alat pH-meter ternyata pH-nya = 5 • Jika larutan diencerkan 10 x menjadi 2000 mL, berapa pH-nya sekarang?

Slide27pH (Power of Hydrogen)• pH = - log  [H + ] • 5 = - log  [H + ] • 5 = - (-5) • 5 = - (log 10 -5 ) • Jadi [H + ] =  10 -5  mole/Liter

Slide28•Diencerkan 10 x,   • [H + ] menjadi  10 -5  x 10 -1  mole/Liter   • =  10 -6  mole/Liter • pH sekarang = - (log 10 -6 ) = -(-6) = 6 • Pengenceran membuat pH mendekati netral

Slide29pH Asam Kuat• Berapa pH dari larutan 0,01 M HCl? • HCl          H +    +    Cl - • Dalam air, Asam Kuat diasumsikan terdisosiasi sepenuhnya menjadi ion-ion, maka: • [H + ] = [HCl] = 0,01 mole/L = 10 -2  mole/L • pH = -Log(10 -2 ) = -(-2) = 2

Slide30pH Basa Kuat• Berapa pH dari larutan 0,01 M NaOH? • NaOH         Na +    +    OH - • Dalam air, Basa Kuat diasumsikan terdisosiasi sepenuhnya menjadi ion-ion, maka: • [OH - ] = [NaH] = 0,01 mole/L = 10 -2  mole/L

Slide31•Rumus kesetimbangan ion dalam air: • K w  = [H + ] [OH - ] = 10 -14 • [H + ] (10 -2 ) = 10 -14 • [H + ] = 10 -14 /(10 -2 ) = 10 -12 • pH = -Log(10 -12 ) = -(-12) = 12

Slide32pH beberapa zatNama Zat pH Gastric juice (cairan lambung) 1 – 3 (Sangat asam) Lemons (bangsa Jeruk) 2,2 – 2,4 (Sangat asam) Vinegar (Cuka) 2,4 – 3,4 Wine (Anggur) 2,8 – 3,8 Apples 2,9 – 3,3 Oranges (bangsa Jeruk) 3-4 Beer 4-5 Urine (air kencing) 5-8 Water saturated with CO 2  (bangsa minuman Sprite) 6 Cow’s milk (susu sapi) 6,3 – 6,6 Saliva (Air liur) 6,5 – 7,5 (netral) Blood (darah) 7,3 – 7,5 Household ammonia (NH 4 OH) 12 (Sangat basa)

Slide33The importance of pHPentingnya pH • The effectiveness of enzymes depends very much on pH • Efektivitas enzim- sangat tergantung pada pH tertentu • Plants grow best in soil in the right pH range (slightly basic or acidic) depending on the plant • Tanaman tumbuh baik pada kisaran pH tertentu (bisa basa maupun asam)

Slide34•The rate of deterioration of metals, stone and concrete is determined largely by pH of the water to which they are exposed • Laju kerusakan logam, batu dan batu beton sangat ditentukan oleh air yang menerpa mereka • Rain water has been becoming more acidic because of increasing pollution of the atmosphere by SO 2 , NO 2 , etc. • Air hujan menjadi lebih asam karena polusi gas-gas SO 2 , NO 2 , dll.

Slide35pH Asam Lemah• Acetic acid CH 3 COOH memiliki K a  1,75 x 10 -5 • Jika konsentrasinya 0,1 M, berapa pHnya? • CH 3 COOH                               CH 3 COO -    +   H + •    (0,1-y)                                         y               y K a = [ CH 3 COO - ] [H +   ] [ CH 3 COOH ] = 1,75 x 10 -5

Slide36Ka = (y) (y) (0,1 – y) = 1,75 x 10 -5 (y 2 ) (0,1 – y) = 1,75 x 10 -5 y 2 = 1,75 x 10 -6 Karena diasumsikan y sangat kecil, maka (0,1-y) dianggap = (0,1-0) = 0,1 sehingga

Slide37y= (1,75 x 10 -6 )  1/2 y = (1,75 1/2  x 10 -6/2 ) -Log (y) = -Log(1,75 1/2  x 10 -6/2 ) -Log (y) =   -Log1,75)  ½ + (-Log10 -6/2 ) pH =   -Log1,75 ½ + 3 pH =   -Log1,322875656 + 3

Slide38pH=   - Log1,322876 + 3 pH =   - 0,121519024 + 3 pH =   - 0,1 + 3 pH =    2,9

Slide39pH Basa Lemah• Ammonia NH 4 OH memiliki K b  5,65 x 10 -10 • Jika konsentrasinya 0,2 M, berapa pHnya? • NH 4 OH                                       NH 4 +    +   OH - • (0,2-y)                                           y               y K b = [ NH 4 +  ] [OH -   ] [ NH 4 OH ] = 5,65 x 10 -10

Slide40Kb = (y) (y) (0,2 – y) = 5,65 x 10 -10 (y 2 ) (0,2 – y) = 5,65 x 10 -10 y 2 = (5,65 x 10 -10 ) 0,2 Karena diasumsikan y sangat kecil, maka (0,2 - y) dianggap = (0,2 - 0) = 0,2 sehingga

Slide41y2 = (1,13 x 10 -10 ) y = (1,13 x 10 -10 ) 1/2 y = (1,13  1/2 )   x    (10 -5 ) y = 1.063014581  x    10 -5 [OH - ] = 1.063014581   x    10 -5 Karena NH 4 OH =Basa, maka y = [OH - ]

Slide42Kw = [H + ] [OH -   ] =   10 -14 = [H + ] [OH -   ] 10 -14 = [H + ] 1.063014581   x    10 -5 10 -14 = [H + ] (1/1,063014581)   x    10 -14-(-5)

Slide43=[H + ] (0,940720869)            x    10 -9)

Slide44pH=   - Log(0,940720869) -  Log(10 -9 ) pH =   - (-0,026539221) + 9 pH =   +0,0 + 9 pH =    9,0

Slide45Self-Test:1. Find the pH of solution in which [H + ] = 6.38 x 10 -6  mol/L. 2. Calculate [H + ] for a solution of pH 8.37 3. Calculate the pH of a strong base 1.0 x 10 -3  M NaOH 4. Calculate the pH of a strong base 5.0 x 10 -3  M Ba(OH) 2 5. Calculate the pH of a weak acid 2.0 x 10 -3  M H 2 CO 3 (K a  = 5.64 x 10 -11 )