Materi Kimia Kelas XI IPA

HIDROLISIS GARAM

Reaksi asam dengan basa membentuk garam disebut reaksi penetralan. Akan tetapi reaksi penetralan tidaklah berarti membuat larutan garam menjadi netral. Sabun merupakan contoh garam yang bersifat basa. Bahasan dalam bab ini berkaitan dengan sifat larutan gararn. Pertama, Anda akan di ajak untuk menyelidiki sifat larutan garam. Selanjutnya akan dibahas teori yang menjelaskan sifat larutan garam tersebut, yaitu konsep hidrolisis. Pada bagian akhir akan dibahas rumus yang dapat digunakan untuk memperkirakan pH larutan garam berdasarkan konsentrasi dan tetapan ionisasi asam atau basa pembentuknya.

SIFAT LARUTAN GARAM DAN KONSEP HIDROLISIS

1.      sifat Larutan Garam

                     Sebagaimana Anda ketahui, garam merupakan senyawa ion, yang terdiri dari kation logam dan anion sisa asam. Kation garam dapat dianggap berasal dari suatu basa, sedangkan anionnya berasal dari suatu asam. Jadi, setiap garam mempunyai komponen basa (kation) & asam (anion). Perhatikanlah contoh berikut.

Contoh:

Natrium klorida (NaCI) terdiri dari kation Na⁺ yang dapat dianggap berasal dari NAOH. dan Cl^- yang berasal dari HCl Di dalam air, NaCl terdapat sebagai ion-ion yang terpisah.

NaCI(aq) — Na⁺(aq) + C1^-(aq)

Contoh:

Amonium sulfat [(NH₄)₂SO₄] terdiri dari kation NH₄⁺dan anion SO₄^2-. IonNH₄⁺  dapat dianggap berasal dari basa NH₃ sedangkan ion SO₄^2- berasal dari asam sulfat (H₂SO₄).di dalam larutannya, (NH₄)₂SO₄ terdapat sebagai ion-ion yang terpisah.

(NH₄)₂SO₄ (aq) — 2NH₄ (aq) + SO₄^2- (aq)

             Juga perlu Anda ingat kembali, bahwa sebagian asam dan basa tergolong elektrolit kuat sedangkan sebagian lainnya tergolong elektrolit lemah. Di antara asam dan basa yang biasa kita temukan, yang tergolong elektrolit kuat adalah:

Asam, Kuat     :H₂SO₄, HCI, HNO₃ (juga HI, HBr, dan HClO₄).

Basa kuat        :NaOH, KOH(sernua basa logam alkali) dan Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ (semua basa logam alkali tanah, kecuali Be(OH)).

dari hasil percobaan diketahui bahwa sifat larutan garam bergantung pada kekuatan relatif asam basa penyusunnya.

·         Garam dari asam kuat dan basa kuat bersifat netral

·         Garam dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam

·         Garam dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa

·         Garam dari asam lemah dan basa lemah bergantung pada harga tetapan ionisasi asam dan tetapan ionisasi basanya (Ka dan Kb).

Ka > Kb bersifat asam

K, < Kb bersifat basa

Ka = Kb bersifat netral

2. Konsep Hidrolisis

               Kita telah melihat bahwa larutan garam ada yang bersifat asam, bersifat basa atau bersifat netral Sebagai contoh, larutan NH₄C1 ternyata bersifat asam. sifat asam atau basa suatu larutan bergantung pada perbandingan konsentrasi ion H⁺ dengan konsentrasi ion OH^-. Mungkin Anda akan bertanya, mengapa larutan NH₄C1 bersifat asam([H⁺]>[0H^-])? Bukankah NH₄C1 dalam air hanya menghasilkan ion NH₄ dan ion Cl^-.Sifat larutan garam dapat dijelaskan dengan konsep hidrolisis. Hidrolisis merupakan istilah yang umum digunakan untuk reaksi zat dengan air (hidrolisis berasal dari kata hydro yang berarti air dan lysis yang berarti peruraian). Menurut konsep ini, komponen garam (kation atau anion) yang berasal dari asam lemah atau basa lemah bereaksi dengan air (terhidrolisis). Hidrolisis kation menghasilkan ion H₃0⁺ (H⁺), sedangkan hidrolisis anion menghasilkan ion hidroksida (OH^-)

Gambar 8.1 (a) Warna merah muda dari fenoltalein dalam larutan Naf menunjukkan larutan itu bersifat basa, (b) warna kuning dari bromkresol-hijau dalam larutan NaHSO₄ menunjukkan larutan ini bersifat asam.

Hidrolisis garam merupakan reaksi asam-basa Bronsted-Lowry. Sebagaimana telah kita ketahui, bahwa semakin kuat suatu asam, semakin lemah basa konjugasinya, dan sebaliknya. Jadi, komponen gararn yang berasal dari asam lemah atau basa lemah merupakan basa atau asam konjugasi yang relative kuat, dapat bereaksi dengan air; sedangkan komponen garam yang berasal dari asam kuat atau basa kuat merupakan basa atau asam konjugasi yang sangat lemah, tidak dapat bereaksi dengan air, Dalam hubungan ini, air dapat berlaku baik sebagai asam maupun sebagai basa. Marilah kita bahas empat jenis garam seperti telah disimpulkan sebelumnya.

a.       Garam dari Asam Kuat dan Basa kuat

Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis. Dengan demikian, larutannya bersifat netral.

Contoh

natrium klorida (NaCI) terdiri dari kation Na⁺ dan anion Cl^-. Baik ion Na⁺ maupun ion Cl^-berasal dari elektrolit kuat. Jadi, keduanya merupakan asam atau basa yang sangat lemah, sehingga keduanya tidak bereaksi dengan air.

NaCI(aq)       Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Na⁺(aq) + H₂0(I)            (tidak ada reaksi)

Cl-(aq) + H20(l)            (tidak ada reaksi)

jadi. NaCI tidak mengubah perbandingan konsentrasi ion H⁺ dan OH^- dalam air, dengan kata lain, larutan NaCI bersifat netral.

b.      Garam dari Basa Kuat dan Asam Lemah, '

Garam yang terbentuk dari basa kuat dan basa lemah akan mengalami hidrolisis sebagian  (parsial), yaitu hidrolisis anionnya yang berasal dari asam lemah. Hidrolisis anion ini akan menghasilkan ion OH^-, sehingga larutan akan bersifat basa (pH > 7).

contoh

Natrium asetat terdiri dari kation Na⁺ dan anion CH₃C00^-. Ion Na⁺ berasal dari basa kuat (NaOH), sehingga tidak bereaksi dengan air (tidak terhidrolisis). Ion CH₃COO^- merupakan basa konjugasi dari asam lemah CH₃COOH, sehingga bereaksi dengan air (mengalami hidrolisis). Jadi, NaCH₃C0O terhidrolisis sebagian (parsial).

NaCH₃C0O(aq)       Na+(aq)+CH₃C00^-(aq)

CH₃C00^-(aq) + H₂0(l)            CH₃COOH(aq) + OH^-(aq)

Na⁺(aq) + H₂0(1)         (tidak ada reaksi)

hidrolisis menghasilkan ion OH^-, maka larutan bersifat basa (pH > 7).

c.       Garam dari asam Kuat dan basa lemah

Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah akan mengalami hidrolisis parsial,yaitu hidrolisis kationnya yang berasal dari basa lemah. Hidrolisis parsial ini akan menghasilkan ion H30+, sehingga larutan akan bersifat asam (pH < 7).

Contoh 1.

Amonium klorida (NH₄CI) terdiri dari kation NH₄⁺ dan anion C1^-. Ion NH₄⁺ yang merupakan asam konjugasi dari basa lemah NH₃, mengalami hidrolisis; sedangkan ion Cl^-, yang merupakan basa konjugasi dari asam kuat HCI, tidak terhidrolisis.

NH₄CI(aq)       NH₄⁺(aq)+Cl^-(aq)

NH₄⁺(aq)+H₂0(l)       NH₃(aq)+H₃O⁺(aq)

Cl^-(aq)+H₂O(/)         (tidak ada reaksi)

Hidrolisis parsial ini akan menghasilkan ion H₃0⁺, sehingga larutan bersifat asam

Contoh 2.

Aluminium sulfat [Al₂(SO₄)₃] terdiri dari kation A1³⁺ dan anion SO₄^2- Dalam larutan ion A1³⁺ mengikat beberapa molekul air membentuk kation terhidrasi Al(H₂0)₆³⁺. Kation terhidrasi ini bersifat sebagai asam, dapat memberi proton kepada air; sedangkan 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)           2A1³⁺(aq) + 3SO_42-(aq)

A1³⁺(aq) + 6H₂0(/)         AI(H₂0)₆³⁺ (aq)

AI(H₂0)₆³⁺(aq) + H₂0(l)           AI(H₂0)₅(OH)²⁺ (aq) + H₃0⁺(aq)

SO₄^2-(aq) + H₂0(l)           (tidak ada reaksi)

d.       Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah

Baik, kation maupun anion dari garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa. terhidrolisis dalam air, sehingga disebut hidrolisis total.

Contoh:

Amoniumasetat (NH₄CH₃C00) terdiri dari kation NH₄⁺ dan anion CH₃000^- ion NH₄⁺ maupun ion CH₃COO^- berasal dari elektrolit lemah, keduanya terhidrolisis NH₄CH₃C00(aq)               NH₄⁺(aq) + CH₃C00^-(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂0(l)            NH₃(aq) + H₃0⁺(aq)

CH₃COO^-(aq) + H₂0(l)               CH₃COOH(aq) + OH^-(aq)

Sifat larutan bergantung 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), maka kation yang terhidrolisis lebih banyak dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika asam sama lemahnya dengan basa (Ka=Kb), larutan akan bersifat netral.

MENGHITUNG pH LARUTAN GARAM

Reaksi hidrolisis merupakan reaksi kesetimbangan. Meskipun hanya sebagian kecil dari garam itu yang mengalami hidrolisis, tetapi cukup untuk mengubah pH larutan. Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis disebut tetapan hidrolisis dan dinyatakan dengan K_h

1.      garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat

Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak mengalami hidrolisis, sehingga larutannya bersifat netral (pH = 7).

2.      garam dari Basa Kuat dan Asam Lemah

Garam  yang berasal dari basa kuat dan asam lemah mengalami hidrolisis parsil, yaitu hidrolisis  anion. Misal rumus kimia garam adalah LA, maka hidrolisis anion adalah sebagai

A^-(aq) + H₂0(1)     HA(aq) + OH^-(aq)             (8.1)

Tetapan  hidrolisis untuk reaksi (8.1) di atas adalah

K_h=

konsentrasi ion OH sama dengan konsentrasi HA, sedangkan konsentrasi kesetimbangan ion A- dapat dianggap sama dengan konsentrasi ion A- yang berasal dari garam (jumlah ion terhidrolisis dapat diabaikan). Jika konsentrasi ion A- itu dimisalkan M, maka persamaan 8.2 dapat dituliskan sebagai berikut.

K_h=I

[OH-]=

selanjutnya, harga tetapan hidrolisis K_h dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam CH₃COOH (K_a) dan tetapan kesetimbangan air (K_w)

HA(aq)            A^-(aq) + H⁺(aq)                       K=K_a

A^-(aq) + H₂0(1)              HA(aq) + OH^-(aq)    K=K_h

H₂0(1)     H⁺(aq) + OH^-(aq)                            K=k_w

Menurut prinsip kesetimbangan, untuk reaksi-reaksi kesetimbangan di atas berlaku persamaan berikut.

K_x x K_h = K_w

atau

K_h = 

Penggabungan Persamaan 8.3 dengan Persamaan 8.4 menghasilkan persamaan berikut.

[OH^-]=

            dengan K_w= tetapan kesetimbangan air

                        Ka= tetapan ionisasi asam lemah

                        M= konsentrasi anion yang terhidrolisis

Contoh            *1 Menghitung pH. larutan garam

Tentukanlah pH larutan Ca(CH₃COO)₂ 0,1 M; Ka CH₃COOH = 1,8 x 10^-5.

Analisis masalah:

Ca(CH₃C00)₂ merupakan garam yang berasal dari basa kuat dan asam lemah, sehingga anionnya akan mengalami hidrolisis dan sifat larutan garam adalah basa.

Ca(CH₃C00)₂(aq)        Ca²⁺(aq)+2 CH₃C00^- (aq)

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

Oleh karena K_w K_a, dan kemolaran anion yang terhidrolisis (CH₃C00^-) diketahui penyelesaiannya tinggal memasukkan data yang ada ke dalam rumus.

Jawab:

[OH-]  =

[OH-    ]=.4)

             =

=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  berasal dari asam kuat dan basa lemah mengalami kation. Jika kation yang terhidrolisis itu dimisalkan BH⁺, maka reaksi hidrolisis serta persamaan tetapan hidrolisisnya sebagai berikut:

BH⁺ +H₂0(l)         B(aq) + H₃0⁺(aq)         …..(8.6)

K_h=                                       ……….(8.7)

Konsetrasi BH⁺ mula-mula bergantung pada konsentrasi garam yang dilarutkan. Misal konsentrasi BH⁺ mula-mula = M dan_konsentrasi BH⁺ yang terhidrolisis = x, maka konsentrasi kesetimbangan dari semua komponen pada Persamaan 8.6 adalah sebagai berikut:.

BH⁺(aq) + H₂0(l)         B(aq) + H₃0⁺(aq)

Mula-mula       :M                                -                       -

Bereaksi          :-x                                +x                    +x

Setimbang       :M-x                            x                      x

oleh karena nilai x relatif kecil jika dibandingkan terhadap M, maka M - x = M. Dengan penertian itu serta mengganti H₃0⁺ dengan H⁺, maka Persamaan 8.7 dapat ditulis sebagai

berikut:

Kh=

[H⁺] =                         ……..(8.8)

sebaimana halnya penurunan Persamaan 8.4, harga Kh pada persamaan 8.8 di atas dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa (K_b) dan tetapan kesetimbangan air (K_w)

            BH⁺(aq) + H₂0(l)         B(aq) + H₃0⁺(aq)    K = K_h

            B(aq) + H₂0(l)         BH⁺(aq) + OH^-(aq) K = K_b

H₂0(l) + H₂0(l)        H₃0⁺(aq) + OH^-(aq)

H₂0(l)          H⁺(aq) + OH^-(aq)          K = K_w.

Menurut prinsip kesetimbangan, berlaku:

Kh x Kb = Kw

atau

K_h=

Penggabungan Persamaan 8.8 dengan Persamaan 8.9, akan menghasilkan persamaan berikut:

[H⁺]=

dengan K_b = tetapan ionisasi basa lemah pembentuk garam

M = molaritas kation (komponen garam yang mengalami hidrolisis)

K_w = tetapan kesetimbangan air

Contoh Soal 8.2 Menghitung pH larutan garam

Berapakah pH larutan 0,1 M NH₄C1? K_b NH₃ = 1,8 x 10^-5

Analisis masalah:

Amonium klorida (NH₄C1) merupakan garam yang berasal dari basa lemah (NH₃) dan asam kuat (HCI), kationnya mengalami hidrolisis, sehingga larutan garamnya bersifat asam, pH larutan dihitung dengan rumus:

[H⁺]=

Oleh karena K_w K_b, dan kemolaran (M) ion yang terhidrolisis diketahui, maka penyelesaiannya tinggal memasukkan data yang ada ke dalam rumus.

Jawab:

[H⁺]=

=

=7,45 x 10^-6

pH = 5,1

4.      Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah

Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total (kation dan anion mengalami hidrolisis). Adapun pH larutan, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga K_a dan K_b maupun dengan konsentrasi garam. pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran. pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus:

[H⁺]=;Kh=

Sifat larutan bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa yang bersangkutan. Jika 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), maka kation yang terhidrollsis lebih banyak dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika asam sama lemahnya dengan basa (Ka = Kb), larutan akan bersifat netral.

RANGKUMAN

1.      sifat larutan garam bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa penyusunnya.

2.      sifat larutan garam dapat dijelaskan dengan konsep hidrolisis.

3.      hidrolisis garam adalah reaksi antara komponen garam yang berasal dari asam atau basa lemah degan air.

4.      garam dari asam kuat dan basa kuat tidak mengalami hidrolisis, larutannya bersifat netral.

5.      garam dari asam lemah dan basa kuat mengalami hidrolisis parsial (hidrolisis anion), larutannya larutannya bersifatt basa.

[OH^-]=;Kh=

6.      garam dari asam kuat dan basa lemah mengalami hidrolisis parsial (hidrolisis kation), larutannya bersifat asam.

[H⁺]=; Kh=

7.      Garam dari asam lemah dan basa lemah mengalami hidrolisis total, sifat larutannya bergantung pada harga Ka asam dan Kb basa pembentuknya.

[H⁺]=;Kh=