Larutan Asam - BasaLARUTAN ASAM DAN BASAMODUL BAHAN AJARMATA PELAJARAN KIMIA

Created byDrs. SuardiSMAN 48 JakartaStandar Kompetensi:4. Memahami sifat-sifat larutan asam-basa, metode pengukuran, dan terapannya.Kompetensi Dasar:4.1 Mendeskripsikan teori-teori asam basa dengan menentukan sifat larutan dan menghitung pH larutan. 

Indikator: Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Arrhenius Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Bronsted dan Lowry Menuliskan persamaan reaksi asam dan basa menurut Bronsted dan Lowry dan menunjukkan pasangan asam dan basa konjugasinya Menjelaskan pengertian asam dan basa menurut Lewis Mengidentifikasi sifat larutan asam dan basa dengan berbagai indikator. Memperkirakan pH suatu larutan elektrolit yang tidak dikenal berdasarkan hasil pengamatan trayek perubahan warna berbagai indikator asam dan basa Menjelaskan pengertian kekuatan asam dan menyimpulkan hasil pengukuran pH dari beberapa larutan asam dan basa yang konsentrasinya sama Menghubungkan kekuatan asam atau basa dengan derajat pengionan ( α ) dan tetapan asam (Ka) atau tetapan basa (Kb) 

Menghitung pH larutan asam atau basa yang diketahi konsentrasinya. Menjelaskan penggunaan konsep pH dalam lingkungan.

Alokasi Waktu : 6 X 45 menitStrategi : Ekspositori dan discovery inquiry Metode : Presentasi, eksperimen, diskusi kelompok dan penugasan.

Desain Kegiatan : Tatap muka (2 x 45 menit)Kegiatan Tugas Terstruktur (2 x 45 menit)Kegiatan Mandiri (2 x 45 menit)

KEGIATAN 1 (TATAP MUKA)

PENDAHULUAN

Asam dan basa sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. Contoh apabila seseorang terkena penyakit maag yang disebabkan kelebihan asam lambung maka orang tersebut perlu obat maag. Menurut Anda obat maag tergolong asam atau basa. Pehatikanlah penggunaan bahan-bahan kimia sehari-hari berikut:1. Mencuci dengan sabun

2. Tukang patri membersikan karat besi menggunakan air keras.3. Membuat kue menggunakan soda kue, NaHCO3 4. Elektrolit dalam aki 5. Jus buah6. Susu7. Minuman ringanManakah dari bahan-bahan di atas yang tergolng asam dan basa?

A. RUANG LINGKUP

1. Teori asam-basa Arrhenius2. Teori asam-basa Brownsted-Lowry3. Pasangan asam-basa konyugasi4. Kekuatan asam dan basa konyugasi5. Teori asam-basa Lewis6. Asam kuat dan basa kuat7. Asam lemah dan basa lemah8. Indikator asam-basa9. PH10. Titrasi asam-bassa11. Aplikasi PH dalam kehidupan dan lingkungan

B. URAIAN MATERILARUTAN ASAM DAN BASAAsam dan basa merupakan dua golongan senyawa elektrolit yang penting. Definisi asam dan basa telah mengalami perkembangan sehingga mencakup semua zat yang bersifat asam atau bersifat basa. Pengertian asam dan basa yang biasa kita gunakan diambil menurut pengertian Arrhenius. Pengertian asam dan basa yang lebih luas diberikan oleh Bronsted-Lowry

dan selanjutnya oleh Lewis. 1. Teori Asam Basa Arrheniuso Definisi asam dan basa yang lazim digunakan adalah menurut Arrhenius.o Asam : Dalam air menghasilkan ion H+.Asam Reaksi ionisasiHCl HCl ----> H+ + Cl- CH3COOH CH3COOH ----> H+ + CH3COO- H2SO4 H2SO4 ----> 2H+ + SO42-

o Basa : Dalam air menghasilkan ion OH–.Basa Reaksi ionisasiNaOH NaOH ----> Na+ + OH-Ca(OH)2 Ca(OH)2 ----> Ca2+ + 2OH-Al(OH)3 Al(OH)3 ----> Al3+ + 3OH-2. Teori Asam Basa Bronsted-Lowrya. Pengertiano Asam = donor protono Basa = akseptor proton.b. Asam dan Basa Konjugasio Asam → H+ + basa konjugasio Basa + H+ → asam konjugasi

NH3 adalah basa karena menerima proton (H+) H2O adalah asam karena memberi proton (H+)NH4+ adalah asam karena memberi proton (H+)OH- adalh basa karena menerima proton (H+)Pasangan asam bassa konyugasi adalah:Asam kiri dengan basa kananAsam kanan dengan basa kiri Untuk contoh di atas pasangan asam basa konyugasinya

adalah:H20 – OH-NH4+ - NH3c. Kekuatan Asam dan Basao Asam kuat : Mempunyai kecenderungan besar mendonorkan proton.o Basa kuat : Mempunyai kecenderungan besar menarik proton.o Semakin kuat asam, semakin lemah basa konjugasinya: Ka × Kb = Kw.Contoh Soal 1. Menentukan asam/basa konjugasiBasa konjugasi dari NH3 adalah . . . . A. NH4OH B. NH4+ C. NH2–D. OH–E. NH2+Pembahasan:Basa konjugasi dari suatu asam mempunyai 1 H lebih sedikit daripada asam itu dan muatan turun 1. Jadi, basa konjugasi dari NH3 adalah NH2–. Jawaban: C

Daftar Pasangan Asam Basa Konyugasi Asam BasaHClO4 ClO4-H2SO4 HSO4-HI I-HBr Br-HCl Cl-HNO3 NO3-H3O+ H2OHSO4- SO42-

H2SO3 HSO3-H3PO4 H2PO4-HNO2 NO2-HF F-CH3COOH CH3COO-H2CO3 HCO3-H2S HS-HClO ClO-HBrO BrO-NH4+ NH3HCN CN-HCO3- CO32-H2O2 HO2-HS- S2-H2O OH-OH- O2-

Catatan: Makin kuat suatu asam makin lemah sifat basa basa konyugasinyaMakin lemah suatu asam makin kuat sifat basa basa konyugasinyaMakin kuat suatu basa makin lemah sifat asam asam konyugasinya Makin lemah suatu basa makin kuat sifat asam asam konyugasinya3. Teori Asam Basa Lewis o Asam = donor pasangan elektron.o Basa = akseptor pasangan elektron.o Reaksi asam dengan basa = pembentukan ikatan kovalen kordinasi.

Contoh Soal 1 Gunakah teori Lewis untuk menunjukkan bahwa raksi berikut merupakan reaksi asam basa.a. BF3 + F- ----> BF4-b. Cu2+ + 4NH3 ----> Cu(NH3)42+Jawab:a. BF3 adalah asam karena menerima pasangan elektronF- adalah basa karena memberi pasangan elektronb. Cu2+ adalah asam karena menerima pasangan elektronNH3 adalah basa karena memberi pasangan elektron

4. Indikator Asam-Basa o Asam dan basa dapat ditunjukkan dengan menggunakan indikator asam-basa, yaitu zat-zat warna yang memberi warna berbeda dalam lingkungan asam dan dalam lingkungan basa.Contoh: Lakmus, fenolftalein, dan berbagai ekstrak bunga atau buah yang berwarna.Trayek pH: adalah interval pH di mana suatu indikator mengalami perubahan warnaTabel trayek pH beberapa indikatorIndikator Trayek pH Perubahan warnaMetil merah (mm)Metil jingga (mj)Bromtimol biru (btb)Fenolftalein (pp) 4,0 – 5,83,2 – 4,46,0 – 7,68.2 - 10 Merah - Kuning Merah – kuningKuning – biruTidak berwarna – merah 

Contoh soal: 2 Seorang siswa menguji larutan X dengan

indikator tunggal menghasilkan data sebagai berikut:Larutan X ditetesi indikator mm menghasilkan warna kuningDengan metil jingga menghasilkan warna kuningDengan btb menghasilkan warna biruDengan pp tidak berwarnaBerapa pH larutan X tersebut?

Penyelesaian:Dengan indikator mm berwarna kuning berarti pH > 5,8Dengan indikator mJ berwarna kuning berarti pH > 4,4Dengan indikator btb berwarna biru berarti pH > 7,6Dengan indikator pp tidak berwarna berarti pH < 8,2Kesimpulan pH larutan 7,6 < pH< 8,2

3. Kesetimbangan AirAir merupakan elektrolit yang sangat lemah. Air terion menjadi H+ dan OH- . Di dalam air terjadi kesetimbangan antara H2O, ion H+ dan OH- menurut persamaan:H2O(l) === H+(aq) + OH-(aq). Pada suhu 25o C Kw = 1,0 x 10-14Kw = 1,0 x 10-14 = [H+] [OH-]. Dalam air murni pada suhu 25o C [H+] = [OH-] = √ Kw = 10-7 M. Setiap larutan dalam air baik larutan assam maupun basa pada suhu 25o C berlaku Kw = 1,0 x 10-14 = [H+] [OH-].Dalam larutan asam [H+] > [OH-]Dalam larutan netral [H+] = [OH-]Dalam larutan basa [H+] < [OH-]

4. Kekuatan Asam-Basa

o Kekuatan asam/basa dinyatakan dengan parameter derajat ionisasi (α) dan tetapan ionisasi (Ka atau Kb).o Kuat : Derajat ionisasi (α) → 1; Ka atau Kb besar

o Lemah : Derajat ionisasi (α) → 0; Ka atau Kb kecilo Semakin encer larutan, semakin besar derajat ionisasi (α), tetapi nilai Ka atau Kb tetap.o Asam kuat: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, HNO3, H2SO4[H+] = Valensi x M AsamBasa kuat: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2[OH-] = Valensi x M BasaAsam lemah : semua asam di luar asam kuat, contoh: HF, CH3COOH, H2CO3, H3PO4[H+] = √ Ka. MaBasa lemah : semua basa di luar basa kuat, contoh: NH3(aq) , Cu(OH)2, Al(OH)3.[OH-] = √ Ka. Mb.

5. pH p = potenz artinya pangkat dari H+.pH adalah cara lain menyatakan konsentrasi ion H+ dalam larutan air

[H+] 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14pH1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14[OH-]10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10opOH13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Dari tabel di atas dapat disimpulkanpH = - log [H+]pOH = - log [OH-]pH + pOH = 14

Alur menghitung pH larutan asamHitung Molaritas asam ----> Hitung konsentrasi ion H+ ----> pH = - log [H+]Alur menghitung pH larutan basaHitung Molaritas Basa ----> Hitung konsentrasi ion OH- ----> pOH = - log [OH-] ----> pH = 14 – pOH

Contoh Soa 1. Menghitung pH larutan asam/basa.Diketahui Kb NH3 = 1 × 10–5, maka pH larutan NH3 0,1 M adalah . . . .A. 1 B. 3 C. 5D. 11E. 13Pembahasan:Senyawa NH3 tergolong basa lemah. Oleh karena itu, konsentrasi ion OH– dihitung dengan rumus basa lemah.[OH–] = = = 1 × 10–3pOH = –log 1 × 10–3 = 3pH = 14 – pOH = 11Jawaban: D

Contoh soal 2. Sebanyak 3,7 gram kalsium hidroksida, Ca(OH)2 (Mr=74) dilarutkan dalam air sampai volume larutan 1 liter hitung pH larutan.Penyelesaian: Ca(OH)2 adalah basa kuatMolaritas Ca(OH)2 = g/Mr x 1000/mL= 3,7 x 1000 = 0,05 M74 1000 Menghitung [OH–] = Valensi x Mb= 2 x 0,05 M = 0,1 M 

Menghitung pOH = - log [OH–] = - log 0,1 = - log 1 x 10-1 = 1 – log 1 = 1 – 0 = 1

Menghitung pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

Contoh soal 3. Larutan asam asetat (cuka) digunakan sebagai bumbu penyedap pada baso. Asam asetat adalah asam lemah dengan harga konstanta ionisasi =Ka= 1,8 x 10-5. Bila diketahui konsentrasi asam asetat 0,1M, hitung pH larutan asam asetat tersebut!

Jawab: Asam asetat, CH3COOH, adalah asam lemah. [ H+] = = = = 1,36 x 10-3 MpH = - log [ H+]v= - log 1,36 x 10-3 = 3 – log 1,36

Contoh soal 4: Larutan asam sulfat pekat (Mr= 98)yang diperjual belikan mempunyai kadar 98% massa, dengan massa jenis 1,8 kg/L. Sebanyak 5 mL larutan asam pekat ini diencerkan dengan air sampai volume larutan 500 mL. Hitung pH larutan setelah diencerkan.

Penyelesaian:Molaritas H2SO4 pekat = 10 x % x mJ = 10 x 98 x 1,8 Mr 98Molaritas H2SO4 setelah pengenceran: V1 x M1 = V2 x M25 x 18 = 500 x M2M2 = 5x 18/500 = 0,18 M

[ H+] = Valensi x Ma = 2 x 0,18 M = 0,36 M = 3,6 x 10-1 MpH = - log 3,6 x 10-1 = 1 – log 3,6 

C. CONTOH PEMECAHAN MASALAH

D. TUGAS UNTUK DIDISKUSIKAN

KEGIATAN 2 (TUGAS TERSTRUKTUR)

Setelah mengikuti kegiatan ini anda diharapkan dapat:1. Membuktikan hukum dasar kimia melalui percobaan.2. Membuktikan hukum dasar kimia melalui data hasil percobaan.

A. PENDAHULUAN Pada kegiatan kali ini anda bekerja secara kelompok dalam membuktikan Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap.  Bacalah petunjuk praktikum dengan cermat dan teliti sebelum anda memulainya. Mintalah bantuan kepada guru jika mengalami kesulitan dan kebingungan. 

Untuk laporan praktikum anda buat secara individu dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya.

B. LEMBAR KERJAPETUNJUK PRAKTIKUM PEMBUKTIAN HUKUM KEKEKALAN MASSA1. Bacalah terlebih dahulu tujuan praktikum secara cermat, kemudian lakukan persiapan.2. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.3. Lakukan langkah kerja dengan cermat dan telili kemudian catat data hasil percobaan.4. Analisis data hasil percobaan dan buatlah kesimpulan.

TUJUAN Membuktikan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier).

WAKTU DAN TEMPATWaktu Percobaan : 2 x 45 menitTempat Percobaan : Laboratorium Kimia

BAHAN DAN ALAT Untuk Percobaan Pembuktian Hukum Kekekalan MassaAlat-alat:1. Tabung reaksi kecil2. Erlenmeyer3. Sumbat gabus4. Pipet tetes5. Timbangan elektronik.6. Balon karet7. Botol kecil8. Gelas ukur Bahan-bahan:1. Larutan Pb(CH3COO)2 0,1 M2. Larutan KI 0,1 M3. CH3COOH pekat

4. Na2CO3

LANGKAH KERJAPercobaan 1.1. Masukkan 2 ml Larutan KI 0,1 M ke dalam Erlenmeyer.2. Masukkan 2 ml larutan Pb(CH3COO)2 0,1 M ke dalam tabung reaksi. 3. Kemudian masukkan tabung reaksi tadi ke dalam Erlenmeyer yang telah berisi larutan KI. Usahakan jangan sampai bercampur dan tutup dengan sumbat.4. Timbang dan catat massanya.5. Tanpa membuka sumbat miringkan Erlenmeyer hingga isi tabung reaksi bercampur dengan larutan KI.6. Timbang dan catat massanya.

Percobaan 2.1. Masukkan 10 ml CH3COOH pekat ke dalam botol.2. Masukkan 2 sendok spatula Na2CO3 ke dalam balon.3. Pasangkan balon pada mulut botol dan usahakan jangan sampai bercampur.4. Timbang dan catat massanya.5. Tegakkan posisi balon hingga isinya bercampur dengan Larutan CH3COOH pekat. Usahakan balon tidak terlepas dari mulut botol. 6. Biarkan sesaat hingga reaksi selesai.7. Timbang dan catat massanya.

DATA PERCOBAANNo. Percobaan Reaksi Massa sebelum(gram) Massa Sesudah(gram)1. larutan Pb(CH3COO)2 0,1 M + 

Larutan KI 0,1 M 2. CH3COOH pekat + Na2CO3 

ANALISIS DATADari data yang diperoleh, apakah ada perubahan massa zat sebelum dan sesudah reaksi? Jelaskan!…………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………….

KESIMPULAN…………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………….

C. TUGAS UNTUK DIDISKUSIKANPada percobaan 2 terjadi perubahan massa meskipun sedikit. Mengapa demikian? Diskusikan dengan kelompok anda dan jelaskan!......................................................................................................................................................................................................................

B. LEMBAR KERJAPETUNJUK PRAKTIKUM PEMBUKTIAN HUKUM PERBANDINGAN TETAP 1. Bacalah terlebih dahulu tujuan praktikum secara cermat, kemudian lakukan persiapan.2. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan.3. Lakukan langkah kerja dengan cermat dan teliti kemudian catat data hasil percobaan.4. Analisis data hasil percobaan dan buatlah kesimpulan.

TUJUAN Membuktikan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

WAKTU DAN TEMPATWaktu Percobaan : 2 x 45 menitTempat Percobaan : Laboratorium Kimia

BAHAN DAN ALAT Untuk Percobaan Pembuktian Hukum Perbandingan TetapAlat-alat:1. Krusibel2. Kaki tiga3. Segi tiga4. Pembakar bunsen5. Tang penjepit6. Timbangan elektronik Bahan:1. Pita magnesium

LANGKAH KERJA1. Siapkan wadah krusibel dan tutupnya. Timbang dan catat massanya dalam kolom m1 pada tabel dibawah.2. Siapkan 3 pita magnesium (Mg) dengan ukuran berbeda.3. Ambil satu pita Mg dan letakkan dalam wadah krusibel. Timbang dan catat dalam kolom m2.4. Panaskan wadah tersebut. Selama pemanasan gunakan penjepit untuk membuka tutup wadah sedikit dari waktu ke waktu agar oksigen di udara bisa masuk. Usahakan asap putih yang terbentuk tidak keluar dari wadah. Pemanasan berlangsung sampai Mg habis bereaksi dengan oksigen di udara membentuk senyawa Magnesium Oksida.5. Setelah pemanasan selesai, timbang dan catat massanya dalam kolom m36. Ulangi pecobaan dengan kedua pita Mg lainnya.

DATA HASIL PERCOBAANPerc. Massa wadah + tutup(m1) Massa sebelum Pemanasan (m2) Massa setelah Pemanasan (m3) Massa Mg yg direaksikan (m2-m1) Massa Oksigen yg direaksikan (m3-m2) Massa MgO yg terbentuk (m3-m1)1 2 3 

ANALISIS DATABerdasarkan hasil ekperimen di atas, bagaimana perbandingan

massa Magnesium dan massa Oksigen yang bereaksi? Jelaskan!......................................................................................................................................................................................................................

KESIMPULAN......................................................................................................................................................................................................................

D. TUGAS UNTUK DIDISKUSIKANJika dari hasil ekperimen kelompok anda tidak sesuai maka diskusikanlah apa yang menjadi penyebab ketidak sesuaian hasil eksperimen tersebut dan jelaskan!......................................................................................................................................................................................................................

KEGIATAN 3 (KEGIATAN MANDIRI)

A. PENDAHULUANDalam kegiatan ini anda secara mandiri harus mencoba menjawab soal uji kompetensi, baik dalam bentuk uraian maupun bentuk pilihan ganda. Melalui soal uraian kemampuan analisis anda diharapkan dapat berkembang sehingga anda memiliki kemampuan memecahkan masalah dengan langkah yang sistematis dan logis. Sementara dengan soal pilihan

ganda anda dituntut memiliki kemampuan untuk mengambil keputusan memilih satu jawaban yang dianggap paling benar.Dengan kemampuan analisis yang tajam dan pengambilan keputusan yang tepat anda akan terbiasa memecahkan masalah secara sistematis dan logis.

B. RINGKASAN MATERI

C. UJI KOMPETENSIContoh Soal Uraian (5 soal):Jawablah pertanyaan di bawah ini berikut penyelesaiannya dengan jelas!1. Gas NO2 sebagai pencemar pada kondisi berlebihan, salah satunya di udara dihasilkan melalui reaksi:6NO(g) + 4O3(g) 6NO2(g) + 3O2(g)Pada P dan T yang sama, untuk mendapatkan gas NO2 0,6 ml, maka berapakah volume gas NO dan O3 yang harus direaksikan?

2. Unsur X dapat membuat lebih dari satu senyawa dengan unsur Y.Perbandingan massa:Senyawa 1 ~ X : Y = 20 : 30Senyawa 2 ~ X : Y = 10 : 40Senyawa 3 ~ X : Y = 30 : 60Maka tentukan perbandingan massa X pada ketiga senyawa tersebut!

3. Dito melakukan suatu percobaan sebagai berikut:3 gram Na2CO3 dimasukkan ke dalam balon yang direkatkan pada Erlenmeyer yang berisi 10 ml Larutan CH3COOH pekat seperti gambar dibawah. Sebelum direaksikan Dito menimbang

Erlenmeyer yang telah direkatkan dengan balon beserta isinya ternyata massanya 121 gram.Persamaan reaksi tersebut:Na2CO3(s) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Setelah reaksi Dito menimbang kembali. Bagaimana hasil timbangan tersebut dan jelaskan!

4. Perbandingan massa Magnesium dengan massa Oksigen dalam Magneium Oksida adalah 3 : 2. Jika 12 gram magnesium direaksikan dengan 10 gram Oksigen, tentukan massa MgO yang terbentuk dan massa zat sisa!

5. Pada suhu dan tekanan yang sama 50 ml gas NxOy terurai sempurna menghasilkan 100 ml gas NO dan 25 ml gas O2. Maka tentukan rumus senyawa NxOy !

DAFTAR PUSTAKAJohari, JMC dan Rachmawati, M. 2007. Kimia 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.Purba, Michael. 2007. Kimia untuk SMA kelas X. Jakarta: Penerbit Erlangga.www.e-dukasi.net

KUNCI JAWABAN

1. Persamaan reaksi : 6NO(g) + 4O3(g) 6NO2(g) + 3O2(g)Perbandingan koefisien : 6 : 4 : 6 : 3Perbandingan volum : ? : ? : 0,6 ml Jawaban : 0,6 ml : 0,4 ml : 0,6 ml : 0,3 mlJadi volum gas NO = 0,6 ml dan volume gas O3 = 0,4 ml

2. Perbandingan massa X : massa Y atau massa X : massa YSenyawa 1 20 : 30 8 : 12Senyawa 1 10 : 40 3 : 12Senyawa 1 30 : 60 6 : 12Maka perbandingan masa X pada ketiga senyawa tersebut hádala 8 : 3 : 6.

3. Hasil tepat sama sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa dimana massa zat-zat yang bereaksi sebelum dan sesudah reaksi sama.

4. massa Mg : massa O = 3 : 212 g : massa O = 3 : 2massa O = 2/3 x 12 gmassa O = 8 g

massa MgO = massa Mg + massa Omassa MgO = 12 g + 8 gmassa MgO = 20 g

massa zat sisa yaitu massa O = massa O mula-mula – massa O yang bereaksimassa zat sisa yaitu massa O = 10 g – 8 gmassa zat sisa yaitu massa O = 2 g 

5. Persamaan reaksi : NxOy NO + O2Perbandingan volum : 50 ml : 100 ml : 25 mlPerbandingan koefisien : 2 : 4 : 1Maka persamaannya : 2NxOy 4NO + O2N : 2X = 4 O : 2Y = 4 + 2X = 2 Y = 3Maka rumus senyawa tersebut adalah N2O3