Beranda › Learning Hub › Kimia SMA › F.6 Asam-basa dan kelarutan
F.6

Kesetimbangan Asam-Basa dan Kelarutan

Fase F · Kelas XI–XII

Asam dan basa ada di mana-mana: cuka, sabun, air hujan, darah, dan tanah pertanian. Halaman ini menerapkan konsep kesetimbangan pada larutan: menghitung pH, memahami mengapa darah mampu mempertahankan pH-nya, menentukan kadar zat dengan titrasi, dan memperkirakan kapan suatu garam mengendap.

📋Capaian Pembelajaran

Bagian dari menganalisis kesetimbangan kimia dan penerapannya (Fase F). Panduan memasukkan kesetimbangan asam-basa (teori Arrhenius, Brønsted–Lowry, Lewis, indikator, pH, titrasi, hidrolisis garam, larutan penyangga) dan kesetimbangan kelarutan (kelarutan, Ksp, dan pengaruh ion senama).

🎯Yang perlu kamu kuasai

  • Membedakan teori asam-basa dan menentukan pasangan asam-basa konjugasi.
  • Menghitung pH asam kuat, basa kuat, asam lemah, dan basa lemah.
  • Menentukan sifat dan pH larutan garam (hidrolisis) serta larutan penyangga.
  • Menafsirkan kurva titrasi, memilih indikator, dan menghitung kadar dari data titrasi.
  • Menghubungkan kelarutan dengan Ksp, meramalkan pengendapan, dan menjelaskan efek ion senama.

📚Materi

1. Teori asam-basa

  • Arrhenius: asam menghasilkan H⁺ dalam air, basa menghasilkan OH⁻.
  • Brønsted–Lowry: asam adalah donor proton, basa akseptor proton. Dalam \( \mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-} \), NH₃/NH₄⁺ dan H₂O/OH⁻ adalah pasangan konjugasi. Air bersifat amfoter.
  • Lewis: asam adalah akseptor pasangan elektron, basa donor pasangan elektron (BF₃ + NH₃).

2. pH

\[ \mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H^+}], \quad \mathrm{pH} + \mathrm{pOH} = 14 \ (25\ ^\circ\text{C}) \]
JenisRumus
Asam kuat (HCl, H₂SO₄)\( [\mathrm{H^+}] = a \times M \) (a = valensi asam)
Basa kuat (NaOH, Ca(OH)₂)\( [\mathrm{OH^-}] = b \times M \)
Asam lemah (CH₃COOH)\( [\mathrm{H^+}] = \sqrt{K_a \cdot M} \)
Basa lemah (NH₃)\( [\mathrm{OH^-}] = \sqrt{K_b \cdot M} \)

Untuk campuran asam kuat dan basa kuat, hitung mol H⁺ dan OH⁻; yang bersisa menentukan pH (bagi dengan volume total).

3. Hidrolisis garam

Ion dari asam lemah atau basa lemah bereaksi dengan air:

  • Asam kuat + basa kuat (NaCl): netral, tidak terhidrolisis.
  • Asam lemah + basa kuat (CH₃COONa, Na₂CO₃): basa, \( [\mathrm{OH^-}] = \sqrt{\dfrac{K_w}{K_a}[\text{garam}]} \).
  • Asam kuat + basa lemah (NH₄Cl): asam, \( [\mathrm{H^+}] = \sqrt{\dfrac{K_w}{K_b}[\text{garam}]} \).

4. Larutan penyangga

Campuran asam lemah dan basa konjugasinya (CH₃COOH/CH₃COO⁻) atau basa lemah dan asam konjugasinya (NH₃/NH₄⁺) mempertahankan pH saat ditambah sedikit asam, basa, atau diencerkan.

\[ [\mathrm{H^+}] = K_a \frac{n_{\text{asam}}}{n_{\text{basa konjugasi}}}, \qquad [\mathrm{OH^-}] = K_b \frac{n_{\text{basa}}}{n_{\text{asam konjugasi}}} \]

Contoh di tubuh: penyangga H₂CO₃/HCO₃⁻ dalam darah (pH 7,35–7,45) dan H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ dalam sel.

5. Titrasi asam-basa

Pada titik ekuivalen, mol H⁺ = mol OH⁻: \( a \cdot M_a V_a = b \cdot M_b V_b \). Indikator dipilih yang trayek pH-nya berada di dalam lonjakan pH kurva titrasi: asam kuat–basa kuat (pH 7) bisa memakai bromtimol biru atau fenolftalein; asam lemah–basa kuat (pH ekuivalen > 7) memakai fenolftalein; asam kuat–basa lemah (pH ekuivalen < 7) memakai metil merah.

Kurva titrasi 25 mL HCl 0,1 M dengan NaOH 0,1 M. pH mula-mula sekitar 1, naik perlahan, lalu melonjak tajam di sekitar 25 mL dari sekitar 3 ke sekitar 11, dan mendatar di atas 12. Titik ekuivalen di pH 7.
Kurva titrasi asam kuat oleh basa kuat.

6. Kelarutan dan Ksp

Untuk \( \mathrm{A_xB_y(s) \rightleftharpoons xA^{y+} + yB^{x-}} \) dengan kelarutan s mol/L: \( K_{sp} = (xs)^x (ys)^y \). Contoh: AgCl: \( K_{sp} = s^2 \); Mg(OH)₂: \( K_{sp} = 4s^3 \).

  • Q (hasil kali ion saat itu) < Ksp: belum jenuh; Q = Ksp: tepat jenuh; Q > Ksp: mengendap.
  • Efek ion senama: menambahkan ion yang sama (misalnya NaCl ke larutan AgCl) memperkecil kelarutan.
  • Penerapan: batu ginjal (kalsium oksalat), pembentukan stalaktit, pengolahan air sadah.

✏️Contoh soal

Sebanyak 100 mL CH₃COOH 0,2 M (Ka = 1 × 10⁻⁵) dicampur 100 mL NaOH 0,1 M. Tentukan pH campuran.

mmol CH₃COOH = 20, mmol NaOH = 10. Reaksi: CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O. Sisa: CH₃COOH 10 mmol, terbentuk CH₃COO⁻ 10 mmol. Campuran asam lemah dan basa konjugasinya adalah penyangga.

\[ [\mathrm{H^+}] = 10^{-5} \times \frac{10}{10} = 10^{-5} \Rightarrow \mathrm{pH} = 5 \]
Periksa. Jika mol asam dan basa konjugasi sama, pH = pKa.
Jebakan. Langsung memakai rumus asam lemah \( \sqrt{K_a M} \). Selalu periksa dulu apa yang tersisa setelah reaksi.

📝Latihan

Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.

1. Tentukan pasangan asam-basa konjugasi pada HCO₃⁻ + H₂O ⇌ CO₃²⁻ + H₃O⁺.
HCO₃⁻/CO₃²⁻ dan H₃O⁺/H₂O.
2. Hitung pH larutan H₂SO₄ 0,005 M.
\( [\mathrm{H^+}] = 2 \times 0{,}005 = 10^{-2} \), pH = 2.
3. Hitung pH NH₃ 0,1 M (Kb = 10⁻⁵).
\( [\mathrm{OH^-}] = \sqrt{10^{-6}} = 10^{-3} \), pOH = 3, pH = 11.
4. Manakah yang bersifat basa: NH₄Cl, NaCl, CH₃COONa, K₂SO₄?
CH₃COONa (garam dari asam lemah dan basa kuat).
5. 10 mL cuka dititrasi dengan NaOH 0,1 M dan memerlukan 20 mL. Berapa molaritas asam asetat?
\( M_a = \dfrac{0{,}1 \times 20}{10} = 0{,}2 \) M.
6. Ksp Mg(OH)₂ = 4 × 10⁻¹². Hitung kelarutannya dan pH larutan jenuhnya.
\( 4s^3 = 4 \times 10^{-12} \Rightarrow s = 10^{-4} \) M; [OH⁻] = 2 × 10⁻⁴, pOH = 4 − log 2, pH = 10 + log 2 ≈ 10,3.

🎯Latihan TKA untuk topik ini

Soal-soal berikut dari latihan TKA Kimia SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.

  • Paket 1 · Soal 10 PG — Menentukan pasangan asam-basa konjugasi menurut teori Brønsted-Lowry.
  • Paket 1 · Soal 11 PG — Menentukan pH larutan asam lemah dari konsentrasi dan tetapan ionisasinya.
  • Paket 1 · Soal 12 PG — Memperkirakan trayek pH suatu sampel berdasarkan warna beberapa indikator.
  • Paket 1 · Soal 13 PG — Menentukan kadar zat dalam produk menggunakan data titrasi asam basa dan membandingkannya dengan label.
  • Paket 1 · Soal 14 PGK Kategori — Menganalisis pH dan cara kerja larutan penyangga asetat.
  • Paket 1 · Soal 15 PGK MCMA — Menentukan garam yang bersifat asam berdasarkan asam dan basa pembentuknya.
  • Paket 1 · Soal 16 PG — Menentukan pH saat endapan mulai terbentuk berdasarkan nilai Ksp.
  • Paket 2 · Soal 10 PG — Menentukan pH campuran asam kuat dan basa kuat yang tidak tepat habis bereaksi.
  • Paket 2 · Soal 11 PG — Menentukan pH larutan basa lemah dari konsentrasi dan tetapan ionisasinya.
  • Paket 2 · Soal 13 PGK MCMA — Menentukan garam yang larutannya bersifat basa berdasarkan asam dan basa pembentuknya.
  • Paket 2 · Soal 14 PGK Kategori — Menentukan pH larutan penyangga basa dan menjelaskan cara kerjanya.
  • Paket 2 · Soal 15 PG — Memilih indikator yang tepat berdasarkan kurva titrasi asam lemah oleh basa kuat.
  • Paket 2 · Soal 16 PG — Menentukan kelarutan dan pH larutan jenuh basa yang sukar larut dari nilai Ksp.