Kekuatan Asam dan Basa

Materi: asam dan basa
Materi berikut ini yang akan kita bahas adalah tentang Kekuatan Asam dan Basa. Sebagaimana larutan elektrolit yang dibedakan atas elektrolit kuat dan elektrolit lemah, maka larutan asam dan larutan basa yang merupakan larutan elektrolit juga dibedakan atas asam-basa kuat dan asam-basa lemah. Perbedaan kekuatan larutan asam-basa ini dipengaruhi oleh banyak sedikitnya ion-ion pembawa sifat asam dan ion-ion pembawa sifat basa yang dihasilkan saat terionisasi.

Kekuatan Asam

       Kekuatan asam dipengaruhi oleh banyaknya ion - ion H$^+$ yang dihasilkan oleh senyawa asam dalam larutannya. Berdasarkan banyak sedikitnya ion H+ yang dihasilkan, larutan asam dibedakan menjadi dua macam yaitu asam kuat dan asam lemah.
       Asam kuat yaitu senyawa asam yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi asam kuat merupakan reaksi berkesudahan. Secara umum, ionisasi asam kuat dirumuskan sebagai berikut:
$ HA(aq) \rightarrow H^+(aq) + A^-(aq) $
$ [H^+] = x . [HA] $
atau
$ [H^+] = $ valensi asam $ \, . M $.

Keterangan :
$ x = \, $ valensi asam
$ M = \, $ konsentrasi asam.

       Asam lemah yaitu senyawa asam yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi asam lemah merupakan reaksi kesetimbangan. Secara umum, ionisasi asam lemah valensi satu dapat dirumuskan sebagai berikut.
$ HA(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + A^-(aq) $
$\begin{align} K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \end{align} $

       Makin kuat asam maka reaksi kesetimbangan asam makin condong ke kanan, akibatnya $K_a$ bertambah besar. Oleh karena itu, harga $K_a$ merupakan ukuran kekuatan asam, makin besar $K_a$ makin kuat asam.
Berdasarkan persamaan di atas, karena pada asam lemah $[H^+] = [A^-]$, maka persamaan di atas dapat diubah menjadi:
$\begin{align} K_a & = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \\ K_a & = \frac{[H^+][H^+]}{[HA]} \\ K_a & = \frac{[H^+]^2}{[HA]} \\ [H^+]^2 & = K_a . [HA] \\ [H^+] & = \sqrt{K_a . [HA]} \end{align} $
dengan $K_a = \, $ tetapan ionisasi asam.
Konsentrasi ion H$^+$ asam lemah juga dapat dihitung jika derajat ionisasinya ($\alpha$) diketahui.
$ [H^+] = [HA]. \alpha $ .

Contoh soal kekuatan asam :
Tentukan konsentrasi ion H+ dalam masing-masing larutan berikut.
a. H$_2$SO$_4$ 0,02 M
b. HNO$_3$ 0,1 M
c. CH$_3$COOH 0,05 M jika derajat ionisasinya 1%
d. H$_2$SO$_3$ 0,001 M jika $K_a = 1 \times 10^{-5}$.

Penyelesaian :
Petunjuk: H$_2$SO$_4$ dan HNO$_3$ merupakan asam kuat, sedangkan CH$_3$COOH dan H$_2$SO$_3$ termasuk asam lemah.
a). Reaksinya : $ H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4^{2-} $
$ \begin{align} [H^+] & = x . [HA] \\ & = 2 \times 0,02 \\ & = 0,04 \, M \end{align} $
b). Reaksinya : $ HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^{-} $
$ \begin{align} [H^+] & = x . [HA] \\ & = 1 \times 0,1 \\ & = 0,1 \, M \end{align} $
c). Reaksinya : $ CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+ $
$ \begin{align} [H^+] & = [HA] . \alpha \\ & = 0,05 \times 1\% \\ & = 0,05 \times 0,01 \\ & = 0,0005 \, M \end{align} $
d). Reaksinya : $ H_2SO3 \rightleftharpoons 2H^+ + SO_3^{2-} $
$ \begin{align} [H^+] & = \sqrt{K_a \times [HA]} \\ & = \sqrt{10^{-5} \times 0,001} \\ & = \sqrt{10^{-5} \times 10^{-3}} \\ & = \sqrt{10^{-8} } \\ & = 10^{-4} \, M \end{align} $

Kekuatan Basa

       Kekuatan basa dipengaruhi oleh banyaknya ion-ion OH$^-$ yang dihasilkan oleh senyawa basa dalam larutannya. Berdasarkan banyak sedikitnya ion OH$^-$ yang dihasilkan, larutan basa juga dibedakan menjadi dua macam yaitu basa kuat dan basa lemah.
       Basa kuat yaitu senyawa basa yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi basa kuat merupakan reaksi berkesudahan.
Secara umum, ionisasi basa kuat dirumuskan sebagai berikut:
$M(OH)_x(aq) \rightarrow M^{x+}(aq) + xOH^-(aq) $
$[OH^-] = x . [M(OH)_x] $
atau
$ [OH^-] = \, $ valensi basa $ \, . M $

Keterangan :
$x = \, $ valensi basa
$ M = \, $ konsentrasi basa

       Basa lemah yaitu senyawa basa yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi basa lemah juga merupakan reaksi kesetimbangan. Secara umum, ionisasi basa lemah valensi satu dapat dirumuskan sebagai berikut:
$M(OH)(aq) \rightleftharpoons M^{+}(aq) + OH^-(aq) $
$ \begin{align} K_b = \frac{[M^+][OH^-]}{[M(OH)]} \end{align} $

Makin kuat basa maka reaksi kesetimbangan basa makin condong ke kanan, akibatnya $K_b$ bertambah besar. Oleh karena itu, harga $K_b$ merupakan ukuran kekuatan basa, makin besar $K_b$ makin kuat basa.
Berdasarkan persamaan di atas, karena pada basa lemah $[M^+] = [OH^-]$, maka persamaan di atas dapat diubah menjadi:
$ \begin{align} K_b & = \frac{[M^+][OH^-]}{[M(OH)]} \\ K_b & = \frac{[OH^-][OH^-]}{[M(OH)]} \\ K_b & = \frac{[OH^-]^2}{[M(OH)]} \\ [OH^-]^2 & = K_b \times [M(OH)] \\ [OH^-] & = \sqrt{K_b \times [M(OH)]} \end{align} $
dengan $ K_b = \, $ tetapan ionisasi basa

Konsentrasi ion OH$^-$ basa lemah juga dapat dihitung jika derajat ionisasinya ($\alpha$) diketahui.
$ [OH^-] = [M(OH)] \times \alpha $ .

Contoh soal kekuatan basa :
Tentukan konsentrasi ion OH$^-$ masing-masing larutan berikut.
a. Ca(OH)$_2$ 0,02 M
b. KOH 0,004 M
c. Al(OH)$_3$ 0,1 M jika $K_b = 2,5 \times 10^{-6} $
d. NH$_4$OH 0,01 M jika terion sebanyak 5%

Jawab:
Petunjuk: Ca(OH)$_2$ dan KOH merupakan basa kuat, sedangkan Al(OH)3 dan NH$_4$OH termasuk basa lemah.
a). Reaksinya : $ Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^- $
$ \begin{align} [OH^-] & = x . [M(OH)] \\ & = 2 \times 0,02 \\ & = 0,04 \, M \end{align} $
b). Reaksinya : $ KOH \rightarrow K^+ + OH^- $
$ \begin{align} [OH^-] & = x . [M(OH)] \\ & = 1 \times 0,004 \\ & = 0,004 \, M \end{align} $
c). Reaksinya : $ Al(OH)_3 \rightleftharpoons Al^{3+} + 3OH^- $
$ \begin{align} [OH^-] & = \sqrt{K_b . [M(OH)] } \\ & = \sqrt{2,5 \times 10^{-6} . 0,1 } \\ & = \sqrt{25 \times 10^{-8} } \\ & = 5 \times 10^{-4} \, M \end{align} $
d). Reaksinya : $ NH_4OH \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^- $
$ \begin{align} [OH^-] & = [M(OH)] \times \alpha \\ & = 0,01 \times 5\% \\ & = 0,01 \times 0,05 \\ & = 0,0005 \, M \end{align} $