PH , POH ASAM DAN BASA

1.pH

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H⁺) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.^[1]
Konsep pH pertama kali diperkenalkan oleh kimiawan Denmark Søren Peder Lauritz Sørensen pada tahun 1909. Tidaklah diketahui dengan pasti makna singkatan "p" pada "pH". Beberapa rujukan mengisyaratkan bahwa p berasal dari singkatan untuk powerp^[2] (pangkat), yang lainnya merujuk kata bahasa Jerman Potenz (yang juga berarti pangkat)^[3], dan ada pula yang merujuk pada kata potential. Jens Norby mempublikasikan sebuah karya ilmiah pada tahun 2000 yang berargumen bahwa p adalah sebuah tetapan yang berarti "logaritma negatif"^[4].
Air murni bersifat netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan sebagai 7,0. Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan larutan dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali. Pengukuran pH sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa (keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan teknologi lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah.

  

Konsep pH "ASAM-BASA"

pH (pangkat hidrogen atau power of hydrogen) yaitu bilangan yang menyatakan jumlah ion hidrogen (H⁺) dan jumlah ion hidroksil (OH^-) dalam suatu zat. Nilai derajat keasaman dan kebasaan suatu zat tergantung pada jumlah ion H⁺ dan OH^- di dalam air.

Semakin asam suatu zat, maka akan semakin banyak ion H⁺ dan semakin sedikit jumlah ion OH^- di dalam air. Begitu pula sebaliknya semakin basa suatu zat, maka akan semakin sedikit jumlah ion H⁺ dan semakin banyak ion OH^- di dalam air. Jumlah ion H⁺ dan OH^- di dalam air dinyatakan dengan pH atau pOH.

Derajat keasaman atau kebasaan suatu zat hanya dinyatakan dengan skala pH. Derajat keasaman suatu zat (pH) ditunjukkan dengan skala 0-14

Sifat asam atau basa ditentukan oleh skala pH seperti berikut:

ö    Larutan dengan pH < 7 bersifat asam.

ö    Larutan dengan pH = 7 bersifat netral.

ö    Larutan dengan pH > 7 bersifat basa.

Semakin kecil nilai pH, maka zat tersebut semakin bersifat asam. Sedangkan semakin besar nilai pH suatu zat, maka zat tersebut semakin bersifat basa.

Dalam bentuk matematis pH dinyatakan dalam persamaan berikut :

Untuk asam, larutan yang mempunyai banyak ion H⁺

pH = - log [H⁺]

Untuk basa, larutan yang mempunyai banyak ion OH^-, maka di cari dahulu Poh

pOH = - log [OH^-]

kemudian baru di dapat Phnya..

pH= 14 - pOH 
    Contoh Soal No. 1
Tentukan pH dari suatu larutan yang memiliki konsentrasi ion H⁺ sebesar 10^{− 4} M dengan tanpa bantuan alat hitung kalkulator!

Pembahasan
Menghitung pH larutan atau pOH larutan.
Diketahui data:
[H⁺] = 10⁻⁴, dengan rumus yang pertama untuk mencari pH



Sehingga:


Contoh Soal No. 2
Tentukan pH dari suatu larutan yang memiliki konsentrasi ion H⁺ sebesar 2 × 10⁻⁴ M. Gunakan nilai log 2 = 0,3

Pembahasan
[H⁺ ] = 2 × 10⁻⁴, dengan rumus yang sama,

- Alat pengukur

Alat untuk mengukur skala keasaman atau pH adalah pH meter dan kertas lakmus. Skala pHnya adalah antara 0-14. Jika memakai kertas lakmus, maka zat yang bersifat asam mengubah lakmus biru menjadi merah dan zat yang bersifat basa mengubah lakmus merah menjadi biru.

   - Kekuatan Relatif Asam dan Basa
 

Asam dan basa (alkali) sudah dikenal sejak zaman dahulu. Hal ini dapat dilihat dari nama mereka. Istilah asam berasal dari bahasa latin acetum yang berarti cuka. Unsur pokok cuka adalah asam asetat CH₃COOH. Istilah alkali diambil dari bahasa Arab untuk abu. Juga sudah diketahui paling tidak selama tiga abad bahwa hasil reaksi antara asam dan basa (netralisasi) adalah garam.

Teori-teori yang mencoba menerangkan sifat-sifat asam basa merupakan suatu babak yang penting didalam sejarah ilmu kimia. Lavoisier (1777) menyatakan bahwa semua asam selalu mengandung suatu unsur dasar yaitu oksigen. Davy (1810) menunjukkan bahwa asam muriatat (asam hidroklorida) hanya mengandung hidrogen dan klor, tidak mengandung oksigen dan dengan itu menetapkan bahwa hidrogenlah dan bukan oksigen yang menjadi unsur dasar didalam asam.

Svante Arrhenius (1887) mengemukakan bahwa asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan kedalam air akan menghasilkan ion hidronium (H⁺ ). Asam umumnya merupakan senyawa kovalen dan akan menjadi bersifat asam bila sudah larut dalam air. Misalnya, gas hydrogen klorida bukan merupakan asam, tetapi bila sudah dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion H⁺. reaksi yang terjadi sebagai berikut:

HCl_(aq)               →      H⁺ _(aq)  + Cl^- _(aq)  

Reaksi antara asam dan basa, yaitu reaksi netralisasi, dapat ditunjukkan oleh salah satu dari tiga cara sebagai berikut :

Persamaan reaksi lengkap : HCl   +   NaOH       →         NaCl   +   H₂O

                                           asam        basa                  garam       air

persamaan reaksi ion : H⁺    +    Cl^-   +  Na⁺   +  OH^-     →           Na⁺  + Cl^-  +  H₂O

                                         asam                 basa                        garam         air

 persamaan reaksi ion bersih : H⁺  +  OH^-      →            H₂O

Ketika asam dilarutkan dalam air, sebuah proton (ion hidrogen) ditransferkan ke molekul air untuk menghasilkan ion hidroksonium dan sebuah ion negatif tergantung pada asam yang digunakan.

Pada kasus yang umum

Reaksi tersebut reversibel, tetapi pada beberapa kasus, asam sangat baik pada saat memberikan ion hidrogen yang dapat kita fikirkan bahwa reaksi berjalan satu arah. Asam 100% terionisasi.

Dalam teori baru yang diusulkan tahun 1923 secara independen oleh Brønsted dan Lowry, asam didefinisikan sebagai molekul  atau ion yang menghasilkan H⁺ dan molekul atau ion yang menerima H⁺ merupakan partner asam yakni basa. Basa tidak hanya molekul atau ion yang menghasilkan OH^-, tetapi yang menerima H⁺. Karena asam HA menghasilkan H⁺ ke air dalam larutan dalam air dan menghasilkan  ion oksonium, H₃O⁺, air juga merupakan basa menurut definisi ini.

HA(asam) + H₂O(basa) → H₃O⁺(asam konjugat) + A^- (basa konjugat)

Di sini H₃O⁺ disebut asam konjugat dan A^- adalah basa konjugat.  Namun, karena air juga memberikan H⁺ ke amonia dan menghasilkan NH₄⁺, air juga merupakan asam, seperti diperlihatkan persamaan berikut:

H₂O(asam) + NH₃ (basa) → NH₄⁺(asam konjugat) + OH^- (basa konjugat)

Jadi air dapat berupa asam atau basa bergantung ko-reaktannya. Walaupun definisi Bronsted Lowry tidak terlalu berbeda dengan definisi Arrhenius, definisi ini lebih luas manfaatnya karena dapat digunakan ke sistem asam-basa dalam pelarut non-air.

            Pada tahun 1932 ahli kimia G.N. Lewis mengajukan konsep baru mengenai asam basa, sehingga dikenal adanya basa Lewis dan asam Lewis. Menurut konsep tersebut yang dimaksud dengan basa Lewis adalah zat yang dapat mendonorkan pasangan elektron. Sedangkan asam Lewis didefinisikan sebagai zat yang dapat menerima pasangan elektron bebas. Lewis mendefinisikan asam-basa berdasarkan peristiwa donor-akseptor pasangan elektron.

Sebagai contoh, pada proses protonasi amonia, NH₃ berperan sebagai basa Lewis (mendonorkan pasangan elektron). Sebaliknya ion H⁺ berperan sebagai asam Lewis (menerima pasangan elektron). Ikatan kimia yang terjadi adalah ikatan kovalen koordinasi. Contoh lain adalah reaksi antara BF₃ dengan NH₃ membentuk senyawa NH₃BF₃. Dalam reaksi ini, NH₃ bertindak sebagai basa Lewis, sedangkan BF3 sebagai asam Lewis. Teori asam-basa Lewis berlaku baik di sistem pelarut berair, pelarut bukan air, bahkan tanpa pelarut sekalipun (sistem gas).

Kekuatan relatif asam dan basa.

Kekuatan suatu asam merupakan kemampuannya menyumbangkan atau melepaskan proton pada molekul air. Demikian juga dengan basa, kekuatannya diukur berdasarkan ion hidroksida yang dilepaskan.

Dalam reaksi konjugasi asam basa di atas (dan berlaku untuk semua reaksi konjugasi), air merupakan basa lemah dibanding dengan HA (asam lebih kuat). Pasangan asam basa konjugasinya adalah HA dengan A^‐ (asam kuat dengan basa lemah), serta H₂O dengan H₃O⁺ (basa lemah dengan asam kuat), total produk bersifat asam. Fenomena ini selalu terjadi, asam/basa lemah berkonjugasi dengan basa/asam kuat, dan sebaliknya. Itulah mengapa anion garam yang berasal dari asam kuat, kurang bersifat basa.

Secara komparatif kekuatan asam basa dapat di lihat pada tabel berikut :

A.       Asam Kuat

Asam kuat merupakan asam yang dianggap terionisasi sempurna dalam larutannya. Bila dalam air terlarut asam kuat, misalnya HCl 0,1 M maka akan dapat mengganggu kesetimbangan air.

Persamaan ini menunjukkan hidrogen klorida terlarut dalam air yang terpisah untuk memberikan ion hidrogen dalam larutan dan ion klorida dalam larutan.

Sebagai contoh, ketika hidrogen klorida dilarutkan dalam air untuk menghasilkan hidrogen klorida, sangat sedikit sekali terjadi reaksi kebalikan yang dapat kita tulis:

     

Pada tiap saat, sebenarnya 100% hidrogen klorida akan bereaksi untuk menghasilkan ion hidroksonium dan ion klorida. Hidrogen klorida digambarkan sebagai asam kuat. Asam kuat adalah asam yang terionisasi 100% dalam larutan. Asam kuat lain yang biasa diperoleh adalah asam sulfat dan asam nitrat.

pH adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen dalam larutan. Asam kuat seperti asam hidroklorida pada konsentrasi seperti yang sering anda gunakan di lab memiliki pH berkisar antara 0 sampai 1. pH yang lebih rendah, konsentrasi ion hidrogen lebih tinggi dalam larutan.

B.       Asam Lemah

Asam lemah merupakan asam yang hanya sebagian kecil yang dapat terionisasi. Oleh karena hanya sedikit terionisasi berarti dalam larutan asam lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam tersebut dengan molekul asam yang terlarut dalam air.

Untuk asam monoprotik HA, akan terjadi reaksi setimbang :

 

Asam etanoat (asam asetat) adalah asam lemah yang khas. Asam etanoat bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion hidroksonium dan ion etanoat, tetapi reaksi kebalikannya lebih baik dibandingkan dengan reaksi ke arah depan. Ion bereaksi dengan sangat mudah untuk membentuk kembali asam dan air.

     

      Tetapan kesetimbangan K_a adalah:

     

Pada setiap saat, hanya sekitar 1% molekul asam etanoat yang diubah ke dalam bentuk ion. Sisanya tetap sebagai molekul asam etanoat yang sederhana. Sebagaian besar asam organik adalah asam lemah. Hidrogen fluorida (dilarutkan dalam air untuk menghasilkan asam hidrofluorida) adalah asam anorganik lemah.

C.       Basa Kuat

Basa kuat seperti juga halnya dengan asam kuat, yaitu basa yang dalam larutannya dianggap terionisasi sempurna. Basa kuat akan mengakibatkan kesetimbangan air bergeser ke kiri karena adanya ion OH^- yang berasal dari basa yang terlarut tersebut. Misalnya, dalam air terlarut NaOH 0,1 M, maka terdapat reaksi :

Basa kuat adalah jenis senyawa sederhana yang dapat mendeprotonasi asam sangat lemah di dalam reaksi asam-basa. Contoh paling umum dari basa kuat adalah hidroksida dari logam alkali dan logam alkali tanah seperti NaOH dan Ca(OH)₂.

Beberapa contoh dari basa kuat antaralain:

·          Kalium hidroksida (KOH)

·         Barium hidroksida (Ba(OH)₂)

·         Caesium hidroksida (CsOH)

·         Natrium hidroksida (NaOH)

·         Stronsium hidroksida (Sr(OH)₂)

·         Kalsium hidroksida (Ca(OH)₂)

·         Magnesium hidroksida (Mg(OH)₂)

·         Litium hidroksida (LiOH)

·         Rubidium hidroksida (RbOH).

Kation dari basa kuat di atas terdapat pada grup pertama dan kedua pada daftar periodik (alkali dan alkali tanah).

Penentuan pH basa kuat Karena pH merupakan pengukuran Beberapa basa kuat seperti kalsium hidroksida sangat tidak larut dalam air. Hal itu bukan suatu masalah – kalsium hidroksida tetap terionisasi 100% menjadi ion kalsium dan ion hidroksida. Kalsium hidroksida tetap dihitung sebagai basa kuat karena kalsium hidroksida 100% terionisasi.

D.       Basa Lemah

Basa lemah. Seperti halnya dengan asam, zat‐zat basapun akan mengalami disosiasi jika dilarutkan dalam air. Basa kuat, akan terdisosiasi langsung menjadi kation dan anion hidroksida (OH^‐), sedangkan basa lemah akan bereaksi dengan air membentuk kation dengan mengambil proton dari molekul air (OH^‐ dihasilkan dari molekul air yang kehilangan proton atau H⁺). Secara umum reaksi basa lemah adalah sebagai berikut :

Kb adalah tetapan pengionan basa atau konstanta basa, makin besar nilai Kb maka semakin kuat sifat kebasaannya dalam air. Sebagai contoh untuk basa ammonia, NH₃, reaksi disosiasinya dalam air adalah :

Kb Ketika basa lemah bereaksi dengan air, posisi kesetimbangan bervariasi antara basa yang satu dengan basa yang lain. Selanjutnya bergeser ke kiri, ke basa yang lebih lemah. Dapat diperoleh pengukuran posisi kesetimbangan melalui penulisan tetapan kesetimbangan untuk reaksi. Harga tetapan yang lebih rendah, kesetimbangan lebih bergeser ke arah kiri.

Amonia adalah basa lemah yang khas. Sudah sangat jelas amonia tidak mengandung ion hidroksida, tetapi amonia bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida. Akan tetapi, reaksi berlangsung reversibel, dan pada setiap saat sekitar 99% amonia tetap ada sebagai molekul amonia. Hanya sekitar 1% yang menghasilkan ion hidroksida. Basa lemah adalah salah satu yang tidak berubah seluruhnya menjadi ion hidroksida dalam larutan.