Titrasi Asam Basa

Kimia XI MIPA / II

LARUTAN ASAM DAN BASA (TITRASI ASAM BASA)

Oleh: Yunus Adiantor

Pengertian Titrasi Asam Basa

Titrasi adalah prosedur menetapkan kadar suatu larutan dengan mereaksikan sejumlah larutan tersebut yang volumenya terukur dengan suatu larutan lain yang telah diketahui kadarnya (larutan standar) secara bertahap. Berdasarkan jenis reaksi yang terjadi, titrasi dibedakan menjadi titrasi asam basa, titrasi pengendapan, dan titrasi redoks. Dalam artikel ini, yang akan dibahas lebih lanjut hanya titrasi asam basa saja.

Pada label yang tertera pada botol cuka makan umumnya terdapat informasi kadar cuka tersebut. Misalkan, pada suatu botol cuka tertulis 25% asam cuka, bagaimana cara memastikan kebenaran dari kadar tersebut? Penentuan kadar asam cuka dapat dilakukan dengan prosedur eksperimen menggunakan metode titrasi.

Dalam menentukan kadar asam cuka, metode titrasi yang digunakan adalah titrasi asam basa. Titrasi asam basa adalah penentuan kadar suatu larutan basa dengan larutan asam yang diketahui kadarnya atau sebaliknya, kadar suatu larutan asam dengan larutan basa yang diketahui, dengan didasarkan pada reaksi netralisasi. Titrasi harus dilakukan hingga mencapai titik ekivalen, yaitu keadaan di mana asam dan basa tepat habis bereaksi secara stoikiometri. Titik ekivalen umumnya dapat ditandai dengan perubahan warna dari indikator. Keadaan di mana titrasi harus dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi. Jadi, untuk memperoleh hasil titrasi yang tepat, maka selisih antara titik akhir titrasi dengan titik ekivalen harus diusahakan seminimal mungkin. Hal ini dapat diupayakan dengan memilih indikator yang tepat pada saat titrasi, yakni indikator yang mengalami perubahan warna di sekitar titik ekivalen.

Perubahan pH pada Titrasi Asam Basa

Pada saat larutan basa ditetesi dengan larutan asam, pH larutan akan turun. Sebaliknya, jika larutan asam ditetesi dengan larutan basa, maka pH larutan akan naik. Jika pH larutan asam atau basa diplotkan sebagai fungsi dari volum larutan basa atau asam yang diteteskan, maka akan diperoleh suatu grafik yang disebut kurva titrasi. Kurva titrasi menunjukkan perubahan pH larutan selama proses titrasi asam dengan basa atau sebaliknya. Bentuk kurva titrasi memiliki karakteristik tertentu yang bergantung pada kekuatan dan konsentrasi asam dan basa yang bereaksi.

Titrasi asam kuat dengan basa kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan HCl 0,1 M ditetesi dengan larutan NaOH 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut kurva titrasi yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut.

Kurva titrasi asam basa: HCl dengan NaOH. Sumber: Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

§  Mula-mula pH larutan naik sedikit demi sedikit

§  Perubahan pH drastis terjadi sekitar titik ekivalen

§  pH titik ekivalen = 7 (netral)

§  Indikator yang dapat digunakan: metil merah, bromtimol biru, atau fenolftalein. Namun, yang lebih sering digunakan adalah fenolftalein karena perubahan warna fenolftalein yang lebih mudah diamati.

Titrasi asam lemah dengan basa kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan CH₃COOH 0,1 M ditetesi dengan larutan NaOH 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut kurva titrasi berwarna biru yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut dibandingkan dengan kurva titrasi HCl dengan NaOH yang berwarna merah.

Kurva titrasi CH3COOH dengan NaOH dan titrasi HCl dengan NaOH
(Sumber: McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.)

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

§  Titik ekivalen berada di atas pH 7, yaitu antara 8 – 9

§  Lonjakan perubahan pH pada sekitar titik ekivalen lebih kecil, hanya sekitar 3 satuan, yaitu dari pH ±7 hingga pH ±10

§  Indikator yang digunakan: fenolftalein. Metil merah tidak dapat digunakan karena perubahan warnanya terjadi jauh sebelum tercapai titik ekivalen.

Titrasi basa lemah dengan asam kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan NH₃ 0,1 M ditetesi dengan larutan HCl 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut ditampilkan kurva titrasi yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut

Kurva titrasi NH3 dengan HCl
(Sumber: McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.)

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

§  Titik ekivalen berada di bawah pH 7, yaitu antara 5 – 6

§  Lonjakan perubahan pH pada sekitar titik ekivalen hanya sedikit, sekitar 3 satuan, yaitu dari pH ±7 hingga pH ±4

§  Indikator yang digunakan: metil merah. Fenolftalein tidak dapat digunakan karena perubahan warnanya terjadi jauh sebelum tercapai titik ekivalen.

Perhitungan Konsentrasi Larutan Asam/Basa pada Titrasi Asam Basa

Langkah-langkah menghitung konsentrasi larutan asam/basa pada titrasi asam basa:

1. Menuliskan persamaan reaksi netralisasi yang terjadi, misal antara larutan asam A dengan larutan basa B

2. Menyatakan perbandingan jumlah mol asam A dan basa B yang bereaksi agar tepat habis bereaksi

3. Menghitung konsentrasi larutan asam/basa dari persamaan perbandingan tersebut

dengan, 

 = jumlah mol asam A dan basa B

a, b = koefisien reaksi asam A dan basa B

M_A, M_B = molaritas asam A dan basa B

V_A, V_B = volum larutan asam A dan basa B

Jika valensi dari asam A dan basa B yang bereaksi diketahui, konsentrasi larutan asam/basa juga dapat dicari dengan rumus:

Contoh Soal Titrasi Asam Basa

Contoh Soal 1

Berapa konsentrasi dari larutan asam asetat CH₃COOH jika diketahui untuk titrasi 25 mL larutan CH₃COOH tersebut diperlukan 15 mL larutan NaOH 0,05 M agar mencapai titik ekivalen?

Jawab:

Persamaan reaksi netralisasi CH₃COOH dengan NaOH:

CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l)

Dari persamaan reaksi, diperoleh: 1 mol CH₃COOH  1 mol NaOH

Contoh Soal 2

Sebanyak 40 mL larutan asam sulfat 0,25 M dititrasi dengan suatu basa bervalensi satu, dan ternyata dibutuhkan 57 mL basa tersebut. Berapakah kemolaran basa yang digunakan tersebut?

Jawab:

Reaksi netralisasi terjadi antara asam sulfat H₂SO₄ (asam kuat bervalensi dua) dengan suatu basa bervalensi satu.

Read More

Larutan Penyangga

Kimia XI MIPA/ II

LARUTAN PENYANGGA (BUFFER)

Oleh: Yunus Adiantor

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah suatu sistem larutan yang dapat mempertahankan nilai pH larutan agar tidak terjadi perubahan pH yang berarti oleh karena penambahan asam atau basa maupun pengenceran. Larutan ini disebut juga dengan larutan buffer atau dapar.

Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat berbagai reaksi kimia yang merupakan reaksi asam basa. Sebagai contoh, reaksi beberapa enzim pencernaan dalam sistem biologis. Enzim pepsin yang berfungsi memecah protein dalam lambung hanya dapat bekerja optimal dalam suasana asam, yakni pada sekitar pH 2. Dengan kata lain, jika enzim berada pada kondisi pH yang jauh berbeda dari pH optimal tersebut, maka enzim dapat menjadi tidak aktif bahkan rusak. Oleh karena itu, perlu ada suatu sistem yang menjaga nilai pH di mana enzim tersebut bekerja. Sistem untuk mempertahankan nilai pH inilah yang disebut dengan larutan penyangga. Hal ini terjadi sebagaimana dalam larutan ini terdapat zat-zat terlarut bersifat “penahan” yang terdiri dari komponen asam dan basa. Komponen asam akan menahan kenaikan pH sedangkan komponen basa akan menahan penurunan pH.

Fungsi Larutan Penyangga

Larutan penyangga banyak digunakan dalam analisis kimia, biokimia dan mikrobiologi. Selain itu, dalam bidang industri, juga banyak digunakan pada proses seperti fotografi, electroplating (penyepuhan), pembuatan bir, penyamakan kulit, sintesis zat warna, sintesis obat-obatan, maupun penanganan limbah.

Di dalam tubuh makhluk hidup juga terdapat larutan penyangga yang sangat berperan penting. Dalam keadaan normal, pH darah manusia yaitu 7,4. pH darah tidak boleh turun di bawah 7,0 ataupun naik di atas 7,8 karena akan berakibat fatal bagi tubuh. pH darah dipertahankan pada 7,4 oleh larutan penyangga karbonat-bikarbonat (H₂CO₃/HCO₃⁻) dengan menjaga perbandingan konsentrasi [H₂CO₃]: [HCO₃⁻] sama dengan 1: 20. Selain itu, dalam cairan intra sel juga terdapat larutan penyangga dihidrogenfosfat-monohidrogenfosfat (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻). Larutan penyangga H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ juga terdapat dalam air ludah, yang berfungsi untuk menjaga pH mulut sekitar 6,8 dengan menetralisir asam yang dihasilkan dari fermentasi sisa-sisa makanan yang dapat merusak gigi.

Komponen Larutan Penyangga

Larutan penyangga asam

Larutan buffer asam mempertahankan pH pada suasana asam (pH < 7). Larutan buffer asam terdiri dari komponen asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A⁻). Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

1.  mencampurkan asam lemah (HA) dengan garam basa konjugasinya (LA, yang dapat terionisasi menghasilkan ion A⁻)

2.     mencampurkan suatu asam lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu basa kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam basa konjugasi dari asam lemah tersebut.

Contoh: larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH dan CH₃COO⁻

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan:

CH₃COOH(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq)

Pada penambahan asam (H⁺), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan CH₃COOH. Dengan kata lain, asam yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen basa konjugasi (CH₃COO⁻).

Pada penambahan basa (OH⁻), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan CH₃COO⁻ dan H⁺, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion H⁺ yang menjadi berkurang karena OH⁻ yang ditambahkan bereaksi dengan H⁺ membentuk H₂O. Dengan kata lain, basa yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen asam lemah (CH₃COOH).

Larutan penyangga basa

Larutan buffer basa mempertahankan pH pada suasana basa (pH > 7). Larutan buffer basa terdiri dari komponen basa lemah (B) dan basa konjugasinya (BH⁺). Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

1. mencampurkan basa lemah (B) dengan garam asam konjugasinya (BHX, yang dapat terionisasi menghasilkan ion BH⁺)

2.     mencampurkan suatu basa lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu asam kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam asam konjugasi dari basa lemah tersebut.

Contoh: larutan penyangga yang mengandung NH₃ dan NH₄⁺

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan:

NH₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Pada penambahan asam (H⁺), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan NH₄⁺ dan OH⁻, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion OH⁻ yang menjadi berkurang karena H⁺ yang ditambahkan bereaksi dengan OH⁻ membentuk H₂O. Dengan kata lain, asam yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen basa lemah (NH₃).

Pada penambahan basa (OH⁻), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan NH₃ dan air. Dengan kata lain, basa yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen asam konjugasi (NH₄⁺).

pH Larutan Penyangga

Larutan penyangga asam

Dalam larutan buffer asam yang mengandung CH₃COOH dan CH₃COO⁻, terdapat kesetimbangan:

CH₃COOH(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq)

Setelah disusun ulang, persamaan pH larutan di atas akan menjadi persamaan larutan penyangga yang dikenal sebagai persamaan Henderson – Hasselbalch sebagaimana persamaan berikut ini:

Jika a = jumlah mol asam lemah, g = jumlah mol basa konjugasi, dan V = volum larutan penyangga,

Larutan penyangga basa

Dalam larutan buffer basa yang mengandung NH₃ dan NH₄⁺, terdapat kesetimbangan:

NH₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Jika b = jumlah mol basa lemah, g = jumlah mol asam konjugasi, dan V = volum larutan penyangga,

Contoh Soal Larutan Penyangga

Tentukan pH larutan penyangga yang dibuat dengan mencampurkan:

1.       10 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 10 mL larutan CH₃COONa 1 M

2.       b. 20 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 10 mL larutan KOH 0,1 M

3.       c. 40 mL larutan NH₃ 0,1 M dengan 4 mL larutan NH₄Cl 0,1 M

K_a CH₃COOH = 1 × 10⁻⁵; K_b NH₃ = 1 × 10⁻⁵

Jawab:

1.       Larutan penyangga dengan CH₃COOH sebagai asam lemah dan CH₃COONa sebagai garam basa konjugasi

a = mol CH₃COOH = 10 mL × 0,1 mmol/mL = 1 mmol

g = mol CH₃COO⁻ = mol CH₃COONa = 10 mL × 1 mmol/mL = 10 mmol

2.       0 mL larutan basa kuat KOH 0,1 M (1 mmol KOH) akan bereaksi dengan 20 mL larutan asam lemah CH₃COOH 0,1 M (2 mmol CH₃COOH) menghasilkan air dan garam basa konjugasi CH₃COOK.

CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l)

3.       Larutan penyangga dengan NH₃ sebagai basa lemah dan NH₄Cl sebagai garam asam konjugasi

b = mol NH₃ = 40 mL × 0,1 mmol/mL = 4 mmol

g = mol NH₄⁺ = mol NH₄Cl = 4 mL × 0,1 mmol/mL = 0,4 mmol

Read More

Menghafal Sudut Istimewa

TRIGONOMETRI

Teknik Mudah menghafal Sudut Istimewa 0 sampai 360 derajat

(Oleh: Yunus Adiantor)

Kali ini saya akan berbagai tentang cara mudah menghafal Sudut Istimewa 0 sampai 360 derajat, pengalaman pribadi ketika sedang membimbing peserta OSK, OSP, dan OSN SMA dalam bidang Astronomi (khsususnya Matematika), dimana peserta tersebut cukup kesulitan dalam menhafalkan konsep trigonometri dasar (istimewa)!!

Simak ya……!!!

Seperti yang kita tau, Sudut Istimewa itu umumnya yang dihafalkan 0°, 30°, 45°, 60°, dan 90°. Kalau dibuat tabel seperti ini:

Itu cuma 5 jenis sudut, iya kan? gimana kalau sampai 360? banyak kan yang harus dihafal?  Maka dari itu saya akan kasih tipsnya agar kamu cuma menghafal 5 itu saja, kamu bisa nentuin sampai 360...

Kuncinya pada gambar berikut

Dinamika Sudut Istimewa Trigonometri

 Maksudnya dari gambar diatas Apa?

Dari gambar diatas kita tau kalau Sudutnya sebenarnya hanya 0 sampai 90 saja. Nilai dari Trigonometrinya sama aja.
Kita coba menentukan nilainya lewat gambar tersebut ya.

Menentukan Nilai dari Sudut yang lebih dari 90°

Kita ambil contoh:

[ Contoh 1] Nilai Sin 225° adalah?

Kita simpulkan Sudut 225° itu seperti gambar dibawah ini:

Dari gambar diatas kita simpulkan:
Sin 225° = Sin 45°
Nilainya bernilai Negative, karena berada pada Kuadran 3,
Jadi Sin 225° = -Sin 45°
                     = -1/2√2
Sejauh ini dapat difahami?
Kita ambil contoh-contoh lain.

[Contoh 2] Nilai dari Cos 120°?

Kita gambar seperti ini:

Berarti Cos 120° = Cos 60°
Nilainya Negative, karena berada pada Kuadran 2.
Jadi Cos 120° = -Cos 60°
                       = -1/2

Mudah Sekali bukan? Kita juga sebenarnya tidak perlu menggambarnya.. cukup memahami gambarnya aja..
Kalau kita jawab cepet ya gini :
1) Tan 300° ?
2) Sin 240° ?
3) Cos 330° ?
4) Sin 150° ?
5) Tan 225° ?
Jawabnya tinggal gini :
1) Tan 300° ada pada kuadran 4 dan nilainya sama dengan Tan 60°
    Tan 300° = -Tan 60°
                   = -√3
2) Sin 240° ada pada kuadran 3 dan nilainya sama dengan Sin 60°
    Sin 240° = -Sin 60°
                  = -1/2√3
3) Cos 330° ada pada kuadran 4 dan nilainya sama dengan Cos 30°
    Cos 330° = Cos 30°
                    = 1/2√3
dan sisanya kamu cari sendiri ya .. !

Semoga Ilmu ini dapat bermanfaat dan selamat mempersiapkan diri dalam ajang OSP 2017 yang tak lama lagi akan bergulir.

Salamat Belajar

Read More