Derajat Ionisasi

Kata Kunci: arus listrik, derajat ionisasi, kekuatan ionisasi

Ditulis oleh Zulfikar pada 06-06-2010

Persiapkan juga peralatannya yaitu bola lampu kecil, kabel, batangan logam besi atau tembaga, selanjutnya dirangkai seperti Gambar 8.2

Gambar 8.2. Rangkaian peralatan untuk uji sifat daya hantar listrik larutan

Jika kita lakukan pengamatan, dan hasil pengamatan disederhanakan seperti Table 8.1 di bawah ini :

Tabel 8.1. Pengamatan daya hantar listrik pada larutan

Dari hasil pengamatan percobaan dapat disimpulkan bahwa larutan dapat dibagi menjadi dua bagian. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik adalah larutan elektrolit. Sedangkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik adalah larutan non-elektrolit, dan kita simpulkan pada Tabel 8.2.

Tabel 8.2. Contoh larutan yang bersifat elektrolit dan non-elektrolit

Percobaan berikutnya dapat kita lakukan terhadap beberapa larutan elektrolit misalnya, larutan natrium klorida (NaCl), tembaga (II) sulfat (CuSO4), asam nitrat (HNO3), asam cuka (CH3COOH), asam oksalat (C2H2O4) dan asam sitrat (C6H8O7).

Dengan cara yang sama dengan percobaan diatas, hasil pengamatan disederhanakan dalam Tabel 8.3 dibawah ini.

Tabel 8.3. Pengamatan daya hantar terhadap beberapa larutan elektrolit

Hasil ini mengindikasikan bahwa terdapat dua larutan elektrolit yaitu larutan elektrolit kuat dan lemah yang ditunjukkan dengan nyala lampu, Lihat Tabel 8.4.

Kuat lemahnya larutan elektrolit sangat ditentukan oleh partikel-partikel bermuatan di dalam larutan elektrolit. Larutan elektrolit akan mengalami ionisasi, dimana zat terlarutnya terurai menjadi ion positif dan negatif, dengan adanya muatan listrik inilah yang menyebabkan larutan memiliki daya hantar listriknya.

Proses ionisasi memegan peranan untuk menunjukkan kemapuan daya hantarnya, semakin banyak zat yang terionisasi semakin kuat daya hantarnya. Demikian pula sebaliknya semakin sulit terionisasi semakin lemah daya hantar listriknya.

Kekuatan ionisasi suatu larutan diukur dengan derajat ionisasi dan dapat disederhanakan dalam persamaan dibawah ini:

Untuk larutan elektrolit besarnya harga 0 < ɲ ч 1, untuk larutan non-elektrolit maka nilai ɲ = 0.

Dengan ukuran derajat ionisasi untuk larutan elektrolit memiliki jarak yang cukup besar, sehingga diperlukan pembatasan larutan elektrolit dan dibuat istilah larutan elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah. Untuk elektrolit kuat harga ɲ = 1, sedangkan elektrolit lemah harga derajat ionisasinya, 0 < ɲ < 1. Untuk mempermudah kekuatan elektrolit skala derajat ionisasi pada Gambar 8.3.

Gambar 8.3. Skala derajat ionisasi untuk larutan elektrolit

Derajat Kekuatan Asam Basa

Oleh : Budiyanto | 2 Comments

Derajat Kekuatan Asam Basa – Sebelumnya anda telah mempelajari tentang sifat asam basa menurut Arrhenius, yang menjadi pertanyaan sekarang adalah apa kategori suatau larutan disebut asam kuat atau basa kuat atau asam lemah dan basa lemah? Bagaimanakah cara menghitung derajat keasaman (pH) suatu larutan? Bagaimana cara menghitung konsentrasi larutan asam atau larutan basa? Dan bagaimana Hubungan Derajat Ionisasi dan Tetapan Ionisasi. Untuk menjawab semua pertanyaan diatas simaklah artikel mengenai Derajat Kekuatasan Asam Basa ini!

Derajat Kekuatan Asam Basa. Anda mengetahui bahwa larutan dapat digolongkan sebagai larutan asam, larutan basa, dan larutan netral. Derajat kekuatan asam atau basa dari suatu larutan dapat dihitung dari nilai pH atau pOH. Di Kelas X, Anda telah mengetahui bahwa larutan ada yang bersifat elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan nonelektrolit. Demikian juga zat-zat yang bersifat asam atau basa memiliki derajat kekuatan asam basa yang berbeda. Suatu larutan digolongkan asam kuat jika memiliki daya hantar listrik kuat (larutan elektrolit kuat) dan nilai pH rendah (konsentrasi molar ion H+ tinggi). Sebaliknya, jika daya hantar listrik lemah dan nilai pH sedang (sekitar 3–6), larutan tersebut tergolong asam lemah. Demikian juga larutan basa dapat digolongkan sebagai basa kuat jika memiliki daya hantar listrik kuat dan pH sangat tinggi. Jika daya hantar listrik lemah dan nilai pH sedang (sekitar 8–11), larutan tersebut tergolong sebagai basa lemah. Mengapa larutan asam atau basa memiliki kekuatan berbeda untuk konsentrasi molar yang sama? Semua ini dapat dijelaskan berdasarkan pada konsentrasi molar asam atau basa yang dapat terionisasi di dalam pelarut air. Banyaknya zat yang terionisasi di dalam larutan disebut derajat ionisasi (α). Nilai α dapat ditentukan dari persamaan berikut.

Derajat ionisasi menyatakan kekuatan relatif asam atau basa dalam satuan persen. Jika nilai α ≈ 100%, digolongkan asam atau basa kuat, sedangkan jika nilai α < 20%, digolongkan asam atau basa lemah.

1. Pengertian Asam Kuat dan Basa Kuat

Asam kuat adalah zat yang di dalam pelarut air mengalami ionisasi sempurna (α ≈ 100%). Di dalam larutan, molekul asam kuat hampir semuanya terurai membentuk ion H+ dan ion negatif sisa asam. Contoh asam kuat adalah HCl, HNO₃, dan H₂SO₄.

Contoh Menentukan Konsentrasi Ion dalam Larutan Asam Kuat

Berapakah konsentrasi H⁺, Cl^–, dan HCl dalam larutan HCl 0,1 M?

Jawab:

HCl tergolong asam kuat. Dalam air dianggap terionisasi sempurna (100%). Reaksi ionnya:

HCl(aq)⎯⎯→H+(aq) + Cl–(aq)

Perhatikan konsentrasi molar masing-masing spesi dalam larutan HCl 0,1 M berikut.

Spesi	[HCl](M)	[H+](M)	[Cl–](M)
Konsentrasi awal	0,1	0	0
Teroinisasi	≈100%	–	–
Konsentrasi akhir	≈0	≈ 0,1 M	≈ 0,1 M

Jadi, setelah terionisasi, dalam larutan HCl 0,1 M terdapat [H⁺] = 0,1 M; [Cl–] = 0,1 M; dan [HCl] dianggap tidak ada. Sama halnya dengan asam, zat yang di dalam larutan bersifat basa dapat digolongkan sebagai basa kuat dan basa lemah berdasarkan kesempurnaan ionisasinya. Basa kuat adalah zat yang di dalam air terionisasi sempurna (α ≈ 100%), sedangkan basa lemah terionisasi sebagian. Perhatikan Contoh berikut.

Contoh Menentukan Konsentrasi Ion dalam Larutan Basa Kuat

Hitunglah konsentrasi ion-ion dalam larutan Mg(OH)₂ 0,1 M?

Jawab:

Mg(OH)₂ adalah basa kuat divalen, persamaan ionisasinya adalah

Mg(OH)₂(aq)⎯⎯→Mg²⁺(aq) + 2OH^–(aq)

Karena Mg(OH)₂ basa kuat, seluruh Mg(OH)₂ akan terurai sempurna menjadi ionionnya. Berdasarkan koefisien reaksi, konsentrasi masing-masing spesi di dalam larutan dapat dihitung sebagai berikut.

[Mg²⁺] = 0,1 M; [OH–] = 0,2 M; [Mg(OH)₂] = 0

2. Pengertian Asam dan Basa Lemah
Asam lemah adalah senyawa yang kelarutannya di dalam air terionisasi sebagian, sesuai derajat ionisasinya. Mengapa asam lemah terionisasi sebagian? Berdasarkan hasil penyelidikan diketahui bahwa zat-zat yang bersifat asam lemah, di dalam larutan membentuk kesetimbangan antara molekul-molekul asam lemah dengan ion-ionnya. Contohnya, jika asam lemah HA dilarutkan dalam air, larutan tersebutakan terionisasi membentuk ion-ion H⁺ dan A^–. Akan tetapi pada waktu bersamaan ion-ion tersebut bereaksi kembali membentuk molekul HA sehingga tercapai keadaan kesetimbangan. Persamaan reaksinya:

HA(aq)⇄ H⁺(aq) + A^–(aq)

Karena HA membentuk keadaan kesetimbangan, pelarutan asam lemah dalam air memiliki nilai tetapan kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan untuk asam lemah dinamakan tetapan ionisasi asam, dilambangkan dengan Ka. Rumusnya sebagai berikut.

Dalam larutan asam lemah, semua Hukum-Hukum Kesetimbangan yang sudah Anda pelajari, berlaku di sini. Nilai tetapan ionisasi asam tidak bergantung pada konsentrasi awal asam lemah yang dilarutkan, tetapi bergantung pada suhu sistem. Jika nilai tetapan ionisasi asam diketahui, konsentrasi ion H+ dan ion sisa asam lemah dapat ditentukan. Perhatikan reaksi kesetimbangan asam lemah HA dengan konsentrasi awal misalnya, [C] M. Oleh karena HA adalah asam monoprotik, [H+] = [A–] sehingga

Pada rumus tersebut, konsentrasi awal HA dianggap tidak berubah atau konsentrasi HA yang terionisasi dapat diabaikan karena relatif sangat kecil dibandingkan dengan konsentrasi awal HA.

Contoh Menghitung [H⁺]Asam Lemah

Tentukan [H⁺] yang terdapat dalam asam asetat 0,1 M. Diketahui K_a CH₃COOH = 1,8 × 10^–5.

Jawab:

Asam asetat adalah asam lemah monoprotik. Persamaan ionisasinya:

CH₃COOH(aq) ⇄ CH₃COO^– (aq) + H⁺(aq)

[H+] = √CxK_a = √(0,1M)((1,8.10^-5) = 1,34 x 10^-3M

Jadi, konsentrasi ion H⁺ dalam larutan CH₃COOH 0,1 M adalah 1,34 × 10^–3 M

Basa lemah adalah basa yang terionisasi sebagian. Sama seperti pada asam lemah, dalam larutan basa lemah terjadi kesetimbangan di antara molekul basa lemah dan ion-ionnya. Keadaan kesetimbangan suatu basa lemah, misalnya BOH dapat dinyatakan sebagai berikut.

BOH ⇄ B⁺ + OH^–

Tetapan kesetimbangan basa lemah atau tetapan ionisasi basa dilambangkan dengan K_b. Besarnya tetapan ionisasinya sebagai berikut.

Untuk basa monovalen berlaku hubungan seperti pada asam lemah. Rumusnya sebagai berikut

Contoh Menghitung [OH–] dari Basa Lemah

Hitunglah [OH^–] yang terdapat dalam NH₃ 0,1 M. Diketahui K_b NH₃ = 1,8 × 10^–5.

Jawab:

Amonia adalah basa lemah monovalen. Persamaan ionisasinya:

NH₃(aq) + H₂O(l) ⇄ NH₄⁺(aq) + OH^–(aq)

[OH^–]= √CxK_b = √(0,1M)((1,8.10^-5) = 1,34 × 10^–3 M

Jadi, konsentrasi OH^– dalam larutan NH₃ 0,1 M adalah 1,34 × 10^–3 M.

3. Hubungan Derajat Ionisasi dan Tetapan Ionisasi

Bagaimana hubungan antara tetapan ionisasi asam lemah (K_a) dan derajat ionisasi (α)? Hubungan ini dapat dinyatakan dengan diagram kesetimbangan berikut.

Jika konsentrasi HA mula-mula C dan terionisasi sebanyak α, konsentrasi HA yang terionisasi sebanyak aC. Adapun konsentrasi HA sisa sebanyak C(1–α). Oleh karena HA merupakan asam monoprotik maka konsentrasi H⁺dan A^– sama dengan HA terionisasi, yakni αC. Dengan demikian, tetapan ionisasi asamnya sebagai berikut.

Hubungan antara tetapan ionisasi basa lemah monovalen (K_b) dan derajat ionisasinya (α) sama seperti pada penjelasan asam lemah. Tetapan ionisasi basanya sebagai berikut.

Contoh Menghitung Ka dan a dari Asam Lemah

Senyawa HF merupakan asam lemah. Jika 0,1 mol HF dilarutkan dalam 1 liter larutan dan diketahui konsentrasi H⁺ = 0,0084 M. Tentukan nilai K_a dan α?

Jawab:

Untuk menentukan Ka HF, berlaku hukum-hukum kesetimbangan kimia.

Tetapan ionisasi HF adalah: K_a = [H⁺][F^-][HF]^-1 = (0,0084)²(0,0916) = 7,7 x 10^-4
Derajat ionisasi HF dapat dihitung dengan rumus:

7,7 x 10^-4 = (0,1)(α)²(1- α)^-1 = α² + 0,0077a – 0,0077 = 0
α = 8,4%

#Konsentrasi H+ dan OH– dalam larutan dinyatakan dengan pH dan pOH, dengan rumus: pH = –log [H+] dan pOH = –log [OH–]. #Hubungan pH dan pOH dinyatakan melalui tetapan ionisasi air, yaitu: pKw = pH + pOH = 14. #Asam dan basa kuat adalah asam basa yang terionisasi sempurna di dalam air: Konsentrasi H+ atau OH– dalam larutan asam-basa kuat sama dengan konsentrasi asam dan basa semula: [H+] = [HX] dan [OH–] = [MOH] #Asam dan basa lemah terionisasi sebagian di dalam air dan membentuk kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan ionisasinya sebagai berikut. Ka = [H+] . [A-] . [HA]-1 dan Kb = [B+] . [OH-] . [BOH]-1 #Konsentrasi H+ dan OH– dalam larutan asam dan basa lemah sesuai rumus berikut. [H+] = √Ka x C dan [OH-] = √Kb x C #Kekuatan ionisasi asam basa dinyatakan dengan derajat ionisasi (α), dirumuskan sebagai berikut. α = [(Jumlah zat yang terionisasi) (Jumlah zat mula-mula)-1] 100% #Hubungan derajat ionisasi dan tetapan ionisasi asam dan basa lemah dinyatakan dengan persamaan: Ka = (Cα2) (1 – α ) dan Kb = (Cα2) (1 – α )