Teori Tolakan Pasangan Elektron

         Blog KoKim - Salah satu teori yang berkaitan dengan "teori domain elektron" yang akan kita bahas pada artikel ini adalah materi Teori Tolakan Pasangan Elektron. Konsep yang dapat menjelaskan bentuk geometri (struktur ruang) molekul dengan pendekatan yang tepat adalah Teori Tolakan Pasangan Elektron Valensi (Valence Shell Electron Pair Repulsion = VSEPR). Teori ini disebut juga sebagai Teori Domain. Teori Domain dapat menjelaskan ikatan antaratom dari PEB dan PEI yang kemudian dapat memengaruhi bentuk molekul. Dalam teori ini dinyatakan bahwa "pasangan electron terikat dan pasangan elektro bebas, yang secara kovalen digunakan bersama-sama diantara atom akan saling menolak, sehingga pasangan itu akan menempatkan diri sejauh-jauhnya untuk meminimalkan tolakan". Teori VSEPR pertama kali dikembangkan oleh ahli kimia dari Kanada, R.J. Gillespie (1957).

         Menurut teori VSEPR, bentuk molekul dapat diramalkan dari jumlah pasangan elektron valensi atom pusat, dan juga posisi pasangan elektron tersebut dalam atom pusat. Di atom pusat pasangan elektron ada pada berbagai posisi, yaitu pasangan elektron bebas-elektron bebas, pasangan elektron bebas-elektron terikat atau pasangan elektron terikat-elektron terikat. Masing-masing pasangan elektron bebas memiliki energi tolakan yang berbeda-beda. Energi tolakan elektron bebas-elektron bebas lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron bebas-elektron terikat. Energi tolakan elektron bebas-elektron terikat akan lebih besar dibandingkan dengan energi tolakan elektron terikat-elektron terikat.

"Urutan tolak-menolak antara pasangan elektron pada atom pusat dapat diurutkan sebagai :
PEB-PEB > PEI-PEB > PEI - PEI ".

         PEB mempunyai gaya tolak-menolak sejauh mungkin sehingga tolakannya minimum. Perbedaan kekuatan tolakan PEB dan PEI menyebabkan penyimpangan dalam susunan ruang elektron dari bentuk molekul yang seharusnya.

         Pada perkembangan lebih lanjut, pengertian domain elektron tidak hanya berlaku untuk ikatan rangkap tetapi termasuk ikatan tunggal. Jika jumlah elektron dalam domain elektron semakin banyak, maka gaya tolak-menolaknya akan semakin besar. Berdasarkan jumlah atomnya, maka urutan gaya tolak-menolak pada domain elektron ikatan adalah sebagai berikut:
"Domain elektron ikatan rangkap 3 lebih besar dari domain elektron ikatan rangkap 2, sedangkan domain electron ikatan 2 lebih besar dibandingkan elektron ikatan tunggal".

         Apabila pada molekul BCl$_2$ atom pusat B dinotasikan dengan A, sedangkan ikatan dengan Cl yang terjadi dengan 2 pasang elektron ikatan dinotasikan dengan X$_2$, maka molekul BCl$_2$ dan molekul sejenis dinotasikan dengan AX$_2$. SO$_2$ dinotasikan dengan AX$_2$E, dengan E menunjukkan jumlah pasangan pa sangan elektron bebas. Notasi semacam ini disebut sebagai notasi VSEPR. Perhatikan notasi VSEPR dan bentuk molekul beberapa senyawa pada tabel berikut ini:

Keterangan:
AX$_m$E$_n$ = rumus bentuk molekul, dengan
A : atom pusat
X : semua atom yang terikat pada atom pusat
E : domain elektron bebas
m : jumlah pasangan elektron ikatan (PEI)
n : jumlah pasangan elektron bebas (PEB)
A* = aksial
E* = ekuatorial

Cara meramalkan bentuk molekul suatu senyawa berdasarkan teori domain elektron sebagai berikut:
1) Tulis struktur Lewis-nya.
2) Tentukan jumlah domain elektron di sekitar atom pusat, jumlah domain elektron ikatan (PEI) dan jumlah domain elektron bebas (PEB) dari struktur Lewis.
3) Tentukan rumus bentuk molekulnya.
4) Bandingkan dengan tabel di atas

Contoh:
Tentukan PEB, PEI, serta notasi VSEPR dan bentuk molekul dari:
a. CO$_2 \, $ b. NH$_3 \, $ c. CH$_4$

jawab:
a. CO$_2$
Tulis struktur Lewis: CO$_2$ (jumlah elektron terluar C : 4 dan O : 2)
*). Dari struktur O = C = O itu diperoleh
a. jumlah pasangan elektron di sekitar atom pusat = 2,
b. jumlah pasangan elektron ikatan (PEI) = 2,
c. jumlah pasangan elektron bebas (PEB) = 0.
*). Rumus yang diperoleh AX$_2$
*). Dari tabel, rumus AX$_2$ adalah bentuk molekul linear
Jadi, bentuk molekul CO$_2$ adalah linear.

b. NH$_3$
Atom pusat N memiliki nomor atom 7, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^3$, sehingga memiliki 5 elektron valensi. Atom C mengikat 3 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom :
N = 5 $\times$ 1 = 5 elektron
H = 3 $\times$ 1 = 3 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, 3 pasang merupakan PEI (3 elekton atom N berikatan dengan 3 elektron atom H), dan sepasang elektron merupakan PEB (Pasangan Elektron Bebas). Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul NH$_3$ dengan notasi VSEPR AX$_3$E memiliki bentuk molekul piramida trigonal.

c. CH$_4$
Atom pusat C memiliki nomor atom 6, dengan konfigurasi elektron: $1s^2, 2s^2, 2p^2$, sehingga mempunyai 4 elektron valensi. Atom C mengikat 4 atom H yang masing-masing memiliki 1 elektron tunggal, sehingga:
Jumlah atom:
C = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
H = 4 $\times$ 1 = 4 elektron
total = 8 elektron
Dari 8 elektron (4 pasang elektron) tersebut, keempatnya merupakan PEI (Pasangan Elektron Ikatan) dengan 1 elekton atom C berikatan dengan 1 elektron atom H. Berdasarkan data pada tabel, kita dapat menyimpulkan bahwa molekul CH$_4$ dengan notasi VSEPR AX$_4$, memiliki bentuk molekul tetrahedron (tetrahedral).

       Demikian pembahasan materi Teori Tolakan Pasangan Elektron. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori hibridisasi.

Teori Domain Elektron

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Teori Domain Elektron. Domain berarti wilayah atau daerah. Domain elektron berarti suatu wilayah yang ditempati oleh elektron. Adapun elektron yang dimaksud di sini adalah elektron dari atom-atom pembentuk molekul, meliputi pasangan elektron bebas (PEB) dan pasangan elektron ikatan (PEI).

         Sebuah molekul memiliki bentuk atau struktur yang berbeda dengan struktur molekul lain. Bentuk molekul berarti cara atom tersusun di dalam ruang. Bentuk molekul ini banyak memengaruhi sifat-sifat fisis dan kimia dari molekul tersebut, khususnya dalam reaksi kimia. Ketika dua molekul dicampurkan untuk bereaksi, ada kemungkinan reaksi tidak berhasil dikarenakan struktur tiga dimensi dan orientasi relatif molekul-molekul tersebut tidak tepat. Dalam reaksi biologi, terutama pada obat dan aktivitas enzim, struktur molekul sangat penting untuk mengetahui kecocokan antara bentuk molekul dengan tapak atau membran yang dipakai.

         "Bentuk molekul adalah gambaran tentang susunan atom-atom dalam molekul berdasarkan susunan ruang pasangan elektron dalam atom atau molekul, baik pasangan elektron yang bebas maupun yang berikatan".

Bentuk suatu molekul dapat diperkirakan berdasarkan "teori tolakan pasangan elektron" maupun "teori hibridisasi". Bagaimanakah bentuk suatu molekul berdasarkan teori tersebut? Kedua teori ini yang berkaitan dengan teori domain elektron akan kita bahas selanjutnya.

       Demikian pembahasan materi Teori Domain Elektron . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori tolakan pasangan elektron dan teori hibridisasi.

Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Sifat Fisis Senyawa

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Sifat Fisis Senyawa. Gaya antarmolekul akan berpengaruh terhadap sifat fisis suatu senyawa. Gaya tarik-menarik antara muatan positif dari dipol yang satu dengan muatan negatif dari dipol yang lain akan menentukan sifat fisis molekul, seperti titik didih dan titik beku. Gaya tarik-menarik juga menentukan bagaimana wujud suatu molekul, apakah berupa padatan, cair atau uap. Gaya tarik-menarik yang besar antaratom memungkinkan molekul pada suhu tertentu berbentuk padatan. Pada keadaan gas, molekul berdiri sendiri dan tidak ada gaya tarik-menarik antarmolekul. Pada keadaan cair, akan dibutuhkan lebih sedikit gaya tarik-menarik antarmolekul diban dingkan keadaan padatnya.

         Perubahan bentuk molekul padatan menjadi cair memerlukan energi yang besar untuk mengimbangi gaya tarik-menarik tersebut. Energi ini ditunjukkan dengan titik cair (titik leleh) molekul. Begitu pula untuk menguapkan molekul yang berupa cairan, diperlukan energi yang ditunjukkan dengan titik didih. Maka, apabila gaya tarik antarmolekul besar, semakin besar pula titik didihnya. Titik beku menunjukkan besarnya energi yang dibutuhkan molekul untuk berikatan. Besarnya titik beku sebanding dengan gaya yang terjadi antarmolekulnya.

Perhatikan contoh soal berikut:
Tentukan wujud molekul di bawah ini dengan melihat sifat fisisnya.

Jawab:
Wujud molekulnya

       Demikian pembahasan materi Pengaruh Gaya Antarmolekul terhadap Sifat Fisis Senyawa . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan teori domain elektron.

Ikatan Hidrogen

         Blog KoKim - Jenis gaya tarik-menarik antarmolekul diantaranya "gaya london", "gaya dipol-dipol", dan yang akan kita bahas pada artikel ini adalah jenis ketiga yaitu Ikatan Hidrogen. Apabila kita perhatikan keelektronegatifan dari unsur H$_2$O, HF, dan NH$_3$, atom H mempunyai sifat sangat positif, sedangkan atom O, F, dan N mempunyai sifat sangat negatif. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini menyebabkan atom H terikat kuat pada atom O, F dan N. Ikatan ini yang disebut sebagai ikatan hidrogen. Ikatan ini terjadi jika molekul polar mengandung satu atom hidrogen terikat pada atom yang sangat elektronegatif seperti F, O, dan N. Ikatan kovalen polar antara hidrogen dan salah satu atom itu akan terpolarisasi dan tarikan antara molekul-molekul itu cukup kuat. Besar energi ikatannya sekitar 13-30 kJ mol$^{-1}$. Atom-atom yang dapat membentuk ikatan hidrogen adalah N dalam NH$_3$, O dalam H$_2$O, dan F dalam HF. Hal ini dapat dipahami karena ketiga atom tersebut memiliki elektronegativitas yang tertinggi. Perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar: struktur senyawa H$_2$O dan HF
Tanda ... menunjukkan ikatan hidrogen

Perhatikan data Mr dan perbedaan keelektronegatifan dari beberapa molekul pada Tabel di bawah ini:

         Bandingkan elektronegativitas unsur-unsur dalam satu golongan, seperti yang tertulis pada tabel di atas. Tabel ini menunjukkan bahwa dalam satu golongan, yakni golongan VIIA, kemampuan menarik dari atom H lebih efektif pada unsur dengan Mr yang lebih kecil, karena perbedaan elektronegativitasnya yang tinggi. Padahal secara teoritis, semakin besar Mr semakin besar pula elektronegativitasnya. Mengapa bisa demikian? Kasus penyimpangan tersebut disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen. Gaya yang dihasilkan oleh ikatan hidrogen lebih kuat dibandingkan Gaya Van der Walls. Pada unsur-unsur golongan VII dalam tabel di atas, terbentuk ikatan hidrogen yang kuat dan menyebabkan penyimpangan sifat fisis pada molekul sehingga molekul dengan ikatan hidrogen mempunyai titik didih yang relatif tinggi.

         Pada umumnya terdapat hubungan antara titik didih suatu senyawa dengan massa molekul relatifnya. Titik didih akan naik jika massa molekul relatif juga naik, kecuali HF, H$_2$O, dan NH$_3$. Ketiga senyawa tersebut mempunyai titik didih yang tinggi dibandingkan senyawa lain dalam kelompoknya. Perhatikan grafik berikut ini:

         Fakta tersebut menunjukkan bahwa adanya gaya tarik-menarik antarmolekul HF, H$_2$O, dan NH$_3$ bersifat polar, gaya dipol-dipolnya tidak cukup kuat untuk menerangkan titik didih yang mencolok tersebut. Peristiwa tersebut menunjukkan adanya ikatan hidrogen pada senyawa itu. Ikatan F-H, O-H, dan N-H bersifat sangat polar, atom H dalam senyawa tersebut sangat positif. Akibatnya atom H dari satu molekul terikat kuat pada atom tetangganya yang memiliki elektronegativitas tinggi.

       Demikian pembahasan materi Ikatan Hidrogen. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan pengaruh gaya antarmolekul terhadap sifat fisis senyawa.

Gaya Tarik-Menarik Dipol-dipol

         Blog KoKim - Setelah mempelajari tentang "gaya london", pada artikel ini kita lanjutkan dengan pembahasan materi Gaya Tarik-Menarik Dipol-dipol. Molekul dengan sebaran elektron tidak simetris akan bersifat polar. Molekul ini akan memiliki perbedaan muatan (dipol) yang menyebabkan bersifat polar. Molekul yang mempunyai momen dipol permanen disebut polar. Sedangkan senylautanya dinamakan senyawa polar. Molekul-molekul yang ada di dalam senyawa polar cenderung untuk menyusun diri sehingga ujung yang berbeda muatan akan saling mendekat dan saling tarik-menarik. Gaya tarik-menarik dipol-dipol merupakan gaya tarik-menarik antara dua molekul polar. Dipol-dipol molekul tersebut akan saling tarik pada kutub-kutub dengan muatan berllautanan, yaitu positif dan negatif.

Gambar: bagan gaya tarik dipol suatu senyawa

         Kekuatan tarikan yang timbul akan lebih besar daripada tarikan pada molekul nonpolar. Jadi, zat-zat yang mempunyai molekulmolekul polar cenderung memiliki titik didih dan titik leleh lebih tinggi daripada molekul nonpolar dengan ukuran sama. Kekuatan gaya tarik dipol-dipol ini lebih kuat dibandingkan dengan Gaya London pada molekul non-polar. Tabel di bawah ini memberikan perbedaan sifat fisis antara molekul polar dan non-polar.

         Gaya tarik-menarik antar-molekul, yaitu Gaya London dan gaya tarik dipol-dipol bergabung untuk mengadakan ikatan antarmolekul. Gabungan kedua gaya ini disebut sebagai Gaya Van der Walls. Gaya London terdapat pada setiap zat, baik bersifat polar maupun nonpolar. Sedangkan gaya tarik dipol-dipol hanya terdapat dalam senyawa polar. Dalam hal ini, gaya Van der waals juga memiliki peran cukup penting. Karena dalam membandingkan titik didih atau sifat fisika lainnya tidak dapat hanya dilihat dari satu sisi, gaya tarik dipol sesaat-dipol terimbas atau gaya tarik menarik dipol-dipol. Gaya London lebih dominan daripada dipol-dipol.

Contoh:
Jelaskan mana yang lebih besar titik didihnya HI atau HCl?
Jawab
HCl mempunyai momen dipol 1,08 lebih polar jika dibandingkan dengan HI (0,38). Kenyataan HI mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan HCl, mengapa? Jika ditinjau dari massa molekul relatif, maka massa molekul relatif HCl (Mr = 35,5) lebih kecil dari HI (Mr = 127,9). Oleh karena itu, massa HI lebih besar dari HCl sehingga gaya London HI lebih kuat dari HCl. Dengan demikian, gaya Van der Waal HI lebih besar daripada HCl.

Contoh lain CO$_2$ dan H$_2$O. Karbon dioksida, CO$_2$ bersifat karakteristik dari molekul-molekul di mana momen ikatan saling mematikan. Artinya momen dipol (total dipol) molekul tersebut sama dengan 0. Walaupun ikatan kovalen dalam molekul tersebut, C = O, bersifat polar, penataan yang simetris dari ikatan menyebabkan momen-momen ikatan saling meniadakan dan molekul keseluruhan bersifat nonpolar.

Dari rumus senyawanya saja, dapat diduga bahwa molekul H$_2$O akan analog dengan molekul CO$_2$. Tetapi pada kenyataannya, H$_2$O mempunyai momen dipol yang cukup besar. Selain itu, H$_2$O memiliki domain elektron bebas dan membentuk sudut sehingga molekul H$_2$O bersifat polar. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar: bentuk molekul H$_2$O dan CO$_2$ .

       Demikian pembahasan materi Gaya Tarik-Menarik Dipol-dipol . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan ikatan hidrogen.

Gaya London : Gaya Tarik-menarik Dipol Sesaat-Dipol Terimbas

         Blog KoKim - Artikel pertama yang akan kita bahas berkaitan dengan "ikatan kimia 2 : gaya antarmolekul" adalah materi Gaya London : Gaya Tarik-menarik Dipol Sesaat-Dipol Terimbas . Elektron akan senantiasa bergerak dalam orbital. Perpindahan elektron dari satu orbital ke orbital lain mengakibatkan suatu molekul yang tadinya bersifat nonpolar dapat menjadi polar. Sehingga timbul dipol (polar) sesaat. Dipol tersebut disebut sesaat karena dapat berubah jutaan kali setiap detiknya. Hal ini disebabkan adanya tarikan antara elektron satu molekul dan inti molekul lain. Suatu getaran dalam sebuah molekul mengimbas suatu geseran dalam elektron-elektron molekul tetangga. Tarikan lemah ini pertama kali diuraikan oleh ilmuwan fisika, berasal dari Jerman, FritzLondon (dikenal London), pada tahun 1930-an sehingga sering disebut gaya London. Mekanismenya terlihat seperti gambar di bawah ini.

Gambar: mekanisme Gaya London

Berdasarkan gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut.
1) Molekul nonpolar mempunyai sebaran muatan lautan elektron setimbang dan simetris dalam keadaan normal, elektron terdistribusi merata dalam molekul.
2) Pada waktu-waktu tertentu (sesaat) dapat terjadi pengutuban atau pembentukan dipol yang disebut dipol sesaat.
3) Sisi bermuatan parsial negatif dari dipol sesaat akan mempengaruhi kerapatan elektron molekul terdekat sehingga membentuk dipol, hal ini memungkinkan dua molekul membentuk ikatan yang disebut gaya London.
4) Gaya tarik-menarik ini hanya berlangsung sesaat, dikarenakan dipol sesaat dan terimbas muncul mengikuti fluktuasi elektron.

         Molekul mempunyai sifat polarisabilitas berbeda-beda. Polarisabilitas merupakan kemudahan suatu molekul untuk membentuk dipol sesaat atau mengimbas suatu dipol. Polarisabilitas sangat erat hubungannya dengan massa relatif molekul. Pada umumnya molekul dengan jumlah elektron yang besar akan lebih mudah mengalami polarisabilitas. Jika semakin besar nomor massa molekul relatif, maka semakin kuat pula gaya London yang bekerja pada molekul itu. Misal, dua molekul propana saling menarik dengan kuat dibandingkan dua molekul metana. Molekul dengan distribusi elektron besar lebih kuat saling menarik daripada molekul yang elektronnya kuat terikat. Misal molekul I$_2$ akan saling tarik-menarik lebih kuat daripada molekul F$_2$ yang lebih kecil. Dengan demikian titik didih I$_2$ akan lebih besar jika dibandingkan dengan titik didih F$_2$. Molekul yang mempunyai bentuk molekul panjang lebih mudah mengalami polarisabilitas dibandingkan dengan molekul dengan bentuk simetris. Misal deretan hidrokarbon dengan rantai cabang akan mempunyai titik didih lebih rendah jika dibandingkan dengan hidrokarbon dengan rantai lurus. Normal butana mempunyai titik didih lebih tinggi dibandingkan isobutana yang memiliki rantai cabang.

         Molekul dengan struktur panjang mempunyai kemungkinan lebih besar untuk mengalami dipol sesaat atau lebih mudah mengalami polarisabilitas. Hal ini dikarenakan molekul dengan struktur panjang mempunyai bidang yang lebih luas bila dibandingkan dengan molekul yang memiliki struktur lebih rapat dan kecil. Normal butana ($n$-butana) dan isobutana merupakan contoh 2 molekul dengan Mr sama.

Perhatikan contoh soal berikut untuk memahami kaitan jumlah elektron dengan Mr dan bentuk molekul.
Urutkan kekuatan Gaya London dari molekul di bawah ini:
a. H$_2$ (Ar H = 1)      c. N$_2$ (Ar N = 14)
b. O$_2$ (Ar O = 16)      d. Br$_2$ (Ar Br = 80)
e. F$_2$ (Ar F = 19)
Jawab:
Semakin besar Mr suatu mulekul, semakin besar pula gaya London-nya. Urutan kekuatan gaya London dari molekul adalah $ H_2 < N_2 < O_2 < F_2 < Br_2 \, $ karena $ Mr \, Br_2 > Mr \, F_2 > Mr \, O_2 > Mr \, N_2 > Mr \, H_2 $.

       Demikian pembahasan materi Gaya London : gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan gaya tarik-menarik dipol-dipol.

Ikatan Kimia 2 : Gaya Antarmolekul

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Ikatan Kimia 2 : Gaya Antarmolekul sebagai kelanjutan dari materi "ikatan kimia 1".  Coba renungkan kenapa air dapat berubah dalam tiga wujud? Air akan menjadi padat (es) jika suhunya diturunkan, tetapi jika suhu dinaikan (diberi kalor), maka air berubah menjadi uap. Mengapa dapat demikian? Pertanyaan tersebut akan dapat kalian ketahui jawabannya setelah mempelajari artikel ini.

         Kehidupan di dunia tidak akan terlepas dari ikatan. Coba bayangkan dapatkah kalian hidup sendirian tanpa teman? Rasanya sangat sulit bukan? Semua makhluk selalu ingin berikatan. Manusia hidup dengan menjalin berbagai ikatan, mulai dari ikatan perkawinan berdasarkan perbedaan jenis kelamin. Kemudian ikatan lebih lanjut mulai dari satu keluarga, satu rukun tetangga (RT), rukun warga (RW), sampai ikatan yang lebih besar dengan berbagai tujuan.

         Demikian pula halnya dengan atom dan molekul yang merupakan benda mati itupun tidak luput dari ikatan. Ikatan yang terjadi antaratom beraneka ragam, mulai dari ikatan karena perbedaan muatan (positif negatif), ikatan karena gaya berdasarkan gaya tarik-menarik dipol-dipol sesaat, ikatan yang membentuk jembatan hidrogen, dan ikatan-ikatan yang lain.

         Kenyataan di alam sangat jarang ditemukan atom dalam bentuk bebas. Atom-atom dalam bentuk bebas hanya ditemui pada suhu relatif tinggi. Agar menjadi stabil, atom-atom akan saling membentuk kelompok atom (misalnya O$_2$, H$_2$) atau membentuk molekul (CH$_4$, H$_2$O). Atom yang membentuk molekul akan mempunyai sifat jauh berbeda dengan atom-atom asalnya. Pada setiap molekul terdapat gaya tarik-menarik antaratom. Gaya tarik-menarik antaratom dalam molekul dinamakan ikatan kimia.

         Dalam aetikel ini akan dipelajari gaya tarik-menarik antarmolekul. Apa gaya tarik-menarik antarmolekul itu? Gaya tarik-menarik antarmolekul, yaitu gaya yang menyebabkan antarmolekul menjadi terikat dalam satu kelompok atau merupakan interaksi antara molekul-molekul dalam suatu zat (unsur atau senyawa) melalui gaya elektrostatis. Gaya antarmolekul ini sangat dipengaruhi kepolaran dari masingmasing molekul. Gaya tarik-menarik antarmolekul sangat berkaitan dengan sifat fisika dari senyawa yang bersangkutan. Beberapa sifat fisika dari senyawa antara lain titik didih, titik beku, kelarutan, kerapatan, tekanan uap, dan tekanan osmosis.

Secara garis besar terdapat tiga (3) jenis gaya tarik-menarik antarmolekul, yaitu
a. gaya tarik-menarik dipol sesaat-dipol terimbas atau Gaya London,
b. gaya tarik-menarik dipol-dipol, dan
c. ikatan Hidrogen.

Selain membahas ketiga jenis gaya tarik-menarik antarmolekul, kita juga membahas submateri lain yang terkait dengan materi ikatan kimia 2 yaitu :
*). pengaruh gaya antarmolekul terhadap sifat fisis senyawa
*). teori domain elektron
*). teori tolakan pasangan elektron
*). teori hibridisasi.

       Demikian pembahasan materi Ikatan Kimia 2 : Gaya Antarmolekul. Untuk mempelajari secara lebih mendalam tentang materi ikatan kimia 2 : gaya antarmolekul ini, teman-teman bisa mengikuti link submateri di atas, atau teman-teman bisa langsung membacanya melalui artikel terkait dibagian bawah setiap artikel. Terima kasih.

Kegunaan Hidrolisis Garam dalam Kehidupan

         Blog KoKim - Setelah kita mempelajari materi yang berkaitan dengan "hidrolisis garam", nah pada artikel ini kita akan membahas manfaat dari hidrolisis garam yaitu Kegunaan Hidrolisis Garam dalam Kehidupan. Ada beberapa kegunaan larutan suatu garam terhidrolisis yang umum digunakan dalamkehidupan sehari-hari, diantaranya:

1. Sebagai bahan pencuci

       Konsep hidrolisis garam digunakan dalam produk pemutih pakaian untuk menghilangkan noda. Pada produk ini digunakan garam NaOCl yang sangat reaktif. Adapun reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.
$ NaOCl(aq) \rightarrow Na^+(aq) + OCl^-(aq) $
OCl$^-$ merupakan basa konjugasi kuat (dari HOCl) yang akan terhidrolisis menurut persamaan reaksi berikut.
$ OCl^-(aq) + H_2O(aq) \rightleftharpoons HOCl(aq) + OH^-(aq) $

       Larutan pencuci dalam laboratorium atau dalam industri digunakan larutan natrium karbonat, Na$_2$CO$_3$ atau NaHCO$_3$ dan bukan larutan NaOH. Misalnya: kulit terkena asam kuat, segera dicuci dengan larutan Na$_2$CO$_3$ atau NaHCO$_3$ dan bukan larutan NaOH. Sebaliknya jika kulit terkena basa kuat, dicuci dengan larutan amonium klorida dan bukan larutan HCI.

2. Sebagai pupuk tanaman

       Selain itu, konsep hidrolisis garam juga dipakai pada pupuk tanaman, yaitu (NH$_4)_2$SO$_4$. Larutan (NH$_4)_2$SO$_4$ digunakan untuk menurunkan pH tanah. Persamaan reaksi yang terjadi adalah
$ (NH_4)_2SO_4(aq) \rightarrow 2NH_4^+(aq) + SO_4^{2-}(aq) $
NH$_4^+$ merupakan asam konjugasi kuat sehingga akan mengalami hidrolisis. Reaksinya adalah
$ NH_4^+(aq) \rightleftharpoons NH_3(aq) + H^+(aq) $

3. Sebagai obat-obatan

       Beberapa garam, seperti NH$_4$NO$_3$ juga digunakan sebagai bahan obat-obatan, misalnya untuk kompres dingin bagi atlit.

       Demikian pembahasan materi Kegunaan Hidrolisis Garam dalam Kehidupan. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan hidrolisis garam.

Penurunan Rumus pH pada Hidrolisis Garam

         Blog KoKim - Setelah sebelumnya kita mempelajari materi hidrolisis garam dari asam kuat dan basa lemah, hidrolisis garam dari asam lemah dan basa kuat, dan hidrolisis garam dari asam lemah dan basa lemah, dimana setiap perhitungan masing-masing berkaitan dengan rumus pH larutan. Pada artikel Penurunan Rumus pH pada Hidrolisis Garam ini kita akan menurunkan rumus-rumus yang telah digunakan sebelumnya. Kita akan menjabarkan konsep yang ada sehingga terbentuk rumus pH dari masing-masing hidrolisis garam.

Penurunan Rumus pH Hidrolisis garam asam lemah dan basa kuat

       Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa, contohnya Na$_2$CO$_3$, CH$_3$COOK, dan NaCN. Pada garam ini yang mengalami hidrolisis adalah anionnya (A$^-$) dengan reaksi:b
$A^- + H_2O \rightleftharpoons HA + OH^- $
Dari persamaan reaksi kesetimbangan di atas, maka dapat dicari harga ketetapan kesetimbangan (Kc)
$ K_c = \frac{[HA][OH^-]}{[A^-][H_2O]} $
Karena [H$_2$O] harganya relative tetap, maka:
$ K_c \times [H_2O] = K_h = \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]} $
Dengan mengalikannya dengan factor [H$^+$], maka persamaannya menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]} \times \frac{[H^+]}{[H^+]} \\ K_h & = \frac{[HA]}{[A^-][H^+]} \times [H^+][OH^-] \end{align} $

asam lemah HA di dalam air akan terdissosiasi sesuai persamaan reaksi berikut:
$ HA \rightleftharpoons H^+ + A^- $
Sehingga,dapat diperoleh harga ketetapan kesetimbangan asam (Ka) sebagai berikut:
$ K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} $
Bentuk $ \frac{1}{K_a} = \frac{[HA]}{[H^+][A^-]} \, $ dan $ K_w = [H^+][OH^-] $
Sehingga jika dikembalikan kepada rumus Kh akan menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{[HA]}{[A^-][H^+]} \times [H^+][OH^-] \\ K_h & = \frac{1}{K_a} \times K_w \\ K_h & = \frac{K_w}{K_a} \\ \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]} & = \frac{K_w}{K_a} \end{align} $
Karena asam lemah HA yang terdissosiasi sangat kecil, maka [HA] = [OH$^-$]
$ \begin{align} \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]} & = \frac{K_w}{K_a} \\ \frac{[OH^-][OH^-]}{[A^-]} & = \frac{K_w}{K_a} \\ \frac{[OH^-]^2}{[A^-]} & = \frac{K_w}{K_a} \\ [OH^-]^2 & = \frac{K_w}{K_a} \times [A^-] \\ [OH^-] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times [A^-] } \end{align} $
Dimana [A$^-$] adalah konsentrasi garam terhidrolisis sehingga untuk memudahkannya diganti dengan [G] yang artinya konsentrasi garam, sehingga persamaan menjadi:
$ \begin{align} [OH^-] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times [G] } \end{align} $
Barulah setelah itu dapat dicari harga pOH dari $- \log \, [OH^-]$, dan hubungannya dengan $ pH + pOH = 14$,
sehingga: pH = 14 - pOH .

Penurunan Rumus pH Hidrolisis garam asam kuat dan basa lemah

       Pada larutan hidrolisis basa lemah oleh asam kuat ini, yang terhidrolisis adalah kationnya. Dengan reaksi kesetimbangan sebagai berikut:
$ M^+ + H_2O \rightleftharpoons MOH + H^+ $
Dari persamaan reaksi kesetimbangan di atas, maka dapat dicari harga ketetapan kesetimbangan (Kc)
$ K_c = \frac{[MOH][H^+]}{[M^+][H_2O]} $
Karena [H$_2$O] harganya relative tetap, maka:
$ K_c \times [H_2O] = K_h = \frac{[MOH][H^+]}{[M^+]} $
Dengan mengalikannya dengan factor [OH$^-$], maka persamaannya menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{[MOH][H^+]}{[M^+]} \\ K_h & = \frac{[MOH][H^+]}{[M^+]} \times \frac{[OH^-]}{[OH^-]} \\ K_h & = \frac{[MOH]}{[OH^-][M^+]} \times [H^+][OH^-] \end{align} $
basa lemah MOH di dalam air akan terdissosiasi sesuai persamaan reaksi berikut:
$ MOH \rightleftharpoons M^+ + OH^- $
Sehingga,dapat diperoleh harga ketetapan kesetimbangan basa (Kb) sebagai berikut:
$ K_b = \frac{[M^+][OH^-]}{[MOH]} $
Bentuk $ \frac{1}{K_b} = \frac{[MOH]}{[M^+][OH^-]} \, $ dan $ K_w = [H^+][OH^-] $
Sehingga jika dikembalikan kepada rumus Kh akan menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{[MOH]}{[OH^-][M^+]} \times [H^+][OH^-] \\ K_h & = \frac{1}{K_b} \times K_w \\ K_h & = \frac{K_w}{K_b} \\ \frac{[MOH][H^+]}{[M^+]} & = \frac{K_w}{K_b} \end{align} $
Karena basa lemah MOH yang terdissosiasi sangat kecil, maka [MOH] = [H$^+$]
$ \begin{align} \frac{[MOH][H^+]}{[M^+]} & = \frac{K_w}{K_b} \\ \frac{[H^+][H^+]}{[M^+]} & = \frac{K_w}{K_b} \\ \frac{[H^+]^2}{[M^+]} & = \frac{K_w}{K_b} \\ [H^+]^2 & = \frac{K_w}{K_b} \times [M^+] \\ [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [M^+] } \end{align} $
Dimana [M$^+$] adalah konsentrasi garam terhidrolisis sehingga untuk memudahkannya diganti dengan [G] yang artinya konsentrasi garam, sehingga persamaan menjadi:
$ \begin{align} [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [M^+] } \\ [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [G] } \end{align} $
Barulah kemudian diperoleh pH dari $ - \log \, [H^+] $.

Penurunan Rumus pH Hidrolisis garam asam lemah dan basa lemah

       Untuk penurunan rumus [H$^+$] pada hidrolisis asam lemah dan basa lemah, akan dijelaskan sebagai berikut:
Pada hidrolisis asam lemah dan basa lemah, anion dan juga kationnya akan terhidrolisis sesuai persamaan reaksi berikut ini:
$ M^+ + A^- + H_2O \rightleftharpoons HA + MOH $
Sehingga,dapat diperoleh tetapan kesetimbangan (Kc) sebagai berikut:
$ K_c = \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-][H_2O]} $
Dari harga Kc tersebut dapat dicari harga ketetapan hidrolisis (Kh) atau $ Kc \times [H_2O] $
$ K_c \times [H_2O] = K_h = \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-]} $
Dengan $ \frac{1}{K_a} = \frac{[HA]}{[H^+][A^-]} , \, \frac{1}{K_b} = \frac{[MOH]}{[M^+][OH^-]} \, $ dan $ K_w = [H^+][OH^-] $
Jika persamaan tersebut dikalikan dengan faktor [H$^+$] dan [OH$^-$] akan menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-]} \\ K_h & = \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-]} \times \frac{[H^+]}{[H^+]} \times \frac{[OH^-]}{[OH^-]} \\ K_h & = \frac{[HA]}{[H^+][A^-]} \times \frac{[MOH]}{[M^+][OH^-]} \times [H^+][OH^-] \\ K_h & = \frac{1}{K_a} \times \frac{1}{K_b} \times K_w \\ K_h & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \end{align} $
Setelah itu, masukkan nilai Kh sebelum dikalikan faktor [H$^+$] dan [OH$^-$] menjadi:
$ \begin{align} K_h & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \\ \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-]} & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \end{align} $
Dimana [MOH] = [HA], dan [M$^+$] = [A$^-$], sehingga:
$ \begin{align} \frac{[HA][MOH]}{[M^+][A^-]} & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \\ \frac{[HA][HA]}{[A^-][A^-]} & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \\ \frac{[HA]^2}{[A^-]^2} & = \frac{K_w}{K_a \times K_b} \\ \frac{[HA]}{[A^-]} & = \sqrt{ \frac{K_w}{K_a \times K_b} } \end{align} $
Dari tetapan ionisasi asam lemah pada reaksi kesetimbangan berikut ini:
$ HA \rightleftharpoons H^+ + A^- $
Diperoleh nilai Ka:
$ \begin{align} K_a & = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \end{align} $
Sehingga:
$ \begin{align} K_a & = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \\ [H^+] & = K_a \times \frac{[HA]}{[A^-]} \\ [H^+] & = K_a \times \sqrt{ \frac{K_w}{K_a \times K_b} } \\ [H^+] & = \sqrt{ K_a^2 \times \frac{K_w}{K_a \times K_b} } \\ [H^+] & = \sqrt{ \frac{K_a \times K_w}{K_b} } \end{align} $
Barulah setelah itu dapat dicari harga pH larutan dari $ - \log \, [H^+]$.

       Demikian pembahasan materi Penurunan Rumus pH pada Hidrolisis Garam . Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan kegunaan hidrolisis garam dalam kehidupan.

Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah dalam air mengalami hidrolisis total. Karena kedua komponen garam (anion asam lemah dan kation basa lemah) terhidrolisis menghasilkan ion H$^+$ dan ion OH$^-$ sehingga harga pH larutan ini tergantung harga Ka dan Kb.

Salah satu contoh garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah adalah NH$_4$CH$_3$COO. Di dalam air, NH$_4$CH$_3$COO akan terurai sempurna menjadi ion-ionnya. Persamaan reaksi yang terjadi adalah

NH$_4^+$ merupakan asam konjugasi kuat dari NH$_4$OH yang akan bereaksi dengan air. Demikian pula CH$_3$COO$^-$ merupakan basa konjugasi kuat dari COOH, dan juga akan bereaksi dengan air. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.
$ NH_4^+(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_3(aq) + H_3O^+(aq) $
$ CH_3COO^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons CH_3COOH(aq) + OH^-(aq) $

         Pada hasil reaksi terdapat ion H$_3$O$^+$ dan OH$^-$. Jadi, garam ini bisa bersifat asam, basa, atau netral tergantung dari kekuatan relatif asam dan basa. Kekuatan asam dan basa bersangkutan ditunjukkan oleh harga Ka (tetapan ionisasi asam lemah) dan Kb (tetapan ionisasi basa lemah). pH larutan pada hidrolisis asam lemah dan basa lemah, secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam. pH larutan yang tepat hanya dapat ditentukan melalui pengukuran. pH larutan dapat diperkirakan dengan rumus:
$ \begin{align} [H^+] = \sqrt{\frac{K_w \times K_a}{K_b}} \end{align} $

Untuk penurunan rumus ini, silahkan teman-teman baca pada artikel "penurunan rumus pH pada hidrolisis garam".

Berdasarkan rumus di atas maka harga pH larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah tidak tergantung pada konsentrasi ion-ion garam dalam larutan, tetapi tergantung pada harga Ka dan Kb dari asam dan basa pembentuknya.
*). Jika harga Ka > Kb, berarti [H$^+$] > [OH$^-$] sehingga garam bersifat asam.
*). Jika harga Ka < Kb, berarti [H$^+$] < [OH$^-$] sehingga garam bersifat basa.
*). Jika harga Ka = Kb berarti [H$^+$] = [OH$^-$] sehingga garam bersifat netral.

Contoh:
Hitunglah pH larutan CH$_3$COONH$_4$ 0,1 M, jika diketahui Ka = 10$^{-10}$ dan Kb NH$_3$ = 10$^{-5}$!
Jawab:
$ \begin{align} [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w \times K_a}{K_b}} \\ & = \sqrt{\frac{10^{-14} \times 10^{-10} }{10^{-5} }} \\ & = \sqrt{10^{-19} } \\ & = 10^{-9,5} \\ pH & = - \log \, [H^+] \\ & = - \log \, 10^{-9,5} \\ & = 9,5 \end{align} $
Jadi, pH larutan tersebut adalah 9,5.

       Demikian pembahasan materi Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan penurunan rumus pH pada hidrolisis garam.

Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat

         Blog KoKim - Artikel sebelumnya kita membahas materi "Hidrolisis Garam dari Asam kuat dan Basa lemah", nah sekarang kita lanjutkan dengan pembahasan materi berikutnya yang terkait denga "hidrolisis garam" yaitu materi Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat dalam air mengalami hidrolisis sebagian. Karena salah satu komponen garam (anion dan asam lemah) mengalami hidrolisis menghasilkan ion OH$^-$, maka pH $ > $ 7 sehingga larutan garam bersifat basa.

Garam CH$_3$COONa merupakan salah satu contoh garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat. Di dalam air CH$_3$COONa akan terionisasi sempurna menurut persamaan reaksi berikut.

CH$_3$COO$^-$ merupakan basa konjugasi kuat dari CH$_3$COOH yang bereaksi dengan air. Na$^+$ merupakan basa konjugasi lemah dari NaOH dan tidak bisa bereaksi dengan air. Reaksi yang terjadi adalah
$ CH_3COO^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons CH_3COOH(aq) + OH^-(aq) $

Adanya ion OH$^-$ menunjukkan bahwa larutan garam bersifat basa. Sehingga [OH$^-$] dapat dirumuskan menjadi:
$ \begin{align} [OH^-] = \sqrt{K_h \times [G]} \end{align} $
atau
$ \begin{align} [OH^-] = \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times [G]} \end{align} $
Dan akan diperoleh nilai pOH dari $ - \log \, [OH^-]$, dan pH = 14 - pOH
Keterangan :
$ K_h = \, $ konstanta hidrolisis
$ K_h = \frac{K_w}{K_a} $
$ K_w = \, $ konstanta air
$ K_a = \, $ konstanta asam
[G] = konsentrasi garam

Untuk penurunan rumus ini, silahkan teman-teman baca pada artikel "penurunan rumus pH pada hidrolisis garam".

Contoh:
Jika 50 mL larutan KOH 0,5 M dicampur dengan 50 mL larutan CH$_3$COOH 0,5 M, hitung pH campuran yang terjadi (Ka = 10$^{-6}$)!
Jawab:

$ \begin{align} [CH_3COOK] & = \frac{25 \, mmol }{100 \, ml} = 0,25 \, M \\ [OH^-] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times [G]} \\ & = \sqrt{\frac{10^{-14}}{10^{-6}} \times 0,25} \\ & = 5 \times 10^{-5} \\ pOH & = -\log \, [OH^-] \\ & = -\log \, (5 \times 10^{-5}) \\ & = 5 - \log 5 \\ pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - (5 - \log 5 ) \\ & = 9 + \log 5 \end{align} $
Jadi, pH larutan tersebut adalah $ 9 + \log 5 $.

       Demikian pembahasan materi Hidrolisis Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan hidrolisis garam dari asam lemah dan basa lemah.

Hidrolisis Garam dari Asam Kuat dan Basa Lemah

         Blog KoKim - Setelah mempelajari artikel "hidrolisis garam secara umum", kita lanjutkan dengan pembahasan materi Hidrolisis Garam dari Asam Kuat dan Basa Lemah. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah dalam air mengalami hidrolisis sebagian (parsial) karena salah satu komponen garam (kation basa lemah) mengalami hidrolisis menghasilkan ion H$^+$ maka pH < 7 sehingga larutan garam bersifat asam. Silahkan teman-teman juga pelajari materi "konsep pH larutan" karena akan kita gunakan dalam contoh-contoh soalnya.

Garam NH$_4$Cl merupakan salah satu garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah. Di dalam air, NH$_4$Cl akan terionisasi sempurna menurut persamaan reaksi berikut.

NH$_4^+$ merupakan asam konjugasi kuat dari NH$_4$OH, dan memberikan proton, sedangkan Cl$^-$, merupakan basa konjugasi lemah dari HCl, tidak cukup kuat menarik proton. Akibatnya, hanya NH4+ yang akan terhidrolisis di dalam air.
Reaksi yang terjadi:
$ NH_4^+(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_3(aq) + H_3O^+(aq) $

Reaksi hidrolisis di atas merupakan reaksi kesetimbangan. Ion H$_3$O$^+$ yang terbentuk menyatakan bahwa larutan garam bersifat asam. Sehingga [H$^+$] dapat dirumuskan:
$ [H^+] = \sqrt{K_h \times [G]} $
atau
$ \begin{align} [H^+] = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [G]} \end{align} $
Keterangan :
$ K_h = $ konstanta hidrolisis
$ K_h = \frac{K_w}{K_b} $
$ K_w = $ konstanta air
$ K_b = $ konstanta basa
[G] = konsentrasi garam

Untuk penurunan rumus ini, silahkan teman-teman baca pada artikel "penurunan rumus pH pada hidrolisis garam".

Perhatikan contoh berikut ini:
1. Diketahui 250 mL larutan (NH$_4)_2$SO$_4$ 0,1 M, $ K_b = 2 \times 10^{-5}$. Tentukan pH larutan tersebut!
Jawab:
*). Reaksinya :
$ \begin{array}{cccc} (NH_4)_2SO_4 (aq) & \rightleftharpoons & 2NH_4^+ & + SO_4^{2-} \\ 0,1 \, M & ~ & 0,2 \, M & \end{array} $
*). Menentukan pH :
$ \begin{align} [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [G]} \\ & = \sqrt{\frac{10^{-14}}{2 \times 10^{-5}} \times 2 \times 10^{-1}} \\ & = \sqrt{10^{-10}} \\ & = 10^{-5} \\ pH & = - \log \, [H^+] \\ & = - \log 10^{-5} \\ & = 5 \end{align} $
Jadi, pH larutan tersebut adalah 5.

2. Hitung pH campuran yang terdiri atas 50 mL larutan NH$_4$OH 0,2 M dan 50 mL larutan HCI 0,2 M (Kb = $10^{-5}$)!
Jawab:

$ \begin{align} [NH_4Cl] & = \frac{10 \, mmol}{100 \, mL} = 0,1 \, M = 10^{-1} \, M \\ [H^+] & = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} \times [G]} \\ & = \sqrt{\frac{10^{-14}}{ 10^{-5}} \times 10^{-1}} \\ & = \sqrt{10^{-10}} \\ & = 10^{-5} \\ pH & = - \log \, [H^+] \\ & = - \log 10^{-5} \\ & = 5 \end{align} $
Jadi, pH larutan tersebut adalah 5.

       Demikian pembahasan materi Hidrolisis Garam dari Asam Kuat dan Basa Lemah dan contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan hidrolisis garam dari asam lemah dan basa kuat.

Hidrolisis Garam Secara Umum

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi Hidrolisis Garam Secara Umum. Kalian pasti mendengar penyedap makanan. Penyedap makanan yang sering digunakan adalah vitsin. Penyedap ini mengandung monosodium glutamat (MSG). Monosodium glutamat adalah garam yang bersifat basa dan larut dalam air. Ada garam yang terhidrolisis dalam air dan ada yang tidak terhidrolisis. Hidrolisis garam akan kalian pelajari dalam artikel ini.

         Telah disebutkan pada bagian sebelumnya bahwa reaksi asam dengan basa merupakan reaksi penetralan. Namun demikian, garam yang dihasilkan tidak selalu bersifat netral tetapi dapat bersifat asam atau basa. Mengapa demikian? Simak penjelasan berikut.

Gambar: vitsin yang mengandung MSG

         Hidrolisis garam merupakan reaksi antara air dengan ion-ion yang berasal dari asam lemah atau basa lemah dari suatu garam. Komponen garam (kation atau anion) berasal dari asam lemah dan basa lemah membentuk ion H$_3$O$^+$ dan OH$^-$.

         Sebagaimana kita ketahui bahwa jika larutan asam direaksikan dengan larutan basa akan membentuk senyawa garam. Jika kita melarutkan suatu garam ke dalam air, maka akan ada dua kemungkinan yang terjadi, yaitu:
1. Ion-ion yang berasal dari asam lemah (misalnya CH$_3$COO$^-$, CN$^-$, dan S$^{2-}$) atau ion-ion yang berasal dari basa lemah (misalnya NH$_4^+$, Fe$^{2+}$, dan Al$^{3+}$) akan bereaksi dengan air. Reaksi suatu ion dengan air inilah yang disebut hidrolisis. Berlangsungnya hidrolisis disebabkan adanya kecenderungan ion-ion tersebut untuk membentuk asam atau basa asalnya.
Contoh:
$CH_3COO^- + H_2O \rightarrow CH_3COOH + OH^-$
$NH_4^+ + H_2O \rightarrow NH_4OH + H^+ $

2. Ion-ion yang berasal dari asam kuat (misalnya Cl$^-$, NO$_3^-$, dan SO$_4^{2-}$) atau ion-ion yang berasal dari basa kuat (misalnya Na$^+$, K$^+$, dan Ca$^{2+}$) tidak bereaksi dengan air atau tidak terjadi hidrolisis. Hal ini dikarenakan ion-ion tersebut tidak mempunyai kecenderungan untuk membentuk asam atau basa asalnya. (Ingat kembali tentang kekuatan asam-basa!)
$Na^+ + H_2O \rightarrow \, $ tidak terjadi reaksi
$SO_4^{2-} + H_2O \rightarrow \, $ tidak terjadi reaksi
Hidrolisis hanya dapat terjadi pada pelarutan senyawa garam yang terbentuk dari ion-ion asam lemah dan ion-ion basa lemah. Jadi, garam yang bersifat netral (dari asam kuat dan basa kuat) tidak terjadi hidrolisis.

         Dari konsep di atas, terlihat bahwa hidrolisis garam hanya terjadi jika salah satu komponen penyusun garam tersebut berupa asam lemah dan atau basa lemah. Jika garam yang terbentuk berasal asam kuat dan basa kuat, maka garam tersebut bersifat netral sehingga tidak akan terhidrolisis.

         Adapun submateri yang akan kita pelajari yang terkait dengan hidrolisis garam yaitu :
*). hidrolisis garam dari asam kuat dan basa lemah, mengalami hidrolisis parsial / sebagian
*). hidrolisis garam dari asam lemah dan basa kuat, mengalami hidrolisis parsial / sebagian
*). hidrolisis garam dari asam lemah dan basa lemah, mengalami hidrolisis total
*). penurunan rumus pH pada hidrolisis garam
*). kegunaan hidrolisis garam dalam kehidupan.

       Demikian pembahasan materi Hidrolisis Garam Secara Umum. Untuk lebih lengkap dalam mempelajari materi hidrolisis garam, teman-teman ikuti saja link di atas, atau langsung mengikuti link yang ada pada artikel terkait dibagian bawah setiap artikel. Semoga materi ini bermanfaat. Terima kasih.

Larutan Penyangga dalam Kehidupan

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas tentang Larutan Penyangga dalam Kehidupan sehari-hari. Tahukah kalian Darah dalam tubuh mempunyai sistem penyangga hemoglobin dan karbonat. Selain kedua sistem penyangga tersebut masih ada sistem penyangga lainnya, salah satunya adalah sistem penyangga asam amino. Asam amino mengandung gugus yang bersifat asam dan basa. Jika ada kelebihan ion H$^+$, maka akan diikat oleh gugus yang bersifat basa. Begitu juga sebaliknya, jika ada kelebihan ion OH$^-$, maka akan diikat oleh gugus asam. Oleh karena itu, asam amino dapat berfungsi sebagai sistem penyangga di dalam tubuh.

Larutan penyangga sangat berperan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa fungsi larutan penyangga dalam kehidupan dapat kalian pelajari pada artikel di bawah ini:

1. Larutan penyangga dalam darah
         pH darah tubuh manusia berkisar antara 7,35-7,45. pH darah tidak boleh kurang dari 7,0 dan tidak boleh melebihi 7,8 karena akan berakibat fatal bagi manusia. Organ yang paling berperan untuk menjaga pH darah adalah paru-paru dan ginjal. Kondisi di mana pH darah kurang dari 7,35 disebut asidosis. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya kondisi asidosis antara lain: penyakit jantung, penyakit ginjal, kencing manis, dan diare yang terus-menerus. Sedangkan kondisi di mana pH darah lebih dari 7,45 disebut alkolosis. Kondisi ini disebabkan muntah yang hebat, hiperventilasi (kondisi ketika bernafas terlalu cepat karena cemas atau histeris pada ketinggian).

Untuk menjaga pH darah agar stabil, di dalam darah terdapat beberapa larutan penyangga alami, yaitu
a. Penyangga hemoglobin
       Oksigen merupakan zat utama yang diperlukan oleh sel tubuh yang didapatkan melalui pernapasan. Oksigen diikat oleh hemoglobin di dalam darah, di mana O$_2$ sangat sensitif terhadap pH. Reaksi kesetimbangan yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.

Produk buangan dari tubuh adalah CO$_2^-$ yang di dalam tubuh bisa membentuk senyawa H$_2$CO$_3$ yang nantinya akan terurai menjadi H$^+$ dan HCO$_3^-$. Penambahan H$^+$ dalam tubuh akan mempengaruhi pH, tetapi hemoglobin yang telah melepaskan O$_2$ dapat mengikat H$^+$ membentuk asam hemoglobin.

b. Penyangga karbonat
       Penyangga karbonat juga berperan dalam mengontrol pH darah. Reaksi kesetimbangan yang terjadi sebagai berikut.
$ H^+ (aq) + HCO^-(aq) \rightleftharpoons H_2CO_3(aq) \rightleftharpoons H_2O(aq) + CO_2(aq) $
Perbandingan molaritas HCO$_3^-$ terhadap H$_2$CO$_3$ yang diperlukan untuk mempertahankan pH darah 7,4 adalah 20:1. Jumlah HCO$_3^-$ yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengerti karena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak bersifat asam.

c. Penyangga fosfat
       Penyangga fosfat merupakan penyangga yang berada di dalam sel. Penyangga ini adalah campuran dari asam lemah H$_2$PO$_4^-$ dan basa konjugasinya, yaitu HPO$_4^{2-}$. Jika dari proses metabolisme sel dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, maka akan segera bereaksi dengan ion HPO$_4^{2-}$,
$HPO_4^{2-} (aq) + H^+(aq) \rightleftharpoons H_2PO_4^-(aq) $
Dan jika pada proses metabolisme sel menghasilkan senyawa yang bersifat basa, maka ion OH$^-$ akan bereaksi dengan ion H$_2$PO$_4^-$,
$ H_2PO_4^-(aq) OH^-(aq) \rightleftharpoons HPO_4^-(aq) + H_2O(l) $
Sehingga perbandingan [H$_2$PO$_4^-$]/[HPO$_4^{2-}$] selalu tetap dan akibatnya pH larutan tetap. Penyangga ini juga ada di luar sel, tetapi jumlahnya sedikit. Selain itu, penyangga fosfat juga berperan sebagai penyangga urin.

2. Larutan penyangga dalam obat-obatan
       Sebagai obat penghilang rasa nyeri, aspirin mengandung asam asetilsalisilat. Beberapa merek aspirin juga ditambahkan zat untuk menetralisir kelebihan asam di perut, seperti MgO. Obat suntik atau obat tetes mata, pH-nya harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. Obat tetes mata harus memiliki pH yang sama dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu pula obat suntik harus disesuaikan dengan pH darah.

3. Larutan penyangga dalam industri
       Dalam industri, larutan penyangga digunakan untuk penanganan limbah. Larutan penyangga ditambahkan pada limbah untuk mempertahankan pH 5 - 7,5. Hal itu untuk memisahkan materi organik pada limbah sehingga layak di buang ke perairan.

       Demikian pembahasan materi Larutan Penyangga dalam Kehidupan. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan larutan penyangga atau buffer.

Pengaruh Pengenceran pada pH Larutan Penyangga

         Blog KoKim - Setelah membahas materi "larutan penyangga atau buffer" serta "prinsip kerja dan pembuatan larutan penyangga", kita lanjutkan dengan materi Pengaruh Pengenceran pada pH Larutan Penyangga. pH suatu larutan penyangga ditentukan oleh komponen-komponennya. Komponen-komponen itu dalam perhitungan membentuk perbandingan tertentu. Jika campuran tersebut diencerkan, maka harga perbandingan komponen-komponennya tidak berubah sehingga pH larutan juga tidak berubah. Secara teoritis, berapapun tingkat pengenceran tidak akan merubah pH. Akan Tetapi dalam praktiknya, jika dilakukan pengenceran yang berlebihan, maka pH larutan penyangga akan berubah. Misal 1 L larutan penyangga diencerkan dengan 100 L akuades, maka pH larutan akan berubah. Rumus pengenceran dapat dituliskan sebagai berikut.
$ \begin{align} V_1M_1 = V_2 M_2 \end{align} $
Keterangan :
$V_1 = $ volume sebelum pengenceran (L)
$V_2 = $ volume sesudah pengenceran (L)
$M_1 = $ molaritas sebelum pengenceran (M)
$M_2 = $ molaritas sesudah pengenceran (M)

Gambar: Pengenceran suatu larutan penyangga tidak akan merubah pH, jika air yang ditambahkan berlebihan tanpa batas.

       Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian sebelumnya, larutan penyangga mempunyai kemampuan mempertahankan pH walaupun ditambah sedikit asam atau basa. pH larutan penyangga hanya berubah sedikit saja, sehingga perubahannya bisa diabaikan.

Contoh soal 1:
Larutan penyangga sebanyak 1 L mengandung NH$_3$ 0,1 M dan NH$_4$Cl 0,1 M. Jika diketahui Kb NH$_3 = 1,8 \times 10^{-5}$, maka tentukan
a. pH larutan penyangga,
b. pH larutan penyangga jika ditambahkan akuades sebanyak 19 L.
Jawab:
a). Molaritas asam konjugasi NH$_4^+$ diperoleh dari ionisasi NH$_4$Cl .

Sehingga dari persamaan reaksi diatas dapat diperoleh:
$ \begin{align} [OH^-] & = K_b \times \frac{mol \, NH_4^+}{mol \, Cl^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,1 \, mol}{0,1 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga dari nilai [OH-] tersebut diperoleh pOH sebesar
$ pOH = - \log \, [OH^-] = - \log (1,8 \times 10^{-5} ) = 4,74 $.
Dimana pH + pOH = 14, sehingga
$ \begin{align} pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - 4,74 \\ & = 9,26 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga sebesar 9,26.

b). Setelah ditambah akuades, maka volume larutan menjadi 20 L. Dengan rumus pengenceran, molaritas masing-masing zat setelah pengenceran dapat diketahui.
$ [NH_3] = \frac{V_1 \times M_1}{V_{total}} = \frac{1L \times 0,1M}{20L} = 0,005 M $
$ [NH_4Cl] = \frac{V_2 \times M_2}{V_{total}} = \frac{1L \times 0,1M}{20L} = 0,005 M $
Seperti sebelumnya, molaritas asam konjugasi (NH$_4^+$) diperoleh dari ionisasi NH_4Cl.

Sehingga dari persamaan reaksi diatas dapat diperoleh:
$ \begin{align} [OH^-] & = K_b \times \frac{mol \, NH_4^+}{mol \, Cl^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,005 \, mol}{0,005 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga dari nilai [OH$^-$] tersebut diperoleh pOH setelah pengenceran sebesar
$ pOH = - \log \, [OH^-] = - \log (1,8 \times 10^{-5} ) = 4,74 $.
Dimana pH + pOH = 14, sehingga
$ \begin{align} pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - 4,74 \\ & = 9,26 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga setelah pengenceran sebesar 9,26.

Dari contoh soal di atas dapat dibuktikan bahwa pengenceran tidak mempengaruhi nilai pH larutan penyangga.
Perubahan pH larutan penyangga oleh penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat kecil sekali, sehingga pH larutan penyangga dianggap tidak berubah. Perhatikan contoh berikut.

Contoh soal 2:
Sebanyak 1 L larutan penyangga mengandung CH$_3$COOH 0,1 M dan CH$_3$COONa 0,1 M. Jika Ka CH$_3$COOH = $1,8 \times 10^{-5}$, maka tentukan
a. pH larutan penyangga,
b. pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL HCl 0,1 M,
c. pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL NaOH 0,1 M.
Jawab:
a). Jumlah mol basa konjugasi (CH$_3$COO$^-$) diperoleh dari garam CH$_3$COONa

pH larutan penyangga dihitung sebagai berikut:
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,1 \, mol}{0,1 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,8 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,8) = 4,74$
Jadi, pH larutan penyangga sebesar 4,74

b). Jumlah mol masing-masing zat dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut.
Jumlah mol CH$_3$COOH = $ 1 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,1 mol
Jumlah mol CH$_3$COONa = $ 1 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,1 mol
Jumlah mol HCl = $ 0,01 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,001 mol
Pada larutan penyangga, CH$_3$COONa akan menetralisir HCl dan membentuk CH$_3$COOH

Dari reaksi diperoleh
[CH$_3$COO$^-$] = [CH$_3$COONa] = 0,099
[CH$_3$COOH] = 0,101
pH larutan penyangga setelah ditambah asam kuat HCl dapat dihitung sebagai berikut.
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,101 \, mol}{0,099 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times 1,02 \\ & = 1,836 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,836 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,836) = 4,736$
Jadi, pH larutan penyangga dengan penambahan 10 ml HCl 0,1M adalah sebesar 4,736.

c). Pada larutan penyangga, CH$_3$COOH akan menetralisir basa kuat NaOH yang ditambahkan. Jumlah mol NaOH yang ditambahkan. Dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.
Jumlah mol NaOH = $ 0,01 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,001 mol
Persamaan reaksi yang terjadi:

 Dari reaksi diperoleh
[CH$_3$COO$^-$] = 0,101
[CH$_3$COOH] = 0,099
pH larutan penyangga setelah penambahan basa kuat dapat dihitung sebagai berikut.
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,099 \, mol}{0,101 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,98 \\ & = 1,764 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,764 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,764) = 4,753$
Jadi, pH larutan penyangga dengan penambahan 10 ml NaOH 0,1M adalah sebesar 4,753.

Dari contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa penambahan sedikit asam atau sedikit basa tidak berpengaruh signifikan terhadap nilai pH. Dan dapat disimpulkan pula sifat-sifat larutan penyangga atau buffer sebagai berikut:
1. pH larutan buffer praktis tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran.
2. pH larutan buffer berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak, yaitu apabila asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskan komponen larutan buffer itu, maka pH larutan akan berubah drastis.
3. Daya penyangga suatu larutan buffer bergantung pada jumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya atau jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.

       Demikian pembahasan materi Pengaruh Pengenceran pada pH Larutan Penyangga dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan Larutan Penyangga dalam Kehidupan.