kimia Ph hidrolisis

pH

pH didefinisikan sebagai minus logaritma dari aktivitas ion hidrogen dalam larutan berpelarut air.pH merupakan kuantitas tak berdimensi.

dengan a_H adalah aktivitas ion hidrogen. Alasan penggunaan definisi ini adalah bahwa a_H dapat diukur secara eksperimental menggunakan elektroda ion selektif yang merespon terhadap aktivitas ion hidrogen ion. pH umumnya diukur menggunakan elektroda gelas yang mengukur perbedaan potensial E antara elektroda yang sensitif dengan aktivitas ion hidrogen dengan elektroda referensi. Perbedaan potensial pada elektroda gelas ini idealnya mengikuti persamaan Nernst:

dengan E adalah potensial terukur, E⁰ potensial elektroda standar, R tetapan gas, T temperatur dalam kelvin, F tetapan Faraday, dan n adalah jumlah elektron yang ditransfer. Potensial elektroda E berbanding lurus dengan logartima aktivitas ion hidrogen.

Definisi ini pada dasarnya tidak praktis karena aktivitas ion hidrogen merupakan hasil kali dari konsentrasi dengan koefisien aktivitas. Koefisien aktivitas ion hidrogen tunggal tidak dapat dihitung secara eksperimen. Untuk mengatasinya, elektroda dikalibrasi dengan larutan yang aktivitasnya diketahui.

Definisi operasional pH secara resmi didefinisikan oleh Standar Internasional ISO 31-8 sebagai berikut: ^[6] Untuk suatu larutan X, pertama-tama ukur gaya elektromotif E_X sel galvani

elektroda referensi | konsentrasi larutan KCl || larutan X | H₂ | Pt

dan kemudian ukur gaya elektromotif E_S sel galvani yang berbeda hanya pada penggantian larutan X yang pHnya tidak diketahui dengan larutan S yang pH-nya (standar) diketahui pH(S). pH larutan X oleh karenanya

Perbedaan antara pH larutan X dengan pH larutan standar bergantung hanya pada perbedaan dua potensial yang terukur. Sehingga, pH didapatkan dari pengukuran potensial dengan elektroda yang dikalibrasikan terhadap satu atau lebih pH standar. Suatu pH meter diatur sedemikiannya pembacaan meteran untuk suatu larutan standar adalah sama dengan nilai pH(S). Nilai pH(S) untuk berbagai larutan standar S diberikan oleh rekomendasi IUPAC.Larutan standar yang digunakan sering kali merupakan larutan penyangga standar. Dalam prakteknya, adalah lebih baik untuk menggunakan dua atau lebih larutan penyangga standar untuk mengijinkan adanya penyimpangan kecil dari hukum Nerst ideal pada elektroda sebenarnya. Oleh karena variabel temperatur muncul pada persamaan di atas, pH suatu larutan bergantung juga pada temperaturnya.

Pengukuran nilai pH yang sangat rendah, misalnya pada air tambang yang sangat asam,memerlukan prosedure khusus. Kalibrasi elektroda pada kasus ini dapat digunakan menggunakan larutan standar asam sulfat pekat yang nilai pH-nya dihitung menggunakan parameter Pitzer untuk menghitung koefisien aktivitas.

pH merupakan salah satu contoh fungsi keasaman. Konsentrasi ion hidrogen dapat diukur dalam larutan non-akuatik, namun perhitungannya akan menggunakan fungsi keasaman yang berbeda. pH superasam biasanya dihitung menggunakan fungsi keasaman Hammett, H₀.

Umumnya indikator asam-basa sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang berubah menjadi merah bila keasamannya tinggi dan biru bila keasamannya rendah

Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam basa dapat diukur dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit / konduktivitas suatu larutan.

p[H]

Menurut definisi asli Sørensen , p[H] didefinisikan sebagai minus logaritma konsentrasi ion hidrogen. Definisi ini telah lama ditinggalkan dan diganti dengan definisi pH. Adalah mungkin untuk mengukur konsentrasi ion hidrogen secara langsung apabila elektroda yang digunakan dikalibrasi sesuai dengan konsentrasi ion hidrogen. Salah satu caranya adalah dengan mentitrasi larutan asam kuat yang konsentrasinya diketahui dengan larutan alkali kuat yang konsentrasinya juga diketahui pada keberadaan konsentrasi elektrolit latar yang relatif tinggi. Oleh karena konsentrasi asam dan alkali diketahui, adalah mudah untuk menghitung ion hidrogen sehingga potensial yang terukur dapat dikorelasikan dengan kosentrasi ion. Kalibrasi ini biasanya dilakukan menggunakan plot Gran.^[10] Kalibrasi ini akan menghasilkan nilai potensial elektroda standar, E⁰, dan faktor gradien, f, sehingga persamaan Nerstnya berbentuk

Persamaan ini dapat digunakan untuk menurunkan konsentrasi ion hidrogen dari pengukuran eksperimental E. Faktor gradien biasanya lebih kecil sedikit dari satu. Untuk faktor gradien kurang dari 0,95, ini mengindikasikan bahwa elektroda tidak berfungsi dengan baik. Keberadaan elektrolit latar menjamin bahwa koefisien aktivitas ion hidrogen secara efektif konstan selama titrasi. Oleh karena ia konstan, maka nilainya dapat ditentukan sebagai satu dengan menentukan keadaan standarnya sebagai larutan yang mengandung elektrolit latar. Dengan menggunakan prosedur ini, aktivitas ion akan sama dengan nilai konsentrasi.

Perbedaan antara p[H] dengan pH biasanya cukup kecil. Dinyatakan bahw^a pH = p[H] + 0,04. Pada prakteknya terminologi p[H] dan pH sering dicampuradukkan dan menyebabkan kerancuan.

pOH

pOH kadang-kadang digunakan sebagai satuan ukuran konsentrasi ion hidroksida OH⁻. pOH tidaklah diukur secara independen, namun diturunkan dari pH. Konsentrasi ion hidroksida dalam air berhubungan dengan konsentrasi ion hidrogen berdasarkan persamaan

[OH⁻] = K_W /[H⁺]

dengan K_W adalah tetapan swaionisasi air. Dengan menerapkan kologaritma:

pOH = pK_W − pH.

Sehingga, pada suhu kamar pOH ≈ 14 − pH. Namun hubungan ini tidaklah selalu berlaku pada keadaan khusus lainnya.

Garam dari asam kuat dan basa lemah

• Di dalam air, Garam ini akan terhidrolisis sebagian (kation dari basa lemah terhidrolisis, sedangkan anion dari asam kuat tidak)
•  
• Contoh : garam NH 4Cl.
  Dalam air, NH 4Cl terionisasi sempurna membentuk ion Cl - dan NH 4 +

NH 4Cl NH 4 + + Cl -

• Reaksi Hidrolisis adalah

NH 4 +(aq) +H 2O(aq) NH 3(aq) +H 3O +(aq)

Na +(aq) + H 2O(l) (tidak ada reaksi)

• Bersifat asam (pH<7 karena Hidrolisis menghasilkan ion H 3O +).
•  
• Jika diuji keasamannya dengan menggunakan kertas lakmus biru , maka warna kertas akan berubah menjadi merah.

Penentuan pH

Contoh larutan garam yang bersifat asam adalah NH 4Cl, NH 4Br, ( NH 4) 2 SO 4. 

**Untuk garam yang memiliki satu kation , seperti NH 4Cl, NH 4Br , berlaku:

NH 4Cl NH 4 + + Cl -

reaksi hidrolisis sebagai berikut: 

NH 4 +(aq) +H 2O(l) NH 4OH(aq) + H +(aq)

Tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis disebut tetapan hidrolisis dan dilambangkan dengan K h.K h= [NH 4OH][H +] /[NH 4 +]

[H 2O] diabaikan karena jumlah H 2O yang bereaksi jauh lebih kecil daripada H 2O yang berperan sebagai pelarut.

[NH 4OH] selalu sama dengan [ H +] sehingga 

[NH 4 + ] = [garam] = Cg

maka

Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa lemah Ka dan tetapan kesetimbangan air Kw 

K h = K W/K  

Sehingga Ket: Kh: harga tetapan hidrolisis

Kb: tetapan ionisasi basa lemah

Kw: tetapan kesetimbangan air

• **Untuk garam yang memiliki dua kation ,seperti ( NH 4) 2 SO 4 , berlaku:

( NH 4) 2 SO 4 2 NH 4 + (aq) + SO 4 2-(aq)

[NH 4 +] = 2 x [( NH 4) 2 SO 4] = 2 x [garam] = 2 x Cg 

Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi basa lemah Ka dan tetapan kesetimbangan air Kw 

K h = K W/K bSehingga

Ket:Kh: harga tetapan hidrolisis

Kb: tetapan ionisasi basa lemah

Kw: tetapan kesetimbangan air

Garam dari asam lemah dan basa kuat

• Di dalam air, Garam ini akan terhidrolisis sebagian (anion dari asam lemah  terhidrolisis, sedangkan kation dari basa kuat tidak)
• Contoh : garam CH3COONa, (CH3COO)2Ba   

Dalam air, CH3COONa terionisasi sempurna membentuk
ion CH3COO- dan   Na+

     CH3COONaCH3COO-(aq) + Na+(aq)

• Reaksi hidrolisis adalah:

      CH3COO- + H2OCH3COOH + OH-
       Na+(aq) + H2O(l) (tidak ada reaksi)

• Bersifat basa (pH>7 karena Hidrolisis menghasilkan ion OH-).

Jika diuji keasamannya dengan menggunakan kertas lakmus merah maka warna kertas akan berubah menjadi biru. 

Penentuan pH  

*Untuk garam yang memiliki satu anion, seperti CH3COONa, berlaku

CH3COONaCH3COO-(aq) + Na+(aq)

reaksi hidrolisis CH3COO- dari garam CH3COONa sebagai berikut!
CH3COO- + H2OCH3COOH + OH-

Konstanta kesetimbangan reaksi hidrolisis disebut konstanta hidrolisis yang dinotasikan dengan Kh

Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah Ka dan tetapan kesetimbangan air Kw

 sehingga

Ket:

Kh: harga tetapan hidrolisis
Ka: tetapan ionisasi asam lemah
Kw: tetapan kesetimbangan air

**Untuk garam yang memiliki dua anion,seperti (CH3COO)2Ba, berlaku:

(CH3COO)2Ba 2CH3COO-(aq) + Ba2+(aq)

[CH3COO-] = 2 x [(CH3COO)2Ba] = 2 x  [garam] = 2 x Cg

Selanjutnya, harga tetapan hidrolisis Kh dapat dikaitkan dengan tetapan ionisasi asam lemah Ka dan tetapan kesetimbangan air Kw

sehingga

Ket:

Kh: harga tetapan hidrolisis
Ka: tetapan ionisasi asam lemah
Kw: tetapan kesetimbangan

Garam dari asam lemah dan basa lemah.

garam CH3COONH4 dalam air akan terionisasi sebagai berikut:
      CH3COONH4 CH3COO- + NH4+

• reaksi hidrolisis adalah:

      CH3COO- + H2OCH3COOH + OH-
      NH4+(aq) + H2O(aq) NH3(aq) + H3O+(aq)

Mungkin bersifat basa, asam, atau netral (karena menghasilkan ion H+ dan ion OH-).

pH larutan bergantung pada Ka asam lemah dan Kb basa lemah.

Jika Ka=Kb, larutan akan bersifat netral (pH=7)

Jika Ka>Kb, larutan akan bersifat asam (pH<7)

Jika Ka<Kb, larutan akan bersifat basa (pH>7)

Penentuan pH

Garam yang termasuk jenis ini antara lain:CH3COONH4, (NH4)2CO3

CH3COONH4 dalam air akan terionisasi sebagai berikut:
              CH3COONH4 CH3COO- + NH4+

reaksi hidrolisis yang terjadi pada garam CH3COONH4:
             CH3COO- + H2OCH3COOH + OH-
             NH4+(aq) + H2O(aq) NH3(aq) + H3O+(aq)

Pada hasil reaksi terdapat ion OH- dan H+. Jadi garam ini mungkin bersifat basa, asam, atau netral. pH larutan garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah secara kuantitatif sukar dikaitkan dengan harga Ka dan Kb maupun dengan konsentrasi garam.pH larutan hanya dapat ditentukan secara tepat melalui pengukuran.Untuk menentukan [H+] garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah tentukan dahulu harga Kh.

Keteragan:

Kh: harga tetapan hidrolisis
Ka: tetapan ionisasi asam lemah
Kb: tetapan ionisasi basa lemah Kw: tetapan kesetimbangan air