REAKSI DALAM LARUTAN ELEKTROLIT Bagian II

CONTOH REAKSI NETRALISASI

Sekarang saatnya Anda berlatih mengerjakan persamaan reaksi setara yang ditulis dalam persamaan reaksi molekuler (pm) dan persamaan reaksi ion (pi). Sebelum Anda berlatih, perhatikan contoh di bawah. 

1. Reaksi netralisasi.
a. Larutan asam kuat + Larutan basa kuat

(pm)

2HCl(aq) + Ca(OH)2(aq) --> CaCl2(aq) + 2H2O(l)

(pi)

2H+(aq) + 2Cl-(aq) + Ca2+(aq) + 2OH-(aq) --> Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) + 2H2O(l)

2H+(aq) + 2OH-(aq) --> 2H2O(l)

H+(aq) + OH-(aq) --> H2O(l)aq) 

Tampak bahwa persamaan reaksi ion merupakan persamaan reaksi yang paling tepat dalam menggambarkan kejadian yang sebenarnya. Ingat bahwa persamaan reaksi kimia menggambarkan partikel-partikel zat yang bereaksi dan hasil reaksi. Karena yang bereaksi hanya ion-ion H+ dan OH- dan hasil reaksinya adalah H2O, maka Ca2+ dan Cl- yang tidak bereaksi, tetap berada dalam larutan sebagai ion; sehingga dalam persamaan reaksi ini bersih ion-ion ini tidak dicantumkan. Dapat disimpulkan bahwa dalam larutan elektrolit, persamaan reaksi yang tepat adalah persamaan reaksi ion. Partikel-partikel yang berada dalam bentuk ion, ditulis sebagai ion, sedang partikel-partikel yang bukan ion, berwujud padat dan gas, serta larutan asam dan basa lemah, ditulis dalam rumus kimianya.

b. Larutan asam lemah + larutan basa kuat

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) --> CH3COONa(aq) + H2O(l)

CH3COOH(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) --> CH3COO-(aq) + Na+(aq) + H2O(l)

CH3COOH(aq) + OH-(aq) --> CH3COO-(aq) + H2O(l)

Berdasarkan reaksi ion bersih di atas, dapat disimpulkan bahwa ion-ion OH- menyerang molekul-molekul CH3COOH sehingga molekul-molekul ini mengalami pemutusan ikatan O-H pada gugus -COOHnya dan terbentuklah ion CH3COO-. Ion H+ ditarik oleh ion OH- membentuk H2O.

c. Larutan asam kuat + Larutan basa lemah

H2SO4(aq) + 2NH3(aq) --> (NH4)2SO4(aq)

2H+(aq) + SO42-(aq) + 2NH3(aq) --> 2NH4+(aq) + SO42-(aq)

2H+(aq) + 2NH3(aq) --> 2NH4+(aq)

H+(aq) + NH3(aq) --> NH4+(aq)

Persamaan reaksi di atas tidak seperti reaksi asaqm dan basa, karena NH3(aq) tidak tampak mengandung gugus -OH. Oleh karena itu, untuk memudahkan Anda, NH3(aq) sering ditulis sebagai NH4OH(aq). Namun jangan lupa bahwa molekul ini tidak ada, yang sebenarnya ada adalah NH4+ dan OH- yang terbentuk menurut persamaan reaksi berikut,

NH3(aq) + H2O(l) == NH4+(aq) + OH-(aq)

Jumlah molekul NH3 jauh lebih banyak dibandingkan dengan ion-ionnya. 

Persamaan reaksi (c) selanjutnya dapat ditulis sebagai berikut,

H2SO4(aq) + 2NH4OH(aq) --> (NH4)2SO4(aq(aq) + 2H2O(l)

2H+(aq) + SO42-(aq) + 2NH4OH(aq) --> 2NH4+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l)

2H+(aq) +  2NH4OH(aq) --> 2H2O(l) + 2NH3(aq)

H+(aq) + NH4OH(aq) --> H2O(l) + NH3(aq)

Dalam hal ini NH4OH(aq) tidak boleh ditulis dalam bentuk ion, karena rumus ini mewakili NH3(aq) yang bersifat basa lemah.
 
d. Larutan asam kuat + padatan hidroksida logam

3HCl(aq) + Al(OH)3(s) --> AlCl3(aq) + 3H2O(l)

3H+(aq) + 3Cl-(aq) + Al(OH)3(s) --> Al3+(aq) + 3Cl-(aq) + 3H2O(l)

3H+(aq) + Al(OH)3(s) --> 3H2O(l) + Al3+(aq)

e. Oksida asam + Larutan basa

CO2(g) + 2NaOH(aq) --> Na2CO3(aq) + H2O(l)

CO2(g) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) --> 2Na+(aq) + CO32-(aq) + H2O(l)

CO2(g) + 2OH-(aq) --> CO32-(aq) + H2O(l) 

Untuk reaksi ini, Anda perlu berhati-hati. Sekilas tampaknya sulit dinalar. Jika reaksi itu Anda hafalkan tanpa memahami secara tuntas mengapa CO2(g) dapat membentuk CO32-(aq), maka hafalan demi hafalan akan menumpuk dipikiran, tanpa adanya keterkaitan  antara konsep satu dengan konsep yang lain,  maka konsep itu akan tersebar  kemana-mana dan sulit bagi Anda untuk mencarinya kembali, apabila Anda lupa. Perhatikan dengan baik penjelasan ibu berikut ini.

CO2(g) yang dialirkan ke dalam larutan NaOH, mula-mula akan melarut, bercampur secara homogen . Molekul ini kemudian bertumbukan dengan molekul air, bereaksi sebagai berikut,

CO2(g) + H2O(l) --> H2CO3(aq)

H2CO3(aq) --> H+(aq) + HCO3-(aq)

HCO3-(aq) --> H+(aq) + CO32-(aq)

Dapat dikatakan bahwa CO32- adalah anion karbonat yang berasal dari asam karbonat. Suatu asam yang bervalensi 2, atau berbasa 2, mengalami 2 tahap ionisasi; pertama membentuk ion hidrokarbonat kemudian selanjutnya terjadilah ion karbonat. Nah ion karbonat inilah yang terbentuk apabila gas CO2 direaksikan dengan basa. Jika Anda telah memahami pembentukan asam oksi dari oksida asamnya, maka Anda akan mampu mencari konsep ini lebih cepat, dibanding Anda hanya menghafal tanpa memahami alasannya. Jika Anda sudah mampu berpikir cepat, maka Anda dapat memahqami bahwa CO2(g) yang tersebar dalam larutan NaOH bertumbukan dengan ion-ion OH-, CO2 berubah menjadi CO32- karena dari tumbukan tersebut ikatan O-H putus dan O2- berikatan dengan CO2 sedang H+ bergabung dengan OH- yang lain membentuk H2O. 

 
f. Oksida basa + Larutan asam
CaO(s) + 2HCl(aq) --> CaCl2(aq) + H2O(l)

CaO(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq) --> Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2O(l)

CaO(s) + 2H+(aq) --> Ca2+(aq) + H2O(l)

Kejadian ini penjelasannya serupa dengan reaksi sebelumnya. Kesimpulannya, secara langsung dapat dikatakan bahwa pada waktu padatan CaO bertumbukan dengan ion-ion H+, terjadi pemutusan ikatan ion antara Ca2+ dengan O2- yang terikat oleh kisi kristal. Ca2+ kemudian bebas berada dalam larutan, sedang O2- bergabung dengan H+ membentuk H2O.

Okay, ibu berharap Anda mampu mengembangkan nalar, sehingga kedepan nanti nalar Anda siap menerima konsep baru dan Anda mampu membangun konsep-konsep baru berdasarkan keterkaitan konsep-konsep lama yang ada hubungannya dengan konsep baru.  

HARGA pH LARUTAN

Kali ini ibu akan menjawab pertanyaan tentang pH larutan. Mengapa pada waktu asam kuat bereaksi dengan basa kuat, dan keduanya tepat habis, larutannya menjadi netral dan harga pHnya = 7?

Ingatlah pada jawaban ibu terdahulu, mengenai reaksi HCl(aq) dengan NaOH(aq) membentuk NaCl(aq) dan H2O(l). Jika asam dan basa itu tepat habis, maka dinyatakan semua ion H+ dan semua ion OH- bergabung membentuk molekul air. Okay, kata "semua" sebenarnya bersifat sementara, agar Anda mudah memahaminya. Namun jika konsep ini tidak dinalar dengan baik, setiap penyederhanaan dapat dimungkinkan munculnya kerancuan, bahkan miskonsep.

Penyederhanaan yang lain terjadi pada jenis reaksi kimia. Dinyatakan reaksi kimia dibedakan menjadi dua, reversible dan irreversible. Reaksi yang pertama selanjutnya dinamakan reaksi kesetimbangan, anak panah sebagai tanda reaksi ditulis bolak balik atau dua arah. Sedang reaksi kedua, terkenal dengan reaksi berkesudahan, anak panah hanya satu, jadi merupakan reaksi searah. Reaksi terakhir ditujukan pada reaksi-reaksi yang sisa pereaksinya sangat sedikit, sehingga dianggap habis.

Nah sekarang kita lihat reaksi antara HCl(aq) dengan NaOH(aq) di atas. Menurut Arrhenius, reaksi ini ditulis satu arah, sehingga dinyatakan semua ion H+ telah bergabung dengan semua ion OH- membentuk molekul H2O. Sekarang kita lihat sifat molekul air. Air tergolong elektrolit yang amat sangat lemah, sehingga dalam pelajaran larutan elektrolit air murni dinyatakan sebagai non elektrolit. Bagaimanapun, air tetap mengalami ionisasi, karena molekul-molekul air yang polar, kutub oksigen yang negatif menarik kutub hidrogen yang positif pada molekul air yang lain, sehingga terjadi tarik menarik antara molekul-molekul air. Interaksi ini mengakibatkan sebagian kecil dari molekul air ada yang mengalami pemutusan ikatan, terionisasi menjadi ion-ion H+ dan ion-ion OH-. Ion-ion H+ ini ditarik oleh molekul air dan terjadi solvasi, terjadilah H+(aq). Persamaan reaksinya sebagai berikut,

H2O(l) == H+(aq) + OH-(aq)

Karena ionisasi ini terjadi diantara molekul-molekul air sendiri, maka dinamakan auto ionisasi. Tanda panah reaksi dua arah, menunjukkan bahwa terdapat sisa pereaksi, sehingga terjadi keadaan setimbang antara pereaksi dan hasil reaksi. Persamaan reaksi di atas merupakan persamaan yang sederhana. Sebenarnya, H+ terikat secara koordinasi oleh H2O, sehingga persamaan yang lebih tepat adalah persamaan yang dikemukakan oleh Bronsted dan Lowry sebagai berikut,

H2O(l) + H2O(l) == H3O+(aq) + OH-(aq)

Tanda panah reaksi adalah dua arah, jadi ion H+ yang telah putus dan terikat pada H2O sebagai H3O+, dapat ditarik kembali oleh OH- menjadi H2O.

Sekarang kita kembali lagi pada reaksi netralisasi, ion-ion H+ dan ion-ion OH- bergabung membentuk H2O. Setelah dinyatakan bahwa semua H+ dan OH- habis, namun karena air yang terbentuk mengalami auto ionisasi, maka dalam larutan NaCl atau dalam air murni, masih terdapat ion-ion H+ dan OH-. Jumlah ion-ion H+ tentu sama dengan jumlah ion-ion OH-.

Dalam pelajaran kesetimbangan kimia, air memiliki harga Kc yang terkenal sebagai Kw ( water). Pada 25oC atau 298 K, Kw = [H+] [OH-] = 10-14. Karena [H+] = [OH-], maka masing-masing = 10-7. Dari sinilah kita dapat menghitung pH larutan NaCl atau pH air murni, yaitu pH = - log [H+] = - log 10-7 = 7.

REAKSI NETRALISASI

Berikut ibu akan menjawab pertanyaan tentang reaksi asam dengan basa. Dalam pertanyaan itu terdapat miskonsep atau salah pengertian. Nah ikuti dengan baik penjelasan ibu.

Anda mengatakan reaksi asam dengan basa sebagai reaksi penggaraman. Kata penggaraman berarti pembentukan garam. Reaksi pembentukan garam ditujukan pada reaksi-reaksi yang dapat membentuk senyawa garam, sehingga kita dapat melihat dan mengambil garam tersebut sebagai hasil reaksi. Tentunya senyawa garam ini berupa padatan.

Jika garam yang terbentuk tidak kelihatan, karena larut di dalam air, misalnya pembentukan garam dapur, yaitu natrium klorida, NaCl(aq). Larutan garam ini dapat dibuat dari asam klorida yang direaksikan dengan larutan natrium hidroksida. Agar tidak terjadi kelebihan asam atau basa, maka jumlah mol asam dan basa harus sebanding dengan koefisien persamaan reaksinya. Jika hal ini dilakukan dengan tepat, maka larutan yang dihasilkan memang rasanya masin. Namun berhati-hati, karena asam klorida tergolong asam kuat dan natrium hidroksida merupakan basa kuat, Anda tidak boleh mencicipinya, berbahaya. Persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai persamaan reaksi molekular,

HCl(aq) + NaOH(aq) --> NaCl(aq) + H2O(l)

Persamaan di atas merupakan persamaan reaksi sederhana dengan menuliskan rumus kimia zat disertai wujudnya dan disetarakan. Berhati-hati dalam mengartikan persamaan reaksi di atas. Cara membacanya: Larutan asam klorida bereaksi dengan larutan natrium hidroksida, membentuk larutan garam dapur dan sejumlah molekul air yang menyatu dengan molekul-molekul air yang lain sebagai pelarut. Walaupun rasa larutan itu masin, apakah berarti bahwa ion-ion Na+ dan ion-ion Cl- telah bergabung membentuk ikatan ion sebagai NaCl? Ikuti penjelasan berikut ini.

Apa arti dari HCl(aq)? Dalam larutan tidak ada molekul-molekul HCl. Mulai dari Anda mengambil larutan HCl, di dalamnya terdapat ion-ion H+ dan Cl-. Demikian pula halnya dengan NaOH(aq) yang terdiri atas ion-ion Na+ dan ion-ion OH-. Jadi persamaan reaksi yang lebih tepat adalah persamaan reaksi ion. Jika semua ion-ion itu dituliskan, maka persamaannya sebagai bertikut.

H+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) --> Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l).

Hati-hati, pikirkan dengan baik. Ion-ion H+ bergabung dengan ion-ion OH- membentuk molekul-molekul air, karena ion H+ adalah suatu proton tanpa elektron, sehingga merasa belum stabil. Sedangkan ion OH- memiliki sepasang elektron bebas sebagai muatan -1 yang mampu mengadakan ikatan koordinasi dengan ion H+. Jadi jika dalam suatu campuran terdapat ion-ion H+ dan ion-iopn OH-, mereka akan bergabung membentuk molekul-molekul air yang lebih stabil. Anda ketahui bahwa air bersifat netral, sedang H+ merupakan ciri khas pembawa sifat asam dan OH- adalah pembawa sifat basa. Dengan penggabungan ini, sifat asam hilang, sifat basa hilang, larutan menjadi netral. Oleh karena itulah reaksi ini digolongkan sebagai reaksi netralisasi.

Sekarang kita tinjau mengenai NaCl(aq). Perhatikan persamaan reaksi ion yang ditulis secara lengkap di atas. Reaksi kimia yang terjadi hanyalah penggabungan ion-ion H+ dengan ion-ion OH- menjadi molekul-molekul air. Sedang ion-ion Na+ dan ion-ion Cl- masing-masing telah stabil. Ion Na+(2,8) dan ion Cl-(2,8,8) masing-masing telah memenuhi oktet. Dalam air, masing-masing ion diselimuti oleh molekul-molekul air karena peristiwa solvasi semenjak awal dalam larutan HCl dan larutan NaOH. Ini berarti bahwa ion-ion itu tidak bergabung menjadi NaCl. Penulisan NaCl(aq) hanya menunjukkan bahwa terdapat larutan garam. Karena persamaan reaksi menunjukkan zat-zat pereaksi dan hasil reaksi, maka penulisan yang tepat adalah sebagai persamaan ion bersih, yaitu hanya partikel-partikel yang berubah saja yang dituliskan.

H+(aq) + OH-(aq) --> H2O(l)

Namun jika larutan itu dipanaskan hingga semua air menguap, berarti semua selimut air menguap, tinggallah didasar wadah reaksi suatu serbuk putih dan jika dicicipi rasanya masin. Itulah kristal NaCl. Ion-ion Na+ dan ion-ion Cl- terjejal merapat, tarik menarik dengan kuat membentuk kisi kristal. Nah jadi apabila reaksi antara asam dan basa itu diuapkan, garam yang diinginkan telah terpisah dari pelarutnya, maka dapatlah reaksi ini dinamakan reaksi pembentukan garam, atau istilah lama penggaraman.

Masih ada pertanyaan yang lain lagi, akan ibu lanjutkan pada kesempatan berikutnya, semoga cara ibu menjelaskan dapat Anda ikuti dengan baik dan harapan ibu kimia menjadi makin mudah.