Reaksi dalam Larutan
Reaksi dalam Larutan- Hampir
sebagian besar reaksi-reaksi kimia berlangsung dalam larutan. Ada tiga
ciri reaksi yang berlangsung dalam larutan, yaitu terbentuk endapan, gas, dan penetralan muatan listrik. Ketiga reaksi tersebut umumnya tergolong reaksi metatesis yang melibatkan ion-ion dalam larutan. Oleh karena itu, Anda perlu mengetahui lebih jauh tentang ion-ion dalam larutan.
1. Persamaan Ion dan Molekul
Selama ini, Anda menuliskan reaksi-reaksi kimia di dalam larutan dalam bentuk molekuler. Contoh, reaksi antara natrium karbonat dan kalsium hidroksida. Persamaan reaksinya:
Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s)
Persamaan reaksi ini disebut persamaan molekuler sebab zat-zat yang bereaksi ditulis dalam bentuk molekul. Persamaan molekul tidak memberikan petunjuk bahwa reaksi itu melibatkan ion-ion dalam larutan, padahal Ca(OH)2 dan Na2CO3 di dalam air berupa ion-ion. Ion-ion yang terlibat dalam reaksi tersebut adalah ion Ca2+ dan ion OH– yang berasal dari Ca(OH)2, serta ion Na+ dan ion CO32– yang berasal dari Na2CO3. Persamaan reaksi dalam bentuk ion ditulis sebagai berikut.
2Na+(aq) + CO32–(aq) + Ca2+(aq) + 2OH–(aq) →2Na+(aq )+ 2OH–(aq) + CaCO3(s)
Persamaan ini dinamakan persamaan ion, yaitu suatu persamaan reaksi yang melibatkan ion-ion dalam larutan. Petunjuk pengubahan persamaan molekuler menjadi persamaan ion adalah sebagai berikut.
1. Zat-zat ionik, seperti NaCl umumnya ditulis sebagai ion-ion. Ciri zat ionik dalam persamaan reaksi menggunakan fasa (aq) .
2. Zat-zat yang tidak larut (endapan) ditulis sebagai rumus senyawa. Ciri dalam persamaan reaksi dinyatakan dengan fasa (s).
Selama ini, Anda menuliskan reaksi-reaksi kimia di dalam larutan dalam bentuk molekuler. Contoh, reaksi antara natrium karbonat dan kalsium hidroksida. Persamaan reaksinya:
Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s)
Persamaan reaksi ini disebut persamaan molekuler sebab zat-zat yang bereaksi ditulis dalam bentuk molekul. Persamaan molekul tidak memberikan petunjuk bahwa reaksi itu melibatkan ion-ion dalam larutan, padahal Ca(OH)2 dan Na2CO3 di dalam air berupa ion-ion. Ion-ion yang terlibat dalam reaksi tersebut adalah ion Ca2+ dan ion OH– yang berasal dari Ca(OH)2, serta ion Na+ dan ion CO32– yang berasal dari Na2CO3. Persamaan reaksi dalam bentuk ion ditulis sebagai berikut.
2Na+(aq) + CO32–(aq) + Ca2+(aq) + 2OH–(aq) →2Na+(aq )+ 2OH–(aq) + CaCO3(s)
Persamaan ini dinamakan persamaan ion, yaitu suatu persamaan reaksi yang melibatkan ion-ion dalam larutan. Petunjuk pengubahan persamaan molekuler menjadi persamaan ion adalah sebagai berikut.
1. Zat-zat ionik, seperti NaCl umumnya ditulis sebagai ion-ion. Ciri zat ionik dalam persamaan reaksi menggunakan fasa (aq) .
2. Zat-zat yang tidak larut (endapan) ditulis sebagai rumus senyawa. Ciri dalam persamaan reaksi dinyatakan dengan fasa (s).
Dalam persamaan ionik, ion-ion yang muncul di kedua ruas disebut ion spektator (ion
penonton), yaitu ion-ion yang tidak turut terlibat dalam reaksi kimia.
Ion-ion spektator dapat dihilangkan dari persamaan ion. Contohnya,
sebagai berikut.
2Na+(aq) + CO32–(aq) + Ca2+(aq) + 2OH–(aq) →2Na+(aq) + 2OH–(aq) + CaCO3(s)
Sehingga persamaan dapat ditulis menjadi:
Ca2+(aq) + CO32–(aq) →CaCO3(s)
Persamaan ini dinamakan persamaan ion bersih. Dalam hal ini, ion OH– dan ion Na+ tergolong ion-ion spektator.
2Na+(aq) + CO32–(aq) + Ca2+(aq) + 2OH–(aq) →2Na+(aq) + 2OH–(aq) + CaCO3(s)
Sehingga persamaan dapat ditulis menjadi:
Ca2+(aq) + CO32–(aq) →CaCO3(s)
Persamaan ini dinamakan persamaan ion bersih. Dalam hal ini, ion OH– dan ion Na+ tergolong ion-ion spektator.
Contoh Penulisan Persamaan Ion Bersih
Tuliskan persamaan ion bersih dari persamaan molekuler berikut.
Na2CO3(aq) + 2HCl(aq)⎯⎯→2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Tuliskan persamaan ion bersih dari persamaan molekuler berikut.
Na2CO3(aq) + 2HCl(aq)⎯⎯→2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Jawab:
Natrium karbonat dalam air terurai membentuk ion-ion Na+ dan CO32–. HCl juga terurai dalam air menjadi ion H+ dan Cl–. Setelah terjadi reaksi, hanya NaCl yang tetap berada dalam bentuk ion-ion, yaitu Na+ dan Cl–, sedangkan yang lainnya berupa cairan murni dan gas. Karena Na+ dan Cl– tetap sebagai ion, ion-ion ini disebut ion spektator. Dengan demikian, persamaan ion bersihnya sebagai berikut.
H+(aq) + CO32–(aq) →H2O(l) + CO2(g)
Natrium karbonat dalam air terurai membentuk ion-ion Na+ dan CO32–. HCl juga terurai dalam air menjadi ion H+ dan Cl–. Setelah terjadi reaksi, hanya NaCl yang tetap berada dalam bentuk ion-ion, yaitu Na+ dan Cl–, sedangkan yang lainnya berupa cairan murni dan gas. Karena Na+ dan Cl– tetap sebagai ion, ion-ion ini disebut ion spektator. Dengan demikian, persamaan ion bersihnya sebagai berikut.
H+(aq) + CO32–(aq) →H2O(l) + CO2(g)
a. Reaksi Pengendapan
Reaksi dalam larutan tergolong reaksi pengendapan jika salah satu produk reaksi tidak larut di dalam air. Contoh zat yang tidak larut di dalam air, yaitu CaCO3 dan BaCO3. Untuk mengetahui kelarutan suatu zat diperlukan pengetahuan empirik sebagai hasil pengukuran terhadap berbagai zat. Perhatikanlah reaksi antara kalsium klorida dan natrium fosfat berikut.
3CaCl2 + 2Na3PO4 →Ca3(PO4)2 + 6NaCl
NaCl akan larut di dalam air, sedangkan Ca3(PO4)2 tidak larut. Senyawa-senyawa fosfat sebagian besar larut dalam air, kecuali senyawa fosfat dari natrium, kalium, dan amonium. Oleh karena itu, persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut.
3CaCl2(aq) + 2Na3PO4(aq) →Ca3(PO4)2(s) + 6NaCl(aq)
Dengan menghilangkan ion-ion spektator dalam persamaan reaksi itu, perasamaan ion bersih dari reaksi dapat diperoleh.
3Ca2+(aq) + 2PO43–(aq) →Ca3(PO4)2(s)
Reaksi dalam larutan tergolong reaksi pengendapan jika salah satu produk reaksi tidak larut di dalam air. Contoh zat yang tidak larut di dalam air, yaitu CaCO3 dan BaCO3. Untuk mengetahui kelarutan suatu zat diperlukan pengetahuan empirik sebagai hasil pengukuran terhadap berbagai zat. Perhatikanlah reaksi antara kalsium klorida dan natrium fosfat berikut.
3CaCl2 + 2Na3PO4 →Ca3(PO4)2 + 6NaCl
NaCl akan larut di dalam air, sedangkan Ca3(PO4)2 tidak larut. Senyawa-senyawa fosfat sebagian besar larut dalam air, kecuali senyawa fosfat dari natrium, kalium, dan amonium. Oleh karena itu, persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut.
3CaCl2(aq) + 2Na3PO4(aq) →Ca3(PO4)2(s) + 6NaCl(aq)
Dengan menghilangkan ion-ion spektator dalam persamaan reaksi itu, perasamaan ion bersih dari reaksi dapat diperoleh.
3Ca2+(aq) + 2PO43–(aq) →Ca3(PO4)2(s)
Contoh Meramalkan Reaksi Pembentukan Endapan
Tuliskan persamaan molekuler dan persamaan ion bersih dari reaksi berikut.
Al2(SO4)3 + 6NaOH →2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Tuliskan persamaan molekuler dan persamaan ion bersih dari reaksi berikut.
Al2(SO4)3 + 6NaOH →2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Jawab:
Menurut data empirik diketahui aluminium sulfat larut, sedangkan aluminium hidroksida tidak larut. Oleh karena itu, reaksi pengendapan akan terjadi.
Al2(SO4)3(aq) + 6NaOH(aq) →2Al(OH)3(s) + 3Na2SO4(aq)
Untuk memperoleh persamaan ion bersih, tuliskan zat yang larut sebagai ion-ion dan ion-ion spektator diabaikan.
2Al3+(a ) + 3SO42–(aq) + 6Na+(aq) + 6OH–(aq)→ 2Al(OH)3(s) + 6Na+(aq) + 3SO42–(aq)
Jadi, persamaan ion bersihnya sebagai berikut.
Al3+(aq) + 3OH– (aq) → Al(OH)3(s)
Menurut data empirik diketahui aluminium sulfat larut, sedangkan aluminium hidroksida tidak larut. Oleh karena itu, reaksi pengendapan akan terjadi.
Al2(SO4)3(aq) + 6NaOH(aq) →2Al(OH)3(s) + 3Na2SO4(aq)
Untuk memperoleh persamaan ion bersih, tuliskan zat yang larut sebagai ion-ion dan ion-ion spektator diabaikan.
2Al3+(a ) + 3SO42–(aq) + 6Na+(aq) + 6OH–(aq)→ 2Al(OH)3(s) + 6Na+(aq) + 3SO42–(aq)
Jadi, persamaan ion bersihnya sebagai berikut.
Al3+(aq) + 3OH– (aq) → Al(OH)3(s)
b. Reaksi Pembentukan Gas
Reaksi kimia dalam larutan, selain dapat membentuk endapan juga ada yang menghasilkan gas. Misalnya, reaksi antara natrium dan asam klorida membentuk gas hidrogen. Persamaan reaksinya:
Na(s) + 2HCl(aq) →2NaCl(aq) + H2(g)
Beberapa reaksi yang menghasilkan gas disajikan pada tabel berikut.
Tabel 7.1 Beberapa Contoh Reaksi yang Menghasilkan Gas
Reaksi kimia dalam larutan, selain dapat membentuk endapan juga ada yang menghasilkan gas. Misalnya, reaksi antara natrium dan asam klorida membentuk gas hidrogen. Persamaan reaksinya:
Na(s) + 2HCl(aq) →2NaCl(aq) + H2(g)
Beberapa reaksi yang menghasilkan gas disajikan pada tabel berikut.
Tabel 7.1 Beberapa Contoh Reaksi yang Menghasilkan Gas
|
Jenis Gas
|
Contoh Reaksi
|
| CO2 | Na2CO3(aq) + 2HCl(aq)→ 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) |
| H2S | Na2S(aq) + 2HCl(aq)→ 2NaCl(aq) + H2S(g) |
| SO2 | Na2SO3(aq) + 2HCl(aq)→ 2NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) |
Contoh Reaksi Kimia yang Menghasilkan Gas
Tuliskan persamaan molekuler dan persamaan ionik untuk reaksi seng sulfida dan asam klorida.
Tuliskan persamaan molekuler dan persamaan ionik untuk reaksi seng sulfida dan asam klorida.
Jawab:
Reaksi metatesisnya sebagai berikut.
ZnS(s) + 2HCl(aq)⎯⎯→ZnCl2(aq) + H2S(g)
Dari data kelarutan diketahui bahwa ZnS tidak larut dalam air, sedangkan ZnCl2
larut. Dengan demikian, persamaan ionnya sebagai berikut.
ZnS(s) + 2H+(aq)⎯⎯→Zn2+(aq) + H2S(g)
Reaksi metatesisnya sebagai berikut.
ZnS(s) + 2HCl(aq)⎯⎯→ZnCl2(aq) + H2S(g)
Dari data kelarutan diketahui bahwa ZnS tidak larut dalam air, sedangkan ZnCl2
larut. Dengan demikian, persamaan ionnya sebagai berikut.
ZnS(s) + 2H+(aq)⎯⎯→Zn2+(aq) + H2S(g)
2. Reaksi Penetralan Asam Basa
Apa yang terjadi jika asam direaksikan dengan basa? Misalkan kita mencampurkan larutan HCl 0,1 M dengan larutan NaOH 0,1 M. Di dalam air, asam kuat terurai membentuk ion H+ dan ion sisa asam. Keberadaan ion H+ dalam larutan asam ditunjukkan oleh nilai pH yang rendah (pH = –log [H+] < 7). Dalam larutan basa akan terbentuk ion OH– dan ion sisa basa. Keberadaan ion OH– dalam larutan basa ditunjukkan oleh nilai pH yang tinggi (pH = 14 – pOH > 7). Jika larutan asam dan basa dicampurkan akan terjadi reaksi penetralan ion H+ dan OH–. Bukti terjadinya reaksi penetralan ini ditunjukkan oleh nilai H mendekati 7 (pH ≈ 7). Nilai pH ≈ 7 menunjukkan tidak ada lagi ion H+ dari asam dan ion OH– dari basa selain ion H+ dan OH– hasil ionisasi air. Dengan demikian, pada dasarnya reaksi asam basa adalah reaksi penetralan ion H+ dan OH–. Persamaan reaksi molekulernya:
HCl(aq) + NaOH(aq ) →NaCl(aq) + H2O(l)
Persamaan reaksi ionnya:
H+(aq)+ Cl–(aq)+ Na+(aq)+OH–(aq) →Na+(aq)+ Cl(aq)+ H2O(l)
Persamaan ion bersihnya:
H+(aq) + OH–(aq) →H2O(l)
Reaksi asam basa disebut juga reaksi penggaraman sebab dalam reaksi asam basa selalu dihasilkan garam. Pada reaksi HCl dan NaOH dihasilkan garam dapur (NaCl). Beberapa contoh reaksi penetralan asam basa atau reaksi pembentukan garam sebagai berikut.
a. H2SO4(aq) + Mg(OH)2(aq) →MgSO4(aq) + 2H2O(l)
b. HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) →Ca(NO3)2(aq) + H2O(l)
c. HCl(aq) + NH4OH(aq) →NH4Cl(aq) + H2O(l)
Apa yang terjadi jika asam direaksikan dengan basa? Misalkan kita mencampurkan larutan HCl 0,1 M dengan larutan NaOH 0,1 M. Di dalam air, asam kuat terurai membentuk ion H+ dan ion sisa asam. Keberadaan ion H+ dalam larutan asam ditunjukkan oleh nilai pH yang rendah (pH = –log [H+] < 7). Dalam larutan basa akan terbentuk ion OH– dan ion sisa basa. Keberadaan ion OH– dalam larutan basa ditunjukkan oleh nilai pH yang tinggi (pH = 14 – pOH > 7). Jika larutan asam dan basa dicampurkan akan terjadi reaksi penetralan ion H+ dan OH–. Bukti terjadinya reaksi penetralan ini ditunjukkan oleh nilai H mendekati 7 (pH ≈ 7). Nilai pH ≈ 7 menunjukkan tidak ada lagi ion H+ dari asam dan ion OH– dari basa selain ion H+ dan OH– hasil ionisasi air. Dengan demikian, pada dasarnya reaksi asam basa adalah reaksi penetralan ion H+ dan OH–. Persamaan reaksi molekulernya:
HCl(aq) + NaOH(aq ) →NaCl(aq) + H2O(l)
Persamaan reaksi ionnya:
H+(aq)+ Cl–(aq)+ Na+(aq)+OH–(aq) →Na+(aq)+ Cl(aq)+ H2O(l)
Persamaan ion bersihnya:
H+(aq) + OH–(aq) →H2O(l)
Reaksi asam basa disebut juga reaksi penggaraman sebab dalam reaksi asam basa selalu dihasilkan garam. Pada reaksi HCl dan NaOH dihasilkan garam dapur (NaCl). Beberapa contoh reaksi penetralan asam basa atau reaksi pembentukan garam sebagai berikut.
a. H2SO4(aq) + Mg(OH)2(aq) →MgSO4(aq) + 2H2O(l)
b. HNO3(aq) + Ca(OH)2(aq) →Ca(NO3)2(aq) + H2O(l)
c. HCl(aq) + NH4OH(aq) →NH4Cl(aq) + H2O(l)
3. Perhitungan Kuantitatif Reaksi dalam Larutan
Perhitungan kuantitatif reaksi-reaksi kimia dalam larutan umumnya melibatkan konsentrasi molar dan pH. Hal-hal yang perlu diketahui dalam mempelajari stoikiometri larutan adalah apa yang diketahui dan yang ditanyakan, kemudian diselesaikan dengan empat langkah berikut.
1. Tuliskan persamaan reaksi setara.
2. Ubah besaran yang diketahui ke satuan mol.
3. Gunakan perbandingan koefisien dari persamaan kimia setara untuk menentukan besaran yang tidak diketahui dalam mol.
4. Ubah satuan mol ke dalam besaran yang ditanyakan.
Perhitungan kuantitatif reaksi-reaksi kimia dalam larutan umumnya melibatkan konsentrasi molar dan pH. Hal-hal yang perlu diketahui dalam mempelajari stoikiometri larutan adalah apa yang diketahui dan yang ditanyakan, kemudian diselesaikan dengan empat langkah berikut.
1. Tuliskan persamaan reaksi setara.
2. Ubah besaran yang diketahui ke satuan mol.
3. Gunakan perbandingan koefisien dari persamaan kimia setara untuk menentukan besaran yang tidak diketahui dalam mol.
4. Ubah satuan mol ke dalam besaran yang ditanyakan.
4. Perhitungan pH Campuran
Jika larutan asam atau basa dicampurkan dengan larutan asam atau basa yang sejenis atau berbeda jenis maka konsentrasi asam atau basa dalam larutan itu akan berubah. Perubahan konsentrasi ini tentu akan mengubah pH larutan hasil pencampuran.
Jika larutan asam atau basa dicampurkan dengan larutan asam atau basa yang sejenis atau berbeda jenis maka konsentrasi asam atau basa dalam larutan itu akan berubah. Perubahan konsentrasi ini tentu akan mengubah pH larutan hasil pencampuran.
Contoh Menghitung pH Campuran Asam yang Sama
Sebanyak 50 mL larutan HCl 0,1 M dicampurkan dengan 100 mL larutan HCl 0,5 M.
Berapakah pH larutan sebelum dan sesudah dicampurkan?
Sebanyak 50 mL larutan HCl 0,1 M dicampurkan dengan 100 mL larutan HCl 0,5 M.
Berapakah pH larutan sebelum dan sesudah dicampurkan?
Jawab:
pH 50 mL larutan HCl 0,1 M = –log [H+] = 1,0
pH 100 mL larutan HCl 0,5 M = –log (0,5) = 0,3
Setelah dicampurkan, volume campuran menjadi 150 mL. Jumlah mol HCl dalam campuran sebagai berikut.
50 mL × 0,1 mmol mL–1 HCl = 5 mmol
100mL × 0,5 mmol mL–1 HCl = 50 mmol
Konsentrasi molar HCl dalam campuran = 55mmol/ 150mL = 0,367 M
Jadi, pH campuran = –log [0,367] = 0,44
Pencampuran larutan asam dan basa akan membentuk reaksi penetralan. Jika jumlah mol asam dan basa dalam campuran itu sama,terjadilah penetralan sempurna sehingga pH larutan sama dengan 7. Tetapi, jika terdapat salah satu pereaksi berlebih, kelebihannya akan menentukan pH larutan hasil pencampuran.
pH 50 mL larutan HCl 0,1 M = –log [H+] = 1,0
pH 100 mL larutan HCl 0,5 M = –log (0,5) = 0,3
Setelah dicampurkan, volume campuran menjadi 150 mL. Jumlah mol HCl dalam campuran sebagai berikut.
50 mL × 0,1 mmol mL–1 HCl = 5 mmol
100mL × 0,5 mmol mL–1 HCl = 50 mmol
Konsentrasi molar HCl dalam campuran = 55mmol/ 150mL = 0,367 M
Jadi, pH campuran = –log [0,367] = 0,44
Pencampuran larutan asam dan basa akan membentuk reaksi penetralan. Jika jumlah mol asam dan basa dalam campuran itu sama,terjadilah penetralan sempurna sehingga pH larutan sama dengan 7. Tetapi, jika terdapat salah satu pereaksi berlebih, kelebihannya akan menentukan pH larutan hasil pencampuran.
Contoh Menghitung pH Campuran Asam dan Basa
Jika 25 mL HCl 0,5 M dicampurkan dengan 50 mL NaOH 0,1M, bagaimanakah pH hasil pencampuran?
Jika 25 mL HCl 0,5 M dicampurkan dengan 50 mL NaOH 0,1M, bagaimanakah pH hasil pencampuran?
Jawab:
Untuk mengetahui nilai pH campuran asam basa, perlu ditentukan jumlah mol asam atau basa yang berlebih setelah terjadi reaksi penetralan.
H+(aq) + OH–(aq) →H2O(l)
Jumlah mol ion H+ dalam HCl = 25 mL × 0,5 mmol mL–1 = 12,5 mmol
Jumlah mol ion OH– dalam NaOH = 50 mL × 0,1 mmol mL–1 = 5 mmol
Seluruh ion OH– dinetralkan oleh ion H+ sehingga sisa ion H+ dalam larutan sebanyak 7,5 mmol. Karena volume campuran 75 mL maka konsentrasi molar ion H+ sisa:
[H+] = 7,5mmol/ 75mL = 0,1 M
Dengan demikian, pH campuran = –log (0,1) = 1.
Untuk mengetahui nilai pH campuran asam basa, perlu ditentukan jumlah mol asam atau basa yang berlebih setelah terjadi reaksi penetralan.
H+(aq) + OH–(aq) →H2O(l)
Jumlah mol ion H+ dalam HCl = 25 mL × 0,5 mmol mL–1 = 12,5 mmol
Jumlah mol ion OH– dalam NaOH = 50 mL × 0,1 mmol mL–1 = 5 mmol
Seluruh ion OH– dinetralkan oleh ion H+ sehingga sisa ion H+ dalam larutan sebanyak 7,5 mmol. Karena volume campuran 75 mL maka konsentrasi molar ion H+ sisa:
[H+] = 7,5mmol/ 75mL = 0,1 M
Dengan demikian, pH campuran = –log (0,1) = 1.
No comments:
Post a Comment