Hidrolisis Garam Kimia, Sifat-sifat, Jenis, Macam-macam, pH, Praktikum, Reaksi Asam dan Basa, Contoh Soal, Pembahasan

Hidrolisis Garam Kimia, Sifat-sifat, Jenis, Macam-macam, pH, Praktikum, Reaksi Asam dan Basa, Contoh Soal, Pembahasan - Siapa sih yang tak kenal asam cuka, pasta gigi, dan garam dapur? Hampir semua orang tahu. Cuka biasa digunakan untuk memasak atau sebagai bumbu pelengkap ketika kalian makan bakso, pasta gigi untuk menggosok gigi, sedangkan garam dapur untuk memasak. Ketiga bahan tersebut memiliki sifat keasaman/kebasaan yang berbeda. Cuka bersifat asam, pasta gigi bersifat basa, dan garam bersifat netral. Jika asam dan basa bereaksi maka akan menghasilkan garam dan air. Reaksi ini sering disebut dengan reaksi penetralan. Akan tetapi, tidak berarti garam yang dihasilkan selalu bersifat netral karena kenyataannya larutan garam dapat bersifat asam ataupun basa. Mengapa larutan garam dapat bersifat asam, basa, atau netral? Komponen apa yang memengaruhinya? Hal ini dijelaskan melalui konsep hidrolisis berikut.

Garam merupakan hasil reaksi antara asam dengan basa. Jika dilarutkan dalam air maka larutan garam dapat terhidrolisis menjadi ion-ionnya, sehingga dari reaksi ionisasi tersebut dapat diketahui sifat garamnya. Tetapi, tidak semua jenis garam dapat terhidrolisis menjadi ion-ionnya. Hanya jenis garam dengan ciri-ciri tertentu saja yang dapat terhidrolisis dalam air. Seperti pada reaksi penyangga, pada reaksi hidrolisis juga berlaku prinsip kesetimbangan. Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan tersebut„ kalian dapat menentukan hubungan antara tetapan hidrolisis (K_h), tetapan ionisasi air (K_w), dan konsentrasi OH^- atau H⁺ larutan garam yang terhidrolisis. Dengan demikian, kalian dapat menghitung pH hidrolisis garam. Untuk memahami lebih lanjut apa yang dimaksud dengan hidrolisis garam, ayo pelajari sungguh-sungguh uraian berikut.

1. Sifat-sifat Garam

Sifat garam tergantung pada kuat lemahnya asam dan basa yang bereaksi. Jika yang direaksikan asam kuat dan basa kuat, maka garam yang terbentuk bersifat netral, contohnya NaCl dan K₂SO₄. Apabila yang direaksikan asam kuat dengan basa lemah, maka garam yang dihasilkan bersifat asam, contohnya NH₄Cl dan (NH₄)₂SO₄. Namun jika yang direaksikan adalah basa kuat dengan asam lemah, maka garam yang dihasilkan akan bersifat basa, misalnya Na₂CO₃ dan KF.

Asam lemah dan basa lemah tidak mengion sempurna dalam air karena reaksi ionisasinya membentuk sistem

kesetimbangan. Sehingga asam lemah atau basa lemah mempunyai derajat ionisasi kurang dari satu (a < 1).

Sama halnya dengan larutan asam dan basa, maka garam ketika dilarutkan dalam air juga mengalami penguraian menjadi ion-ion pembentuknya. Ikutilah penjelasan tentang konsep hidrolisis berikut, untuk mengetahui proses terurainya garam menjadi ion-ion.

2. Pengertian Hidrolisis [1]

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:

2.1. Ion-ion yang berasal dari asam lemah (misalnya CH₃COO^–, CN^–, dan S^2–) atau ion-ion yang berasal dari basa lemah (misalnya NH₄⁺, Fe²⁺, dan Al³⁺) 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 :

CH₃COO^– + H₂O → CH₃COOH + OH^–

NH₄⁺ + H₂O → NH₄OH + H⁺

2.2. Ion-ion yang berasal dari asam kuat (misalnya Cl^–, NO₃^–, dan SO₄^2–) atau ion-ion yang berasal dari basa kuat (misalnya Na⁺, K⁺, dan Ca²⁺) 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⁺ + H₂O → tidak terjadi reaksi
SO₄^2– + H₂O → 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.

3. Konsep Hidrolisis

Salah satu contoh reaksi antara asam dengan basa yang menghasilkan garam adalah reaksi CH₃COOH dengan NaOH. Hasil reaksi tersebut adalah CH₃COONa yang mempunyai sifat basa. Bagaimana kita dapat mengetahui garam tersebut bersifat basa, padahal jika dilarutkan dalam air tidak menghasilkan ion OH^-? CH₃COONa jika dilarutkan dalam air akan mengalami ionisasi menghasilkan ion CH₃COO^- dan Na⁺. Ion Na⁺ tidak bereaksi dengan air karena berasal dari basa kuat. Lain halnya dengan ion CH₃COO^- yang dapat bereaksi dengan air karena berasal dari asam lemah. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

CH₃COO^-(aq) + H₂O(l) D CH₃COOH(aq) + OH^-(aq)

Dari reaksi ini dihasilkan ion OH^-, dan hal inilah yang menyebabkan CH₃COONa bersifat basa. Proses ini disebut hidrolisis.

Reaksi hidrolisis adalah reaksi yang terjadi antara suatu senyawa dan air dengan membentuk reaksi kesetimbangan.

Menurut konsep hidrolisis, anion atau kation penyusun garam yang berasal dari asam lemah atau basa lemah dapat bereaksi dengan air. Kation dari basa lemah menghasilkan ion H⁺ dan anion dari asam lemah menghasilkan ion OH^-.

CH₃COOH, yang memiliki nama trivial asam cuka, mempunyai kegunaan yang cukup luas, antara lain larutan encernya (20 - 25%) digunakan sebagai pemberi rasa pada makanan, untuk proses pewamaan kain dalam industri tekstil, sebagai pengawet sayuran dan buah, dan untuk menggumpalkan getah karet. (Mulyono, 2006, hlm. 29

4. Percobaan / Praktikum Mempelajari Sifat Berbagai Jenis Larutan Garam

A. Dasar Teori

Reaksi antara asam dan basa menghasilkan suatu garam. Garam tersebut dapat memiliki sifat asam, basa, atau netral. Hal itu tergantung pada jenis asam dan basa pembentuknya. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam, sedangkan garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa.

Untuk mengetahui pH suatu garam dapat digunakan beberapa indikator, seperti halnya pada pengukuran pH larutan asam maupun basa. Salah satu contoh indikator adalah kertas lakmus. Namun kertas lakmus ini tidak dapat menunjukkan pH secara kuantitatif, melainkan hanya secara kualitatif, yakni apakah garam itu bersifat asam ataukah basa. Adapun alat yang digunakan untuk mengetahui pH secara kuantitatif adalah pH meter. (Syukri, 1999, hlm. 444.)

Lakmus merupakan pigmen biru yang diperoleh dari sejenis tumbuhan lumut (Roccella tinctoria), berwarna biru dalam kondisi (larutan) basa dan berwarna merah dalam suasana (larutan) asam. Lakmus ini biasa digunakan sebagai indikator asam basa. (Mulyono, 2006, him. 247)

B. Tujuan Percobaan

Menentukan ciri-ciri garam yang dapat terhidrolisis dalam air sena mempelajari pengaruh reaksi hidrolisis terhadap pH larutan garam

C. Alat dan Bahan Percobaan 

Alat Percobaan :

1. Kertas lakmus
2. pH meter
3. Gelas ukur 25 mL
4. Erlenmeyer 25 mL

Bahan Percobaan :

1. Larutan NH₄CN
2. Larutan NaCl
3. Larutan CH₃COONa
4. Larutan NaNO₃
5. Larutan Na₂SO₄

D. Langkah Percobaan

1. Ukurlah masing-masing larutan garam sebanyak 20 mL, kemudian masukkan ke dalam erlenmeyer.
2. Ujilah setiap larutan dengan kertas lakmus, kemudian ukurlah masing-masing pH larutan dengan pH meter. Catatlah hasilnya pada tabel hasil pengamatan.

WARNING :

Pada setiap kemasan bahan kimia selalu disertai dengan "peringatan". Untuk menghindari bahaya yang tidak diinginkan, ikutilah petunjuk penggunaan dan perlakuan lainnya sesuai yang tercantum pada label.

E. Hasil Percobaan

Isilah tabel di bawah ini berdasarkan hasil pengamatan

No.	Garam	Lakmus Merah	Lakmus Biru	pH	Sifat Larutan
1.	NH4CN
2.	NaCl
3.	CH3COONa
4.	NaNO3
5.	Na2SO4

F. Pembahasan

Untuk memperjelas percobaan ini, jawablah pertanyaan berikut.

1. Sebutkan garam mana saja yang memiliki sifat asam, basa, dan netral.
2. Sebutkan garam mana saja yang mengalami hidrolisis.
3. Sebutkan ciri-ciri garam yang dapat terhidrolisis.
4. Adakah kaitan sifat asam dan basa terhadap kemampuan hidrolisis garam? Jika ada, jelaskan.

G. Kesimpulan

Diskusikan hasil percobaan dengan kelompok kalian. Lalu, tulis hasilnya dalam format laporan percobaan.

Pada percobaan di atas, kalian dapat mengetahui pH larutan garam dengan menggunakan pH meter. Selain dengan menggunakan instrumen, pH larutan garam juga dapat ditentukan secara teoritis. Bagaimana caranya? Perhatikanlah uraian selanjutnya.

5. Jenis Garam yang Dapat Terhidrolisis dan Cara Menghitung pH-nya

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tidak semua garam dapat terhidrolisis, tergantung dari kekuatan asam basa pembentuknya. Hal ini juga telah kalian buktikan melalui percobaan di atas. Garam dari asam kuat dan basa kuat tidak dapat terhidrolisis karena komponen garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat merupakan asam atau basa konjugasi yang sangat lemah, dan tidak dapat mengikat molekul air, sehingga garam ini mempunyai pH yang netral (pH = 7). Garam yang dapat terhidrolisis adalah garam dari asam kuat dengan basa lemah, asam lemah dengan basa kuat, dan asam lemah dengan basa lemah. Berikut dijelaskan cara menghitung pH hidrolisis.

4.1. Garam yang Terbentuk dari Asam Kuat dengan Basa Lemah

Contoh garam yang berasal dari asam kuat dengan basa lemah adalah NH₄Cl dan AgNO₃. Jika dilarutkan dalam air, garam ini akan menghasilkan kation yang berasal dari basa lemah dan anion dari asam kuat. Kation kemudian bereaksi dengan air menghasilkan ion H⁺. Semakin banyak kation yang bereaksi dengan air, maka jumlah ion H⁺ semakin bertambah, sehingga larutan hasil hidrolisis akan bersifat semakin asam (pH < 7).

Suatu larutan NH₄Cl dilarutkan dalam air, maka akan terjadi reaksi ionisasi sebagai berikut.

NH₄Cl(aq) → NH₄⁺(aq) + Cl^–(aq) .............................................. (1)

Ion NH₄⁺ berasal dari basa lemah yang merupakan asam konjugasi dari NH₃ sehingga akan bereaksi dengan air membentuk reaksi kesetimbangan berikut.

NH₄⁺(aq) + H₂O(aq) D NH₄OH(aq) + H⁺(aq) ......................... (2)

Reaksi hidrolisis di atas menghasilkan ion H⁺, sehingga larutan bersifat asam. Karena garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa lemah, yang akan mengalami hidrolisis hanya kationnya (NH₄⁺). Maka NH₄Cl hanya mengalami hidrolisis sebagian. Dari reaksi (2), berlaku kesetimbangan:

K_c =  ......................................................... (3)

Karena air sebagai pelarut, maka konsentrasinya besar dan dapat dianggap konstan.

K_c [H₂O] = K_h =  ................................................... (4)

Dalam reaksi kesetimbangan (2), [H⁺]= [NH₄OH] sedangkan [NH₄⁺] = [NH₄Cl] = [G], sehingga:

[H⁺] =  ....................................................................... (5)

Nilai K_h pada persamaan (5) ada hubungannya dengan K_b. Karena yang terhidrolisis basa lemah maka persamaannya dapat diturunkan sebagai berikut:

K_h = 

K_h =  . [H⁺] [OH^–] ................................................. (6)

Ingat, bahwa reaksi ionisasi NH₄OH adalah:

NH₄OH(aq) → NH₄⁺(aq) + OH^–(aq), sehingga:

K_b =  =  = 

Ingat juga [OH^–] [H⁺] = K_w, sehingga persamaan (6) dapat ditulis:

K_h = K_w / K_b ............................................................................. (7)

Dari persamaan (5) dan (7), kalian akan memperoleh persamaan berikut:

[H⁺] = 

log [H⁺] = ½ log K_w – ½ log [G] + ½ log K_b

pH = ½ (pK_w – pK_b – log [G])

Karena pH = 14, maka:

pH = ½ (14 – pK_b – log [G])

Keterangan :

K_h : tetapan hidrolisis

K_w : tetapan ionisasi air (10^–14)

K_b : tetapan ionisasi basa lemah

[G] : konsentrasi ion garam yang terhidrolisis

Contoh :

Hitunglah pH larutan (NH4)₂SO₄ 0,1 M. (K_b NH₃ pada suhu tertentu = 1 x 10^–5)

Penyelesaian:

Diketahui: [(NH4)₂SO₄] = 0,1 M

K_b NH₃ = 1 x 10^–5

Ditanyakan: pH larutan (NH4)₂SO₄

Jawaban :

(NH4)₂SO₄ adalah garam dari asam kuat dan basa lemah. Ingat, karena yang kuat menentukan sifat garam dalam air, maka garam bersifat asam, artinya ada ion H⁺.

(NH4)2SO4	→	2NH4+	+	SO42-
0,1 M		0,1 M

[H⁺] = 

[H⁺] = 

[H⁺] =  = 1,4 x 10^–5

pH = – log 1,4 x 10^–5 = 4,85

Jadi, pH larutan (NH4)₂SO₄ adalah 4,85.

Ingat :

Log aⁿ = n log a

4.2. Garam yang Terbentuk dari Asam Lemah dengan Basa Kuat

Contoh garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat antara lain CH₃COOK, CH₃COONa, dan NaCN. Jika garam tersebut dilarutkan dalam air, maka akan menghasilkan kation dari basa kuat dan anion yang berasal asam lemah. Anion kemudian akan bereaksi dengan air menghasilkan ion OH^–. Bertambahnya ion OH^– ini akan menyebabkan larutan bersifat data (pH > 7).

Jika larutan garam CH₃COONa dilarutkan dalam air, maka akan mengalami ionisasi sebagai berikut.

CH₃COONa(aq) D Na⁺(aq) + CH₃COO^-(aq) ......................... (1)

Ion CH₃COO^- yang merupakan basa kojugasi dari asam lemah CH₃COOH akan bereaksi dengan air membentuk reaksi kesetimbangan sebagai berikut:

CH₃COO^-(aq)+ H₂O(aq) D CH₃COOH(aq) + OH^-(aq) ....... (2)

Reaksi hidrolisis di atas menghasilkan ion OH^- sehingga larutan bersifat basa. Karena hanya anion (CH₃COO^-) yang terhidrolisis, maka CH₃COONa hanya mengalami hidrolisis sebagian.

Dari reaksi (2) di atas, berlaku kesetimbangan sebagai berikut:

Dalam kesetimbangan berlaku K_c =  ............................(3)

Karena air sebagai pelarut, maka konsentrasinya besar dan dapat dianggap konstan :

K_c [H₂O] = K_h =  ......................................................(4)

Dalam kesetimbangan, [CH₃COOH] = [OH^-] dan [CH₃COO^-] = [CH₃COONa] = [G], sehingga;

K_h =  =  ..................................................(5)

[OH^-] =  ........................................................(6)

Nilai K_h pada persamaan (5) memiliki hubungan dengan asam lemah. Karena yang terhidrolisis asam lemah, maka persamaannya dapat diturunkan sebagai berikut.

K_h = 

K_h =  [OH^-] [H⁺] ............................................ (7)

Ingat reaksi ionisasi CH₃COOH :

CH₃COOH(aq) → H⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)

K_a =  ;  = 

Ingat juga :

K_w = [OH^-] [H⁺] ; sehingga persamaan (7) dapat ditulis:

K_h = K_w / K_a .......................................................................................... (8)

Dari persamaan (6) dan persamaan (8), kalian dapat memperoleh persamaan berikut:

[OH^-] = 

– log [OH^-] = – ½ log pK_w – ½ log pK_a + ½ log [G]

pOH = – ½ (pK_w – pK_a – log [G])

pH = pK_w – pOH = ½ (pK_w + pK_a + log [G])

Karena pK_w = 14, dan [G] = konsentrasi garam yang terhidrolisis, maka:

pH = ½ (14 + pK_a + log [G])

Keterangan :

K_w : tetapan ionisasi air (10^–14)

K_a : tetapan ionisasi asam lemah

[G] : konsentrasi ion garam yang terhidrolisis

Contoh :

Berapa pH larutan yang terbentuk pada hidrolisis garam NaCN 0,01 M, jika diketahui Ka HCN = 1 x 10^–10?

Penyelesaian :

Diketahui :

[NaCN] = 0,01 M

K_a HCN = 1 x 10^–10

Ditanyakan: pH larutan NaCN.

Pembahasan :

NaCN adalah garam dari asam lemah dan basa kuat. Jangan lupa yang kuat menentukan sifat garam dalam air. Jadi, garam bersifat basa, artinya memiliki ion OH^-.

NaCN	→	Na+	+	CN-
0,1 M

[OH^-] =  =  = 10^–3

pOH = - log [OH^-] = - log 10^–3 = 3

pH = 14 - 3 = 11

Jadi, pH larutan NaCN adalah 11.

4.3. Garam yang Terbentuk dari Asam Lemah dengan Basa Lemah

Jika dimasukkan dalam air, garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah akan terhidrolisis seluruhnya. Ion garam yang terbentuk akan bereaksi dengan air den menghasilkan suatu senyawa asam dan basa yang baru, misalnya CH₃COONH₄ den Al₂S₃ mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian, nilai pH-nya tergantung pada harga K_a dan K_b.

Dengan cara yang sama seperti pada garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa lemah ataupun garam yang terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat, maka dapat diperoleh :

[H⁺] = 

pH = ½ (14 + pK_a - pK_b)

Keterangan:

K_w : tetapan ionisasi air (10^–14)

K_a : tetapan ionisasi asam lemah

K_b : tctapan ionisasi basa lemah

[G] : konsentrasi ion garam yang terhidrolisis

Berdasarkan rumus di atas, pH larutan garam terhidrolisis ternyata tergantung pada besarnya tetapan ionisasi asam lemah (K_b) atau tetapan ionisasi basa lemah (K_b) dari asam pembentuknya, den tidak tergantung pada besarnya ion-ion yang terurai.

Contoh Soal :

Berapa pH larutan yang terbentuk pada hidrolisis garam (NH₄)₂CO₃ 0,1 M jika K_a H₂CO₃ = 1 x 10^-8 dan K_b NH₄OH = 1 x 10^-5?

Penyelesaian:

Diketahui: 

[(NH₄)₂CO₃] = 0,1 M

K_a H₂CO₃ = 1 x 10^-8

K_b NH₄OH = 1 x 10^-5

Ditanyakan: pH larutan (NH₄)₂CO₃

Jawaban :

(NH₄)₂CO₃ adalah garam dari asam lemah dan basa lemah. Jadi, pH tergantung pada K_a dan K_b.

Reaksi :

(NH4)2CO3	→	2NH4+	+	CO32-
0,1 M

[H⁺] =  =  = 3,16 x 10^-9

pH = log [H⁺] = - log 3,16 x 10^-9 = 8,5

Jadi, pH larutan (NH₄)₂CO₃ adalah 8,5

Tips :

Dalam mencari pH suatu larutan yang dibuat dengan mencampurkan asam dengan basa, rumus pH yang kita gunakan sangat tergantung pada komposisi campuran pada akhir reaksi. Ada 4 kemungkinan komposisi campuran:

1 .Jika asam kuat dan basa kuat yang dicampurkan tidak tersisa (habis bereaksi), maka yang terbentuk adalah larutan garam netral, berarti pH = 7.

2. Jika asam lemah dan basa kuat atau basa lemah dan asam kuat yang dicampurkan tidak tersisa (habis bereaksi), maka yang terbentuk adalah larutan garam yang berasal dari yang lemah (hidrolisis). Begitu pula kalau campuran tersebut dari asam lemah dan basa lemah.

3. Jika asam lemah dan basa kuat atau basa lemah dan asam kuat yang dicampurkan terdapat sisa asam lemah atau basa lemah pada akhir reaksi, maka yang terbentuk adalah larutan penyangga.

4. Jika terdapat sisa asam kuat atau basa kuat, maka yang terbentuk adalah larutan asam kuat atau larutan basa kuat.

Anda sekarang sudah mengetahui Hidrolisis Garam.
Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

Referensi Lainnya :

[1] Utami, B. A. Nugroho C. Saputro, L. Mahardiani, S. Yamtinah, dan B. Mulyani. 2009. Kimia 2 : Untuk SMA/MA Kelas XI, Program Ilmu Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 274.

---