Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12

18Asam, Basa, dan pH

Di rak dapur berjajar sebutir jeruk lemon, sebotol cuka, sebatang sabun, dan sekotak soda kue; di bawah bak cuci, sebotol pembersih saluran dengan label peringatan hitam-merah. Sebagian terasa asam, sebagian terasa licin, sebagian dapat melukai kulit. Satu skala saja, bernomor dari 0 sampai 14, memilah semuanya — dan skala yang sama dipakai untuk kolam renang, tanah kebun, darah, dan samudra.

Yang sudah kamu ketahui

Ion adalah atom atau sekelompok atom yang bermuatan; kation seperti $\ce{Na+}$ bermuatan positif, anion seperti $\ce{Cl-}$ atau $\ce{OH-}$ bermuatan negatif. Larutan ion mengandung ion-ion bertanda (aq), yang bergerak bebas (Bab 17).

Jeruk lemon, cuka, sabun, dan soda kue: asam dan basa di dapur.

18.1 Larutan asam, basa, dan netral

Definisi 18.1 (Larutan asam, basa, dan netral)

Setiap larutan berair mengandung ion hidrogen $\ce{H+(aq)}$ dan ion hidroksida $\ce{OH-(aq)}$ . Sebuah larutan disebut larutan asam jika mengandung lebih banyak ion $\ce{H+}$ daripada ion $\ce{OH-}$ , larutan basa jika mengandung lebih banyak ion $\ce{OH-}$ daripada ion $\ce{H+}$ , dan larutan netral jika jumlah keduanya sama.

Contoh 18.2 (Tiga larutan)

Asam klorida adalah larutan asam: larutan itu mengandung ion $\ce{H+(aq)}$ dan $\ce{Cl-(aq)}$ , dengan sangat sedikit $\ce{OH-}$ . Larutan natrium hidroksida bersifat basa: $\ce{Na+(aq)}$ dan $\ce{OH-(aq)}$ , dengan sangat sedikit $\ce{H+}$ . Air murni dan air garam netral.

18.2 Skala pH

Definisi 18.3 (pH)

Yang disebut pH sebuah larutan berair adalah sebuah bilangan, biasanya antara 0 dan 14, yang menyatakan seberapa asam atau basa larutan itu: pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , larutan netral memiliki pH 7, larutan asam pH di bawah 7, larutan basa pH di atas 7. Makin banyak ion $\ce{H+}$ yang dikandung sebuah larutan, makin rendah pH-nya.

Skala pH, dengan pH beberapa larutan yang umum.

Definisi 18.4 (Kertas pH dan pH meter)

Yang disebut kertas pH adalah secarik kertas yang diresapi campuran zat warna yang berubah menjadi warna yang berbeda pada setiap pH; setetes larutan diteteskan ke atasnya dan warnanya dibandingkan dengan bagan yang tercetak pada kotaknya. Sebuah pH meter mengukur pH dengan sebuah elektrode kaca yang dicelupkan ke dalam larutan dan menampilkannya sebagai angka, sampai satu atau dua angka di belakang koma.

Metode 18.5 (Mengukur pH dengan kertas pH)

Letakkan secarik pendek kertas pH di atas cawan yang bersih dan kering.
Dengan batang kaca yang bersih, sentuhkan setetes larutan ke kertas itu (jangan pernah mencelupkan kertas ke dalam botol).
Segera bandingkan warnanya dengan bagan, lalu bacalah pH-nya, biasanya sampai bilangan bulat terdekat.

Mengukur pH dengan pH meter: elektrode kaca dicelupkan ke dalam larutan, yang diaduk perlahan.

18.3 Mengencerkan asam

Proposisi 18.6 (Pengenceran mendekatkan pH ke 7)

Menambahkan air ke larutan asam menyebarkan ion-ion $\ce{H+}$ -nya ke dalam volume yang lebih besar: pH-nya naik, mendekati 7, tetapi tidak pernah melewatinya. Untuk asam seperti asam klorida, pengenceran sepuluh kali menaikkan pH sekitar satu satuan: satu bagian volume asam ber-pH 2 ditambah sembilan bagian volume air menghasilkan larutan ber-pH 3. Mengencerkan larutan basa juga menurunkan pH-nya mendekati 7.

Mengencerkan asam sepuluh kali, lalu sepuluh kali lagi: pH-nya naik dari 2 ke 3 ke 4 (setiap gelas kimia berisi sepersepuluh larutan sebelumnya yang ditambah air).

Di laboratorium — Mengencerkan asam

Untuk mengencerkan asam, guru selalu menuangkan asam perlahan-lahan ke dalam air, tidak pernah air ke dalam asam: pencampuran itu melepaskan panas, dan air yang dituang ke asam pekat dapat langsung mendidih dan memercikkan asam keluar dari wadahnya.

18.4 Asam dan basa sehari-hari

Proposisi 18.7 (Asam dan basa di sekitar kita)

Bersifat asam: air jeruk lemon dan jeruk nipis, cuka, anggur, minuman bersoda, kopi, cairan lambung. Bersifat basa: air laut (sedikit), soda kue yang dilarutkan dalam air, sabun, susu magnesia (obat untuk asam lambung), amonia rumah tangga, pemutih, dan pembersih saluran (sangat kuat).

Contoh 18.8 (pH samudra)

pH rata-rata samudra sekitar 8.1: sedikit basa. Sejak era industri dimulai, karbon dioksida yang larut dari udara telah menurunkan pH perairan permukaan sekitar 0.1: samudra perlahan-lahan menjadi kurang basa, yang merugikan kerang-kerangan dan terumbu karang.

Sari kubis merah, yang disiapkan oleh guru, berubah warna menurut pH: merah dalam asam, ungu di sekitar netral, biru, hijau, lalu kuning dalam larutan yang makin lama makin basa.

18.5 Keselamatan dengan produk korosif

Keselamatan

Asam klorida pekat dan natrium hidroksida (basa dalam pembersih saluran) memuat piktogram korosi GHS05: keduanya menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan mata serta merusak logam. GHS07: iritan. Pakai kacamata pelindung dan sarung tangan; percikan segera dibilas dengan banyak air.

Catatan 18.9 (Jangan pernah mencampur produk pembersih)

Produk yang bersifat asam dan basa bereaksi satu sama lain, kadang-kadang dengan hebat, dan beberapa campuran melepaskan gas beracun: pemutih yang dicampur pembersih kerak yang asam melepaskan klorin. Produk pembersih tidak pernah dicampur.

18.6 Latihan

Latihan 18.1 ★

Asam, basa, atau netral? Larutan ber-pH 3, larutan ber-pH 7, larutan ber-pH 11.

Solusi

Solusi Latihan 18.1.

pH 3: asam. pH 7: netral. pH 11: basa.

Latihan 18.2 ★

Ion mana yang lebih banyak dalam larutan asam? Dalam larutan basa?

Solusi

Solusi Latihan 18.2.

Asam: ion $\ce{H+}$ . Basa: ion $\ce{OH-}$ .

Latihan 18.3 ★

Dengan skala pH dalam bab ini, urutkan dari yang paling asam sampai yang paling basa: kopi, air laut, air jeruk nipis, amonia rumah tangga, air murni.

Solusi

Solusi Latihan 18.3.

Air jeruk nipis (2), kopi (5), air murni (7), air laut (8.1), amonia rumah tangga (12).

Latihan 18.4 ★

Uraikan cara mengukur pH sebuah larutan dengan kertas pH.

Solusi

Solusi Latihan 18.4.

Secarik kertas pH di atas cawan yang bersih dan kering disentuh dengan setetes larutan yang dibawa oleh batang kaca yang bersih; warnanya segera dibandingkan dengan bagan.

Latihan 18.5 ★★

Sebuah larutan ber-pH 4 diencerkan sepuluh kali dengan air. Kira-kira berapa pH-nya yang baru? Dan jika diencerkan seratus kali?

Solusi

Solusi Latihan 18.5.

Sekitar 5 setelah pengenceran sepuluh kali lipat; sekitar 6 setelah pengenceran seratus kali lipat.

Latihan 18.6 ★★

Dapatkah larutan asam menjadi basa dengan menambahkan air? Jelaskan.

Solusi

Solusi Latihan 18.6.

Tidak. Pengenceran mendekatkan pH ke 7, tetapi tidak pernah melewatinya: air sendiri netral, dan menambahkannya tidak dapat membuat ion $\ce{OH-}$ lebih banyak daripada ion $\ce{H+}$ .

Latihan 18.7 ★★

Mengapa asam harus dituang ke dalam air, dan bukan sebaliknya?

Solusi

Solusi Latihan 18.7.

Pencampuran itu melepaskan panas. Air yang dituang ke asam pekat dapat langsung mendidih dan memercikkan asam keluar; asam yang dituang perlahan ke dalam air langsung tersebar dalam volume yang besar.

Latihan 18.8 ★★

Sebuah botol memuat piktogram GHS05. Apa artinya? Berikan dua tindakan pencegahan.

Solusi

Solusi Latihan 18.8.

Korosif: melukai kulit dan mata, merusak logam. Pakai kacamata pelindung dan sarung tangan; bilas percikan apa pun dengan banyak air.

Latihan 18.9 ★★

Berapa kali pengenceran sepuluh kali lipat yang diperlukan untuk membawa sebuah asam dari pH 1 ke pH 4? Berapa total pengencerannya?

Solusi

Solusi Latihan 18.9.

Tiga kali pengenceran (1 ke 2, 2 ke 3, 3 ke 4): $10 \times 10 \times 10 = 1000$ kali.

Latihan 18.10 ★★

Susu magnesia diminum untuk mengatasi asam lambung. Dengan skala pH, jelaskan mengapa.

Solusi

Solusi Latihan 18.10.

Susu magnesia bersifat basa (pH sekitar 10.5): susu magnesia bereaksi dengan sebagian asam lambung yang berlebih.

Latihan 18.11 ★★★

pH samudra telah turun sekitar 0.1 sejak era industri. Apakah samudra sekarang bersifat asam? Ke arah mana pH-nya bergerak, dan mengapa?

Solusi

Solusi Latihan 18.11.

Tidak: dengan pH 8.1 samudra masih sedikit basa. pH-nya bergerak ke arah yang lebih rendah, kurang basa, karena karbon dioksida dari udara larut di dalamnya.

Latihan 18.12 ★★★

Seorang siswa mengukur pH cuka yang sama dengan kertas pH (3) dan dengan pH meter (2.6). Jelaskan mengapa kedua hasil itu berbeda dan mana yang lebih teliti.

Solusi

Solusi Latihan 18.12.

Kertas pH dibaca dengan mata terhadap bagan warna, sampai sekitar satu satuan; pH meter memberikan angka sampai satu atau dua angka di belakang koma. pH meter lebih teliti; kedua hasil itu sesuai dalam batas ketelitian kertas.

18.7 Soal: Asam yang Tumpah

Soal 18.1

Soal akhir pekan — satu liter asam yang tumpah di bak cuci laboratorium, dan mengapa mengencerkannya bukan jawabannya

Sebuah botol berisi $1\,\mathrm{L}$ asam klorida encer, ber-pH 2, pecah di bak cuci laboratorium. Saluran pembuangan tidak boleh menerima larutan apa pun yang pH-nya di bawah 5. Pakailah aturan dalam bab ini: untuk asam ini, setiap pengenceran sepuluh kali lipat menaikkan pH satu satuan.

Bagian I — Asamnya.

Apakah larutan itu asam, netral, atau basa? Ion apa yang paling banyak dikandungnya?
Piktogram apa yang seharusnya ada pada botol itu, dan mengapa?
Guru mengukur pH dengan pH meter alih-alih dengan kertas pH. Berikan satu keuntungannya.
Berapa kali lebih banyak ion $\ce{H+}$ dalam satu liter ber-pH 2 dibandingkan dalam satu liter ber-pH 3 dari asam yang sama?

Bagian II — Mengencerkan.

Berapa volume larutan yang diperoleh dengan mengencerkan satu liter asam itu sepuluh kali? Berapa pH-nya?
Berapa kali pengenceran sepuluh kali lipat yang diperlukan untuk mencapai pH 5?
Berapa volume total larutan yang akan dihasilkan?
Dapatkah air sebanyak apa pun membuat larutan itu menjadi basa? Jelaskan.

Bagian III — Cara yang lebih baik. Sebagai gantinya, guru menambahkan sedikit demi sedikit larutan sebuah basa sampai kertas pH menunjukkan 7: ion-ion $\ce{H+}$ dari asam bereaksi dengan ion-ion $\ce{OH-}$ dari basa.

Tuliskan persamaan reaksi antara ion $\ce{H+}$ dan ion $\ce{OH-}$ .
Mengapa cara ini lebih baik daripada mengencerkan?
Sebutkan sebuah produk rumah tangga yang bersifat basa yang dapat dipakai di dapur untuk membersihkan tumpahan kecil cuka.
Hitung volume air yang harus ditambahkan ke satu liter asam itu untuk membawanya ke pH 5.

Solusi

Solusi Soal 18.1.

1. Asam: larutan itu sebagian besar mengandung ion $\ce{H+(aq)}$ dan $\ce{Cl-(aq)}$ .

2. GHS05, korosif: asam merusak kulit, mata, dan logam.

3. pH meter memberikan angka yang teliti alih-alih warna yang harus dibandingkan dengan mata.

4. Sepuluh kali lebih banyak: satu satuan pH sesuai dengan pengenceran sepuluh kali lipat.

5. $10\,\mathrm{L}$ , ber-pH 3.

6. Tiga: pH 2 ke 3, 3 ke 4, 4 ke 5.

7. $1 \times 10 \times 10 \times 10 = 1000\,\mathrm{L}$ .

8. Tidak: pengenceran hanya mendekatkan pH ke 7.

9. $\ce{H+ + OH- -> H2O}$ .

10. Asamnya dihancurkan, diubah menjadi air, alih-alih disebar ke dalam volume yang sangat besar; hanya diperlukan sedikit basa dan tidak perlu seribu liter air.

11. Soda kue yang dilarutkan dalam air (atau air sabun).

12. $1000 - 1 = 999\,\mathrm{L}$ air.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 852 istilah di glosarium