Derajat Ionisasi dan Tetapan Ionisasi
Sumber: da-Lopez, Y. F. (2020). Bahan Ajar Kimia (MLK22203/2(1-1)) untuk Program Studi Manajemen Pertanian Lahan Kering. Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu (P4M), Politeknik Pertanian Negeri Kupang. https://mplk.politanikoe.ac.id/index.php/info-ps-mplk/course-materials/mata-kuliah-kimia-mplk
Asam-basa lemah akan mengalami ionisasi sebagian, sehingga dalam pelarutan asam-basa lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam-basa dengan molekul asam-basa yang terlarut dalam air. Pada reaksi kesetimbangan akan didapat suatu tetapan kesetimbangan ketika reaksi sudah dalam keadaan setimbang. Dengan kata lain, konsentrasi reaktan sudah berkurang ketika mengalami reaksi.
Derajat Ionisasi
Derajat Ionisasi (α) merupakan hasil bagi dari jumlah total molekul elektrolit yang terionisasi menjadi ion-ion. ATAU dengan kata lain: Derajat ionisasi (α) adalah perbandingan antara jumlah molekul zat yang terionisasi dengan jumlah molekul zat mula -mula.
Rumus Derajat Ionisasi
Banyaknya konsentrasi yang bereaksi atau menjadi ion akan tergantung kepada derajat ionisasi (α) yang dirumuskan sebagai berikut:
α = (jumlah mol yang terionisasi) ÷ (jumlah mol mula-mula)
Dari rumus tersebut diatas, didapatkan rumus-rumus berikut ini:
Berdasarkan derajat ionisasi tersebut, dapat disimpulkan jenis-jenis larutan, yaitu:
- Jika α=1, maka zat telah terionisasi sempurna dan merupakan larutan elektrolit kuat.
- Jika 0 < α <1, maka zat terionisasi sebagian dan merupakan larutan elektrolit lemah.
- Jika α= 0, maka zat tidak terionisasi dan merupakan larutan non elektrolit.
Semakin besar derajat ionisasi, semakin besar harga tetapan keseimbangan asam atau basa. Harga keseimbangan asam atau basa dapat digunakan untuk melihat kekuatan asam atau basa tersebut.
Asam dan basa yang lemah, memiliki keseimbangan asam atau basa serta derajat ionisasi yang relatif kecil. Reaksi asam dan basa akan menghasilkan garam dan air. Pada reaksi asam dan basa, terjadi netralisasi dari sifat asam dan basa. Derajat keasaman (pH) dapat digunakan sebagai indikator pencemaran air bersih.
Contoh Soal
Suatu zat dilarutkan dalam 100 ml air dengan konsentrasi 0,2 M. Jika larutan terionisasi hingga 2%. Berapakah massa zat yang terurai? (Mr zat = 60)
Penyelesaian:
Diketahui: M = 0,02; V = 100 mL = 0,1 L, α= 2% = 0,02, Mr = 60.
- Jumlah mol mula-mula = M × V
- Massa zat mula-mula = (jumlah mol mula-mula) × (Mr atau Ar)
- Massa zat terurai = (jumlah mol zat terurai) × (Mr atau Ar)
Tetapan Ionisasi
Asam atau basa lemah yaitu senyawa asam atau basa yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi asam atau basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan.
- Tetapan kesetimbangan untuk reaksi inonisasi asam disebut Tetapan Ionisasi Asam (Ka)
- Tetapan kesetimbangan untuk reaksi inonisasi basa disebut Tetapan Ionisasi Basa (Kb)
Derajat Ionisasi dan Hubungannya dengan Ka dan Kb
Ka dan Kb menjadi parameter kekuatan asam atau basa lemah dimana jika Ka dan Kb nya besar maka kekuatannya juga semakin besar.
Sebagaimana yang disebutkan diatas bahwa derajat ionisasi (α) adalah jumlah mol yang terionisasi dibagi dengan jumlah mol mula-mula. Jika kita misalkan konsentrasi asam atau basa lemah mula mula adalah M, maka rumusnya akan menjadi:
α = Jumlah Zat Terionisasi ÷ M
Jumlah zat terionisasi = α × M
Kemudian kita akan membuat stoikiometri reaksi kesetimbangan ionisasi baik asam maupun basa. Yang akan dicontohkan disini adalah asam lemah dimana jumlah zat mula mula adalah M dan jumlah zat mengion adalah α × M:
|
|
HA (aq) → H+ (aq) + A- (aq)
|
|
|
Mula-mula:
|
M - -
|
|
|
Reaksi:
|
M.α M.α M.α
|
|
|
Setimbang:
|
M.(1-α) M.α M.α
|
|
Berdasarkan stoikiometri diatas, maka kita dapat menulis konstanta kesetimbangan asam lemah sebagai berikut:
Bisanya untuk asam dan basa lemah, nilai derajat ionisasinya sangat kecil sehingga harga 1 – α dapat kita anggap hasilnya 1. Maka rumus diatas akan menjadi:
Dengan demikian, hubungan Ka terhadap derajat ionisasi asam adalah:
dimana M = konsentrasi asam lemah
Dengan cara yang sama juga akan kita dapatkan rumus hubungan derajat ionisasi (α) dengan konstanta kesetimbangan basa lemah (Kb) sebagai berikut:
dimana M = konsentrasi basa lemah
Contoh Soal-1
Tetapan ionisasi asam lemah H2SO3 adalah 1 x 10-5. Berapa persenkah asam itu terionisasi dalam larutan dengan konsentrasi 0,1 M dan 0,001 M
Penyelesaian:
- Dalam larutan asam dengan konsentrasi 0,1 M
- Dalam larutan asam dengan konsentrasi 0,001 M
Dari contoh soal ini dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar konsentrasi asam atau basa maka jumlah molekul yang dapat larut akan semakin sedikit. Dengan konsentrasi 0,1 M yang lebih besar dibandingkan 0,001 M, jumlah zat yang dapat mengion hanya 1% lebih kecil dibandingkan dengan konsentrasi 0,001 M yaitu 10%.
Kesimpulan: Derajat Inonisasi (α) berbanding terbalik dengan konsentrasi asam atau basa lemah.
Contoh Soal-2
Larutan basa LOH 0,1 M mengion sebanyak 2%. Berapa nilai tetapan kesetimbangan (Kb) basa tersebut?
Penyelesaian:
