Upload
daya-muct
View
65
Download
17
Embed Size (px)
Citation preview
8
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Karakteristik Ilmu Kimia
Ilmu kimia mempunyai kedudukan yang sangat penting di antara ilmu-
ilmu lain karena ilmu kimia dapat menjelaskan secara mikro (molekuler) terhadap
fenomena makro. Di samping itu, ilmu kimia memberikan konstribusi yang
penting dan berarti terhadap perkembangan ilmu-ilmu terapan, seperti pertanian,
kesehatan, dan perikanan serta teknologi (Depdiknas, 2005).
Ilmu kimia merupakan cabang IPA yang khusus mempelajari struktur,
susunan, sifat, dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan
tersebut. Pembahasan tentang struktur materi mencakup struktur partikel yang
menyusun materi sub-mikroskopis, dan bagaimana partikel-partikel yang sangat
kecil tersebut bergabung membentuk materi dengan ukuran yang lebih besar
sehingga bisa diamati. Pembahasan susunan materi mancakup komponen-
komponen penyusun materi dan perbandingan jumlah komponen penyusun materi
tersebut. Sifat materi dideskripsikan sebagai sifat fisika yang berhubungan
dengan sifat makroskopis dan sifat kimia yang berhubungan dengan jenis partikel
materi. Perubahan materi dideskripsikan menjadi perubahan fisika dan perubahan
kimia yang fenomenanya bisa diamati, tetapi apa yang terjadi di tingkat partikel
materi merupakan kajian sub-mikroskopis. Pembahasan energi yang menyertai
perubahan materi mencakup jenis dan jumlah energi, serta perubahan energi dari
bentuk satu ke bentuk yang lain. (Depdiknas, 2006).
9
9
Sub-mikroskopis (tingkat partikel dari materi)
Simbolis (representasi menggunakan berbagai macam bentuk)
Makroskopis (cirinya dapat dilihat, dicium, didengar atau dirasakan)
Aspek kimia bersifat “kasat mata” (visible), artinya dapat dibuat fakta
kongkritnya (makroskopis), dan sebagian aspek yang lain “tidak kasat mata”
(invisible), artinya tidak bisa dibuat fakta kongkritnya (sub-mikroskopis). Namun
demikian, aspek kimia yang tidak “kasat mata” masih bersifat “kasat logika”,
artinya kebenarannya bisa dibuktikan dengan menggunakan logika matematika
atau kajian teoritik (Depdiknas, 2006). Atas dasar itu, pembelajaran konsep-
konsep kimia memiliki ciri-ciri khusus, terutama menekankan keterkaitan aspek
makroskopis, sub-mikroskopis dan simbolis (Chittleborough, 2004).
Gambar 2.1. Representasi Ilmu Kimia (Chittleborough 2004)
Johnstone dalam Chittleborough (2004) membedakan ketiga level
representasi kimia mengenai materi dengan penjelasan sebagai berikut:
1. Level makroskopis terdiri dari fenomena kimia yang nyata yang
mungkin langsung atau tidak langsung sering menjadi bagian
pengalaman siswa sehari-hari.
2. Level sub-sub-mikroskopis terdiri dari fenomena kimia yang nyata yang
menunjukan tingkat partikulat sehingga tidak bisa dilihat bisa
digunakan untuk pergerakan elektron, molekul, partikel atau atom.
10
10
3. Level simbolik terdiri dari berbagai macam representasi yang berupa
gambar, aljabar, atau bentuk komputasi.
Pemaparan mengenai ketiga level representasi tersebut sudah sangat jelas.
Namun, beberapa kimiawan dan pengajar masih berselisih dalam mendefinisikan
level sub-mikroskopis. Menurut para kimiawan level sub-mikroskopis merupakan
suatu hal yang nyata, akan tetapi pengajar mempunyai pandangan berbeda dan
menyatakan bahwa level sub-mikroskopis merupakan representasi. Johnstone
dalam Chittleborough (2004) menjelaskan bahwa level sub-mikroskopis
merupakan suatu hal yang nyata sama seperti level makroskopis. Kedua level
tersebut hanya dibedakan oleh skala ukuran. Pada kenyataannya level sub-
mikroskopis sangat sulit diamati karena ukurannya yang sangat kecil sehingga
sulit diterima bahwa level ini merupakan suatu yang nyata. Gambar 2.2
menunjukkan hubungan antara ketiga level representasi dengan kenyataan dan
representasi.
Gambar 2.2. hubungan antara ketiga level representasi dengan kenyataan dan representasi (Chittleborough,2004)
Pembelajaran kimia menghendaki adanya jalinan konseptual antara
representasi makroskopis, sub-mikroskopis, dan simbolis. Beberapa kajian
KIMIA
Nyata Representasi
Level Makroskopis
Level Sub-mikroskopis
Level Simbolis
11
11
empiris menunjukkan bahwa mempelajari representasi sub-mikroskopis dan
simbolis kimia merupakan hal yang sulit bagi siswa (Osborne & Freyberg, 1985;
dan Ben-Zvi, Eylon & Silberstein, 1987 dalam Wisya, 2009). Kesulitan siswa di
antaranya disebabkan oleh adanya ketidaksesuaian antara pengetahuan yang
didapatkannya di sekolah dengan pengalaman dunia nyata dalam kehidupan
sehari-hari. Siswa cenderung hanya menghafalkan representasi sub-mikroskopis
dan simbolik yang bersifat abstrak, sehingga ilmu kimia cenderung dianggap
sebagai ilmu yang sulit untuk dipelajari. Di sisi lain, banyak informasi kimia dapat
diperoleh siswa dari lingkungannya merupakan gambaran kimia makroskopis
konkrit (Wu, 2004).
Konsep-konsep dalam kimia merupakan konsep yang berjenjang, artinya
berkembang dari konsep yang sederhana sampai konsep-konsep kompleks. Suatu
konsep yang kompleks hanya bisa dipelajari (dikuasai) jika sudah menguasai
konsep yang lebih sederhana, kemudian diikuti dalam pembentukan konsep-
konsep baru yang benar-benar telah dikuasai. Pembelajaran konsep-konsep kimia
tidak dapat dilakukan secara verbal saja, tetapi harus disertai dengan kegiatan
tertentu seperti melakukan percobaan dan mempergunakan model/media
B. Model Mental
1. Pengertian model
Gilbert (1998) mendefinisikan model sebagai representasi dari sebuah
objek, kejadian atau ide. Representasi dari sebuah model berfungsi sebagai
penghubung sehingga objek, kejadian atau ide tersebut dapat di pahami secara
konseptual. Peranan model sangat penting dalam pembelajaran sains sebagai
12
12
alat untuk mengajarkan dan sebagai alat untuk belajar. Dalam tinjauan proses
belajar mengajar, Chittleborough (2004) membedakan model dibedakan
menjadi 4 (empat) tipe diantaranya:
a) Model mental (Mental Model) adalah ide, pengalaman, gambaran, model
dan sumber-sumber lain yang ada dalam pikiran.
b) Model yang diekspresikan (Expressed Model) adalah penjelasan dari
sebuah objek, ide, atau kejadian yang ada di dalam pikiran kedalam
bentuk-bentuk ekspresi. Contoh bentuk ekspresi tersebut bisa berupa
penjelasan verbal, gambar, grafik, essay singkat, dan lain-lain.
c) Model konsensus (ConsensusModel) adalah model yang diajukan oleh
para ilmuan dan sudah disepakati oleh kelompok ilmuan tersebut.
d) Model pengajaran (Teaching Model)adalah penjelasan mengenai konsep-
konsep yang ada di dalam konsensus model yang di ajarkan guru kepada
siswa.
Keempat model tersebut digambar dalam sebuah diagram yang
ditunjukkan oleh Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Keterkaitan Empat Tipe Model (Chittleborough, 2004)
Model
Pengajaran
Model
Konsesnsus
Siswa belajar
Model Mental
dan memahami
Model Ekspresi
13
13
Model mental merupakan representasi internal yang ada didalam pkiran
seseorang. Model mental tersebut dapat direpresentasikan secara eksternal
dengan menggunakan model ekspresi. Boulter and Buckley dalam Park
(2006) mengkategorikan model ekspresi kedalam 5 tipe. Gambar 2.4
Menunjukkan hubungan antara 5 model ekspresi dengan representasi
internal.
Gambar 2.4 Tipe Model Ekspresi
2. Model Mental
Pada awalnya model mental merupakan aktvitas pikiran sebagai
konstruksi internal model skala kecil dari dunia nyata (Craiks dalam Park,
2006). Namun seiring perkembangannya, model mental telah dipelajari
dan diimplementasan dalam berbagai bidang dan salah satunya adalah
pembelajaran sains. Chittleborough (2002) mendeskripsikan model mental
merupakan sebuah ide, pengalaman, gambaran, model dan sumber-sumber
lain yang ada dalam pikiran siswa dan siswa telah mengalami sebelumnya.
Dalam proses pembelajaran ilmu kimia, model mental siswa merupakan
Representasi Internal
Model Simbol
Model Visual
Model Verbal
Model Konkrit Model Isyarat
14
14
sebuah representasi internal yang dibangun dari pengalaman, interpretasi
dan penjelasan yang siswa dapatkan yang diterapkan kedalam pemahaman
siswa terhadap level sub-sub-mikroskopis dari representasi kimia. Hampir
sama dengan Chittleborough, Wang (2007) mengutip istilah model mental
dari Buckley & Boulter, 2000; Harrison & Treagust, 2000 bahwa model
mental adalah representasi internal dari objek, ide, atau suatu proses yang
dijabarkan oleh seseorang selama kognitifnya bekerja. Siswa
menggunakan model untuk memberi alasan, menggambarkan,
menjelaskan, memprediksikan fenomena, dan atau mengekspresikan
model kedalam bentuk lain (seperti deskripsi verbal, diagram, simulasi,
atau model konkrit) untuk mengkomunikasikan ide mereka kepada orang
lain atau untuk menyelesaikan suatu masalah.
Dalam disertasinya, Wang (2007) memberikan 4 karakteristik model
mental, yaitu :
1. Model mental merupakan generatif artinya model mental dapat
mengarahkan individu kepada informasi baru sehingga individu tersebut
memanfaatkan informasi yang diperolehnya untuk meramalkan dan untuk
memberikan penjelasan
2. Model mental melibatkan pengetahuan tersembunyi artinya individu
memberikan alasan dengan model mental mereka untuk menyelesaikan
masalah atau mempertimbangkan informasi baru, akan tetapi mereka tidak
sadar dengan model mental yang mereka punya dan bagaimana
menggunakan model mental tersebut.
15
15
3. Model mental adalah buatan artinya model mental bersifat dinamis dan
berkelanjutan bisa dimodifikasi bila ada suatu informasi baru yang
dimasukan kedalam model mental lama.
4. Model mental dibatasi oleh world-view: pengembangan model mental
dipengaruhi oleh pengetahuan individu terdahulu, pengalaman dan
penguasaan konsep.
Seperti yang sudah dijelaskan mengenai karakteristik ilmu kimia bahwa
untuk memahami kimia secara lengkap siswa harus bisa mengaitkan ketiga
level representasi. Dengan model mental yang sudah terbentuk secara terpisah
mengenai representasi makroskopis, sub-mikroskopis, dan simbolis, siswa
diharapkan dapat menggunakan model mental untuk mengaitkan ketiga level
representasi tersebut untuk memahami konsep kimia secara utuh (Devetak
dalam Jansoon, 2009). Hubungan antara model mental dengan representasi
kimia diperlihatkan dalam Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Keterkaitan tiga level representasi dengan model mental (Jansoon, 2009)
Level Makroskopis
Level Sub-Mikroskopis
Level Simbolis
Metode Visualisasi
Realita
Representasi dari realita
16
16
Model mental individu biasanya diungkap dengan cara
menginterpretasikan model yang diekspresikan oleh siswa atau penjelasan
verbal (Buckley & Boulter, dalam Wang, 2007). Berikut ini merupakan sumber
data dari model yang diekspresikan meliputi: catatan siswa, catatan ilmuan,
diagram yang dibangun oleh siswa (mind map), karya tulis ilmiah, model
konkrit, jawaban singkat atau uraian terhadap suatu fenomena yang diberikan,
dan deskripsi verbal yang diperoleh dari interview (Wang, 2007). Karena data
dari sebuah model mental adalah kompleks, penelitian mengenai model mental
seharusnya memanfaatkan beberapa data untuk menjaring profil model mental
siswa dari beberapa aspek.
C. Tinjauan Materi Hidrolisis
1. Pengelompokkan garam berdasarkan asam dan basa pembentuknya
Garam merupakan hasil dari reaksi penetralan asam-basa. Definisi
tersebut tidak berarti bahwa semua larutan garam bersifat netral. Sebelum
diberikan contoh jenis-jenis garam berdasarkan asam dan basa
pembentuknya, berikut ini dipaparkan konsep garam yang ditinjau dari
ketiga level representasi kimia. Garam merupakan produk hasil dari reaksi
asam dan basa. Garam secara fisik merupakan zat yang berwujud padat
dan berbentuk serbuk kristalin. Garam secara makroskopis dapat dilihat
pada Gambar 2.6.
17
17
(sumber : wikipedia)
Gambar 2.6 Representasi Makroskopis Garam
Garam merupakan zat yang tersusun dari anion yang berasal dari
asam dan kation yang berasal dari basa. Kation dan anion tersebut saling
berikatan dengan ikatan ionik sehingga ikatan yang terjadi sangat kuat.
Kation dan anion yang ada di dalam suatu garam tersusun secara rapi dan
teratur. Model sub-mikroskopis garam padat ditunjukan oleh Gambar 2.7.
Pada gambar tersebut terlihat susunan kation dan anion garam yang
tersusun secara rapi dan selang seling. Lingkaran kecil menunjukkan
kation garam dan lingkaran besar menunjukkan anion garam. Penulisan
senyawa garam biasanya diwakili dengan rumus senyawanya, contohnya
garam NaCl, garam NH4Cl, garam CH3COONa, dan garam (NH4)2CO3.
(sumber : chem-is-try)
Gambar 2.7 Model Sub-mikroskopis Garam
18
18
Berdasarkan asam dan basa pembentuknya, garam dapat
dikelompokkan menjadi:
a) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat Contoh : NaCl dan KCl
b) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah Contoh : NH4Cl, (NH4)2SO4
c) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat Contoh : CH3COONa, Na2CO3
d) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah Contoh : CH3COONH4, (NH4)2CO3, (NH4)2SO3
2. Sifat-sifat garam
Sifat garam yang dijelaskan pada konsep ini adalah sifat garam
ketika berada di dalam pelarut air dengan fokus tinjauannya adalah pH
larutan garam. Berikut ini akan dipaparkan penjelasan mengenai sifat
larutan garam dari keempat kelompok garam yang telah dipaparkan.
Namun, sebelumnya akan dipaparkan terlebih dahulu mengenai konsep
pelarut air.
Pelarut Air
Secara kasat mata air murni merupakan suatu zat yang berwujud
cair pada suhu kamar dan merupakan larutan yang tidak berwarna, tidak
berasa, dan tidak berbau. Bila ditinjau dari tingkat keasaman, air murni
bersifat netral yaitu berada pada rentang 6,3-8,3 skala pH. Sifat air yang
netral tersebut dapat dibuktikan dengan cara mengujinya dengan kertas
lakmus. Hasilnya air murni tidak mengubah warna kedua kertas lakmus
19
19
tersebut. Representasi makroskopis pelarut air ditunjukkan oleh Gambar
2.8.
(a) (b)
Gambar 2.8 Representasi Makroskopis Air (a) Fisik Air Murni (b) Hasil Uji Lakmus terhadap Air Murni
(sumber: wikipedia)
Bila dilihat secara molekuler, dalam satu gelas air terdapat
ribuan bahkan jutaan molekul-molekul air yang posisinya sedikit acak
dan jaraknya sedikit berjauhan. Dari jutaan molekul air tersebut
hanya sebagian kecil molekul molekul tersebut bereaksi atau dengan
kata lain molekul air yang mengalami autoionisasi. Karena jumlah
molekul air yang mengalami autoionisasi sangat sangat sedikit
menyebabkan pH air tetap berada pada rentang netral. Jutaan molekul
air tersebut saling berinteraksi dengan ikatan hidrogen. Dengan
adanya ikatan hidrogen tersebut menyebabkan air memiliki fasa cair
pada suhu kamar. Model sub-mikroskopis mengenai air ditunjukan
oleh Gambar 2.9. Secara sub-mikroskopis di dalam air terdapat spesi
20
20
H2O (model ) yang sangat banyak, dan spesi H3O+ (model ), dan
OH- (model ) yang sangat sedikit sekali.
Gambar 2.4 Model Sub-mikroskopis Air
Berdasarkan teori asam-basa Bronsted-Lowry, dalam reaksi
autoionisasi air molekul-molekul air dapat bertindak sebagai asam
maupun basa. Satu molekul air (bertindak sebagai basa) dapat
menerima ion H+ dari molekul H2O yang lain (bertindak sebagai
asam). Akibatnya terbentuk ion H3O+ dan OH-, meskipun sangat
sedikit.
H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH-(aq)
asam basa asam basa
Konstanta kesetimbangan dari reaksi diatas ditulis dengan
Kw. Dengan menganggap konsentrasi air konstan, maka simbol
Kw dapat ditulis sebagai berikut
Kw = [H3O+][OH-]
Nilai dari Kw adalah 1.0 x 10-14 pada 25oC. dari nilai tersebut dapat
diketahui pH air murni pada 25oC adalah 7.
= H2O
= OH- = ion H+
air
21
21
Sifat-sifat larutan garam berdasarkan jenis garam yang terlarut
a) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat
Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal
dari asam kuat dan basa kuat memiliki pH netral. Contoh larutan
garam ini adalah larutan garam NaCl. Sifat larutan garam yang netral
ini dapat dibuktikan dengan pengujian kertas lakmus. Dari hasil
pengujian diperoleh kesimpulan bahwa sifat larutan garam yang di
dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat
bersifat netral. Kesimpulan tersebut diambil dari hasil uji lakmus
terhadap larutan garam dimana kedua warna kertas lakmus tidak ada
yang berubah. Hasil pengujian kertas lakmus terhadap larutan ini
ditunjukkan oleh Gambar 2.10.
Larutan yang bersifat netral berarti di dalam larutan tersebut
perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya sama.
Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa setelah garam dilarutkan di
dalam air tidak memiliki dampak terhadap pH larutan karena tidak
terjadi penambahan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+.
22
22
Gambar 2.10 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam NaCl (sumber : Wikipedia)
b) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah
Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal
dari asam kuat dan basa lemah memiliki pH asam. Contoh larutan
garam ini adalah larutan garam NH4Cl. Sifat larutan garam yang asam
dapat dibuktikan dengan pengujian kertas lakmus. Hasilnya, kertas
lakmus biru berubah warna menjadi berwarna merah. Perubahan
warna kertas lakmus tersebut menunjukkan sifat larutan garam yang
di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa
lemah bersifat asam. Hasil pengujian kertas lakmus terhadap larutan
ini ditunjukkan oleh Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam NH4Cl (sumber : Wikipedia)
23
23
Larutan yang bersifat asam berarti di dalam larutan tersebut
perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya berbeda
dimana jumlah spesi H3O+ lebih banyak dibandingkan dengan spesi
OH-. Penambahan garam kedalam pelarut air memiliki dampak
terhadap pH larutan karena terjadi penambahan konsentrasi ion H3O+
dalam larutan. Oleh karena itu, larutan garam yang di dalamnya
terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah bersifat
asam.
c) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat
Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal
dari asam lemah dan basa kuat memiliki pH basa. Contoh larutan
garam ini adalah larutan garam CH3COONa. Sifat larutan garam yang
basa dapat dibuktikan dengan uji kertas lakmus. Hasilnya, kertas
lakmus merah berubah warna menjadi berwarna biru. Hal tersebut
menunjukkan sifat larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang
berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa. Hasil pengujian
kertas lakmus terhadap larutan ini ditunjukkan oleh Gambar 2.12.
Larutan yang bersifat asam berarti di dalam larutan tersebut
perbandingan konsentrasi ion OH- dan ion H3O+ jumlahnya berbeda
dimana jumlah spesi OH- lebih banyak dibandingkan dengan spesi
H3O+. Penambahan garam ke dalam pelarut air memiliki dampak
terhadap pH larutan karena terjadi penambahan konsentrasi ion OH-
24
24
dalam larutan. Oleh karena itu, larutan garam yang di dalamnya terlarut
garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa.
Gambar 2.12 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam CH3COONa (sumber : Wikipedia)
d) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah
Larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal
dari asam lemah dan basa lemah bisa mempunyai pH netral, pH asam
dan pH basa. Sebagai contoh larutan garam CH3COONH4 tidak
mengubah warna kertas lakmus, hal tersebut menunjukkan secara
makroskopis bahwa larutan garam ini bersifat netral. Larutan garam
(NH4)2CO3 dapat mengubah warna kertas lakmus merah menjadi biru,
hal tersebut menunjukkan secara makroskopis larutan garam ini
bersifat basa. Larutan garam (NH4)2C2O4 dapat mengubah warna kertas
lakmus biru menjadi merah, hal tersebut menunjukkan secara
makroskopis larutan garam ini bersifat basa. Hasil ketiga pengujian
larutan tersebut dengan kertas lakmus ditunjukan oleh Gambar 2.13.
Larutan garam CH3COONH4 bersifat netral karena
penambahan garam CH3COONH4 tidak menyebabkan peningkatan
25
25
konsentrasi ion OH- dan ion H3O+. Sementara pada larutan garam
(NH4)2CO3 bersifat basa karena setelah penambahan garam (NH4)2CO3
terjadi peningkatan konsentrasi ion OH-. Dan larutan garam
(NH4)2C2O4 bersifat asam karena penambahan garam (NH4)2C2O4
kedalam pelarut air menyebabkan peningkatan konsentrasi ion H3O+.
Karena kedua pembentuk garam berasal dari asam lemah dan basa
lemah sifat larutan garam dapat ditentukan oleh tetapan asam (Ka) atau
tetapan basa (Kb). Jika Ka > Kb, larutan garam bersifat asam, bila Ka =
Kb, larutan garam bersifat netral, dan bila Ka < Kb, larutan garam
bersifat basa. Arti tetapan asam dan basa disini adalah jika tetapan
asam semakin besar maka sifat asam atau basa semakin kuat yang
berarti pula asam konjugasi atau basa konjugasinya semakin lemah dan
begitu juga sebaliknya bila harga tetapan semakin kecil maka sifat
asam atau basa semakin lemah dan asam konjugasi atau basa konjugasi
semakin kuat
Dari data harga Ka dan Kb asam basa pembentuk garam sifat
larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam
lemah dan basa lemah dituliskan dengan persemaan reaksi seperti
berikut ini:
CH3COONH4 (aq) CH3COO- (aq) + NH4+(aq)
Ka CH3COOH = Kb NH3, maka larutan garambersifat netral karena
dalam larutan [H+] = [OH-]
(NH4)2C2O4 (aq) 2 NH4+ (aq) + C2O4
2- (aq)
26
26
Ka H2C2O4 > Kb NH3, maka larutan garam bersifat asam karena
dalam larutan [H+] > [OH-]
(NH4)2CO3 (aq) 2 NH4+ (aq) + CO3
2- (aq)
Ka H2CO3 < Kb NH3, maka larutan garam bersifat basa karena
dalam larutan [H+] < [OH-]
(a) (b) (c)
Gambar 2.8 Representasi Makroskopis Sifat Larutan Garam (a) CH3COONH4 (b) (NH4)2CO3 (c) (NH4)2C2O4
(sumber: Wikipedia)
3. Pengertian Hidrolisis
Pada umumnya reaksi kimia diperlakukan di dalam medium air. Air
merupakan pelarut yang menyediakan medium di dalamnya untuk
berlangsungnya reaksi. Dalam larutan asam dan basa kita mengenal adanya
spesi ion H3O+ atau H+ dan OH- yang diperoleh dari senyawa asam dan
27
27
senyawa basa yang sering disebut proses ionisasi. Sementara bila reaksi ion-
ion dengan molekul air menghasilkan ion H+ dan atau OH- disebut dengan
hidrolisis.
Hidrolisis bila dikaji dari asal katanya yaitu Hydro yang berarti air dan
Lysis berarti pemecahan. Maka pengertian hidrolisis adalah proses pemecahan
air oleh asam konjugasi kuat atau basa konjugasi kuat menghasilkan ion H3O+
dan atau OH-.
Analisis proses hidrolisis di dalam larutan garam
a) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan
basa kuat (contoh garam : NaCl)
Proses terjadinya reaksi hidrolisis secara makroskopis ditunjukkan
dengan berubahnya pH larutan yang dibuktikan dengan uji lakmus.
Namun, proses terjadinya hidrolisis tidak bisa dijelaskan dari aspek
makrokopis saja karena larutan yang mengalami hidrolisis garam juga ada
yang tidak mengubah pH larutan yaitu garam yang berasal dari asam
lemah dan basa lemah yang mempunyai harga Ka dan Kb sama.
Seperti yang telah ditunjukkan pada gambar 2.10, larutan garam
dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak
mengubah warna kertas lakmus. Hal tersebut bisa dikatakan di dalam
larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan
basa kuat tidak terjadi reaksi hidrolisis.
Penjelasan selanjutnya mengenai proses hidrolisis garam dalam
larutan garam yang di dalamnya terlarut garam yang berasal dari asam
28
28
kuat dan basa kuat dapat dijelaskan secara lengkap yaitu pada aspek sub-
mikroskopis. Natrium klorida (NaCl) sebagai contoh garam yang terbentuk
dari asam kuat dan basa kuat bila dilarutkan dalam air akan terionisasi
menjadi kation Na+ dan anion Cl-. Baik ion Na+ maupun Cl- berasal dari
elektrolit kuat, selain itu kedua ion tersebut merupakan basa konjugasi dan
asam konjugasi sangat lemah sehingga anion yang berasal dari asam kuat
tidak memiliki afinitas terhadap ion H3O+ dari molekul air dan kation dari
basa kuat juga tidak memiliki afinitas terhadap ion OH-. Dengan demikian
di dalam larutan NaCl tidak terjadi reaksi hidrolisis. Karena reaksi
hidrolisis tidak berlangsung jadi pH larutan garam ini tetap karena tidak
ada peningkatan konsentrasi H3O+ dan konsentrasi OH- dalam larutan.
Kation dan anion yang berasal dari asam kuat dan basa kuat tidak
bereaksi dengan air karena kekuatan asam dari kation sebagai asam
konjugasi sangat lemah bila dibandingkan dengan kekutan asam dari air
dan kekuatan basa dari anion sebagai basa konjugasi tersebut sangat lemah
dibandingkan dengan kekuatan asam dari air. Meskipun kation dan anion
tidak bereaksi dengan air, namun kedua spesi tersebut masih berinteraksi
dan interaksi yang terjadi adalah hidrasi. Proses hidrasi adalah
dikelilinginya kation oleh ujung parsial negatif air dan dikelilinginya anion
oleh ujung parsial positif dari air (Keenan, 1989). Model sub-mikroskopis
larutan garam NaCl ditunjukkan oleh Gambar 2.14. Didlam model tersebut
digambarkan spesi yang ada di dalam larutan garam NaCl dan proses
hidrasi.
29
29
Gambar 2.14 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam NaCl
Persamaan reaksi dari proses diatas bisa dituliskan seperti berikut:
NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)
Cl- (aq) + H2O (l) tidak bereaksi
Na+ (aq) + H2O (l) tidak bereaksi
b) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam kuat dan
basa lemah (contoh garam : NH4Cl)
Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam
kuat dan basa lemah dapat mengubah warna kertas lakmus biru menjadi
merah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11. Perubahan warna
kertas lakmus menunjukkan larutan garam ini mengalami kenaikan pH.
Dengan kata lain di dalam larutan garam dengan zat terlarut garam yang
berasal dari asam kuat dan basa lemah terjadi reaksi hidrolisis.
Menurut teori Bronsted-Lowry reaksi hidrolisis merupakan reaksi
asam-basa. Spesi yang bersifat asam dalam reaksi adalah spesi yang
mampu mendonorkan proton (H+) dan spesi yang bersifat basa dalam
reaksi adalah spesi yang menerima proton (H+). Reaksi hidrolisis dalam
larutan garam akan terjadi bila spesi kation (asam konjugasi) mempunyai
= H2O
= ion OH-
= ion H+
= ion Na+
= ion Cl-
H2O
30
30
kekuatan asam yang lebih kuat daripada air dan atau spesi anion (basa
konjugasi) mempunyai kekuatan basa yang lebih kuat dibandingkan
dengan air.
Didalam larutan garam NH4Cl spesi yang ada sebelum reaksi
hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion Cl-, ion H+ (dari air) dan ion OH-
(dari air). Ion NH4+ merupakan asam konjugasi kuat yang berasal dari basa
lemah NH3, sehingga bereaksi dengan air. Pada reaksi tersebut ion NH4+
bertindak sebagai asam (spesi yang mendonorkan H+) dan dan air
bertindak sebagai basa (spesi yang menerima H+). Sementara ion Cl-
merupakan basa konjugasi lemah sehingga tidak mengalami reaksi dengan
air namun hanya terjadi proses hidrasi saja. Jadi, di dalam larutan NH4Cl
terjadi hidrolisis sebagian (parsial), yaitu hidrolisis oleh kation NH4+. Dari
proses tersebut maka seara sub-mikroskopis spesi yang ada dalam larutan
garam NH4Cl setelah terjadi hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion Cl-, NH3,
H3O+ (hasil reaksi), ion H3O
+ (dari air), ion OH- (dari air). Adanya
penambahan ion H3O+ menyebabkan larutan bersifat asam. Model sub-
mikroskopis dari larutan garam NH4Cl sebelum dan sesudah reaksi
hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.15.
Proses hidrolisis di dalam larutan garam NH4Cl dituliskan dalam
bentuk persamaan reaksi seperti berikut:
Reaksi ionisasi
NH4Cl (s) NH4+ (aq) + Cl- (aq)
Reaksi hidrolisisnya:
H2O
31
31
NH4+ (aq) + H2O (l) (aq)OH(aq)NH 33
++
Asam Basa Basa Asam
Gambar 2.15 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam NH4Cl Keadaan
Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis
c) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan
basa kuat (contoh garam : CH3COONa)
Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam
lemah dan basa kuat dapat mengubah warna kertas lakmus merah menjadi
biru seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12. Perubahan warna kertas
lakmus menunjukkan larutan garam ini mengalami penurunan pH. Dengan
kata lain di dalam larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal
dari asam lemah dan basa kuat terjadi reaksi hidrolisis.
Spesi yang ada di dalam larutan garam CH3COONa sebelum
hidrolisis adalah H2O, ion Na+, ion CH3COO-, ion H3O+ (dari air) dan ion
OH- (dari air). Ion CH3COO- merupakan basa konjugasi kuat yang berasal
dari asam lemah CH3COOH, sehingga bereaksi dengan air. Dalam reaksi
ion CH3COO- bertidak sebagai basa (spesi yang menerima H+) sedangkan
air bertindak sebagai basa (spesi yang mendonorkan H+). Sementara ion
= H2O = ion OH- = ion
H O+ - = ion NH +
= ion Cl- = NH4OH
sebelum sesudah
32
32
Na+ tidak bereaksi dengan air dan hanya mengalami hidrasi saja. Jadi, di
dalam larutan CH3COONa terjadi hidrolisis sebagian (parsial), yaitu
hidrolisis oleh anion CH3COO-. Spesi dalam larutan setelah terjadi
hidrolisis adalah ion H2O, ion Na+, ion CH3COO-, CH3COOH, ion OH-
(hasil reaksi), ion H3O+ (dari air) dan ion OH- (dari air). Adanya
penambahan ion OH- menyebabkan larutan bersifat asam. Model sub-
mikroskopis dari larutan garam CH3COONa sebelum dan sesudah reaksi
hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam CH3COONa
Keadaan Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis
Persamaan reaksi mengenai proses hidrolisis di dalam larutan
garam CH3COONa dituliskan seperti berikut:
Reaksi ionisasi
CH3COONa (s) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)
Reaksi hidrolisisnya
CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)
Basa Asam Asam Basa
= H2O = ion OH- = ion H3O
+
- = ion Na+ = ion CH3COO- = CH3COOH
sebelum sesudah
H2O
33
33
d) Larutan garam dengan zat terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan
basa lemah (contoh garam : (NH4)2CO3)
Secara makroskopis terjadinya reaksi hidrolisis ditandai dengan
perubahan pH larutan. Namun, salah satu dari kelompok garam yang
berasal dari asam lemah dan basa lemah tidak mengalami perubahan pH.
Sementara yang dua lainnya menunjukkan perubahan pH. Seperti pada
gambar 2.8 menunjukkan ketiga contoh representasi makroskopis larutan
garam dengan zat terlarut garam yang berasal dar asam lemah dan basa
lemah.
Di dalam larutan garam (NH4)2CO3 spesi yang ada sebelum reaksi
hidrolisis adalah H2O, ion NH4+, ion CO3
2-, ion H3O+ (dari air) dan ion
OH- (dari air). Ion NH4+ merupakan asam konjugasi kuat yang berasal dari
basa lemah NH3, sehingga bereaksi dengan air. Dalam reaksi ion NH4+
bertindak sebagai asam (spesi yang mendonorkan H+) dan dan air
bertindak sebagai basa (spesi yang menerima H+). Ion CO32- merupakan
basa konjugasi kuat yang berasal dari asam lemah H2CO3, sehingga
bereaksi juga dengan air. Dalam reaksi Ion CO32- bertindak sebagai basa
(spesi yang menerima H+) dan dan air bertindak sebagai asam (spesi
mendonorkan yang H+). Karena keduanya bereaksi dengan air berarti
kedua spesi tersebut berkontribusi dalam meningkatkan konsentrasi ion
OH- dan ion H3O+. Karena secara sub-mikroskopis larutan garam
(NH4)2CO3 bersifat basa berarti ion OH- yang dihasilkan lebih banyak. Hal
tersebut bisa dijelaskan dengan penjelasan tetapan asam atau basa. Seperti
34
34
yang sudah dipaparkan bahwa arti tetapan asam dan basa disini jika
tetapan asam semakin besar maka sifat asam atau basa semakin kuat yang
berarti pula asam konjugasi atau basa konjugasinya semakin lemah dan
begitu juga sebaliknya bila harga tetapan semakin kecil maka sifat asam
atau basa semakin lemah dan asam konjugasi atau basa konjugasi semain
kuat. Dari konsep tersebut berarti kekuatan ion CO32- sebagai basa
konjugasi lebih kuat daripada kekuatan ion NH4+ sebagai asam konjugasi.
Dari proses tersebut maka seara sub-mikroskopis spesi yang ada dalam
larutan garam (NH4)2CO3 setelah terjadi hidrolisis adalah H2O, ion NH4+,
ion CO32-, ion H3O
+ (hasil reaksi), ion OH- (hasil reaksi), NH3, H2CO3, ion
H3O+ (dari air), ion OH- (dari air). Meskipun terjadi penambahan ion H3O
+
dan ion OH- larutan garam (NH4)2CO3 bersifat basa. Hal tersebut
disebabkan penambahan ion OH- lebih banyak daripada penambahan ion
H3O+
. Model sub-mikroskopis dari larutan garam (NH4)2CO3 sebelum dan
sesudah reaksi hidrolisis ditunjukkan oleh Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Model Sub-mikroskopis Larutan Garam (NH4)2CO3
Keadaan Sebelum dan Sesudah Reaksi Hidrolisis
Persamaan reaksi mengenai proses hidrolisis di dalam larutan
garam (NH4)2CO3 dituliskan seperti berikut:
= H2O = ion OH- = ion H3O
+
- = ion NH4+ = ion CO3
2- = NH4OH
sebelum sesudah
= H2CO3
35
35
Reaksi ionisasi
(NH4)2CO3 (aq) 2 NH4+ (aq) + CO3
2- (aq)
Reaksi hidrolisisnya
NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O
+ (aq) Asam Basa Basa Asam CO3
2- (aq) + H2O (l) HCO3- (aq) + OH- (aq)
Basa Asam Asam Basa
Dari reaksi diatas terlihat bahwa di dalam larutan garam yang didalamnya
terlarut garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah mengalami
hidrolisis baik oeh ation maupun anion. Dengan kata lain di dalam larutan
ini terjadi hidrolisis total.
H2O