Hidrolisis Garam

Garam adalah senyawa yang dihasilkan dari reaksi netralisasi antara larutan asam dan larutan basa. Larutan garam yang terbentuk memiliki sifat yang bervariasi, tergantung pada sifat asam dan sifat basa penyusun garam. Secara umum :
Asam + Basa → Garam + Air
Berikut ini adalah beberapa contoh reaksi pembentukan garam (dikenal pula dengan istilah reaksi penggaraman atau reaksi netralisasi) :
HCl_(aq) +  NaOH_(aq) →  NaCl_(aq) +  H₂O_(l)
H₂SO_4(aq) +  2 NH₄OH_(aq) →  (NH₄)₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l)
2 HCN_(aq) +  Ba(OH)_2(aq) →  Ba(CN)_2(aq) +  2 H₂O_(l)
H₂CO_3(aq) +  Mg(OH)_2(aq) →  MgCO_3(s) +  2 H₂O_(l)
Reaksi kebalikan dari reaksi penggaraman dikenal dengan istilah reaksi hidrolisis. Reaksi hidrolisis adalah reaksi salah satu ion atau kedua ion larutan garam dengan air. Reaksi salah satu atau kedua ion larutan garam dengan air menyebabkan perubahan konsentrasi ion H⁺ maupun ion OH^- dalam larutan. Akibatnya, larutan garam dapat bersifat asam, basa, maupun netral.
Sebagaimana yang telah kita pelajari sebelumnya, kita mengenal dua jenis asam, yaitu asam kuat dan asam lemah. Demikian halnya dengan basa, kita mengenal istilah basa kuat dan basa lemah Dengan demikian, terdapat empat variasi reaksi antara asam dan basa membentuk garam, yaitu :

1. Reaksi antara asam kuat dengan basa kuat
Contoh  :  HBr_(aq) +  KOH_(aq) →  KBr_(aq) +  H₂O_(l)
Garam yang terbentuk mengalami ionisasi sempurna dalam air
KBr_(aq) →  K⁺_(aq) +  Br^-_(aq)
Baik kation maupun anion, hanya terhidrasi oleh air, tidak mengalami reaksi dengan air. Dengan demikian, garam tersebut tidak terhidrolisis dalam air. Akibatnya, konsentrasi ion H⁺ tidak berubah terhadap konsentrasi ion OH^-. Larutan garam bersifat netral. Larutan garam tersebut memiliki pH = 7.
2. Reaksi antara asam kuat dengan basa lemah
Contoh  :  HNO_3(aq) +  NH₄OH_(aq) →  NH₄NO_3(aq) +  H₂O_(l)
Garam yang terbentuk mengalami ionisasi sempurna dalam air
NH₄NO_3(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  NO₃^-_(aq)
Anion tidak mengalami hidrolisis dengan air, sebab anion berasal dari spesi asam kuat. Namun sebaliknya, kation yang berasal dari spesi basa lemah mengalami hidrolisis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
NH₄⁺_(aq) +  H₂O_(l) <——>  NH₄OH_(aq) +  H⁺_(aq)
Hidrolisis kation yang berasal dari basa lemah menghasilkan ion H⁺. Akibatnya, konsentrasi ion H⁺ menjadi lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ion OH^-. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis sebagian (parsial). Larutan garam tersebut bersifat asam dan memiliki pH < 7.
3. Reaksi antara asam lemah dengan basa kuat
Contoh  :  HCN_(aq) +  NaOH_(aq) →  NaCN_(aq) +  H₂O_(l)
Garam yang terbentuk mengalami ionisasi sempurna dalam air
NaCN_(aq) →  Na⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
Kation tidak mengalami hidrolisis dengan air, sebab kation berasal dari spesi basa kuat. Namun sebaliknya, anion yang berasal dari spesi asam lemah mengalami hidrolisis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CN^-_(aq) +  H₂O_(l) <——>  HCN_(aq) +  OH^-_(aq)
Hidrolisis anion yang berasal dari asam lemah menghasilkan ion OH^-. Akibatnya, konsentrasi ion OH^- menjadi lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ion H⁺. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis sebagian (parsial).  Larutan garam tersebut bersifat basa dan memiliki pH > 7.
4. Reaksi antara asam lemah dengan basa lemah
Contoh  :  HF_(aq) +  NH₄OH_(aq) →  NH₄F_(aq) +  H₂O_(l)
Garam yang terbentuk mengalami ionisasi sempurna dalam air
NH₄F_(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  F^-_(aq)
Baik kation maupun anion, sama-sama mengalami hidrolisis, sebab keduanya berasal dari spesi lemah. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
NH₄⁺_(aq) +  H₂O_(l) <——>  NH₄OH_(aq) +  H⁺_(aq)
F^-_(aq) +  H₂O_(l) <——>  HF_(aq) +  OH^-_(aq)
Ternyata, hidrolisis kedua ion tersebut menghasilkan ion H⁺ maupun ion OH^-. Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis total (sempurna). Sifat larutan yang dihasilkan bergantung pada perbandingan kekuatan asam lemah (K_a) terhadap kekuatan basa lemah (K_b).
Ada tiga kemungkinan perbandingan nilai K_a terhadap K_b :
a. K_a > K_b : sifat asam lebih mendominasi; larutan garam bersifat asam; pH larutan garam kurang dari 7
b. K_a =  K_b : sifat asam maupun basa sama-sama mendominasi; larutan garam bersifat netral; pH larutan garam sama dengan 7
c. K_a < K_b : sifat basa lebih mendominasi; larutan garam bersifat basa; pH larutan garam lebih dari 7

Persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung pH larutan masing-masing larutan garam adalah sebagai berikut :
1. Larutan garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat
pH = 7
2. Larutan garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah
[H⁺]  =  {(K_w/K_b)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
3. Larutan garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat
[OH^-]  =  {(K_w /K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
4. Larutan garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa lemah
[H⁺]  =  {K_w (K_a / K_b)}^1/2
Berikut ini adalah beberapa contoh beserta penyelesaian soal-soal yang berkaitan dengan hidrolisis garam yang baru saja kita pelajarai bersama :
1. Berapakah pH larutan dari 100 mL larutan natrium sianida 0,01 M? (K_a HCN = 10^-10)
Penyelesaian :
Larutan natrium sianida terbentuk dari campuran basa kuat (NaOH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.
NaCN_(aq) →  Na⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion CN^-. Konsentrasi ion CN^- adalah 0,01 M. Dengan demikian,  pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[OH^-]  =  {(K_w /K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
[OH^-]  =  {(10^-14 / 10^-10)(0,01)}^1/2
[OH^-]  =  10^-3 M
Dengan demikian, pOH larutan adalah 3. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 11.
2. Berapakah pH larutan dari 200 mL larutan barium asetat 0,1 M? (K_a CH₃COOH = 2.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan barium asetat terbentuk dari campuran basa kuat (Ba(OH)₂) dengan asam lemah (CH₃COOH). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.
Ba(CH₃COO)_2(aq) →  Ba⁺²_(aq) +  2 CH₃COO^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion CH₃COO^-. Konsentrasi ion CH₃COO^- adalah 0,2 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[OH^-]  =  {(K_w /K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
[OH^-]  =  {(10^-14 / 2.10^-5)(0,2)}^1/2
[OH^-]  =  10^-5 M
Dengan demikian, pOH larutan adalah 5. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 9.
3. Hitunglah pH larutan NH₄Cl 0,42 M! (K_b NH₄OH = 1,8.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan amonium klorida terbentuk dari campuran basa lemah (NH₄OH) dengan asam kuat (HCl). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat asam.
NH₄Cl_(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  Cl^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion NH₄⁺. Konsentrasi ion NH₄⁺ adalah 0,42 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[H⁺]  =  {(K_w /K_b)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
[H⁺]  =  {(10^-14 / 1,8.10^-5)(0,42)}^1/2
[H⁺]  =  1,53.10^-5 M
Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 4,82.
4. Hitunglah pH larutan NH₄CN 2,00 M! (K_a HCN = 4,9.10^-10 dan K_b NH₄OH = 1,8.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan amonium sianida terbentuk dari campuran basa lemah (NH₄OH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis total.
NH₄Cl_(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion NH₄⁺ dan ion CN^-. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[H⁺]  =  {K_w (K_a/K_b)}^1/2
[H⁺]  =  {10^-14 (4,9.10^-10 / 1,8.10^-5)}^1/2
[H⁺]  =  5,22.10^-10 M
Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 9,28.
5. Berapakah massa garam NaCN yang harus dilarutkan untuk membentuk 250 mL larutan dengan pH sebesar 10? (K_a HCN = 10^-10 dan Mr NaCN = 49)
Penyelesaian :
Larutan natrium sianida terbentuk dari campuran basa kuat (NaOH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.
NaCN_(aq) →  Na⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
pH = 10, berarti pOH = 4
Dengan demikian, [OH^-] = 10^-4 M
Perhitungan pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[OH^-]  =  {(K_w/K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
10^-4 =  {(10^-14 / 10^-10)[ion yang terhidrolisis]}^1/2
[ion yang terhidrolisis]  =  10^-4 M
Konsentrasi garam NaCN yang diperlukan sebesar 10^-4 M. Volume larutan sebanyak 250 mL = 0,25 L. Dengan demikian, mol garam NaCN yang dibutuhkan adalah :
Mol = Volume x Molar
Mol = 0,25 x 10^-4 = 2,5 x 10^-5 mol
Jadi, massa garam NaCN yang dibutuhkan sebanyak 2,5 x 10^-5 x 49 = 1,225 x 10^-3 gram = 1,225 mg.
Referensi:
Chang, Raymond. 2007. Chemistry Ninth Edition. New York: Mc Graw Hill.
Moore, John T. 2003. Kimia For Dummies. Indonesia: Pakar Raya.

Posted in: Materi Kimia SMA XI