Garam yang mengalami hidrolisis sempurna (total) berasal dari asam lemah dan basa lemah. Hal ini disebabkan karena anion dari asam lemah dan kation dari basa lemah bereaksi dengan air. Contoh garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah adalah NH₄CN yang dalam larutannya terionisasi menjadi NH₄⁺ dan CN⁻. Kedua ion tersebut akan terhidrolisis dalam air.
Reaksi ionisasi: NH₄CN(aq) → NH₄⁺(aq) + CN⁻(aq)
Reaksi hidrolisis:
NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄OH(aq) + H⁺(aq)
CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)
pH larutan garam yang terhidrolisis total bergantung pada kekuatan relatif asam dan basa pembentuknya.
- Jika asam lebih lemah daripada basa (Kb<Ka) maka anion akan terhidrolisis lebih banyak daripada kation sehingga larutan bersifat basa.
- Jika asam sama kuatnya dengan basa (Ka=Kb) larutan akan bersifat netral.
- Jika asam lebih kuat daripada basa (Ka>Kb) maka kation akan terhidrolisis lebih banyak daripada anion sehingga larutan bersifat asam.
Secara kuantitatif, pH larutan garam yang terhidrolisis total sulit untuk ditentukan berdasarkan konsentrasinya atau harga Ka asam lemah maupun Kb basa lemah penyusunnya. Harga pH secara tepat hanya dapat ditentukan dengan cara eksperimen. Adapun yang bisa diperoleh dari harga Ka, Kb, dan konsentrasi larutan garam merupakan perkiraan/taksiran.
Secara matematis, pH larutan dapat diperkirakan dengan persamaan berikut.
\begin{aligned}
\large \mathrm{[H^{+}]} &= \mathrm{\sqrt{\frac{K_w\:\times\:K_a}{K_b}}}\\
\large \mathrm{[OH^{-}]} &= \mathrm{\sqrt{\frac{K_w\:\times\:K_b}{K_a}}}\\
\large \mathrm{K_h} &= \mathrm{\frac{K_w}{K_a\:\times\:K_b}}
\end{aligned}
Keterangan
Kh : tetapan hidrolisis
Kw : tetapan disosiasi air
Ka : tetapan disosiasi asam
Kb : tetapan disosiasi basa
Untuk memahami konsep diatas, mari simak pembahasan contoh soal-soal dibawah ini.
Soal-1
Ramalkan sifat garam-garam berikut ini.
a. CH₃COONH₄ (Ka CH₃COOH = 1,8.10⁻⁵, Kb NH₄OH = 1,8.10⁻⁵)
b. NH₄CN (Ka HCN = 4,9.10⁻¹⁰, Kb NH₄OH = 1,8.10⁻⁵)
Penyelesaian:
a. CH₃COONH₄ merupakan garam yang mengalami hidrolisis total karena berasal dari asam lemah CH₃COOH dan basa lemah NH₄OH. Sifat garam ditentukan berdasarkan perbandingan harga Ka dan Kb penyusunnya. Harga Ka CH₃COOH sama dengan Kb NH₄OH, sehingga dapat kita simpulkan bahwa garam tersebut bersifat netral.
b. NH₄CN merupakan garam yang mengalami hidrolisis total karena berasal dari asam lemah HCN dan basa lemah NH₄OH. Sifat garam ditentukan berdasarkan perbandingan harga Ka dan Kb penyusunnya. Harga Kb NH₄OH lebih besar dibandingkan Ka HCN, sehingga dapat kita simpulkan bahwa garam tersebut bersifat basa.
Dengan demikian, garam CH₃COONH₄ bersifat netral, sedangkan NH₄CN bersifat basa.
Soal-2
Hitunglah pH larutan garam NH₄CN 0,1 M (Ka HCN = 4,9.10⁻¹⁰, Kb NH₄OH = 1,8.10⁻⁵).
Penyelesaian:
Garam NH₄CN terhidrolisis total di dalam air, sehingga kation dan anionnya bereaksi dengan air.
Reaksi ionisasi: NH₄CN(aq) → NH₄⁺(aq) + CN⁻(aq)
Reaksi hidrolisis:
NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄OH(aq) + H⁺(aq)
CN⁻(aq) + H₂O(l) ⇌ HCN(aq) + OH⁻(aq)
Harga Kb > Ka sehingga larutan bersifat basa. Perhitungan pH garam berdasarkan harga Ka dan Kb, sedangkan konsentrasi larutan garam diabaikan.
\begin{aligned}
\large \mathrm{[OH^{-}]} &= \mathrm{\sqrt{\frac{K_w\times K_b}{K_a}}}\\
&= \mathrm{\sqrt{\frac{10^{-14}\times 1,8\times10^{-5}}{4,9\times10^{-10}}}}\\
&= \mathrm{\sqrt{3,67\times10^{-10}}}\\
&= \mathrm{1,91\times10^{-5}} M\\
\large \mathrm{pOH} &= \mathrm{-log\:{[OH^{-}]}}\\
&= \mathrm{-log\:{(1,91\times10^{-5})}}\\
&= \mathrm{5-log\:{1,91}}\\
\large \mathrm{pH} &= \mathrm{14\:{-pOH}}\\
&= \mathrm{14\:-\:(5-log\:{1,91)}}\\
&= \mathrm{9+log\:{1,91}}\\
\end{aligned}
Dengan demikian, pH larutan garam NH₄CN 0,1 M sebesar 9 + log 1,91.
Semoga bermanfaat.