Asam, basa, garam, dan pH

Sederhana · Fase A–C · SD kelas 1–6 (IPAS)

Coba cicipi sedikit jeruk nipis: rasanya masam karena mengandung asam, yaitu asam sitrat. Cuka juga asam. Sebaliknya, sabun terasa licin karena bersifat basa. Hati-hati, jangan pernah mencicipi bahan kimia di laboratorium!

Untuk mengetahui asam atau basa tanpa mencicipi, kita memakai indikator:

• Kertas lakmus: asam memerahkan lakmus biru, basa membirukan lakmus merah.
• Indikator alami: air rebusan kol ungu atau bunga telang berubah merah muda dalam asam dan hijau kebiruan dalam basa. Air kunyit berubah merah kecokelatan dalam basa.

Ukuran asam–basa disebut pH, dari 0 sampai 14. Air murni pH 7 (netral). Coba mainkan lab pH & indikator!

Standar · Fase D · SMP kelas 7–9 (IPA)

Menurut Arrhenius, asam melepaskan ion H⁺ dalam air, sedangkan basa melepaskan ion OH⁻.

• Asam: HCl (asam lambung), H₂SO₄ (air aki), CH₃COOH (cuka), asam sitrat.
• Basa: NaOH (soda api), Ca(OH)₂ (kapur sirih), Mg(OH)₂ (obat maag), NH₃.

Skala pH: di bawah 7 asam, 7 netral, di atas 7 basa. Makin kecil pH, makin asam.

Asam dan basa saling menetralkan membentuk garam dan air: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Contoh penetralan sehari-hari: obat maag menetralkan asam lambung, kapur pertanian menetralkan tanah asam, dan pasta gigi yang sedikit basa menetralkan asam dari sisa makanan.

Lanjutan · Fase E–F · SMA kelas 10–12 (Kimia)

Teori Brønsted–Lowry lebih luas: asam adalah donor proton dan basa akseptor proton. Setiap asam memiliki basa konjugasi: CH₃COOH / CH₃COO⁻, NH₄⁺ / NH₃, H₂O / OH⁻. Teori Lewis lebih luas lagi: asam menerima pasangan elektron (BF₃), basa mendonorkannya.

pH = −log[H⁺] dan pOH = −log[OH⁻]; pada 25 °C, pH + pOH = 14 (Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴).

• Asam kuat terionisasi sempurna: 0,01 M HCl → [H⁺] = 10⁻² → pH 2.
• Asam lemah hanya sebagian: [H⁺] = √(Ka·Ma). Untuk 0,1 M CH₃COOH (Ka 1,8 × 10⁻⁵), [H⁺] ≈ 1,3 × 10⁻³ → pH ≈ 2,9.

Titrasi mengukur kadar asam atau basa. Titik ekuivalen asam kuat–basa kuat berada di pH 7, sedangkan asam lemah–basa kuat di atas 7, sehingga fenolftalein lebih tepat daripada metil jingga. Coba di lab Titrasi.

Larutan penyangga mempertahankan pH: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Darah dijaga pada pH 7,35–7,45 oleh sistem H₂CO₃/HCO₃⁻.

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Kekuatan asam dijelaskan oleh stabilitas basa konjugasinya: elektronegativitas dan ukuran atom (HF lemah, HI kuat), resonansi (asam karboksilat lebih asam daripada alkohol), dan efek induktif (asam trikloroasetat pKa 0,7 dibanding asam asetat 4,76). Asam poliprotik seperti H₃PO₄ memiliki pKa bertahap (2,15; 7,20; 12,35), sehingga fosfat menjadi penyangga penting di sel.

Perhitungan pH yang tepat memerlukan kesetimbangan massa, muatan, dan proton; untuk larutan sangat encer, autoionisasi air tidak dapat diabaikan (10⁻⁸ M HCl memiliki pH ≈ 6,98, bukan 8). Kurva titrasi dan diagram spesiasi (fraksi α tiap spesi terhadap pH) memudahkan membaca sistem poliprotik.

Konsep asam–basa keras–lunak (HSAB, Pearson) meramalkan kestabilan kompleks: ion keras (Mg²⁺, Al³⁺) menyukai ligan O dan F, ion lunak (Hg²⁺, Ag⁺) menyukai S dan I. Inilah sebabnya raksa terikat kuat pada gugus tiol protein dan bersifat toksik.

Superasam seperti HSbF₆ lebih asam daripada asam sulfat 100% dan dapat memprotonasi hidrokarbon.