Rumus hidrolisis, beserta pengertian, sifat, cara menghitung, dan contoh soal

Brilio.net - Tahu nggak sih jika salah satu reaksi kimia yang penting dalam kehidupan sehari-hari adalah hidrolisis? Pasalnya pada manusia proses hidrolisis terjadi dalam proses pencernaan makanan di sistem pencernaan manusia. Lantas apa itu rumus hidrolisis?

Hidrolisis adalah reaksi kimia antara suatu zat dengan air, yang menghasilkan perubahan sifat kimia zat tersebut. Hidrolisis dapat terjadi pada berbagai jenis zat, seperti garam, asam, basa, ester, dan amida.

Supaya lebih memahami tentang rumus hidrolisis ini, berikut ulasan lengkap rumus hidrolisis mulai dari definisi, sifat, macam-macam, kegunaan dalam kehidupan sehari-hari dan contoh soal yang mudah dipahami, dilansir brilio.net dari berbagai sumber, Jumat (10/11).

Apa itu reaksi hidrolisis?

foto: freepik.com

Hidrolisis adalah suatu reaksi kimia di mana sebuah molekul dipisahkan menjadi dua bagian melalui penambahan molekul air (H2O). Proses ini melibatkan pemecahan ikatan kimia dalam molekul dengan melepaskan komponen-komponennya, di mana satu komponen mendapatkan atom hidrogen dari air dan komponen lainnya mendapatkan atom hidrogen.

Dengan kata lain, hidrolisis adalah reaksi kimia yang melibatkan molekul air untuk memecah ikatan kimia dalam suatu senyawa. Hidrolisis dapat terjadi pada berbagai jenis senyawa, seperti asam, basa, garam, ester, amida, karbohidrat, protein, dan lain-lain

Contoh umum hidrolisis adalah reaksi yang terjadi saat senyawa garam atau ester bertemu dengan air. Dalam hidrolisis garam, air memisahkan kation dan anion yang membentuk garam tersebut. Dalam hidrolisis ester, air memecah ester menjadi asam dan alkohol.

Contoh hidrolisis umum lainnya adalah hidrolisis amilum menjadi glukosa selama pencernaan makanan di dalam tubuh atau hidrolisis ATP (adenosine triphosphate) menjadi ADP (adenosine diphosphate) dalam reaksi kimia yang melepaskan energi untuk digunakan oleh sel.

Contoh hidrolisis lainnya adalah:

- Hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa: C12H22O11 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6

- Hidrolisis lemak menjadi gliserol dan asam lemak: C3H5(OOCCH2CH3)3 + 3H2O -> C3H5(OH)3 + 3CH3CH2COOH

- Hidrolisis garam amonium klorida menjadi amonia dan asam klorida: NH4Cl + H2O -> NH3 + HCl

Rumus hidrolisis.

foto: freepik.com

Rumus hidrolisis adalah rumus yang digunakan untuk menghitung tetapan kesetimbangan dari reaksi hidrolisis. Reaksi hidrolisis adalah reaksi yang melibatkan molekul air untuk memecah ikatan kimia dalam suatu senyawa. Rumus hidrolisis bergantung pada jenis senyawa yang mengalami hidrolisis, yaitu asam, basa, atau garam.

1. Untuk asam lemah yang mengalami hidrolisis, rumus hidrolisis adalah:

Kh = [H+][A] /[HA]

Keterangan:
- Kh adalah tetapan hidrolisis
- [H+] adalah konsentrasi ion hidrogen
- [A-] adalah konsentrasi ion konjugat basa
- [HA] adalah konsentrasi asam lemah. Rumus hidrolisis ini berhubungan dengan tetapan ionisasi asam (Ka) dengan persamaan:

Kh = Kw/Ka

Keterangan:
- Kw adalah tetapan ionisasi air, yang bernilai 1 x 10^-14 pada 25C.

2. Untuk basa lemah yang mengalami hidrolisis, rumus hidrolisis adalah:

Kh = [OH][B+] / [BOH]

Keterangan:
- Kh adalah tetapan hidrolisis
- [OH-] adalah konsentrasi ion hidroksida
- [B+] adalah konsentrasi ion konjugat asam, dan [BOH] adalah konsentrasi basa lemah. Rumus hidrolisis ini berhubungan dengan tetapan ionisasi basa (Kb) dengan persamaan:

Kh = Kw/Kb

Keterangan:
- Kw adalah tetapan ionisasi air, yang bernilai 1 x 10^-14 pada 25C.

3. Untuk garam yang mengalami hidrolisis, rumus hidrolisis bergantung pada sifat asam atau basa dari ion-ion yang membentuk garam tersebut. Ada tiga kemungkinan, yaitu:

- Garam dari asam kuat dan basa kuat, misalnya NaCl. Garam ini tidak mengalami hidrolisis, sehingga Kh = 0 dan pH = 7.

- Garam dari asam kuat dan basa lemah, misalnya NH4Cl. Garam ini mengalami hidrolisis sebagian oleh ion kation, sehingga Kh = [H+][NH3] / [NH4+]. Rumus hidrolisis ini berhubungan dengan Ka dari asam konjugat (NH4+) dengan persamaan: Kh = Ka [NH4Cl] / [NH3].

- Garam dari asam lemah dan basa kuat, misalnya CH3COONa. Garam ini mengalami hidrolisis sebagian oleh ion anion, sehingga Kh = [OH-][CH3COOH] / [CH3COO-]. Rumus hidrolisis ini berhubungan dengan Kb dari basa konjugat (CH3COO-) dengan persamaan: Kh = Kb [CH3COONa] / [CH3COOH].

Macam-macam hidrolisis.

foto: freepik.com

Ada berbagai macam hidrolisis, tergantung pada jenis senyawa yang dihidrolisis dan kondisi reaksinya. Berikut adalah beberapa macam hidrolisis yang umum:

1. Hidrolisis asam: Hidrolisis yang dikatalisis oleh asam, misalnya hidrolisis ester atau amida. Contoh: CH3COOC2H5 + H2O + H+ -> CH3COOH + C2H5OH

2. Hidrolisis basa: Hidrolisis yang dikatalisis oleh basa, misalnya hidrolisis lemak atau glikosida. Contoh: C3H5(OOCCH2CH3)3 + 3NaOH -> C3H5(OH)3 + 3CH3CH2COONa

3. Hidrolisis garam: Hidrolisis yang terjadi ketika garam dari asam lemah atau basa lemah (atau keduanya) dilarutkan dalam air. Contoh: NH4Cl + H2O -> NH4+ + Cl- -> NH3 + H3O+

4. Hidrolisis enzim: Hidrolisis yang dikatalisis oleh enzim, misalnya hidrolisis karbohidrat atau protein. Contoh: C12H22O11 + H2O + enzim -> C6H12O6 + C6H12O6

Sifat-sifat hidrolisis.

foto: freepik.com

1. Hidrolisis menghasilkan asam dan basa pembentuk senyawa. Misalnya, hidrolisis ester menghasilkan asam karboksilat dan alkohol, hidrolisis amida menghasilkan asam karboksilat dan amina, hidrolisis garam menghasilkan asam dan basa yang membentuk garam tersebut.

2. Hidrolisis dapat dikatalisis oleh asam atau basa. Misalnya, hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa dapat dipercepat oleh asam, hidrolisis lemak menjadi gliserol dan asam lemak dapat dipercepat oleh basa.

3. Hidrolisis dapat bersifat sempurna, sebagian, atau tidak terjadi. Hidrolisis sempurna terjadi jika semua molekul senyawa terpecah menjadi fragmen-fragmen yang lebih kecil. Hidrolisis sebagian terjadi jika hanya sebagian molekul senyawa yang terpecah. Hidrolisis tidak terjadi jika tidak ada molekul senyawa yang terpecah.

Misalnya, hidrolisis garam tergantung pada sifat asam atau basa dari ion-ion yang membentuk garam tersebut. Garam dari asam kuat dan basa kuat tidak terhidrolisis, garam dari asam kuat dan basa lemah terhidrolisis sebagian oleh ion kation, garam dari asam lemah dan basa kuat terhidrolisis sebagian oleh ion anion, garam dari asam lemah dan basa lemah terhidrolisis sempurna.

4. Hidrolisis dapat mempengaruhi pH larutan. Hidrolisis dapat menurunkan atau menaikkan pH larutan, tergantung pada jenis senyawa yang dihidrolisis dan konsentrasi ion hidrogen atau hidroksida yang dihasilkan.

Misalnya, hidrolisis garam dari asam kuat dan basa lemah akan menurunkan pH larutan karena menghasilkan ion hidrogen, hidrolisis garam dari asam lemah dan basa kuat akan menaikkan pH larutan karena menghasilkan ion hidroksida.

Kegunaan hidrolisis dalam kehidupan sehari-hari.

foto: freepik.com

Hidrolisis memiliki banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari, baik dalam bidang industri, pertanian, kesehatan, maupun rumah tangga. Berikut adalah beberapa contoh kegunaan hidrolisis dalam kehidupan sehari-hari:

1. Hidrolisis garam menjadi asam dan basa. Contoh garam yang mengalami hidrolisis adalah natrium klorida (NaCl), yang merupakan bahan utama pembuatan garam dapur.

Hidrolisis NaCl menghasilkan asam klorida (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH), yang merupakan bahan kimia penting dalam industri. HCl digunakan sebagai pembersih, pengawet, pengatur pH, dan bahan sintesis. NaOH digunakan sebagai bahan pembuatan sabun, deterjen, kertas, tekstil, dan bahan sintesis.

2. Hidrolisis pupuk menjadi ion-ion yang dapat diserap oleh tanaman. Contoh pupuk yang mengalami hidrolisis adalah amonium sulfat ((NH4)2SO4), yang merupakan pupuk nitrogen yang banyak digunakan dalam pertanian.

Hidrolisis (NH4)2SO4 menghasilkan ion amonium (NH4+) dan ion sulfat (SO4^2-), yang dapat diserap oleh tanaman untuk pertumbuhan dan metabolisme. Hidrolisis (NH4)2SO4 juga menurunkan pH tanah, yang dapat menguntungkan tanaman yang menyukai tanah asam.

3. Hidrolisis makanan menjadi nutrisi yang dapat dicerna oleh tubuh. Contoh makanan yang mengalami hidrolisis adalah karbohidrat, protein, dan lemak, yang merupakan sumber energi dan bahan pembangun bagi tubuh. Hidrolisis karbohidrat menghasilkan monosakarida, seperti glukosa dan fruktosa, yang dapat dimanfaatkan oleh sel-sel tubuh.

Hidrolisis protein menghasilkan asam amino, yang dapat digunakan untuk membentuk protein baru. Hidrolisis lemak menghasilkan gliserol dan asam lemak, yang dapat digunakan untuk penyimpanan energi dan pembentukan membran sel. Hidrolisis makanan dikatalisis oleh enzim-enzim yang terdapat dalam air liur, lambung, dan usus.

4. Hidrolisis ester menjadi asam dan alkohol. Contoh ester yang mengalami hidrolisis adalah monosodium glutamat (MSG), yang merupakan bahan penyedap makanan yang populer. Hidrolisis MSG menghasilkan asam glutamat dan natrium hidroksida, yang memberikan rasa gurih atau umami pada makanan.

Asam glutamat juga merupakan neurotransmiter yang berperan dalam fungsi otak. Hidrolisis ester lainnya yang penting dalam kehidupan sehari-hari adalah hidrolisis asetil salisilat (aspirin), yang menghasilkan asam salisilat dan asam asetat. Asam salisilat memiliki efek anti-inflamasi, analgesik, dan antipiretik, sedangkan asam asetat memiliki efek antibakteri.

Contoh soal rumus hidrolisis.

foto: freepik.com

1. Sebuah larutan garam mengandung ion NH4+ dan NO3-. Jika larutan tersebut dihidrolisis, berapakah pH larutan tersebut? (Kb NH3 = 1,8 x 10^-5, Kw = 1 x 10^-14)

Jawaban:

Diketahui:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
NO3- + H2O HNO3 + OH-
Kb NH3 = 1,8 x 10^-5
Kw = 1 x 10^-14

Ditanya: pH larutan

Jawab:

- Ion NH4+ bersifat asam, karena dapat melepaskan ion H3O+ dalam air. Ion NO3- bersifat netral, karena tidak bereaksi dengan air. Jadi, larutan tersebut bersifat asam.

- Rumus derajat hidrolisis ion NH4+ adalah:

h = Ka C / 1 + Ka C

Keterangan:
- Ka adalah tetapan asam NH4+
- C adalah konsentrasi NH4+
- h adalah derajat hidrolisis.

Karena Ka NH4+ = Kw / Kb NH3, maka:

h = Kw C / Kb (1 + Kw C/Kb)

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, maka:

h = 110^14C /1,8 10^5 (1 + 1 10^14 C/1,8 1 0^5)

Asumsikan C = 0,1 M, maka:

h = 110^15 / 1,8 10^5 (1 + 0,0000556)
h = 110^15 / 1,8 10^5 1,0000556
h = 0,0000000000000556
h = 0,00000000746

Rumus pH larutan adalah:

pH = log[H3O+]

Karena [H3O+] = h x C, maka:

pH = log[hC]

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, maka:

pH = log[0,00000000746 0,1]
pH = log[0,000000000746]
pH = 9,13
Jadi, pH larutan adalah 9,13.

2. Sebuah larutan asam mengandung asam asetat (CH3COOH) dengan konsentrasi 0,1 M. Jika larutan tersebut dihidrolisis, berapakah konsentrasi ion hidronium (H3O+) dan ion hidroksida (OH-) dalam larutan tersebut? (Ka CH3COOH = 1,8 x 10^-5)

Jawaban:

Diketahui:
- CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
- Ka CH3COOH = 1,8 x 10^-5
- C CH3COOH = 0,1 M

Ditanya: [H3O+] dan [OH-]

Jawab:

Buat tabel keseimbangan sebagai berikut:

Zat Awal Perubahan Keseimbangan
CH3COOH 0,1 -x 0,1 - x
H2O - - -
CH3COO- 0 +x x
H3O+ 0 +x x

- Rumus tetapan asam CH3COOH adalah:

Ka = [CH3COO][H3O+] / [CH3COOH]

- Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, maka:

1,8 10^5 = x x / 0,1 x

- Asumsikan x << 0,1, maka:

1,8 10^5 = x^2 / 0,1

- Selesaikan persamaan kuadrat tersebut, maka:

x^2 = 1,8 10^6
x = 1,8 10^6
x = 0,00134

Karena [H3O+] = x, maka:

[H3O+]=0,00134M

Karena [OH-] = Kw / [H3O+], maka:

[OH] = 1 10^14 / 0,00134
[OH] = 0,00000000746M

Jadi, konsentrasi ion hidronium adalah 0,00134 M dan konsentrasi ion hidroksida adalah 0,00000000746 M.

3. Sebuah larutan basa mengandung amonia (NH3) dengan konsentrasi 0,01 M. Jika larutan tersebut dihidrolisis, berapakah derajat hidrolisis dan pH larutan tersebut? (Kb NH3 = 1,8 x 10^-5)

Jawaban:

Diketahui:
- NH3 + H2O NH4+ + OH-
- Kb NH3 = 1,8 x 10^-5
- C NH3 = 0,01 M

Ditanya: h dan pH
Jawab:

- Rumus derajat hidrolisis NH3 adalah:

h = Kb C / 1 + Kb C

- Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, maka:

h = 1,8 10^5 0,01 / 1 + 1,8 10^5 0,01
h = 1,8 10^7 / 1,000018
h = 0,0000001799
h = 0,000134

- Rumus pH larutan adalah:

pH = 14 pOH

- Karena pOH = -log[OH-], dan [OH-] = h x C, maka:

pOH = log[h C]

- Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, maka: