Hidrolisis Garam dengan Kation dari Basa Lemah Polihidroksi (Hidrolisis Bertingkat/Bertahap)

Hidrolisis bertingkat garam dari basa lemah polihidroksi adalah proses kation garam bereaksi dengan air secara bertahap (tidak sekaligus) karena kation tersebut mampu melepaskan proton (H⁺) lebih dari satu kali, masing-masing dengan konstanta kesetimbangan (K_a) yang berbeda.

Hal ini terjadi karena basa lemah polihidroksi (seperti Al(OH)₃, Fe(OH)₃, dan Zn(OH)₂) menerima H⁺ secara bertahap saat membentuk garam. Akibatnya, kation logam yang terbentuk dalam wujud ion kompleks aqua, masih dapat melepaskan H⁺ ke air secara bertahap pula.

Yang menarik, kation kompleks antara (misalnya [Al(OH)(H₂O)₅]²⁺, [Fe(OH)(H₂O)₅]²⁺) juga bersifat amfiprotik, masih dapat melepas H⁺ lagi ke air. Setiap tahap pelepasan H⁺ memiliki konstanta yang semakin kecil, sehingga tahap pertama selalu dominan dalam menentukan pH larutan.

📌Dua Jenis Garam yang Dibahas

Dari setiap basa polihidroksi, dapat terbentuk dua jenis garam:

• Garam normal (reaksi sempurna), semua OH⁻ basa sudah tergantikan oleh Cl⁻. Kationnya adalah ion logam telanjang yang langsung membentuk kompleks aqua dan terhidrolisis bertingkat. Contoh: AlCl₃, FeCl₃, ZnCl₂.
• Garam basa (reaksi parsial), masih ada OH⁻ basa yang belum tergantikan. Kationnya sudah membawa ligan OH⁻ sekaligus ligan H₂O, dan masih dapat melepas H⁺ lagi. Contoh: Al(OH)₂Cl, Fe(OH)₂Cl, Zn(OH)Cl.

Artikel ini fokus pada garam normal (AlCl₃, FeCl₃, ZnCl₂) karena ini yang paling umum dijumpai. Anion Cl⁻ berasal dari HCl (asam kuat) sehingga tidak terhidrolisis sama sekali.

A. Inti Masalah: Ion Kompleks Aqua, Mengapa Kation Bisa Melepas H+?

A.1 Konsep Dasar: Polarisasi Ikatan O–H oleh Kation

Ketika kation logam dilarutkan dalam air, ia tidak berdiri sendiri. Ion logam menarik molekul air secara kuat membentuk ion kompleks aqua.

💧Mengapa Ion Logam Menarik Air?

Kation logam memiliki muatan positif. Molekul air memiliki pasangan elektron bebas pada atom O.

Atom O mendonorkan elektron ke kation → terbentuk ikatan koordinasi (ikatan Lewis).

Hasilnya: ion kompleks aqua, kation dikelilingi molekul-molekul air yang terikat kuat.

A.2 Faktor Kunci: Ukuran Kecil + Muatan Tinggi = Polarisasi Kuat

Semakin kecil ukuran ion dan semakin tinggi muatannya, semakin kuat ia menarik elektron dari O dalam H2O.

Al3+
r = 53 pm

Al3+

Sangat kecil
muatan +3

Fe3+
r = 65 pm

Fe3+

Kecil
muatan +3

Zn2+
r = 74 pm

Zn2+

Sedang
muatan +2

Na+
r = 102 pm

Na+

Besar
muatan +1
(tidak hidrolisis)

⚡Mekanisme Pelepasan H+, Penjelasan Detail

Langkah 1: Kation Mn+ membentuk ikatan koordinasi dengan O dari H2O ligand.

Langkah 2: Kation menarik kerapatan elektron dari O. Akibatnya, kerapatan elektron pada ikatan O–H ikut berkurang.

Langkah 3: Ikatan O–H yang "miskin elektron" menjadi lebih mudah putus → H+ dilepaskan ke larutan.

Kesimpulan: Kation logam bertindak sebagai asam Lewis, dan ion kompleks aqua-nya bertindak sebagai asam Brønsted-Lowry!

[M(H2O)n]z+ + H2O  ⇌  [M(OH)(H2O)n-1](z-1)+ + H3O+

Reaksi ini bisa berlanjut bertingkat, dengan setiap tahap melepas satu H+ lagi — inilah hidrolisis bertingkat kation.

A.3 Mengapa Na+ Tidak Terhidrolisis?

🔍Perbandingan Kerapatan Muatan (Charge Density)

Kerapatan muatan = $\dfrac{muatan}{volume~ion} ~atau~\propto \dfrac{muatan}{r^3}$

• Na+: muatan +1, r = 102 pm → kerapatan muatan rendah → tarikan pada elektron O–H lemah → H+ tidak bisa terlepas.

• Al3+: muatan +3, r = 53 pm → kerapatan muatan sangat tinggi → tarikan pada elektron O–H sangat kuat → H+ mudah terlepas.

Itulah sebabnya Na+ tidak menghidrolisis air, sementara Al3+, Fe3+, Zn2+ menghidrolisisnya.

Ion	Muatan	Jari-jari (pm)	Kerapatan Muatan	Hidrolisis?
Na+	+1	102	Rendah	❌ Tidak
Zn2+	+2	74	Sedang	✅ Ya (bertingkat)
Fe3+	+3	65	Tinggi	✅ Ya (bertingkat kuat)
Al3+	+3	53	Sangat Tinggi	✅ Ya (bertingkat sangat kuat)

B. Hidrolisis Bertingkat AlCl3

B.1 Ion Kompleks Al3+ dalam Air

Al3+ memiliki bilangan koordinasi 6, ia menarik 6 molekul air membentuk ion oktahedral.

Ion Kompleks Aqua Aluminium(III)

[Al(H2O)6]3+

Oktahedral · 6 ligan H2O · muatan total +3

Al3+ sangat kecil (r = 53 pm) dan bermuatan tinggi (+3).
Polarisasi O–H sangat kuat → Ka hidrolisis ≈ 10−5 (cukup besar untuk asam lemah).

B.2 Tiga Tahap Hidrolisis Al3+

Al3+ dapat menghidrolisis secara bertingkat hingga 3 tahap (sesuai muatan +3-nya):

1

TAHAP 1: Pelepasan H+ Pertama

Ion kompleks aqua melepas H+ pertama. Satu H2O ligand berubah menjadi OH−.

[Al(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H3O+
Ka1 ≈ 1,4 × 10−5

2

TAHAP 2: Pelepasan H+ Kedua

Ion dari tahap 1 melepas H+ lagi. Satu ligan H2O lain berubah menjadi OH−.

[Al(OH)(H2O)5]2+ + H2O ⇌ [Al(OH)2(H2O)4]+ + H3O+
Ka2 << Ka1

3

TAHAP 3: Pembentukan Al(OH)3 (Endapan)

Pada pH cukup tinggi, terjadi pengendapan Al(OH)3 (putih, gelatin).

[Al(OH)2(H2O)4]+ + H2O ⇌ Al(OH)3(s) + H3O+ + 3H2O
Atau secara global: Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3(s) + 3H+

📌Reaksi Hidrolisis Dominan untuk Perhitungan pH

Dalam larutan encer AlCl3 pada kondisi normal, yang paling berpengaruh adalah tahap pertama.

Tahap-tahap berikutnya menghasilkan H+ yang jauh lebih sedikit (Ka2 << Ka1).

Persamaan yang biasa digunakan di tingkat SMA:

REAKSI HIDROLISIS AlCl3 (Penyederhanaan)

Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H+
atau cukup:
Al3+ + H2O ⇌ Al(OH)2+ + H+
(Kh = Ka1 ≈ 1,4 × 10−5)

B.3 Perhitungan pH Larutan AlCl3

Untuk larutan AlCl3 konsentrasi C (mol/L), pH dihitung dari ionisasi kation:

🔢Rumus pH Larutan AlCl3 (Garam Bersifat Asam)

RUMUS pH

$$ \begin{aligned} [H^+] = \sqrt{K_h \times C}\\ pH = \frac{1}{2} (pK_h - \log C) \end{aligned} $$ $$ \begin{aligned} K_h~atau~K_{a1} = \frac{K_w}{K_b~ Al(OH)_3} = 1,4 \times 10^{-5} \end{aligned} $$

Contoh: AlCl3 0,1 M

$$ \begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{K_h \times C}\\ &= \sqrt{1,4 \times 10^{-5} \times 0,1} \\ &= \sqrt{1,4 \times 10^{-6}} \\ &= 1,18 \times 10^{-3}~M \\\\ pH &= -\log~ [H^+]\\ &= -\log~ (1,18 \times 10^{-3})\\ &= 2,93 \end{aligned} $$

pH ≈ 2,93 → Larutan bersifat ASAM

B.4 Keunikan AlCl3

⭐

Keunikan 1: Al3+ memiliki kerapatan muatan tertinggi di antara ketiga kation ini Al3+ (r = 53 pm, muatan +3) → polarisasi O–H paling kuat → Ka1 paling besar. Ini menyebabkan larutan AlCl3 lebih asam dari ZnCl2 pada konsentrasi sama.

⭐

Keunikan 2: Al(OH)3 bersifat AMFOTER Bisa larut dalam asam kuat: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Bisa larut dalam basa kuat: Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] (aluminat)
Sifat amfoter ini unik, berbeda dengan Fe(OH)3 yang hanya larut dalam asam.

⭐

Keunikan 3: Digunakan sebagai koagulan pengolahan air minum Al2(SO4)3 (tawas) menghasilkan Al(OH)3 koloid yang menjebak partikel kotoran. Prinsipnya: hidrolisis Al3+ → Al(OH)3 gel → partikel mengendap.

⭐

Keunikan 4: pH bergantung pada konsentrasi Berbeda dengan garam amfiprotik (NaHCO3 dll), pH AlCl3 berubah sesuai konsentrasi! pH = ½(pKh − log C) → semakin encer, pH semakin mendekati 7 (tapi tetap asam).

C. Hidrolisis Bertingkat FeCl3

C.1 Ion Kompleks Fe3+ dalam Air

Fe3+ juga memiliki bilangan koordinasi 6, membentuk ion oktahedral dengan 6 ligan air.

Ion Kompleks Aqua Besi(III)

[Fe(H2O)6]3+

Oktahedral · 6 ligan H2O · muatan total +3 · warna kuning-cokelat

Fe3+ (r = 65 pm) sedikit lebih besar dari Al3+, muatan sama (+3).
Ka hidrolisis ≈ 6,3 × 10−3 jauh lebih besar dari Al3+! Ini mengejutkan.

❗Fakta Mengejutkan: Fe3+ Lebih Asam dari Al3+?

Meskipun Al3+ lebih kecil, Fe3+ memiliki Ka1 hidrolisis yang jauh lebih besar.

Ini karena Fe3+ memiliki orbital d yang kosong/setengah penuh, sehingga lebih kuat menerima elektron dari O ligan (asam Lewis lebih kuat secara elektronik).

Ka1 Fe3+ ≈ 6,3 × 10−3 vs Ka1 Al3+ ≈ 1,4 × 10−5, perbedaan ~450 kali lipat!

C.2 Tiga Tahap Hidrolisis Fe3+

1

TAHAP 1: Dominan, Ka1 Besar

H+ pertama terlepas, inilah yang terutama menentukan pH larutan.

[Fe(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [Fe(OH)(H2O)5]2+ + H3O+
Ka1 ≈ 6,3 × 10−3   (asam sedang-kuat!)

2

TAHAP 2: Pelepasan H+ Kedua

Berlanjut melepas H+ kedua.

[Fe(OH)(H2O)5]2+ + H2O ⇌ [Fe(OH)2(H2O)4]+ + H3O+

3

TAHAP 3: Pembentukan Fe(OH)3 Cokelat Kemerahan

Endapan Fe(OH)3, cokelat kemerahan khas, terbentuk pada pH ≥ 3.

[Fe(OH)2(H2O)4]+ + H2O ⇌ Fe(OH)3(s) + H3O+ + 3H2O
Atau: Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3(s) + 3H+

C.3 Perhitungan pH Larutan FeCl3

🔢Rumus pH Larutan FeCl3

RUMUS pH

$$ \begin{aligned} [H^+] = \sqrt{K_h \times C}\\ pH = \frac{1}{2} (pK_h - \log C) \end{aligned} $$ $$ \begin{aligned} K_h~atau~K_{a1} = \frac{K_w}{K_b~ Fe(OH)_3} = 6,3 \times 10^{-3} \end{aligned} $$

Contoh: FeCl3 0,1 M

$$ \begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{K_h \times C}\\ &= \sqrt{6,3 \times 10^{-3} \times 0,1} \\ &= \sqrt{6,3 \times 10^{-4}} \\ &= 2,51 \times 10^{-2}~M \\\\ pH &= -\log ~[H^+]\\ &= -\log~ (2,51 \times 10^{-2})\\ &= 1,60 \end{aligned} $$

pH ≈ 1,60 → Larutan sangat asam!

Catatan: Ka1 Fe3+ sangat besar sehingga asumsi [H+] = √(Kh·C) perlu dicek ketelitiannya.

C.4 Keunikan FeCl3

⭐

Keunikan 1: Ka1 sangat besar, hampir seperti asam sedang! Ka1 ≈ 6,3 × 10−3 → pKa1 ≈ 2,2. FeCl3 0,1 M memiliki pH sekitar 1,6. Ini jauh lebih asam dari AlCl3 pada konsentrasi yang sama.

⭐

Keunikan 2: Warna larutan berubah seiring hidrolisis [Fe(H2O)6]3+ → kuning pucat.
[Fe(OH)(H2O)5]2+ → kuning-cokelat (warna khas FeCl3).
Fe(OH)3 → cokelat kemerahan (endapan). Warna "air karat" di alam!

⭐

Keunikan 3: Fe(OH)3 TIDAK amfoter (berbeda dengan Al(OH)3) Fe(OH)3 larut dalam asam kuat → FeCl3 + H2O
Fe(OH)3 TIDAK larut dalam basa kuat (tidak ada reaksi dengan NaOH berlebih). Ini perbedaan mendasar dengan Al(OH)3.

⭐

Keunikan 4: FeCl3 punya peran di dunia nyata yang luas Koagulan air limbah (flokulasi partikel koloid).
Reagen etsa PCB (papan sirkuit elektronik).
Obat antiseptik (ferric chloride solution).

D. Hidrolisis Bertingkat ZnCl2

D.1 Ion Kompleks Zn2+ dalam Air

Zn2+ memiliki bilangan koordinasi 4 atau 6 bergantung kondisi, lebih sering tetrahedral ([Zn(H2O)4]2+) di larutan encer.

Ion Kompleks Aqua Seng(II)

[Zn(H2O)4]2+

Tetrahedral · 4 ligan H2O · muatan total +2

Zn2+ memiliki konfigurasi d10 (penuh), muatan +2.
Ka hidrolisis ≈ 2,5 × 10−10 → hidrolisis jauh lebih lemah dari Al3+ dan Fe3+.

D.2 Dua Tahap Hidrolisis Zn2+

Zn2+ bermuatan +2 sehingga hidrolisis maksimal menghasilkan 2 tahap:

1

TAHAP 1: Dominan

Pelepasan H+ pertama dari ligan air.

[Zn(H2O)4]2+ + H2O ⇌ [Zn(OH)(H2O)3]+ + H3O+
Ka1 ≈ 2,5 × 10−10

2

TAHAP 2: Pembentukan Zn(OH)2

Pelepasan H+ kedua → endapan Zn(OH)2 putih.

[Zn(OH)(H2O)3]+ + H2O ⇌ Zn(OH)2(s) + H3O+ + 2H2O
Atau: Zn2+ + 2H2O ⇌ Zn(OH)2(s) + 2H+

D.3 Perhitungan pH Larutan ZnCl2

🔢Rumus pH Larutan ZnCl2

RUMUS pH

$$ \begin{aligned} [H^+] = \sqrt{K_h \times C}\\ pH = \frac{1}{2} (pK_h - \log C) \end{aligned} $$ $$ \begin{aligned} K_h~atau~K_{a1} = \frac{K_w}{K_b~Zn(OH)_2} = 2,5 \times 10^{-10} \end{aligned} $$

Contoh: ZnCl2 0,1 M

$$ \begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{K_h \times C}\\ &= \sqrt{2,5 \times 10^{-10} \times 0,1} \\ &= \sqrt{2,5 \times 10^{-11}} \\ &= 5,0 \times 10^{-6}~M \\\\ pH &= -\log ~[H^+]\\ &= -\log~ (5,0 \times 10^{-6})\\ &= 5,30 \end{aligned} $$

pH ≈ 5,30 → Larutan bersifat asam, tapi lemah

D.4 Keunikan ZnCl2

⭐

Keunikan 1: Muatan +2 menyebabkan hidrolisis jauh lebih lemah Ka1 Zn2+ (≈ 2,5 × 10−10) jauh lebih kecil dari Ka1 Al3+ (1,4 × 10−5) dan Fe3+ (6,3 × 10−3). ZnCl2 0,1 M → pH ≈ 5,3 (hampir netral dibanding dua garam lain).

⭐

Keunikan 2: Zn(OH)2 bersifat AMFOTER seperti Al(OH)3 Larut dalam asam: Zn(OH)2 + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O
Larut dalam basa: Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] (zinkat)
Sifat amfoter Zn mirip Al, keduanya berbeda dari Fe yang tidak amfoter.

⭐

Keunikan 3: Konfigurasi d10, orbital d penuh Zn2+ memiliki konfigurasi elektron [Ar] 3d10.
Orbital d yang penuh membuatnya kurang efektif menarik elektron dibanding Fe3+ (3d5). Ini menjelaskan mengapa Ka hidrolisis Zn2+ jauh lebih kecil dari Fe3+.

⭐

Keunikan 4: ZnCl2 penting dalam industri Digunakan dalam baterai seng-karbon (baterai ABC).
Larutan ZnCl2 digunakan sebagai flux (penghilang oksida) dalam penyolderan logam.
Antiseptik gigi (perawatan akar gigi).

E. Ringkasan dan Perbandingan Besar

AlCl3

Al3+ dari Al(OH)3

≈2,93

ASAM

Kh ≈ 1,4×10−5

Al(OH)3: amfoter

FeCl3

Fe3+ dari Fe(OH)3

≈1,60

SANGAT ASAM

Kh ≈ 6,3×10−3

Fe(OH)3: tidak amfoter

ZnCl2

Zn2+ dari Zn(OH)2

≈5,30

ASAM LEMAH

Kh ≈ 2,5×10−10

Zn(OH)2: amfoter

Aspek	AlCl3	FeCl3	ZnCl2
Kation terhidrolisis	Al3+	Fe3+	Zn2+
Muatan kation	+3	+3	+2
Jari-jari ion (pm)	53	65	74
Ion kompleks aqua	[Al(H2O)6]3+	[Fe(H2O)6]3+	[Zn(H2O)4]2+
Geometri	Oktahedral	Oktahedral	Tetrahedral
Konfigurasi elektron d	d0	d5	d10
Kh (Ka1)	≈ 1,4 × 10−5	≈ 6,3 × 10−3	≈ 2,5 × 10−10
pH (0,1 M)	≈ 2,93	≈ 1,60	≈ 5,30
Jumlah tahap hidrolisis	3	3	2
Endapan basa	Al(OH)3 (putih)	Fe(OH)3 (cokelat)	Zn(OH)2 (putih)
Sifat hidroksida	Amfoter	Tidak amfoter	Amfoter
pH bergantung [C]?	Ya	Ya	Ya

F. Aturan Umum: Memprediksi Keasaman Garam dari Kation Logam

🎯Faktor yang Menentukan Keasaman Larutan

1

Makin tinggi muatan kation → Ka hidrolisis makin besar → larutan makin asam
Al3+ dan Fe3+ jauh lebih asam dari Zn2+ di konsentrasi sama.

2

Makin kecil jari-jari ion → kerapatan muatan makin tinggi → makin asam
Al3+ (r=53 pm) vs Fe3+ (r=65 pm), tapi Fe3+ lebih asam karena efek elektronik orbital d.

3

Konfigurasi elektron d berpengaruh penting
Fe3+ (d5) lebih kuat menarik elektron dari O daripada Al3+ (d0) dan Zn2+ (d10).

4

Rumus pH: pH = ½(pKh − log C)
Berlaku untuk perhitungan tahap pertama (hidrolisis tahap 1 dominan).

5

Anion Cl− sama sekali tidak terhidrolisis
HCl adalah asam kuat → Cl− adalah basa sangat lemah → tidak bereaksi dengan air.

▶ RUMUS KUNCI: Garam dari Kation yang Terhidrolisis ◀

pH = ½ (pKh − log C)

dengan Kh = konstanta hidrolisis kation (= Ka1 kompleks aqua)
C = konsentrasi molar garam

AlCl3: Kh ≈ 1,4 × 10−5  ;  FeCl3: Kh ≈ 6,3 × 10−3  ;  ZnCl2: Kh ≈ 2,5 × 10−10

✏️ G. Soal Latihan

Soal 1

Mengapa larutan AlCl3 bersifat asam? Bukankah Al(OH)3 adalah basa?

💡 Lihat Jawaban

Jawaban: Al3+ memiliki ukuran kecil dan muatan tinggi (+3). Dalam air, ia membentuk ion kompleks [Al(H2O)6]3+. Kation ini menarik kerapatan elektron dari ikatan O–H ligan air sehingga H+ mudah terlepas. Reaksinya: [Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+. Ion Cl− (dari HCl kuat) tidak terhidrolisis. Hasil akhir: larutan bersifat asam.

Soal 2

Hitung pH larutan FeCl3 0,01 M! (Kh = 6,3 × 10−3)

💡 Lihat Jawaban

Jawaban:
[H+] = √(6,3 × 10−3 × 0,01) = √(6,3 × 10−5) ≈ 7,94 × 10−3 M
pH = −log(7,94 × 10−3) ≈ 2,10 → Sangat asam!

Soal 3

Urutkan keasaman (dari paling asam ke paling netral) larutan 0,1 M: FeCl3, AlCl3, ZnCl2. Jelaskan alasannya!

💡 Lihat Jawaban

Jawaban: FeCl3 (pH ≈1,6) > AlCl3 (pH ≈2,9) > ZnCl2 (pH ≈5,3), dari paling asam ke paling lemah.
Alasan: Fe3+ memiliki orbital d5 yang efektif menarik elektron → Ka terbesar. Al3+ kecil tapi d0 → Ka sedang. Zn2+ bermuatan +2 dan d10 penuh → Ka terkecil.

Soal 4

Apa perbedaan antara Al(OH)3 dan Fe(OH)3 dalam hal sifat amfoternya? Tuliskan persamaan reaksinya!

💡 Lihat Jawaban

Jawaban:
Al(OH)3, AMFOTER:
+ HCl: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
+ NaOH: Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] (natrium aluminat)

Fe(OH)3, TIDAK AMFOTER:
+ HCl: Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O ✅
+ NaOH berlebih: tidak ada reaksi ❌

Soal 5

Mengapa Na+ tidak menghidrolisis air, sementara Al3+ dan Fe3+ bisa? Gunakan konsep kerapatan muatan!

💡 Lihat Jawaban

Jawaban: Kerapatan muatan = muatan/volume ion. Na+ bermuatan +1 dengan r = 102 pm → kerapatan muatan rendah → tarikan terhadap elektron ikatan O–H sangat lemah → H+ tidak bisa terlepas. Sebaliknya, Al3+ (muatan +3, r = 53 pm) memiliki kerapatan muatan sangat tinggi → polarisasi O–H sangat kuat → H+ mudah terlepas. Itulah mengapa Na+ tidak menghidrolisis, sedangkan Al3+ dan Fe3+ menghidrolisis secara signifikan.

Bahan Ajar Kimia SMA/MA · Hidrolisis Garam Bertingkat · Kation Logam Polihidroksi dengan Cl−