Latihan Soal Dan Pembahasan Penentuan pH Asam dan Basa

ASAM

WANIBESAKc - Asam kuat yaitu senyawa asam yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi asam kuat merupakan reaksi berkesudahan. Secara umum, ionisasi asam kuat dirumuskan sebagai berikut.

HA(aq) → H⁺(aq) + A^–(aq)

Asam lemah yaitu senyawa asam yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi asam lemah merupakan reaksi kesetimbangan.

Secara umum, ionisasi asam lemah valensi satu dapat dirumuskan sebagai berikut.

HA(aq) ⟷  H⁺(aq) + A^–(aq)

Makin kuat asam maka reaksi kesetimbangan asam makin condong ke kanan, akibatnya nilai Ka akan bertambah besar. Oleh karena itu, harga Ka merupakan ukuran kekuatan asam, makin besar Ka makin kuat sifat asamnya.

Berdasarkan persamaan di atas, karena pada asam lemah [H⁺] = [A^–], maka persamaan di atas dapat diubah menjadi:

Konsentrasi ion H⁺ asam lemah juga dapat dihitung jika derajat ionisasinya (α) diketahui.

Setelah mengetahui konsentrasi ion H⁺ dalam larutan maka pH larutan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut.

CONTOH SOAL 1

Tentukan konsentrasi ion H⁺ dan pH dalam masing-masing larutan berikut.

a. 500 mL larutan H₂SO₄ 0,02 M

b. HNO₃ 0,1 M

c. CH₃COOH 0,05 M jika derajat ionisasinya 1%

d. H₂SO₃ 0,001 M jika Ka = 1 × 10–5

PENYELESAIAN

Petunjuk: H₂SO₄ dan HNO₃ merupakan asam kuat, sedangkan CH₃COOH dan H₂SO₃ termasuk asam lemah.

a. H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2–

[H⁺] = x · [HA]

        = 2 · 0,02

        = 0,04 M

pH = -log H⁺

      = -log 0,04

       = 2 – log 4

Jadi pH larutan H₂SO₄ 0,02 M adalah 2 – log 4.

b. HNO₃ → H⁺ + NO₃^–

[H⁺] = x · [HA]

        = 1 · 0,1

        = 0,2 M

pH = -log H⁺

     = -log 0,2

     = 1 – log 2

c. CH₃COOH ⟷ CH₃COO^– + H⁺

[H⁺] = [HA] · α

        = 0,05 · 0,01

         = 0,0005 M

pH = -log H⁺

     = - log 0,0005

     = 4 – log 5

d. H₂SO₃ ⟷ 2H⁺ + SO₃^2–

pH = -log H⁺

     = -log 10^-4

     = 4

BASA

Basa kuat yaitu senyawa basa yang dalam larutannya terion seluruhnya menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi basa kuat merupakan reaksi berkesudahan.

Secara umum, ionisasi basa kuat dirumuskan sebagai berikut.

M(OH)_x(aq) → M^x+(aq) + xOH^–(aq)

Basa lemah yaitu senyawa basa yang dalam larutannya hanya sedikit terionisasi menjadi ion-ionnya. Reaksi ionisasi basa lemah juga merupakan reaksi kesetimbangan.

Secara umum, ionisasi basa lemah valensi satu dapat dirumuskan sebagai berikut.

M(OH)(aq) ⟷ M⁺(aq) + OH^–(aq)

Makin kuat basa maka reaksi kesetimbangan basa makin condong ke kanan, akibatnya Kb bertambah besar. Oleh karena itu, harga Kb merupakan ukuran kekuatan basa, makin besar Kb makin kuat sifat basa.

Berdasarkan persamaan di atas, karena pada basa lemah [M⁺] = [OH^–], maka persamaan di atas dapat diubah menjadi:

Konsentrasi ion OH^– basa lemah juga dapat dihitung jika derajat ionisasinya (α) diketahui.

Setelah mengetahui konsentrasi ion OH^– dalam larutan maka pOH larutan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut.

Sedangkan hubungan antara pH dan pOH adalah:

Kw = [H⁺] [OH^–]

– log Kw = –log [H⁺] + (–log [OH^–])

Pada suhu 25 ºC, pKw = pH + pOH = 14.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan:

a. Larutan bersifat netral jika [H⁺] = [OH^–] atau pH = pOH = 7.

b. Larutan bersifat asam jika [H⁺] > [OH^–] atau pH < 7.

c. Larutan bersifat basa jika [H⁺] < [OH^–] atau pH > 7.

Karena pH dan konsentrasi ion H⁺ dihubungkan dengan tanda negatif, maka makin besar konsentrasi ion H⁺ makin kecil pH, dan karena bilangan dasar logaritma adalah 10, maka larutan yang nilai pH-nya berbeda sebesar n mempunyai perbedaan ion H⁺ sebesar 10ⁿ.

CONTOH SOAL 2

Tentukan konsentrasi ion OH^– yang berada di dalam masing-masing larutan berikut.

a. Ca(OH)₂ 0,02 M

b. 200 mL larutan KOH 0,004 M

c. Al(OH)₃ 0,1 M jika Kb = 2,5 × 10^–6

d. NH₄OH 0,01 M    jika terion sebanyak 5%

PENYELESAIAN

PETUNJUK: Ca(OH)₂ dan KOH merupakan basa kuat, sedangkan Al(OH)₃ dan NH₃ termasuk basa lemah.

a. Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH^–

[OH^–] = x · [M(OH)]

         = 2 · 0,02

        = 0,04 M

b. KOH → K⁺ + OH^–

[OH^–] = x · [M(OH)]

           = 1 · 0,004

           = 0,004 M

c. Al(OH)₃ ⟷ Al³⁺ + 3 OH^–

d. NH₄OH ⟷ NH₄⁺ + OH^–

[OH^–] = [M(OH)] · α

          = 0,01 · 0,05

          = 0,0005 M

CONTOH SOAL 3

Hitunglah pH larutan-larutan berikut ini.

a. Ca(OH)₂ 0,3 M

b. NH₄OH 0,1 M (Kb = 10^–5)

PEMBAHASAN

a. Ca(OH)₂ 0,3 M

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH^–

[OH^–] = x · [M(OH)]

           = 2 · 0,3

          = 0,6 M

pOH = 1 – log 6

pH + pOH = 14

pH = 14 – pOH

     = 14 – (1–log 6)

      = 13 + log 6

b. NH₄OH 0,1 M   (Kb = 10^–5)

NH₄OH ⟷ NH₄⁺ + OH^–

CONTOH SOAL 4

1. Suatu larutan asam mempunyai konsentrasi H⁺ = 10^–2 M, tentukan harga pH larutan tersebut.

Penyelesaian

[H⁺] = 10^–2 M

pH = – log [H⁺]

      = – log 10–2

       = 2

Jadi, pH larutan = 2.

2. Suatu larutan basa mempunyai konsentrasi OH^– = 5 x 10^–3 M, tentukan harga pOH dan pH.

Penyelesaian

[OH^–] = 5.10^–3 M

pOH = – log [OH^–]

        = – log [5.10^–3]

        = – [log 5 + log 10^–3]

        = 3 – log 5

pH + pOH = 14

pH = 14 – pOH

      = 14 – (3 – log 5)

      = 11 + log 5

Jadi, pOH = 3 – log 5 dan pH = 11 + log 5.

3. Tentukan pH dari 500 mL larutan HCl 0,2 M.

Penyelesaian

HCl merupakan asam kuat

HCl(aq) ⟶ H⁺(aq) + Cl^–(aq)

  0,2 M        0,2 M

 [H⁺] = 0,2 M

pH = – log [H⁺]

      = – log 2.10^–1

      = 1 – log 2

Jadi pH larutan HCl 0,2 M = 1 – log 2.

4. 100 mL larutan HBr 0,1 M diencerkan dengan air 100 mL.

Tentukan:

a. pH mula-mula,

b. pH setelah diencerkan.

Penyelesaian:

a. pH mula-mula

[H⁺] = [HBr] = 0,1 M = 10^–1

pH = – log [H⁺]

pH = – log 10^–1 = 1

b. pH setelah diencerkan

Mol HBr mula-mula = 100.0,1 = 10 mmol = 0,010 mol

Volum larutan = 100 mL + 100 mL = 200 mL = 0,2 L

Kosentrasi HBr setelah diencerkan:

[HBr] = 0,010 mol / 0,2 L = 0,05 M

[H⁺] = [HBr] = 0,05 = 5.10^–2

pH = –log [H⁺]

     = –log 5.10^–2

     = 2 – log 5

Jadi, pH mula-mula = 1 dan pH setelah diencerkan = 2 – log 5.

5. Tentukan pH larutan jika 0,37 gram kalsium hidroksida dilarutkan dalam air sampai volum 250 mL.

Penyelesaian

0,37 gram Ca(OH)₂ = 0,37 / 74 = 0,005 mol

[Ca(OH)₂] = 0,005 mol / 0,25 L =  0,02 M

Ca(OH)₂(aq)  ⟶  Ca²⁺(aq)   +   2OH^–(aq)

0,02 M                  0,02 M         2 x 0,02 M = 0,04 M

[OH^–] = 0,04 M

pOH = – log [OH^–]

        = – log 4 x 10^–2

        = 2 – log 4

pH + pOH = 14

pH = 14 – (2 – log 4)

      = 12 + log 4

Jadi, pH larutan = 12 + log 4.