85 Penyelesaian.
H
2
CO
3
+ H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ HCO
3 -
Misal H
2
CO
3
yang terdisosiasi adalah x mol L
-1
. Maka setelah kesetimbangan terbentuk, konsentrasi zat yang ada adalah :
[HCO
3 -
] = x mol L
-1
[H
3
O
+
] = x mol L
-1
[H
2
CO
3
] = 0,1 – x mol L
-1
≈ 0,1 mol L
-1
karena
3
10
1 3
2
≥
a CO
H
K C
K
1
a
=
[ ]
[ ]
2 3
2 3
CO H
H
+
O
=
1 ,
x
2
x =
[ ]
1 3
2
CO H
a K
x -=
7
10 45
, 4
1 ,
−
x x
x = 10
-4
45 ,
4 M
Jadi [H
3
O
+
] = 10
-4
45 ,
4 M = [HCO
3 -
] HCO
3 -
yang terbentuk terdisosiasi lebih lanjut dengan persamaan kesetimbangan sebagai berikut :
HCO
3 -
+ H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ CO
3 2-
dengan nilai tetapan kesetimbangan
2
a K
Oleh karena kesetimbangan kedua berada bersama-sama dengan kesetimbangan yang pertama, maka kesetimbangan yang kedua ini dipengaruhi oleh zat yang telah
terbentuk pada kesetimbangan pertama; dan zat yang paling berpengaruh adalah zat sejenis yaitu H
3
O
+
. H
3
O
+
dari kesetimbangan pertama, menggeser kesetimbangan kedua kekiri sampai akhirnya terbentuk kesetimbangan baru dengan harga
2
a K
yang tetap pada suhu tetap. Bila setelah kesetimbangan kedua terbentuk, dimisalkan HCO
3 -
yang terdisosiasi = y mol L
-1
, maka zat yang ada setelah kesetimbangan kedua ini terbentuk adalah
[H
3
O
+
] = 10
-4
45 ,
4 + y mol L
-1
[CO
3 2-
] = y mol L
-1
[HCO
3 -
] = 10
-4
45 ,
4 - y mol L
-1
86 Oleh karena
3 2
3
10 ≥
−
a K
HCO C
, maka [H
3
O
+
] = [HCO
3 -
] = 10
-4
45 ,
4 mol L
-1
.
2
a K
=
[ ][ ]
[ ]
− −
+
3 2
3 3
H HCO
CO O
4,69 x 10
-11
=
45 ,
4 10
45 ,
4 10
4 -4
−
y
y = 4,69 x 10
-11
Jadi susunan zat yang ada dalam larutan adalah : [H
3
O
+
] = 10
-4
45 ,
4 mol L
-1
[CO
3 2-
] = 4,69 x 10
-11
mol L
-1
=
2
a K
[HCO
3 -
] = 10
-4
45 ,
4 mol L
-1
[H
2
CO
3
] = 0,1 M pH larutan = -log 10
-4
45 ,
4 .
Jadi pH ternyata hanya ditentukan oleh {H
3
O
+
] dari disosiasi tahap 1
1
a K
. Bila
1
a K
2 a
K
umumnya
100
2 1
≥ a
K a
K ,
maka disosiasi pertama merupakan sumber utama H
3
O
+
dan pengaruh konsentrasi H
3
O
+
pada disosiasi kedua diabaikan. Jadi perhitungan pH selanjutnya hanya melihat disosiasi pertama yaitu sama dengan
menghitung pH asam lemah monoprotik.
Contoh 9.
Hitung pH larutan asam karbonat 0,01M. Tetapan disosiasi asam karbonat adalah :
1
a K
= 4,45 x 10
-7
dan
2 a
K = 4,69 x 10
-11
. Penyelesaian.
2 1
a K
a K
=
11 7
10 69
, 4
10 45
, 4
− −
x x
= 9,49 x 10
3
dan ini 10
2
, sehingga disosiasi pertama yang diperhatikan, yaitu :
H
2
CO
3
+ H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ HCO
3 -
1
a K
=
[ ]
[ ]
[ ]
3 2
3 3
CO H
HCO O
H
− +
=
[ ]
3 2
2 3
CO H
C O
H
+
87 [H
3
O
+
] = 0,01
x 10
x 45
, 4
-7
= 6,67 x 10
-5
M. pH = 4,176
2. pH larutan yang mengandung H
2
A + HA
-
H
2
A dalam campuran itu akan terdisosiasi 2 tahap. Sehingga sama dengan kasus 1, bila
2 1
a K
a K
≥ 100, maka disosiasi yang kedua dapat diabaikan dan perhitungan pH
selanjutnya adalah menghitung pH campuran yang terdiri dari asam lemah dan basa konjugatnya yaitu merupakan larutan bufer.
Contoh 10.
Hitung pH larutan yang mengandung asam o-ptalat 0,10 M dan kalium hidrogen o-ptalat 0,250 M. Untuk asam o-ptalat C
6
H
4
CO
2
H
2
,
1
a K
= 1,12 x 10
-3
dan
2 a
K = 3,91 x 10
-6
. Penyelesaian.
2 1
a K
a K
=
6 3
10 91
, 3
10 12
, 1
− −
x x
= 228 dan ini 10
2
, maka disosiasi pertama yang diperhatikan. C
6
H
4
CO
2
H
2
+ H
2
O
⇄
HC
6
H
4
CO
2 2
-
+ H
3
O
+
1
a K
=
[ ][
]
[ ]
2 2
4 6
3 2
2 4
6
H CO
H C
O H
CO H
HC
+ −
=
[ ]
2 2
4 6
2 2
4 6
3
H CO
H C
C K
CO H
HC C
O H
+
1,12 x 10
-3
=
[ ]
10 ,
250 ,
3 +
O H
[H
3
O
+
] = 4,48 x 10
-4
M. pH = 3,349.
3 pH larutan yang hanya mengandung HA
-
Zat HA
-
dapat berkelakuan sebagai asam karena mempunyai proton H
+
dan dapat pula berkelakuan sebagai basa karena dapat menerima H
+
menjadi H
2
A. Zat seperti HA
-
yang dapat berkelakuan sebagai asam dan basa bila dilarutkan dalam air disebut zat amfiprotik. Zat seperti itu misalnya NaHA dan bila dilarutkan ke dalam air, garam itu akan
terdisosiasi sempurna menjadi Na
+
dan HA
-
. HA
-
inilah yang menentukan sifat larutan yang bersifat amfiprotik
Disosiasi HA
-
sebagai asam adalah :
88 HA
-
+ H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ A
2-
2
a K
=
[ ][ ]
[ ]
− −
+
HA A
O H
2 3
Disosiasi HA
-
sebagai basa adalah : HA
-
+ H
2
O
⇄
H
2
A + OH
-
2
b K
=
[ ]
[ ]
[ ]
− −
HA A
H OH
2
Apakah larutan bersifat asam atau basa ditentukan oleh harga tetapan kesetimbangan kedua reaksi tersebut. Jika
2
a K
lebih besar dari pada
2
b K
maka larutan akan bersifat asam dan bila
2
a K
lebih kecil daripada
2
b K
maka larutan bersifat basa. Kesetimbangan pada kedua reaksi di atas terjadi secara bersamaan dan keduanya
harus dipertimbangkan untuk menghitung konsentrasi H
3
O
+
. Untuk menghitung H
3
O
+
dari
2
a K
konsentrasi A
2-
harus dapat ditentukan terlebih dahulu. Selanjutnya dari kedua reaksi kesetimbangan tersebut, dapat diketahui bahwa H
3
O
+
yang terbentuk pada kesetimbangan HA
-
sebagai asam, akan berkurang karena bereaksi dengan OH
-
yang terbentuk pada reaksi kesetimbangan HA
-
sebagai basa. Jadi :
[H
3
O
+
] dalam larutan = [H
3
O
+
] yang terbentuk - [H
3
O
+
] yang hilang. Tetapi, [H
3
O
+
] yang terbentuk = [A
2-
] dan [H
3
O
+
] yang hilang = [OH
-
] terbentuk = [H
2
A] Jadi, [H
3
O
+
] dalam larutan = [A
2-
] - [H
2
A] atau [A
2-
] = [H
3
O
+
] + [H
2
A] [H
2
A] dapat diganti dengan [H
2
A] dari harga
1
a K
untuk kesetimbangan : H
2
A + H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ HA
-
[A
2-
] = H
3
O
+
] +
[ ][ ]
1 3
a K
HA O
H
− +
Harga [A
2-
] ini disubstitusikan ke dalam
2
a K
untuk kesetimbangan : HA
-
+ H
2
O
⇄
H
3
O
+
+ A
2-
2
a K
=
[ ] [
] [ ][ ]
[ ]
− −
+ +
+
+ HA
a K
HA O
H O
H O
H
1 3
3 3
Dengan mengatur persamaan ini diperoleh,
