Perhitungan pH Asam dan Basa Kuat Monoprotik

146 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI Menghitung pH Larutan Asam Kuat Hitunglah pH dari: a HNO 3 0,5 M; b HCl 1,0 × 10 –10 M. Jawab: a. Oleh karena HNO 3 asam kuat maka HNO 3 terionisasi sempurna. Spesi yang ada dalam larutan adalah: H + , NO 3 – , OH – dan H 2 O. Ion H + dan OH – dari ionisasi air dapat diabaikan, sebab ion H + dari HNO 3 akan menggeser posisi kesetimbangan ionisasi air. Jadi, dalam larutan HNO 3 , konsentrasi H + hanya ditentukan oleh hasil ionisasi HNO 3 . pH HNO 3 0,5 M = –log 0,5 = 0,3. b. Dalam larutan HCl 1,0 × 10 –10 M, spesi yang ada dalam larutan adalah H + , Cl – , OH – , dan H 2 O. Pada kasus ini, konsentrasi H + dari HCl sangat kecil dibandingkan konsentrasi H + dari hasil ionisasi air, yaitu 1,0 × 10 –7 sehingga H + dari HCl dapat diabaikan. Dengan demikian, pH larutan hanya ditentukan oleh konsentrasi H + dari hasil ionisasi air: pH HCl 1,0 × 10 –10 M = –log 1,0 × 10 –7 = 7. Sebenarnya, pH larutan lebih kecil dari 7 karena ada pergeseran kesetimbangan ionisasi air, akibat penambahan ion H + dari HCl. Menghitung pH Larutan Basa Kuat Hitunglah pH larutan MgOH 2 0,01 M? Jawab: Oleh karena MgOH 2 basa kuat divalen maka dalam air akan terionisasi sempurna. MgOH 2 aq ⎯⎯ → Mg 2+ aq + 2OH – aq Setiap mol MgOH 2 menghasilkan 2 mol ion OH – maka OH – hasil ionisasi air dari 0,01 MgOH 2 terbentuk [OH – ] = 0,02 M. Karena sumbangan OH – dari ionisasi air sangat kecil maka dapat diabaikan. Dengan demikian, pH larutan dapat ditentukan dari konsentrasi OH – melalui persamaan pK w . p K w = pH + pOH 14 = pH + log 2 × 10 –2 pH = 14 – 1,7 = 12,3 Contoh 6.6 Basa kuat seperti NaOH dan KOH, jika dilarutkan dalam air akan terionisasi sempurna dan bersifat elektrolit kuat. Persamaan ionnya: NaOH aq ⎯⎯ → Na + aq + OH – aq Berapakah pH larutan basa kuat NaOH 0,01 M? Untuk mengetahui hal ini, perlu ditinjau spesi apa saja yang terdapat dalam larutan NaOH 0,01M. Oleh karena NaOH adalah basa kuat maka dalam larutan NaOH 0,01 M akan terdapat [Na + ] = [OH – ] = 0,01 M. Disamping itu, ionisasi air juga memberikan sumbangan [H + ] = [OH ] = 1,0 × 10 –7 M. Penambahan ion OH – NaOH ke dalam air akan menggeser posisi kesetimbangan ionisasi air sehingga sumbangan OH – dan H + dari air menjadi lebih kecil dan dapat diabaikan. Dengan demikian, perhitungan pH larutan hanya ditentukan oleh konsentrasi ion OH – dari NaOH melalui hubungan p K w = pH + pOH. pH = p K w – pOH = 14 + log 1 × 10 –2 = 12 Contoh 6.7

2. Perhitungan pH Asam dan Basa Lemah Monoprotik

Seperti telah diuraikan sebelumnya, konsentrasi ion-ion dalam larutan asam lemah ditentukan oleh nilai tetapan ionisasi asam K a . Sekilas Kimia Air Hujan Bersifat Asam Penyebab utama hujan asam adalah pembuangan limbah dari industri dan asap knalpot kendaraan bermotor yang mengandung sulfur dioksida SO 2 . Gas ini teroksidasi di udara menjadi sulfur trioksida SO 3 , kemudian bereaksi dengan uap air menghasilkan H 2 SO 4 . Polutan lainnya adalah nitrogen dioksida NO 2 yang dihasilkan dari reaksi antara N 2 dan O 2 pada pembakaran batubara. Senyawa NO 2 ini larut dalam air membentuk HNO 3 . Selain itu, adanya CO 2 terlarut dalam air hujan menyebabkan air hujan pada saat normal bersifat asam dengan pH sekitar 5,6. Hujan asam memberikan dampak negatif bagi tanaman, di antaranya dapat menghalangi perkecambahan dan reproduksi yang secara langsung akan meracuni tunas yang halus berikut akarnya. Adapun efek hujan asam pada hewan, contohnya pada sistem akuatik, hujan asam dapat menghambat pertumbuhan ikan karena mengganggu metabolismenya. Sumber: Chemistry Chang, 2004 147 Asam Basa Menghitung pH Larutan Asam Lemah Asam hipoklorit HClO adalah asam lemah yang dipakai untuk desinfektan dengan K a = 3,5 × 10 -–8 . Berapakah pH larutan asam hipoklorit 0,1 M? Jawab: Dalam air, HClO terionisasi sebagian membentuk kesetimbangan dengan ion-ionnya. HClO aq ZZX YZZ H + aq + OCl – aq K a = 3,5 × 10 –8 Demikian juga air akan terionisasi membentuk keadaan kesetimbangan. H 2 Ol ZZX YZZ H + aq + OH – aq K w = 1,0 × 10 –14 Karena konsentrasi ion H + dari HClO lebih tinggi maka ion H + dari air dapat diabaikan. Jadi, pH larutan ditentukan oleh konsentrasi ion H + dari hasil ionisasi HClO. Karena HClO merupakan asam monoprotik maka dapat menerapkan persamaan untuk menentukan pH larutan. pH = –log 8 3, 5 10 0,1 − × × = 4,23 [ ] H A HA a K + − ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ = Untuk asam monoprotik, pH larutan asam lemah dapat ditentukan dari persamaan berikut. pH = –log C a K × Demikian juga untuk basa lemah, konsentrasi ion OH – dalam larutan basa lemah ditentukan oleh tetapan ionisasi basa K b . [ ] b B OH K BOH + − ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ = Untuk basa monovalen, pH larutan basa lemah dapat dihitung dari persamaan berikut. pH = pK w + log C b K × Contoh 6.8 Contoh 6.9 Menghitung pH Larutan Basa Lemah Hitunglah pH larutan NH 3 15 M K b = 1,8 × 10 –5 . Jawab: NH 3 adalah basa lemah. NH 3 dalam larutan air akan membentuk kesetimbangan dengan ion-ionnya. NH 3 aq + H 2 O A ZZX YZZ NH 4 + aq + OH – aq K b = 1,8 × 10 –5 H 2 O A ZZX YZZ H + aq + OH – aq K w = 1,0 × 10 –14 Sumbangan OH – dari air dapat diabaikan karena K b K w . Perhatikan konsentrasi awal dan konsentrasi setelah tercapai kesetimbangan berikut. [NH 3 ] = 15,0 [NH 3 ] = 15,0 – x [NH 4+ ] = 0 [NH 4+ ] = x [OH – ] = 0 [OH – ] = x Konsentrasi Awal mol L –1 Konsentrasi Kesetimbanganmol L –1 1 3 x mol L NH bereaksi − ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ → Kata Kunci • Asambasa monoprotik • Asambasa poliprotik