Ingin mempelajari teori konsep pH secara lebih mendalam? Tertarik juga untuk mengerjakan soal latihan terkait materi ini? Kamu bisa mendapatkan penjelasan materi beserta soal latihannya di sini. Yuk, langsung saja disimak!
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai konsep pH. Kamu akan diajak untuk memahami materi dan tentang metode menyelesaikan soal.
Kamu juga akan memperoleh latihan soal interaktif yang tersedia dalam tiga tingkat kesulitan, yaitu mudah, sedang, dan sukar. Tertarik untuk mempelajarinya?
Sekarang, kamu bisa mulai mempelajari materi lewat uraian berikut. Apabila materi ini berguna, bagikan ke teman-teman kamu supaya mereka juga mendapatkan manfaatnya.
Kamu dapat download modul & contoh soal serta kumpulan latihan soal Konsep pH dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Definisi
- Pengertian pH : nilai negatif logaritma konsentrasi ion $\mbox{H}^{+}$ dalam larutan yang berperan sebagai derajat keasaman suatu larutan.
- Reaksi asam basa: reaksi asam dengan basa disebut juga reaksi antara senyawa bersifat asam dan basa, umumnya menghasilkan garam dan air.
- Indikator ganda : Titrasi menggunakan indikator pH lebih dari satu jenis.
1. pH
Pada materi ini kita akan mempelajari derajat keasaman ph asam basa. Derajat keasaman suatu zat dalam larutan dinyatakan dalam pH (potensi hidrogen) yang secara matematis bernilai:
$\begin{aligned}pH & =\log\frac{1}{[H^{+}]}\\
& =-\log[H^{+}]
\end{aligned}
$
Sementara itu untuk derajat kebasaan digunakan konsep pOH (potensi hidroksida) yang secara matematis bernilai:
$\begin{aligned}pOH & =\log\frac{1}{[OH^{-}]}\\
& =-\log[OH^{-}]
\end{aligned}
$
Hubungan antara pH dan pOH adalah :
$pH+pOH=pK_{w}$
dimana $K_{w}$ adalah konstanta disosiasi air (menghasilkan $H^{+}$ dan $OH^{-}$) yang bernilai $10^{-14}$, sehingga persamaan di atas menjadi
$pH+pOH=14$
Suatu larutan akan bersifat asam bila jumlah $H^{+}$ lebih besar dari jumlah $OH^{-}$, sehingga pada kondisi netral, $pH=pOH=7$.
Maka dalam penerapan konsep ph:
- Larutan bersifat basa pada pH > 7
- Larutan bersifat asam pada pH < 7.
2. Konstanta Disosiasi Asam ($K_{a}$) dan Basa ($K_{b}$)
Seperti diketahui suatu asam akan bereaksi dengan air di dalam larutannya sebagai berikut (misal asam diberi nama HA)
$\mbox{HA}(aq)+\mbox{H}_{2}\mbox{O}(l)\rightarrow\mbox{H}_{3}\mbox{O}^{+}(aq)+\mbox{A}^{-}(aq)$ pada asam kuat terjadi disosiasi sempurna, sehingga sebagai contoh HCl dengan konsentrasi 0,01 M:
Maka, pH larutan ini adalah
$\begin{aligned}pH & =-\log[\mbox{H}^{+}]\\
& =-\log10^{-2}\\
& =2
\end{aligned}
$
sementara pada asam lemah akan terjadi reaksi kesetimbangan karena disosiasi hanya sebagian:
$\mbox{HA}(aq)+\mbox{H}_{2}\mbox{O}(l)\rightleftharpoons\mbox{H}_{3}\mbox{O}^{+}(aq)+\mbox{A}^{-}(aq)$
maka kita mempunyai tetapan kesetimbangan disosiasi asam, diberi lambang $K_{a}$ sebagai berikut:
$\begin{aligned}K_{a} & =\frac{[H_{3}O^{+}][A^{-}]}{[HA]}\\
& =\frac{[H_{3}O^{+}]^{2}}{[HA]}\\
{}[\mbox{H}_{3}\mbox{O}^{+}] & =\sqrt{K_{a}[\mbox{HA}]}
\end{aligned}
$
bila diasumsikan $[\mbox{H}_{3}\mbox{O}^{+}]=[\mbox{A}^{-}]$
misalkan asam asetat $\mbox{C}\mbox{H}_{3}\mbox{COOH}$ memiliki konsentrasi 2,5 M dengan $K_{a}=10^{-5}$ akan mempunyai:
$\begin{aligned}[H] & =\sqrt{K_{a}[\mbox{HA}]}\\
& =\sqrt{10^{-5}\times2,5}\\
& =5\times10^{-3}M\\
pH & =-\log5\times10^{-3}\\
& =3-\log5
\end{aligned}
$
dan sebaliknya untuk suatu basa lemah (dilambangkan dengan XOH)
$\mbox{XOH}(aq)+\mbox{H}_{2}\mbox{O}(l)\rightleftharpoons\mbox{OH}{}^{-}(aq)+\mbox{X}^{+}(aq)+\mbox{H}_{2}\mbox{O}(l)$, dengan penurunan yang sama didapat:
$[\mbox{OH}{}^{-}]=\sqrt{K_{b}[\mbox{XOH}]}$
3. Reaksi Asam Basa
Secara umum reaksi asam dan basa akan menghasilkan garam dan air. Pada reaksi asam kuat dan basa kuat, apabila jumlah (mol) keduanya sama-sama habis akan dihasilkan larutan bersifat netral.
Sementara pada reaksi antara asam kuat dan basa lemah maupun basa kuat dan asam lemah terdapat beberapa skenario yang mungkin terjadi adalah sebagai berikut:
- Apabila spesi kuat tersisa maka perhitungan pH mengikuti sisa konsentrasi spesi tersebut (baik asam maupun basa)
- Apabila hanya spesi lemah tersisa maka akan terbentuk larutan buffer
- Apabila kedua spesi pereaksi habis maka akan mengikuti perhitungan hidrolisis
Perhitungan larutan penyangga dan hidrolisis akan dibahas pada materi selanjutnya
4. Indikator Ganda
Supaya mudah untuk mengetahui apakah suatu larutan bersifat asam, basa atau netral digunakan suatu indikator. Sebagai contoh indikator yang terkenal adalah kertas lakmus.
Lakmus merah adalah suatu indikator basa, yang akan berubah warna menjadi biru bila terpapar larutan basa, dan sebaliknya untuk lakmus biru.
Selain kertas lakmus, indikator yang sering digunakan adalah dalam bentuk larutan. Larutan indikator asam basa adalah larutan senyawa organik yang bersifat asam atau basa, dengan satu warna pada konsentrasi hidrogen tinggi dan warna lain pada konsentrasi hidrogen rendah.
Berikut ini indikator yang umum digunakan beserta trayek perubahan warnanya
Selain indikator larutan, indikator pH universal dalam bentuk kertas yang dapat berubah warna juga sering digunakan, range perubahan warnanya sebagai berikut:
Supaya hasil pembacaan pH lebih akurat lagi, kita gunakan indikator pH ganda, atau lebih dari satu indikator dengan trayek pH beranekaragam.
Contoh Soal Konsep pH dan Pembahasan
- Larutan asam lemah HA 0,4 M setelah ditetesi dengan suatu indikator spesifik diketahui warnanya sama dengan larutan HCl $2\times10^{-4}$M. Berapa harga $K_{a}$ asam tersebut!
Jawaban
Konsentrasi $H^{+}$ pada HCl kira-kira sama dengan konsentrasi pada asam lemah, sehingga
$\begin{aligned}[H][H^{+}]{}_{HCl} & =[H^{+}]_{HA}\\
2\times10^{-4} & =\sqrt{Ka\times0,4}\\
4\times10^{-8} & =0,4K_{a}\\
Ka & =10^{-7}
\end{aligned}
$ - Tentukanlah pH larutan setelah dicampurkan 100 mL HCl 0,2 M dan 100 mL 0,1 M $\mbox{Sr(OH)}{}_{2}$!
Jawaban
Reaksi yang terjadi:
Pada reaksi antara asam dan basa kuat ini tidak terdapat sisa spesi pereaksi, maka larutan yang dihasilkan bersifat netral dengan pH=7 - Suatu larutan X diuji dengan 3 jenis indikator dan didapatkan hasil sebagai berikut:
Jawaban
Dari data yang ada dapat kita simpulkan
Sehingga, range pH yang tepat adalah 6,6-7,6.