Contoh Soal Pembahasan pH Asam dan Basa
Ketika kita berbicara tentang asam dan basa, satu konsep penting yang harus kita pahami adalah pH. pH adalah ukuran keasaman atau kebasaan suatu larutan. Salah satu formula yang digunakan untuk menentukan pH adalah:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
Dalam formula ini, \([H^+]\) adalah konsentrasi ion hidrogen dalam solusi yang diukur dalam molaritas (\(\text{mol/L}\)). Selain pH, kita juga memiliki \(\text{pOH}\), yang digunakan untuk menentukan kebasaan suatu larutan:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
Kemudian, hubungan antara pH dan pOH diatur oleh persamaan berikut:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
Berikut ini kita akan membahas beberapa contoh soal mengenai cara menghitung pH larutan asam dan basa, beserta pembahasannya.
Contoh Soal 1: Menghitung pH Larutan Asam Kuat
Soal :
Hitunglah pH dari larutan HCl (asam klorida) dengan konsentrasi 0,01 M.
Pembahasan :
HCl adalah asam kuat yang akan terdisosiasi sempurna di dalam air:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Karena HCl terdisosiasi sempurna, konsentrasi ion hidrogen \([H^+]\) dalam larutan akan sama dengan konsentrasi awal HCl, yaitu 0,01 M.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Selanjutnya, kita gunakan formula pH:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (0,01) \]
\[ \text{pH} = -\log (10^{-2}) \]
\[ \text{pH} = 2 \]
Jadi, pH dari larutan HCl 0,01 M adalah 2.
Contoh Soal 2: Menghitung pH Larutan Basa Kuat
Soal :
Hitunglah pH dari larutan NaOH (natrium hidroksida) dengan konsentrasi 0,001 M.
Pembahasan :
NaOH adalah basa kuat yang terdisosiasi sempurna di dalam air:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Konsentrasi ion hidroksida \([OH^-]\) dalam larutan akan sama dengan konsentrasi awal NaOH, yaitu 0,001 M.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Selanjutnya, kita hitung pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (0,001) \]
\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
Setelah itu, kita gunakan hubungan antara pH dan pOH:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3 = 14 \]
\[ \text{pH} = 11 \]
Jadi, pH dari larutan NaOH 0,001 M adalah 11.
Contoh Soal 3: Menghitung pH dari Larutan Asam Lemah
Soal :
Hitunglah pH dari larutan CH3COOH (asam asetat) dengan konsentrasi 0,01 M dan tetapan disosiasi \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\).
Pembahasan :
Begitu kita punya asam lemah, seperti asam asetat, yang tidak terdisosiasi sempurna, kita harus menggunakan tetapan disosiasi asam (\(K_a\)) untuk menemukan konsentrasi ion H+ dalam larutan.
Persamaan disosiasi asam asetat dalam air:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Tetapan disosiasi (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
Mari kita asumsikan bahwa konsentrasi ion hidrogen dan ion asetat adalah \(x\), maka:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Karena \(K_a\) sangat kecil, kita dapat mengasumsikan bahwa \(0,01 – x \approx 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \approx 1,34 \times 10^{-4} \]
Jadi, konsentrasi ion hidrogen \([H^+]\) adalah \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Selanjutnya, kita hitung pH:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pH} \approx 3,87 \]
Jadi, pH dari larutan asam asetat 0,01 M adalah sekitar 3,87.
Contoh Soal 4: Menghitung pH dari Larutan Basa Lemah
Soal :
Hitunglah pH dari larutan NH3 (amonia) dengan konsentrasi 0,01 M dan tetapan disosiasi basa \(K_b = 1,8 \times 10^{-5}\).
Pembahasan :
NH3 adalah basa lemah yang tidak terdisosiasi sempurna. Kita harus menggunakan tetapan disosiasi basa (\(K_b\)) untuk menemukan konsentrasi ion OH^- dalam larutan.
Reaksi disosiasi amonia dalam air:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Tetapan disosiasi basa (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Mari kita asumsikan bahwa konsentrasi ion amonium dan ion hidroksida adalah \(x\), maka:
\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Karena \(K_b\) sangat kecil, kita dapat mengasumsikan bahwa \(0,01 – x \approx 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \approx 1,34 \times 10^{-4} \]
Jadi, konsentrasi ion hidroksida \([OH^-]\) adalah \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Selanjutnya, kita hitung pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pOH} \approx 3,87 \]
Setelah itu, kita gunakan hubungan antara pH dan pOH:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3,87 = 14 \]
\[ \text{pH} \approx 10,13 \]
Jadi, pH dari larutan amonia 0,01 M adalah sekitar 10,13.
Kesimpulan
Dalam study pH, penting untuk memahami perbedaan antara asam dan basa kuat serta lemah, dan bagaimana masing-masing terdisosiasi dalam larutan. Ini langsung mempengaruhi bagaimana kita menghitung pH dari larutan tertentu. Menghitung pH melibatkan penggunaan logaritma dan prinsip-prinsip kimia dasar. Memahami konsep-konsep ini dapat membantu kita dalam berbagai aplikasi kimia dan biologi sehari-hari.
