Perhitungan pH Asam Basa

Apa yang dimaksud pH? bagaimana cara perhitungan pH asam basa?

pH didefinisikan sebagai negatif logaritma konsentrasi molar ion H+ dan pOH sebagai negatif logaritma konsentrasi molar ion OH–. Dalam bentuk matematis ditulis sebagai:

Berdasarkan definisi tersebut, pH dan pOH untuk air pada 25°C dapat dihitung sebagai berikut.

pH = –log [H+] = –log (1,0 × 10–7) = 7

pOH = –log [OH–] = –log (1,0 × 10–7) = 7

Prosedur yang sama juga diterapkan untuk menghitung tetapan ionisasi air, yaitu pKw.

Kw = [H+] [OH– ] = 1,0 × 10–14

pKw = pH + pOH = 14

pH = 14 – pOH dan pOH = 14 – pH

Perhitungan pH Asam dan Basa Kuat Monoprotik

Jika sobat melarutkan HCl 0,1 mol ke dalam air sampai volume larutan 1 liter, dihasilkan larutan HCl 0,1M. Berapakah pH larutan tersebut?

Derajat keasaman atau pH larutan ditentukan oleh konsentrasi ion H+ sesuai rumus pH = –log [H+]. Untuk mengetahui konsentrasi H+ dalam larutan perlu diketahui seberapa besar derajat ionisasi asam tersebut. HCl tergolong asam kuat dan terionisasi sempurna membentuk ionionnya:

HCl(aq) → H+(aq) + Cl–(aq)

Sehingga dalam larutan HCl 0,1 M terdapat [H+] = [Cl–] = 0,1 M. Disamping itu, air juga memberikan sumbangan ion H+ dan OH– sebagai hasil ionisasi air, masing-masing sebesar 1,0 × 107 M.

Jika konsentrasi H+ hasil ionisasi air dibandingkan dengan konsentrasi H+ hasil ionisasi HCl, sumbangan H+ dari air sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Apalagi jika ditinjau dari prinsip Le Chatelier, penambahan ion H+ (HCl) ke dalam air akan menggeser posisi kesetimbangan air ke arah pembentukan molekul air.

H2O(l) ← H+(aq) + OH–(aq).

Dengan demikian, pH larutan HCl 0,1M hanya ditentukan oleh konsentrasi ion H+ dari HCl. pH (HCl 0,1M) = –log [H+] = –log (1 × 10–1) = 1.

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:

pKw = pH + pOH.

pH = pKw – pOH = 14 – (– log (1 × 10–2) )= 12

Perhitungan pH Asam dan Basa Lemah Monoprotik

Seperti telah diuraikan sebelumnya, konsentrasi ion-ion dalam larutan asam lemah ditentukan oleh nilai tetapan ionisasi asam (Ka).

Untuk asam monoprotik, pH larutan asam lemah dapat ditentukan dari persamaan berikut.

Demikian juga untuk basa lemah, konsentrasi ion OH– dalam larutan basa lemah ditentukan oleh tetapan ionisasi basa (Kb).

Untuk basa monovalen, pH larutan basa lemah dapat dihitung dari persamaan berikut.

Perhitungan pH Asam dan Basa Poliprotik

Apakah yang dimaksud dengan asam poliprotik? Asam-asam seperti H2SO4, H2CO3, H2C2O4, dan H3PO4 tergolong asam poliprotik. Berdasarkan contoh tersebut, sobat dapat menyimpulkan bahwa asam poliprotik adalah asam yang dapat melepaskan lebih dari satu proton (ion H+). 

Di dalam air, asam-asam tersebut melepaskan proton secara bertahap dan pada setiap tahap hanya satu proton yang dilepaskan. Jumlah proton yang dilepaskan bergantung pada kekuatan asamnya.

Untuk asam-asam kuat seperti H2SO4, pelepasan proton yang pertama sangat besar, sedangkan pelepasan proton kedua relatif kecil dan berkesetimbangan. Asam-asam lemah seperti H2CO3, pelepasan proton pertama dan kedua relatif kecil dan berkesetimbagan. 

Tinjaulah asam lemah diprotik, misalnya H2CO3. Di dalam air, H2CO3 terionisasi membentuk kesetimbangan. Persamaannya:

Oleh karena ada dua tahap ionisasi maka ada dua harga tetapan kesetimbangan, ditandai dengan Ka1 dan Ka2, dimana Ka1 >> Ka2.