konsep pH

materi : Asam Dan Basa
Kelas : XI ipa 3
Jumlah pertemuan : 3x pertemuan ( 6 Jp )

Tanggal : 31 Januari 2020

Tetapan Kesetimbangan Air (Kw)

Air murni hampir tidak menghantarkan listrik, sehingga hanya sebagian kecil molekul-molekul yang dapat terionisasi menjadi ion H+dan ion OH-. Oleh karena itu, konsentrasi H2O yang terionisasi lebih kecil dibandingkan H2O mula-mula, sehingga konsentrasi H2O dianggap tetap dan harga tetapan kesetimbangannya juga tetap.

Harga tetapan air adalah

Kw = [H+][OH-]  

           [H2O]

Besar konsentrasi air adalah 10-14 atau pKw(konsentrasi kesetimbangan air) = 14. Umumnya, besar konsentrasi air selalu tetap, meskipun dalalam larutan ditambahkan zat asam maupun basa.

Tetapan kesetimbangan air (Kw) dapat dipengaruhi oleh tetapan kesetimbangan ionisasi air (Kc), sehingga berlaku rumus :

Kc = Kw = [H+] x [OH-]

Konsentrasi Ion H+ Dan Ion OH- Pada Asam Basa

Jumlah ion H+ dan ion OH- ditentukan dari derajat ionisasi. Ionisasi adalah proses ketika atom atau molekul kehilangan satu elektronnya, sehingga menghasilkan kation dan anion. Derajat ionisasi adalah jumlah partikel netral yang terdapat dalam gas atau larutan cair yang dapat terionisasi untuk menjadi partikel bermuatan. Derajat ionisasi disebut juga derajat disosiasi.

Derajat disosiasi digunakan hanya untuk menentukan kekuatan suatu asam. Apabila derajat disosiasi lebih dari 30 %, maka asam bersifat kuat. Apabila derajat disosiasi kurang dari 30 %, maka asam bersifat lemah.

Reaksi ionisasi asam lemah dan basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan.

Dalam larutan asam, [H+] lebih besar daripada [OH-]. Sebaliknya, jika dalam larutan basa, [OH-] lebih besar daripada [H+]

Rumus Konsentrasi H+ 

Jika asam kuat adalah [H+] = M x valensi asam

Valensi asam ditentukan dari koefisien/angka di depan ion H+. Pada dasarnya, valensi asam merupakan jumlah ion H+ yang dihasilkan suatu molekul asam.

Jika asam lemah dapat dihitung dengan tiga cara, yaitu :

Cara 1

jika kesetimbangan asam lemah diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

[H+] = √Ka.M 

Keterangan :

Ka = Kesetimbangan asam lemah

Ka dapat dihitung dengan rumus 

Ka = [H+]2 / Konsentrasi asam lemah (M)

Jika harga Ka semakin besar, maka semakin banyak zat yang terionisasi    dan asam menjadi semakin kuat. Asam sulfat (H2SO4) dapat terionisasi secara sempurna pada konsentrasi yang sangat encer.

Cara 2

Jika derajat ionisasi diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

 [H+] = M(HA) x α

Keterangan :

α = Derajat ionisasi

M (HA) = Molaritas asam

Cara 3

Jika derajat keasaman (pH) diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

pH = -log[H+]

Rumus Konsentrasi OH-

Jika basa kuat adalah [OH-] = M x valensi basa

Valensi basa ditentukan dari koefisien/angka di depan ion OH-

Jika basa lemah dapat dihitung dengan tiga cara, yaitu :

Cara 1

jika kesetimbangan basa lemah diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

[OH-] = √Kb. M

Keterangan :

Kb = Kesetimbangan basa lemah

Kb dapat dihitung dengan rumus

Kb = [OH-]2 / Konsentrasi basa lemah (M)

Jika harga Kb semakin besar, maka semakin banyak zat yang terionisasi    dan basa menjadi semakin kuat.

Cara 2

Jika derajat ionisasi diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

 [OH-] = M(OH) x α

Keterangan :

α = Derajat ionisasi

M (OH) = Molaritas basa

Cara 3

Jika derajat keasaman (pH) diketahui digunakan rumus sebagai berikut :

pOH = - log[OH-]

Derajat Keasaman (pH)

Jika terjadi kenaikan pada pH, maka larutan akan mengalami pengenceran 10 kali lipat dari pengenceran awal. Derajat keasaman merupakan bilangan positif yang dapat diperoleh dengan rumus :

pH = -log[H+]   atau  [H+] = 10-pH

pOH = -log [OH-] atau  [OH-] = 10-pOH

Jika dalam air pH dan pOH dapat dihitung menggunakan rumus

pH = pKw – pOH  atau  pH = 14 – pOH

Rumus ini berlaku untuk mencari sifat senyawa basa yang paling basa. Jika pH paling mendekati 14, maka senyawa tersebut yang paling basa.

Rumus tersebut didapat dari

 [H+] [OH-] = Kw

-log[H+] – (-log [OH-]) = -log Kw = -log 10-14

-pH + pOH = 14

Maka, disimpulkan bahwa

Larutan bersifat netral jika [H+] = [OH-] atau pH = 7

Larutan bersifat asam jika [H+] > [OH-] atau pH < 7

Larutan bersifat basa jika [H+] < [OH-] atau pH > 7

Catatan :

Berikut ini beberapa rumus logaritma

Log ab = b log a -> rumus ini juga bisa digunakan untuk menjabarkan angka kuadrat.

Log 10 = 1
Log 100 = 2

Logaritma yang dijadikan dasar
Log 2 = 0,301
Log 3 = 0,477
Log 5 = 0,699
Log 7 = 0,845

-[log a – b] = b-log a

a – log b = - log a.10b

a log 1 = 0

a log a = 1

a log b = n → an = b

a log ab = b

a log b + a log c = a log bc

a log b – a log c = a log (b.c)

Log a.b = log a + log b

aa log b = b
Log angka desimal = log n/100
Contoh : 
log 0,24 = log 24/100
               = log 6 + log 4 - log 100
              =(log 2 + log 3) + (2 log 2) - 2
              = (0,301+0,477)+(2 . 0,301)-2
              =0,778 + 0,602-2
              = -0,62
                 

Jika pada soal diketahui derajat ionisasi dalam persentase, maka dibagi 100 untuk mencari konsentrasi ion H+. Misalnya, NH4OH  terionisasi sebanyak 5 %. Jumlah NH4OH yang terionisasi menjadi 0,05. Begitu pun dengan derajat ionisasi untuk basa lemah.

     

Berikut ini contoh untuk asam kuat dan asam lemah. Cara penghitungan basa kuat dan basa lemah sama seperti pada asam kuat dan asam lemah karena rumusnya sama.

Contoh asam kuat :

Hitunglah konsentrasi ion H+ pada HNO3 jika mol HNO3 adalah 0,5 M!

Jawab :

Karena HNO3 adalah asam kuat, maka digunakan untuk rumus asam kuat. Untuk itu, harus diketahui valensinya terlebih dahulu. Maka, dibuat persamaan reaksinya agar valensi dapat diketahui

HNO3 → H+  +  NO3-

Atau dengan mencari jumlah ion H+

[H+] = M x valensi asam = 0,5 x 1 = 0,5 M

Contoh asam lemah :

Hitunglah konsentrasi ion H+ pada H2CO3 jika jumlah molnya adalah 0,0005 M dan Ka adalah 1 x 10-6!

Jawab :

Karena pada soal diketahui kesetimbangan asam lemah, maka sebaiknya digunakan rumus

[H+] = √Ka. M

[H+] = √1 x 10-6 . 0,0005

[H+] = √ 10-6 . 10-4

[H+] = √ 10-2

[H+] = 10 M

Contoh menghitung pH :

Dalam 5 L larutan mengandung 0,3 mol H2SO4, berapa besar pH-nya!

Jawab :

Untuk mengetahui besar pH, maka konsentrasi ion H+ harus diketahui terlebih dahulu. KarenaH2SO4 adalah asam kuat, maka untuk mencari konsentrasi ion H+ digunakan rumus untuk asam kuat.

Berhubung dalam soal besar molaritas juga belum diketahui, maka cari terlebih dahulu besar molaritasnya. Satuan molaritas adalah M, bukan mol.

M = mol / V

    = 0,3 / 5

    = 0,06 M

[H+] = M x valensi asam

        = 0,06 x 2 = 0,12 atau 12 x 10-2

Tetapi, karena pH berhubungan dengan logaritma, maka menggunakan 12 x 10-2

Valensi asam = 2 karena jumlah ion H+ adalah 2.

pH = - log [H+]

      = - log [12 x 10-2]

      = - [log 12 + (-2) log 10]  →  karena pada rumus logaritma log ab = b log a

      = - [log 12 + (-2) 1] → karena log 10 = 1

      = - [log 12 – 2]

      = 2- log 12
      = 2 - log 3 + log 4
      = 2 - log 3 + (2. log 2)
      = 2 - 0,477 + 0,602
      = 2,125

Contoh menghitung [H+] :

Dalam larutan HCl memiliki pH = 4, berapa konsentrasi ion H+!

Jawab : 

pH = - log [H+]

4   = - log [H+]

- log 10-4 = - log [H+]

[H+] = 10-4

Contoh menghitung [OH-] :

Jika diketahui pH KOH adalah 12 + log 2, berapa konsentrasi OH-!

Jawab :

pH             = 14 – pOH

12 + log 3 = 14 – pOH

pOH          = 14 – 12 - log 3

pOH          = 2 – log 3

pOH          = - log [OH-]

2 - log 3    = - log [OH-]

-log 2 x 10-3 = - log [OH-]

 [OH-]        = 2 x 10-3