Sifat larutan (asam, basa atau netral) dapat direpresentasikan menggunakan konsentrasi ion hidrogen (H+) atau konsentrasi ion hidroksil (OH-), tetapi lebih mudah untuk menyatakan keasaman atau alkalinitas larutan dengan mengacu pada konsentrasi ion hidrogen saja.Notasi logaritma telah dirancang oleh Sorensen, pada tahun 1909, untuk menyatakan sifat larutan. Notasi yang digunakan disebut sebagai skala pH.
Konsentrasi ion hidrogen dinyatakan dalam bentuk nilai numerik daya negatif yang harus dinaikkan 10. Nilai numerik daya negatif ini disebut sebagai pH, yaitu,
[H+] = 10-pH
atau
log [H+] = log 10-pH
log [H+] = -pH log 10
log [H+] = -pH
pH = -log [H+]
Dengan demikian, pH suatu larutan didefinisikan sebagai logaritma negatif dari konsentrasi ion H+ (dalam mol per liter atau M).
Sama seperti pH yang menunjukkan konsentrasi ion hidrogen, konsentrasi ion hidroksil dapat dinyatakan dengan pOH, yaitu,
pOH = -log [OH-]
Dengan mempertimbangkan tetapan ionisasi air (Kw), yaitu
Kw = [H+] [OH-] = 1 x 10-14
Maka kita dapat memperoleh hubungan sebagai berikut,
log [H+] + log [OH-] = log Kw
log [H+] + log [OH-] = log (1 x 10-14)
-log [H+] + (-log [OH-]) = -log (1 x 10-14)
pH + pOH = 14
Jadi pada suhu 25oC, jumlah pH dan pOH adalah 14.
Contoh Soal 1:
Tetapan ionisasi asam lemah HCN adalah 4 x 10-10. Hitung konsentrasi ion H+ dalam 0,01 M larutan HCN.
Jawabannya:
Reaksi ionisasi HCN sebagai berikut:
HCN ⇌ H+ + CN-
Mula2: 0,01
Reaksi: -p +p +p
Akhir: (0,01-p ) p p
Pada asam lemah, dengan tetapan ionisasi sangat kecil, nilai p juga sangat kecil. Sehingga nilai 0,01-p akan mendekati 0,01.
p <<<0,01
(0,01-p) ≈ 0,01
Tetapan ionisasi asam (Ka) HCN yaitu:
Jadi [H+] = 2 x 10-6 M
Contoh Soal 2:
Konsentrasi ion H+ dalam larutan asam lemah HA 0,1 M adalah 1x10-5 M. Hitung tetapan ionisasi asam lemah HA tersebut.
Jawabannya:
Reaksi ionisasi HA sebagai berikut:
HA ⇌ H+ + A-
Mula2: 0,1
Reaksi: -1x10-5 +1x10-5 +1x10-5
Akhir: (0,1-1x10-5 ) 1x10-5 1x10-5
Nilai 1x10-5 sangat kecil dibandingkan 0,1. Sehingga nilai 0,1-1x10-5 akan mendekati 0,1.
1x10-5 <<<0,1
(0,1-1x10-5) ≈ 0,1
Tetapan ionisasi asam (Ka) HA yaitu:
Jadi Ka HCN = 1 x 10-9 M
Contoh Soal 3:
Hitung konsentrasi ion H+ dari larutan berikut:
a. HCl 1x10-3 M
b. H2SO4 0,0001 M
Jawabannya:
a. HCl merupakan asam kuat yang seluruhnya terurai menjadi ion H+ dan Cl-
HCl → H+ + Cl-
1x10-3 M 1x10-3 M 1x10-3 M
Jadi konsentrasi H+ adalah 1x10-3 M
b. H2SO4 merupakan asam kuat.
H2SO4 → 2H+ + SO42-
0,0001 M 0,0002 M 0,0001 M
Jadi konsentrasi H+ adalah 0,0002 M atau 2x10-4 M.
Contoh Soal 4:
Hitung konsentrasi ion OH- dari larutan berikut:
a. NaOH 1x10-2 M
b. Ba(OH)2 0,02 M
Jawabannya:
a. NaOH merupakan basa kuat yang seluruhnya terurai menjadi ion Na+ dan OH-
NaOH → Na+ + OH-
1x10-2 M 1x10-2 M 1x10-2 M
Jadi konsentrasi OH- adalah 1x10-2 M
b. Ba(OH)2 merupakan basa kuat.
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-
0,02 M 0,02 M 0,04 M
Jadi konsentrasi OH- adalah 0,04 M atau 4x10-2 M.
Contoh Soal 5:
Tetapan ionisasi basa lemah LOH adalah 1 x 10-5. Hitung konsentrasi ion OH-dalam 0,4 M larutan LOH.
Jawabannya:
Reaksi ionisasi LOH sebagai berikut:
LOH ⇌ L+ + OH-
Mula2: 0,4
Reaksi: -p +p +p
Akhir: (0,4-x ) p p
Pada basa lemah, dengan tetapan ionisasi sangat kecil, nilai p juga sangat kecil. Sehingga nilai 0,4-p akan mendekati 0,4.
p <<<0,4
(0,4-p) ≈ 0,4
Tetapan ionisasi basa (Kb) LOH yaitu:
Jadi [OH-] = 2 x 10-3 M
Contoh Soal 6:
Konsentrasi ion H+ suatu larutan adalah 0,001 M. Berapa konsentrasi ion OH- dalam larutan tersebut?
Jawabannya:
[H+][OH-] = 1x10-14
(0,001)[OH-] = 1x10-14
(1x10-3) [OH-] = 1x10-14
[OH-] = 1x10-14 / 1x10-3 = 1x10-11
Jadi [OH-] = 1x10-11 M
Contoh Soal 7:
Hitung konsentrasi pH dari larutan berikut:
a. HCl 1x10-3 M
b. H2SO4 0,001 M
c. NaOH 0,0001 M
d. Ba(OH)2 0,002 M
Jawabannya:
a. HCl merupakan asam kuat
HCl → H+ + Cl-
1x10-3 M 1x10-3 M 1x10-3 M
pH = -log[H+] = -log(1x10-3) = 3
b. H2SO4 merupakan asam kuat.
H2SO4 → 2H+ + SO42-
0,001 M 0,002 M 0,001 M
pH = -log[H+] = -log(0,002) = -log(2x10-3) = 3 - log 2
c. NaOH merupakan basa kuat
NaOH → Na+ + OH-
0,0001 M 0,0001 M 0,0001 M
pOH = -log[OH-] = -log(0,0001) = -log(1x10-4) = 4
pH = 14 - pOH = 14 - 4 = 10
d. Ba(OH)2 merupakan basa kuat
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-
0,002 M 0,002 M 0,004 M
pOH = -log[OH-] = -log(0,004) = -log(4x10-3) = 3 - log 4
pH = 14 - pOH = 14 - (3 - log 4) = 11 + log 4
Contoh Soal 8:
Hitung konsentrasi pH dari larutan berikut:
a. CH3COOH 0,5 M (Ka = 1,8 x 10-5)
b. NH4OH 0,02 M (Kb = 1,8 x 10-5)
Jawabannya:
a. CH3COOH merupakan asam lemah
CH3COOH → H+ + CH3COO-
Mula2: 0,5
Reaksi: -p +p +p
Akhir: (0,5-p ) p p
Pada asam lemah, dengan tetapan ionisasi sangat kecil, nilai p juga sangat kecil. Sehingga nilai 0,5-p akan mendekati 0,5.
p <<<0,5
(0,5-p) ≈ 0,5
Tetapan ionisasi asam (Ka) CH3COOH yaitu:
Jadi [H+] = 3 x 10-3 M
pH = -log[H+] = -log(3x10-3) = 3 - log 3
b. NH4OH merupakan basa lemah.
NH4OH → NH4+ + OH-
Mula2: 0,02
Reaksi: -p +p +p
Akhir: (0,02-p ) p p
Pada basa lemah, dengan tetapan ionisasi sangat kecil, nilai p juga sangat kecil. Sehingga nilai 0,02-p akan mendekati 0,02.
p <<<0,02
(0,02-p) ≈ 0,02
Tetapan ionisasi basa (Kb) NH4OH yaitu:
Jadi [OH-] = 6 x 10-4 M
pOH = -log[H+] = -log(6 x 10-4) = 4 - log 6
pH = 14 - pOH = 14 - (4 - log 6) = 10 + log 6
Contoh Soal 9:
Hitung pH dari 0,365 g/L larutan HCl (Mr = 36,5 g/mol) dengan asumsi larutan tersebut terionisasi secara sempurna.
Jawabannya:
HCl → H+ + Cl-
0,01 M 0,01 M 0,01 M
pH = -log[H+] = -log(0,01) = -log(1x10-2) = 2
Contoh Soal 10:
Hitung konsentrasi ion H+ dari larutan:
a. yang memiliki pH = 12
b. yang memiliki pH = 5,6
Jawabannya:
a. pH = -log[H+]
[H+] = 10-pH = 10-12 M
b. pH = -log[H+]
[H+] = 10-pH = 10-5,6 M = 2,5 x 10-6 M
Contoh Soal 11:
Berapa mol kalsium hidroksida, Ca(OH)2, yang harus dilarutkan agar diperoleh 250 mL larutan kalsium hidroksida dengan pH = 10,65? Asumsikan kalsium hidroksida terionisasi secara sempurna.
Jawabannya:
pH + pOH = 14
pOH = 14 - pH = 14 - 10,65 = 3,35
[OH-] = 10-pOH = 10-3,35 = 4,47 x 10-4 M
Kalsium hidroksida terionisasi secara sempurna, sehingga:
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-
2,235 x 10-4 M 4,47 x 10-4 M
Mol Ca(OH)2 dalam 250 mL atau 0,25 L larutan Ca(OH)2 adalah
Mol Ca(OH)2 = M x V = 2,235 x 10-4 x 0,25 = 5,58 x 10-5 mol
Contoh Soal 12:
pH dari larutan asam sianida (HCN) 0,1 M adalah 5,2. Tentukan nilai Ka dari HCN.
Jawabannya:
pH = -log[H+]
[H+] = 10-pH = 10-5,2 = 6,3 x 10-6 M
Reaksi ionisasi HCN sebagai berikut:
HCN ⇌ H+ + CN-
Mula2: 0,1
Reaksi: -6,3 x 10-6 6,3 x 10-6 6,3 x 10-6
Akhir: (0,1-6,3 x 10-6 ) 6,3 x 10-6 6,3 x 10-6
6,3 x 10-6 <<<0,1
(0,1-6,3 x 10-6) ≈ 0,1
Tetapan ionisasi asam (Ka) HCN yaitu:
Jadi Ka = 3,969 x 10-10
Contoh Soal 13:
Hitung pH dari larutan berikut:
a. HCl 1x10-8 M
b. NaOH 1x10-8 M
Jawabannya:
a. Air murni memiliki konsentrasi H+ = 1x10-7 M
Ketika larutan HCl 1x10-8 M larut dalam air, maka konsentrasi H+ dalam HCl akan meningkatkan konsentrasi H+ dalam air.
HCl → H+ + Cl-
1x10-8 M 1x10-8 M 1x10-8 M
[H+] total = (1x10-7 + 1x10-8) M
[H+] total = (1x10-7 + 0,1x10-7) M
[H+] total = 1,1x10-7 M
pH = -log[H+] = -log(1,1x10-7) = 7-log1,1 =6,9586
b. Air murni memiliki konsentrasi OH- = 1x10-7 M
Ketika larutan NaOH 1x10-8 M larut dalam air, maka konsentrasi OH- dalam NaOH akan meningkatkan konsentrasi OH- dalam air.
NaOH → Na+ + OH-
1x10-8 M 1x10-8 M 1x10-8 M
[OH-] total = (1x10-7 + 1x10-8) M
[OH-] total = (1x10-7 + 0,1x10-7) M
[OH-] total = 1,1x10-7 M
pOH = -log[OH-] = -log(1,1x10-7) = 7-log1,1 =6,9586
pH = 14-pOH = 14-6,9586 = 7,0414
Contoh Soal 14:
50 mL larutan yang memiliki pH = 1 dicampur dengan 50 mL larutan yang memiliki pH =2. Tentukan pH campuran larutan.
Jawabannya:
Larutan dengan pH = 1; [H+] = 10-1 = 0,1 M
Larutan dengan pH = 2; [H+] = 10-2 = 0,01 M
Ketika kedua larutan dicampurkan, maka akan terjadi peningkatan konsentrasi [H+] sesuai persamaan:
M1V1 + M2V2 = M3V3
0,1 x 50 + 0,01 x 50 = M3 x 100
5 + 0,5 = M3 x 100
5,5 = M3 x 100
M3 = 5,5/100 = 5,5 x 10-2 M
[H+] = 5,5 x 10-2 M
pH = -log[H+] = -log(5,5 x 10-2) = 2 - log 5,5 = 1,26
Contoh Soal 15:
50 mL larutan HCl 0,4 M dicampur dengan 50 mL larutan NaOH 0,2 M. Tentukan pH campuran larutan.
Jawabannya:
Ketika larutan asam dan basa dicampurkan, maka akan terjadi reaksi netralisasi. Ion H+ pada asam akan bereaksi dengan ion OH- pada basa membentuk molekul H2O. Jika ion H+ lebih banyak dibanding ion OH-, maka ion H+ akan tersisa dan larutan akan bersifat asam. Sedangkan jika ion OH- lebih banyak dibanding ion H+, maka ion OH- akan tersisa dan larutan akan bersifat basa.
Mol HCl = M x V = 0,4 M x 0,05 L= 0,02 mol
Mol NaOH = M x V = 0,2 M x 0,05 L = 0,01 mol
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Mula2: 0,02 0,01
Reaksi: -0,01 -0,01 +0,01 +0,01
Akhir: 0,01 - 0,01 0,01
Larutan HCl adalah larutan yang bersisa, sehingga larutan akan bersifat asam. Untuk mencari [H+] perlu dicari terlebih dahulu konsentrasi HCl sisa:
[HCl] = mol/Vcampuran = 0,01 mol/0,1 L = 0,1 M
HCl → H+ + Cl-
0,1 M 0,1 M 0,1 M
[H+] = 0,1 M = 10-1 M
pH = -log[H+] = -log(10-1) = 1
