Cara Menghitung pH Larutan: Asam Lemah, Asam Kuat, Basa Lemah, Basa Kuat

Halo! Dalam artikel ini, kita akan membahas tentang perhitungan pH asam dan basa. 

Asam dan basa adalah dua jenis zat kimia yang memiliki sifat berbeda. Asam adalah zat yang dapat melepaskan ion hidrogen (H) ketika dilarutkan dalam air, sedangkan basa adalah zat yang dapat melepaskan ion hidroksida (OH) ketika dilarutkan dalam air.

Mengapa kita mengkategorikan asam dan basa menjadi kuat dan lemah? Asam kuat dan basa kuat adalah zat yang terionisasi sempurna dalam larutan, artinya mereka sepenuhnya melepaskan ion H atau OH. Sebaliknya, asam lemah dan basa lemah hanya terionisasi sebagian, sehingga tidak semua molekulnya melepaskan ion H atau OH.

Rumus Perhitungan pH

Perhatikan asal-usul perhitungan pH berikut!

ASAM KUAT
asam kuat adalah larutan yang diasumsikan dapat terionisasi sempurna. Asam kuat hanya terdiri atas senyawa : 

• HCl (asam klorida)
• H2SO4 (asam sulfat)
• HNO3 (asam nitrat)
• HClO4 (asam perklorat)
• HBr (asam bromida)
• HI (asam iodida)
• HClO3 (asam klorat)

Dengan rumus untuk asam kuat adalah sebagai berikut :

pH=log[H+]

dan untuk asam kuat, konsentrasi [H+] dihitung dengan :

[H+] = a x Ma, dimana :

a = Jumlah H dalam asam tersebut, dan

Ma = Konsentrasi asam.

Untuk lebih memahami materi ini, silahkan lihat contoh soal dibawah ini!

Contoh Soal

1. Tentukan pH dari 500 mL HCl 0,005M.

Jawaban :

HCl adalah asam kuat, maka konsentrasi H+nya bergantung pada jumlah H dan konsentrasi asam. Dalam kasus ini, HCl hanya memiliki 1 atom H, maka yang dilepaskan hanya 1, sehingga :

[H+] = a x Ma

[H+] = 1 x 0,005 M

[H+] = 0,005 M 

Setelah didapatkan nilai konsentrasi [H+]nya, maka kita hitung pH nya.

pH = - log [H+]

pH = - log 0,005 M

pH = 2,301.

Sehingga, pH larutan HCl 0,005M adalah 2,301. Ingat, volume disini tidak digunakan, karena sudah diketahui konsentrasi.

2. Asam sulfat padat sebanyak 0,98 gram dilarutkan dalam 100 mL air. Tentukan pH dari larutan tersebut!

Jawaban :

Asam sulfat (H2SO4) mengandung 2 atom H, sehingga saat terionisasi, akan menghasilkan 2 H+ menurut persamaan reaksi :
H2SO4(aq) -> 2H+(aq) + SO42-(aq)

Sehingga rumus perhitungan [H+]nya adalah :

[H+] = 2 x Ma

Sekarang, mari hitung Ma :

Konsentrasi asam sulfat dihitung dengan cara :

M = (massa)/(Mr) x (1000)/(Vair)

Mr Asam sulfat = 98

M = (0,98)/(98) x (1000)/(100)

M = 0,1 M 

Kembalikan M ini ke persamaan [H+], maka :

[H+] = 2 x 0,1 M

[H+] = 0,2 M

Lalu, hitung pH dengan :

pH = - log [H+] 

pH = - log 0,2 M

pH = 0,6989.

Maka, nilai pH dari larutan tersebut adalah 0,6989.

ASAM LEMAH

Rumus asam lemah untuk menghitung pH adalah sama :

pH = - log [H+].

Perbedaan antara asam lemah dan asam kuat terdapat pada rumus menghitung [H+]nya. Bila asam kuat dilarutkan dalam air, maka terionisasi sempurna. Sedangkan untuk asam lemah,  tidak tergantung pada jumlah H+-nya, melainkan nilai Ka (Konstanta ionisasi asam). 

Sehingga rumusnya :

[H+] = (Ka x Ma)

Untuk :

Ka = Konstanta ionisasi asam

Ma = Konsentrasi asam lemah

Asam lemah terdiri dari banyak sekali asam. Seperti asam cuka (CH3COOH), asam flourida (HF), asam fosfat (H3PO4), dan masih banyak lagi. Cukup dengan mengetahui asam kuat, kalian pasti sudah bisa memastikan suatu asam kuat atau lemah.

Perhatikan contoh soal berikut!

1. Tentukan pH dari 0,04 M CH3COOH (asam asetat) dengan Ka = 10^-5

Jawaban:

Gunakan rumus:

[H+]=  [HA]Ka

Diketahui:

• [HA] = 0,04 M
• Ka = 10^-5

Maka:

[H+]= 0,0410^5

[H+]= 410^7

[H+]= 210^4 M

Selanjutnya, hitung pH:

pH=log[H+]

pH=log(2104)

pH3,7

Sehingga, pH larutan CH3COOH 0,04 M adalah sekitar 3,7.

2. Tentukan pH dari 0,2 mol H3PO4 dalam 100 mL air. (Ka = 7,5 x 10^-3)

Jawaban:

Gunakan rumus:

[H+]= [HA]Ka

Diketahui:

• Konsentrasi awal H3PO4 = 0,2 mol / 0,1 L = 2 M
• (Ka = 7,5 x 10^-3)

Maka:

[H+]= 27,510^3

[H+]= 1,510^2

[H+]0,1225M

Selanjutnya, hitung pH:

pH=log[H+]

pH=log(0,1225)

pH 0,91

Sehingga, pH larutan H3PO4 0,2 mol dalam 100 mL air adalah sekitar 0,91.

BASA KUAT

Basa kuat adalah larutan yang diasumsikan dapat terionisasi sempurna. Basa kuat hanya terdiri atas senyawa:

• NaOH (natrium hidroksida)
• KOH (kalium hidroksida)
• LiOH (litium hidroksida)
• Ba(OH) (barium hidroksida)
• Sr(OH) (stronsium hidroksida)
• Ca(OH) (kalsium hidroksida)
• RbOH (rubidium hidroksida)
• CsOH (sesium hidroksida)

Dengan rumus untuk basa kuat adalah sebagai berikut:

pOH = - log [OH-] dan

pH=14pOH

Dan untuk basa kuat, konsentrasi [OH-] dihitung dengan:

[OH]=bMb

Dimana:

• b = Jumlah OH dalam basa kuat tersebut
• Mb = Konsentrasi basa

Untuk lebih memahami materi ini, silahkan lihat contoh soal di bawah ini!

Contoh Soal

1. Tentukan pH dari 2 gram NaOH dalam 50 mL air.

Jawaban:

NaOH adalah basa kuat, maka konsentrasi [OH-] bergantung pada jumlah OH dan konsentrasi basa. Dalam kasus ini, NaOH hanya memiliki 1 ion OH, sehingga:

[OH]=bMb

Sekarang, mari hitung (Mb):

Mb=(massa/Mr) (1000/Vair)

Mr NaOH = 40

Mb=(2/40) x (1000/50)

Mb=1M

Kembalikan (Mb) ini ke persamaan ([OH^-]), maka:

[OH]=11M

[OH]=1M

Lalu, hitung pOH dengan:

pOH=log[OH]

pOH=log [1M]

pOH=0

Selanjutnya, hitung pH:

pH=14pOH

pH=140

pH=14

Sehingga, pH larutan NaOH 2 gram dalam 50 mL air adalah 14.

2. Tentukan pH dari 0,003 M KOH, 60 mL.

Jawaban:

KOH adalah basa kuat, maka konsentrasi ([OH^-]) bergantung pada jumlah OH dan konsentrasi basa. Dalam kasus ini, KOH hanya memiliki 1 ion OH, sehingga:

[OH]=bMb

[OH]=10,003M

[OH]=0,003M

Lalu, hitung pOH dengan:

pOH=log[OH]

pOH=log0,003

pOH 2,52

Selanjutnya, hitung pH:

pH=14pOH

pH=142,52

pH11,48

Sehingga, pH larutan KOH 0,003 M adalah sekitar 11,48. Volume tidak digunakan lagi, karena sudah dalam bentuk konsentrasi. 

BASA LEMAH

Rumus basa lemah untuk menghitung pH adalah sama dengan basa kuat.

pOH = - log [OH-] dan

pH=14pOH

Perbedaan antara basa lemah dan basa kuat terdapat pada rumus menghitung ([OH^-])-nya. Bila basa kuat dilarutkan dalam air, maka terionisasi sempurna. Sedangkan untuk basa lemah, tidak tergantung pada jumlah OH-nya, melainkan nilai (Kb) (Konstanta ionisasi basa).

Sehingga rumusnya:

[OH]=KbMb

Untuk:

• (Kb) = Konstanta ionisasi basa
• (Mb) = Konsentrasi basa lemah

Basa lemah terdiri dari banyak sekali basa. Seperti amonia (NH), besi(III) hidroksida (Fe(OH)), dan masih banyak lagi. Cukup dengan mengetahui basa kuat, kalian pasti sudah bisa memastikan suatu basa kuat atau lemah.

Perhatikan contoh soal berikut!

Contoh Soal

1. Tentukan pH dari 0,002 M NH (amonia) dengan Kb = 1,8 x 10^-5.

Jawaban:

Gunakan rumus:

[OH]=(KbMb)

Diketahui:

• Mb = 0,002M
• Kb = 1,8 x 10^-5

Maka:

[OH]=0,0021,810^5

[OH]=3,610^8

[OH]=610^4M

Selanjutnya, hitung pOH:

pOH=log[OH]

pOH=log(610^4)

pOH3,22

Selanjutnya, hitung pH:

pH=14pOH

pH=143,22

pH10,78

Sehingga, pH larutan NH 0,002 M adalah sekitar 10,78.

2. Tentukan pH dari 0,0005 M CHN (piridin) dengan Kb = 1,7 x 10^-9.

Jawaban :

Gunakan rumus:

[OH]=KbMb

Diketahui:

• Mb = 0,0005 M
• Kb = 1,7 x 10^-9

Maka:

[OH]=0,00051,710^9

[OH]=8,510^13

[OH]=9,2210^7M

Selanjutnya, hitung pOH:

pOH=log[OH]

pOH=log(9,2210^7)

pOH6,04

Selanjutnya, hitung pH:

pH=14pOH

pH=146,04

pH7,96

Sehingga, pH larutan CHN 0,0005 M adalah sekitar 7,96.

Kesimpulan

Demikianlah penjelasan mengenai perhitungan pH asam dan basa. Dengan memahami konsep ini, kita dapat menentukan sifat asam atau basa dari suatu larutan dengan lebih mudah. Semoga artikel ini bermanfaat dan membantu dalam belajar kimia. Selamat belajar, semoga sukses!