Kalkulator pH Asam Lemah Poliprotik dan Konsentrasi Spesinya

Senin, 28 November 2016

Kalkulator ini dapat digunakan untuk perhitungan pH dan konsentrasi spesi yang ada dalam sistem kesetimbangan asam lemah. Asam lemah yang dapat dihitung adalah asam monoprotik (HA) seperti HNO2, HF asam diprotik (H2A) seperti H2S, H2CO3, H2C2O4, dan asam triprotik (H3A) seperti H3PO4, H3BO3, H3AsO4. Silakan simak petunjuk penggunaan yang tersedia di bagian atas kalkulator.

Cara penggunaan "Kalkulator pH Asam Lemah Poliprotik dan Konsentrasi Spesinya"
Untuk asam jenis HA cukup memasukkan dari konsentrasi dari HA dan nilai Ka pada baris Ka1 sedangkan Ka2 dan Ka3 dikosongkan saja. Untuk asam jenis H2A memasukkan dari konsentrasi dari HA dan nilai Ka1 dan Ka2 sedang Ka3 dikosongkan saja. Untuk asam jenis H3A memasukkan dari konsentrasi dari HA dan nilai Ka1, Ka2 dan Ka3 pada baris yang sesuai.

Tanda desimal yang valid dalam kalkulator ini menggunakan tanda titik, bukan tanda koma. Untuk pengisian bilangan/notasi ilmiah misalnya 1,80 × 10–5 ketikkan 1.80e–5 (satu titik delapan nol e negatif lima).

Untuk memasukkan data konsentrasi asam dan nilai  Ka yang baru (yang lain) gantikan nilai yang ada dengan data yang baru itu. Bila semua sudah terisi tinggal klik di luar area kalkulator dan hasilnya akan di tampilkan pada baris-kolom bersesuaian.

Kalkulator Asam Diprotik
Dirancang dan Dibuat oleh Urip Rukim
[Asam] M
Ka1
Ka2
Ka3
Konsentrasi spesi dalam
keadaan kesetimbangan
[Asam] M
[Anion sisa asam]1 M
[Anion sisa asam]2 M
[Anion sisa asam]2 M
[H+]1 M
[H+]2 M
[H+]3 M
[H+]Total M
pH Asam

Dengan senang hati bila ada pembaca yang rela mengoreksi ketika ditemui ketidaktepatan dalam penulisan rumus dan perhitungan.


Dasar perhitungan pada kalkulator ini adalah sebagai berikut.
[Asam] = konsentrasi mula-mula larutan asam
α = derajat disosiasi (penguraian)
x = α[Asam]
Reaksi:H3A(aq)H+ (aq)+H2A (aq)
[Awal] M :[H3A]

[Bereaksi] M:–x
+x
+x
[Kesetimbangan] M :[H3A] – x
x
x
\begin{aligned}
K_{a1} &=  \dfrac{[H^+] [H_{2}A^{-}]}{[H_{3}A]}\\
K_{a1} &=  \dfrac{x .x}{[H_{3}A]-x}\\
K_{a1}([H_{3}A]-x) &= x^2\\
K_{a1}[H_{3}A]-K_{a1}x &= x^2\\
x^2 - K_{a1}.[H_{3}A]+K_{a1}.x &= 0\\
x^2 +K_{a1}.x - K_{a1}.[H_{3}A] &= 0\\
\end{aligned}
Seperti halnya persamaan kuadrat matematis
x2 + bx + c = 0 maka nilai $x = \dfrac{-b \pm \sqrt{b^{2}-4.a.c}}{2a}$

Pada persamaan $x^2 +K_{a1}.x - K_{a1}.[H_{3}A] = 0$

abc
1$K_{a1}$$- K_{a1}.[H_{3}A]$

Nilai x atau $[H^{+}]_1$ dapat dihitung dengan rumus
$x = \dfrac{-K_{a1} \pm \sqrt{K_{a1}^{2}-4.1.(-K_{a1}.[H_{3}A])}}{2.1}$

$x = \dfrac{-K_{a1} \pm \sqrt{K_{a1}^{2}+4.K_{a1}.[H_{3}A]}}{2}$
Karena nilai x tidak boleh negatif maka persamaan di atas hanya berlaku
$x = \dfrac{-K_{a1} + \sqrt{K_{a1}^{2}+4.K_{a1}.[H_{3}A]}}{2}$

$[H^{+}]_1 = \dfrac{-K_{a1} + \sqrt{K_{a1}^{2}+4.K_{a1}.[H_{3}A]}}{2}$


y = αx = [H+]2 = konsentrasi ion H+ dari hasil hitung berdasar Ka2
Reaksi:H2A (aq)H+ (aq)+HA2– (aq)
[Awal]:x
x
[Bereaksi]:–y
+y
+y
[Kesetimbangan]:x – y
x + y
y

\begin{aligned}
K_{a2} &=  \dfrac{[H^+] [HA^{2-}]}{[H_{2}A^{-}]}\\
K_{a2} &=  \dfrac{(x+y) .y}{x-y}\\
K_{a2}(x-y) &= xy + y^2\\
K_{a2}.x - K_{a2}.y &= xy + y^2\\
y^2 + xy + K_{a2}.y - K_{a2}.x &= 0\\
y^2 + (x + K_{a2})y - K_{a2}.x &= 0\\ 
\end{aligned}
Andai nilai y cukup besar dibanding nilai x, maka persamaan kuadrat itu dapat diselesaikan dengan rumus abc persamaan kuadrat, dengan nilai a, b, c sebagaimana tabel berikut.

abc
1$x + K_{a2}$$- K_{a2}.x$
1$[H^{+}]_{1} + K_{a2}$$- K_{a2}.[H^{+}]_{1}$

$y = \dfrac{-([H^{+}]_{1}K_{a2}) + \sqrt{([H^{+}]_{1}K_{a2})^{2}+4.K_{a2}.[H^{+}]_{1}}}{2}$

$[H^{+}]_{2} = \dfrac{-([H^{+}]_{1}K_{a2}) + \sqrt{([H^{+}]_{1}K_{a2})^{2}+4.K_{a2}.[H^{+}]_{1}}}{2}$

Pada beberapa kasus sering nilai y dianggap jauh lebih kecil dibanding x sehingga persamaan kuadrat yang relatif rumit itu dapat disederhanakan untuk mendapatkan nilai y.
Jika y ⋘ x → x + y = x  demikian pula jika y ⋘ x →  x - y = x
$K_{a2} = \dfrac{(x+y) .y}{x-y}\\
K_{a2} = \dfrac{x .y}{x}\\
K_{a2} = y \rightarrow y = K_{a2}\\$


z = αy = [H+]3 = konsentrasi ion H+ dari hasil hitung berdasar Ka3
Reaksi:HA2– (aq)H+ (aq)+A3– (aq)
[Awal]:y
x
[Bereaksi]:–z
+z
+z
[Kesetimbangan]:y – z
x + z
z
\begin{aligned}
K_{a3} &=  \dfrac{[H^+] [A^{3-}]}{[HA^{2-}]}\\
K_{a3} &=  \dfrac{(x+z) .z}{y-z}\\
K_{a3}(y-z) &= xz + z^2\\
K_{a3}.y - K_{a3}.z &= xz + z^2\\
z^2 + xz + K_{a3}.z - K_{a3}.y &= 0\\
z^2 + (x + K_{a3})z - K_{a3}.y &= 0\\ 
\end{aligned}
Andai nilai z cukup besar dibanding nilai x dan y, maka persamaan kuadrat itu dapat diselesaikan dengan rumus abc persamaan kuadrat, dengan nilai a, b, c sebagaimana tabel berikut.

abc
1$x + K_{a3}$$- K_{a3}.y$
1$[H^{+}]_{1} + K_{a3}$$- K_{a3}.[H^{+}]_{2}$


$z = \dfrac{-([H^{+}]_{1}+K_{a3}) + \sqrt{([H^{+}]_{1}+K_{a3})^{2}+4.K_{a3}.[H^{+}]_{2}}}{2}$

$[H^{+}]_{3} = \dfrac{-([H^{+}]_{1}+K_{a3}) + \sqrt{([H^{+}]_{1}+K_{a3})^{2}+4.K_{a3}.[H^{+}]_{2}}}{2}$

Pada beberapa kasus sering nilai z dianggap jauh lebih kecil dibanding x dan y sehingga persamaan kuadrat yang relatif rumit itu dapat disederhanakan untuk mendapatkan nilai z.
Jika z ⋘ x → x + z = x  demikian pula jika z ⋘ y →  y - z = y
$K_{a3} = \dfrac{(x+z) .z}{y-z}\\
K_{a3} = \dfrac{x .z}{y}\\
K_{a3}.y = x.z \rightarrow z = \dfrac{K_{a3}.y}{x} \rightarrow [H^{+}]_{3}=\dfrac{K_{a3}.[H^{+}]_{2}}{[H^{+}]_{1}}\\$

Bagikan di

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

 
Copyright © 2015-2016 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info