pH Garam Dihitung dari Ka1, Ka2, atau Ka3?

Selasa, 28 Februari 2017

Bahasan tentang penentuan pH garam BnA (B ion + dari basa kuat dan A ion - dari sisa asam lemah, n  merupakan indeks B atau jumlah muatan n-) yang terhidrolisis sering menjadi hal yang disalah mengerti oleh sebagian siswa, bahkan guru kimia sendiri. Ada yang menganggap proses hitungnya sama persis ketika menghitung pH asam/basa lemah dalam penggunaan Ka/Kb (tetapan kesetimbangan asam basa). Beberapa siswa bahkan guru sering secara refleks mengatakan bahwa untuk menentukan pH garam yang dilarutkan dalam air ditentukan berdasar nilai Ka atau Kb yang terbesar bila diketahui beberapa Ka/Kb-nya. Apakah memang demikian? Bagaimana ini dapat dijelaskan?


Cara paling mudah adalah dengan menuliskan persamaan reaksi antara garam ketika berada dalam air. Contoh pada soal hitungan pH garam karbonat berikut. yang bereaksi dalam air:

Contoh soal:
Hitunglah pH larutan Na2CO3 0,1 M (Ka1 H2CO3 = 4,5 × 10–7; Ka2 H2CO3 = 4,7 × 10–11)

Pembahasan:
Reaksi yang terjadi beturut-turut adalah:
Na2CO3 (aq) → 2Na+(aq) + CO32–(aq)  reaksi ionisasi ....(Reaksi-1)
CO32– (aq) + H2O(aq) ⇌ HCO3(aq) + OH (aq)  reaksi hidrolisis ....(Reaksi-2)
HCO3 (aq) + H2O(aq) ⇌ H2CO3(aq) + OH (aq)  reaksi hidrolisis ....(Reaksi-3)

Larutan 0,1 M Na2CO3 dilarutkan dalam air sehingga akan terurai sebagai berikut:
Reaksi-1 : Na2CO3 2Na++CO32–
0,1 M
0,2 M
0,1 M

Dalam larutan, ion karbonat (CO32–) akan mengalami hidrolisis (dengan tetapan hidrolisis Kh1)
$K_{h1}=\dfrac{K_w}{K_{a2}}$ 
Reaksi-2 : CO32– (aq) + H2O(aq) HCO3(aq) + OH (aq)
Awal : 0,1 M - - -
Bereaksi : x M - x x M
Kesetimbangan : (0,1 – x) M - x x M
Konsentrasi OH yang terbentuk kemudian dihitung: (x sangat kecil sehingga 0,1 – x ≈ 0,1)
\begin{aligned}
K_{h1} &=\dfrac{[HCO_3^-][OH^-]}{[CO_3^{2-}]}\\
\dfrac{10^{-14}}{4,7 \times 10^{-11}}&=\dfrac{x.x}{0,1-x}\\
(0,1-x)10^{-14}&=4,7 \times 10^{-11}.x^2\\
4,7 \times 10^{-11}.x^2 &= 10^{-15}-10^{-14}x\\
4,7 \times 10^{-11}.x^2 + 10^{-14}x - 10^{-15}&=0\\
x~dapat~diselesaikan~dengan~&rumus~persamaan~kuadrat\\
x &= 0,0045\\
\end{aligned}
Uji signifikansi 5% →0,0045/0,1 × 100% = 4,5% artinya pengabaian tadi valid karena masih di bawah 5% dan angka hasil hitung dapat digunakan pada proses hitung selanjutnya.
Ion bikarbonat (HCO3) dapat mengalami hidrolisis lanjut (dengan tetapan hidrolisis Kh2)
$K_{h2}=\dfrac{K_w}{K_{a1}}$ 

Reaksi-3 : HCO3 (aq) + H2O(aq) H2CO3(aq) + OH (aq)
Awal : 0,0045 M - - 0,0045 M
Bereaksi : x M - x x M
Kesetimbangan : (0,0045 – x) M - x (0,0045 + x) M

Konsentrasi OH  yang terbentuk kemudian dihitung: (x sangat kecil sehingga 0,0045 ± x ≈ 0,0045)
\begin{aligned}
K_{h2} &=\dfrac{[H_2CO_3][OH^-]}{[HCO_3^-]}\\
\dfrac{10^{-14}}{4,5 \times 10^{-7}}&=\dfrac{x(0,0045+x)}{0,0045-x}\\
\dfrac{10^{-14}}{4,5 \times 10^{-7}}&=\dfrac{x.x}{0,0045}\\
0,0045 \times 10^{-14} &= 4,5 \times 10^{-7}.x^2\\
x^2 &= \dfrac{0,0045 \times 10^{-14}}{4,5 \times 10^{-7}}\\
x^2 &= 10^{-10}\\ 
x &= 1 \times 10^{-5}
\end{aligned}

Jika dihitung kembali, konsentrasi OH total dalam larutan adalah jumlah konsentrasi OH dari kesetimbangan (reaksi-2) dan (reaksi-3) yaitu 0,0045 + (1 × 10–5) = 0,00451 M
Maka pH larutan adalah 14 + log 0,00451 = 14 - 2,346 = 11,654

Proses hitung lazim dengan menggunakan Ka2 hasilnya:
\begin{aligned}
.[OH^-] &=\sqrt{\dfrac{K_w \times [Na_2CO_3]}{K_{a2}}}\\
&=\sqrt{\dfrac{10^{-14} \times 0,1}{4,7 \times 10^{-11}}}\\
&= 0,0046\\
\\
pOH &= -log~[OH^-] \\&= -log~0,0046 \\&=  2,336\\
\\
pH &= 14 - pOH\\& = 14 -2,336\\& = 11,664
\end{aligned}

Jadi dari hasil hitung dua prosedur itu memang diperoleh hasil yang tidak sama persis, tetapi secara kasar itu masih dapat dikatakan sama. Beberapa referensi ada yang merekomendasikan untuk menggunakan cara yang terakhir itu. Namun agar tidak keliru karena sekadar menghafal rumus sebaiknya penjelasan di atas disimak betul.

Terima kasih kepada teman-teman guru kimia yang bergabung dalam grup AGKI di facebook atas diskusi hangat dan saling mencerahkan. Jika ada kekurangtepatan dalam penulisan atau pembahasan, dengan senang hati diterima dan diucapkan terima kasih.

Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

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