Cara Menghitung pH Campuran Asam kuat dan Asam Lemah

Pertanyaan yang kadang tidak terduga muncul dalam benak seseorang. Seperti bagaimana menghitung pH campuran asam kuat HCl dengan asam lemah CH₃COOH dengan beberapa data diketahui. Berikut ulasan cara menghitung pH campuran dari asam kuat dan asam lemah.

Sekilas banyak yang menduga bahwa untuk menentukan pH campuran asam kuat dengan asam lemah tinggal menghitung [H⁺] setiap asam dan menjumlahkan keduanya kemudian menghitung pH dari [H⁺] campuran itu. Ternyata ini tidak benar. Karena dalam konsep reaksi kesetimbangan asam tidak seperti itu.

Konsep yang digunakan adalah kesetimbangan larutan asam lemah. Perlu dipertimbangkan keadaan sebelum dan setelah pencampuran.

Pada penurunan rumus campuran asam kuat dan asam lemah digunakan istilah HK = asam kuat, dan HL = asam lemah.

Bila ditinjau berdasarkan HL yang kemudian ditambahkan HK diperoleh
[H⁺] =   c₂α + c₁
urip.info
maka berlaku: urip.info
urip.info
 $\mathsf{K_a =\dfrac{[H^+][L^-]}{[HL]}}$
urip.info
$\mathsf{K_a} =\dfrac{(c_2\alpha + c_1)( c_2\alpha)}{c_2-c_2\alpha}$
urip.info
$\mathsf{K_a} =\dfrac{(c_2\alpha + c_1)( c_2\alpha)}{c_2(1-\alpha)}$
urip.info
$\mathsf{K_a} =\dfrac{(c_2\alpha + c_1)\alpha}{1-\alpha}$
urip.info
$\mathsf{K_a}(1-\alpha$) = $(c_2\alpha + c_1)\alpha$

$\mathsf{K_a-K_a} \alpha$ = $(c_2\alpha^2 + c_1 \alpha)$

$c_2\alpha^2 + c_1 \alpha + \mathsf{K_a}\alpha - \mathsf{K_a} = 0$

$c_2\alpha^2 + (c_1 + \mathsf{K_a})\alpha - \mathsf{K_a} = 0$

Dengan menggunakan persamaan kuadrat maka nilai α dapat ditentukan dengan rumus:

${\alpha = \dfrac{-(c_1+\mathsf{K_a})\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2c_2}}$

Karena [H⁺] = c ₁ + c₂α maka
urip.info
[H⁺] = ${c_1 + c_2\left( \dfrac{-(c_1+\mathsf{K_a})\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2c_2}\right)}$
urip.info
[H⁺] = ${c_1 +  \dfrac{-(c_1+\mathsf{K_a})\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$
urip.info
[H⁺] = ${\dfrac{2c_1}{2} +  \dfrac{-(c_1+\mathsf{K_a})\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$
urip.info
[H⁺] = ${\dfrac{2c_1-c_1-\mathsf{K_a}\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$
urip.info
[H⁺] = ${\dfrac{c_1-\mathsf{K_a}\pm \sqrt{(c_1+\mathsf{K_a})^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$

urip.info
Bilai nilai Ka << c₁ maka persamaan α dan [H⁺] di atas dapat diubah menjadi:
urip.info
${\alpha = \dfrac{-c_1\pm \sqrt{(c_1)^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2c_2}}$
urip.info
dan
urip.info
[H⁺] = ${\dfrac{c_1\pm \sqrt{(c_1)^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$
urip.info

Contoh soal
Hitung pH campuran 0,01 M larutan HCl di campur dengan larutan 0,1 M CH₃COOH dengan nilai Ka CH₃COOH =  1,8 × 10^–5

Penyelesaian Soal:
[HCl] dianggap jauh lebih besar dari nilai Ka CH₃COOH maka dapat langsung menggunakan persamaan terakhir untuk menentukan [H⁺].

[H⁺] = ${\dfrac{c_1\pm \sqrt{(c_1)^2+4\mathsf{K_a}c_2}}{2}}$

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}01\pm \sqrt{(0{,}01)^2+4(1{,}8\times 10^{-5})0{,1}}}{2}}$

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}01\pm \sqrt{0{,}0001+7{,}2\times 10^{-6}}}{2}}$

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}01\pm \sqrt{1{,}072\times 10^{-4}}}{2}}$

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}01\pm 0{,}01035}{2}}$

Karena [H⁺] tidak mungkin bernilai negatif maka

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}01 + 0{,}01035}{2}}$

[H⁺] = ${\dfrac{0{,}02035}{2}}$

[H⁺] = ${0{,}010175}$

pH = –log[H⁺]
pH = –log(0,010175)
pH = 1,99

Tampak bahwa nilai pH dari asam lemah tidak signifikan sehingga dalam kalkulasi boleh saja mengabaikan nilai [H⁺] dari asam lemah ini.