Perhitungan Terkait Hidrolisis Garam dengan Dua Metode, Edisi Februari 2020

Jumat, 21 Februari 2020 edit

Soal-soal yang terkait dengan perhitungan pH asam/basa kerap kali menguji pemahaman matematika. Bentuk soal pilihan ganda kadang hanya menyediakan pilihan hasil hitung berupa persamaan yang menggunakan logaritma tanpa angka jadi. Untuk itulah maka kecekatan dalam menghitung agar mengarah kepada opsi yang tersedia harus terus dilatih walaupun sesungguhnya itu bukan lagi ranah ilmu kimia. Berikut ini beberapa soal perhitungan terkait hidrolisis garam yang diselesaikan dengan 2 cara.

Soal #1:
Sebanyak 50 mL larutan NH3 0,03 M dicampurkan ke dalam 200 mL HNO2 0,0075 M yang pH-nya 3,5 – log 3. Jika pH larutan campuran sebesar 6 – log 2, pH larutan NH3 awal adalah .....
  1. 11 + log 3
  2. 10,5 + log 3
  3. 10 + log 3
  4. 9,5 + log 3
  5. 9 + log 3

Pembahasan Soal #1 Metode Logaritma Penuh
Memeriksa jumlah zat dalam campuran, untuk memastikan jenis campurannya apakah tepat habis bereaksi atau ada yang bersisa. Bila tepat habis bereaksi berarti campuran tersebut menghasilkan garam terhidrolisis, bila bersisa kemungkinan campuran bersifat asam/basa/penyangga.
Jumlah NH3 = 50 mL × 0,03 M
Jumlah NH3 = 1,5 mmol

Jumlah HNO2 = 200 mL × 0,0075 M
Jumlah HNO2 = 1,5 mmol
Reaksi Setara NH3 + HNO2 NH4NO2
Awal 1,5 mmol 1,5 mmol -
Bereaksi –1,5 mmol –1,5 mmol +1,5 mmol
Keset. - - 1,5 mmol

Jadi campuran larutan menghasilkan garam yang terhidrolisis total, karena berasal dari basa lemah dan asam lemah. Dengan demikian konsentrasi garam tidak mempengaruhi pH campuran.

Ditanya: pH NH3 awal?
Untuk menghitung pH NH3 awal perlu dihitung pKb NH3 dari rumus
pH = 7 + ½ (pKa – pKb).

Karena pKa HNO2 juga belum diketahui, maka perlu dihitung pKa HNO2 lebih dahulu menggunakan rumus:

pH HNO2  = ½ (pKa – log [HNO2])
3,5 – log 3 = ½ (pKa – log (0,0075))
2(3,5 – log 3) = 2.½ (pKa – log (7,5 × 10–3))
7 – 2.log 3 = pKa – log 7,5 + 3
7 – 3 – log 32 = pKa – log 7,5
pKa = 4 – log 9 + log 7,5
pKa = 4 – (log 9 – log 7,5)
pKa = 4 – (log (9/7,5))
pKa = 4 – log 1,2

Menghitung pKb NH3 dari campuran NH3 dengan HNO2 menggunakan rumus pH garam terhidrolisis total.
pH = 7 + ½ (pKa – pKb)
2.pH = 14 + pKa – pKb
2(6 – log 2) = 14 + 4 – log 1,2 – pKb
12 – 2log 2 = 18 – log 1,2 – pKb
pKb = 18 – log 1,2 – 12 + 2log 2
pKb = 18 – 12 – log 1,2 + log 22
pKb = 6 – log 1,2 + log 22
pKb = 6 – log (12/10) + log 4
pKb = 6 – log 10–1 – log 12 + log 4
pKb = 6 + 1 – (log 12 – log 4)
pKb = 7 – log (12/4)
pKb = 7 – log 3

Menghitung pOH NH3
pOH = ½ (pKb – log [NH3])
pOH = ½ (7 – log 3 – log (0,03))
pOH = ½ (7 – log 3 – log (3×10–2)
pOH = ½ (7 – log 3 – log 3 – log 10–2)
pOH = ½ (7 – 2log 3 + 2)
pOH = ½ (9 – 2log 3)
pOH = 4,5 – log 3

Ubah pOH NH3 menjadi pH NH3:
pH = 14 – pOH
pH = 14 – (4,5 – log 3)
pH = 14 – 4,5 + log 3
pH = 9,5 + log 3
Jawaban yang sesuai D.


Pembahasan Soal #1 Metode Biasa
Rumus hitung [H+] untuk garam yang mengalami hidrolisis total
$\mathsf{[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}}\\[10 pt]$

Dari soal:
pH campuran =  6 – log 2
→ [H+]camp = 2 × 10–6

Kw = 10–14

pH HNO2 = 3,5 – log 3
→ [H+]HNO2 = 3 × 10–3,5

Menghitung Ka HNO2:
$\mathsf{[H^+]_{HNO_2} = \sqrt{K_a \times [HNO_2]}}\\[10 pt]$
$\mathsf{3 \times 10^{-3{,}5} = \sqrt{K_a \times 7,5 \times 10^{-3}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{(3 \times 10^{-3{,}5})^2 = K_a \times 7,5 \times 10^{-3}}\\[10 pt]$
$\mathsf{9 \times 10^{-7} = K_a \times 7,5 \times 10^{-3}}\\[10 pt]$
$\mathsf{K_a = \dfrac{9 \times 10^{-7}}{7,5 \times 10^{-3}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_a}} = 1{,}2 \times 10^{-4}}$

Menghitung Kb NH3:
$\mathsf{[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{[H^+]^2 = \dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}\\[10 pt]$
$\mathsf{K_b = \dfrac{K_w \times K_a}{[H^+]^2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = \dfrac{10^{-14} \times 1{,}2 \times 10^{-4}}{(2 \times 10^{-6})^2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = \dfrac{1{,}2 \times 10^{-18}}{4 \times 10^{-12}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = \dfrac{12 \times 10^{-19}}{4 \times 10^{-12}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = 3 \times 10^{-7}}\\[10 pt]$

Menghitung pOH NH3 awal (mula-mula)
$\mathsf{[OH^-] = \sqrt{K_b \times [NH_3]}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = \sqrt{3 \times 10^{-7} \times 3 \times 10^{-2}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = \sqrt{9 \times 10^{-9}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = 3 \times 10^{-4{,}5}}\\[10 pt]$

$\mathsf{pOH = -log~[OH^-]}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pOH}} = -log~(3 \times 10^{-4{,}5})}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pOH}} = 4{,}5 -log~3}\\[10 pt]$

Menghitung pH NH3 awal (mula-mula)
$\mathsf{pH = 14 - pOH}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 14 - (4{,}5 - log~3)}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 14 - 4{,}5 + log~3}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 9{,}5 + log~3}\\[10 pt]$

Jawaban yang sesuai D.




Soal #2
Sebanyak 100 mL larutan NH4OH 0,06 M dicampurkan ke dalam 400 mL C6H5COOH  0,015 M yang pH-nya 3,5 – log 3.
Jika larutan campuran sebesar 7 – log 2, pH larutan NH4OH awal adalah .....
  1. 10,5 + log 3
  2. 10,5 – log 3
  3. 9,5 + log 3
  4. 9,5 – log 3
  5. 8,5 + log 3

Pembahasan Soal #2 Metode Logaritma Penuh
Memeriksa jumlah zat dalam campuran, untuk memastikan jenis campurannya apakah tepat habis bereaksi atau ada yang bersisa. Bila tepat habis bereaksi berarti campuran tersebut menghasilkan garam terhidrolisis, bila bersisa kemungkinan campuran bersifat asam/basa/penyangga.
Jumlah NH4OH = 100 mL × 0,06 M
Jumlah NH4OH = 6 mmol

Jumlah C6H5COOH = 400 mL × 0,015 M
Jumlah C6H5COOH = 6 mmol
Reaksi Setara NH4OH + C6H5COOH C6H5COONH4 + H2O
Awal 6 mmol 6 mmol - -
Bereaksi –6 mmol –6 mmol +6 mmol +6 mmol
Keset. - - 6 mmol 6 mmol

Jadi campuran larutan menghasilkan garam yang terhidrolisis total, karena berasal dari basa lemah dan asam lemah. Dengan demikian konsentrasi garam tidak mempengaruhi pH campuran.

Untuk menghitung pH NH4OH awal perlu dihitung pKb NH4OH  dari rumus pH = 7 + ½ (pKa – pKb). karena pKa C6H5COOH juga belum diketahui, maka perlu dihitung pKa C6H5COOH lebih dahulu menggunakan rumus:
pH C6H5COOH  = ½ (pKa – log [C6H5COOH])
3,5 – log 3 = ½ (pKa – log [0,015])
2(3,5 – log 3) = 2.½ (pKa – log [1,5 × 10–2])
7 – 2.log 3 = pKa – log 1,5 + 2
7 – 2 – log 32 = pKa – log 1,5
pKa = 5 – log 9 + log 1,5
pKa = 5 – (log 9 – log 1,5)
pKa = 5 – (log 9/1,5)
pKa = 5 – log 6

Menghitung pKb NH4OH dari campuran NH4OH dengan C6H5COOH menggunakan rumus pH garam terhidrolisis total (pH campuran).
pH = 7 + ½ (pKa – pKb)
2.pH = 14 + pKa – pKb
2(7 – log 2) = 14 + 5 – log 6 – pKb
14 – 2log 2 = 19 – log 6  – pKb
pKb = 19 – log 6 – 14 + 2log 2
pKb = 19 – 14 – log 6 + log 22
pKb = 5 – log 6 + log 22
pKb = 5 – (log 6 – log 4)
pKb = 5 – log (6/4)
pKb = 5 – log 1,5

Menghitung pOH NH4OH
pOH = ½ (pKb – log [NH4OH])
pOH = ½ (5 – log 1,5 – log [0,06])
pOH = ½ (5 – log 1,5 – log (6×10–2)
pOH = ½ (5 – log 1,5 – log 6 – log 10–2)
pOH = ½ (5 – (log 1,5 + log 6) + 2)
pOH = ½ (7 – log (1,5 × 6))
pOH = ½ (7 – log 9)
pOH = ½ (7 – log 32)
pOH = ½ (7 – 2log 3)
pOH = 3,5 – log 3

Ubah pOH NH4OH menjadi pH NH4OH:
pH = 14 – pOH NH3
pH = 14 – (3,5 – log 3)
pH = 14 – 3,5 + log 3
pH = 10,5 + log 3

Jawaban yang sesuai A.


Pembahasan Soal #2 Metode Biasa
Rumus hitung [H+] untuk garam yang mengalami hidrolisis total
$\mathsf{[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}}\\[10 pt]$

Dari soal:
pH campuran = 7 – log 2
→ [H+]camp = 2 × 10–7

Kw = 10–14

pH C6H5COOH = 3,5 – log 3
→ [H+] (C6H5COOH) = 3 × 10–3,5

Menghitung Ka C6H5COOH:
$\mathsf{[H^+]_{C_6H_5COOH} = \sqrt{K_a \times [C_6H_5COOH]}}\\[10 pt]$
$\mathsf{3 \times 10^{-3{,}5} = \sqrt{K_a \times 1,5 \times 10^{-2}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{(3 \times 10^{-3{,}5})^2 = K_a \times 1,5 \times 10^{-2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{9 \times 10^{-7} = K_a \times 1,5 \times 10^{-2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{K_a = \dfrac{9 \times 10^{-7}}{1,5 \times 10^{-2}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_a}} = 6 \times 10^{-5}}$

Menghitung Kb NH4OH:
$\mathsf{[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{[H^+]^2 = \dfrac{K_w \times K_a}{K_b}}\\[10 pt]$
$\mathsf{K_b = \dfrac{K_w \times K_a}{[H^+]^2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = \dfrac{10^{-14} \times 6 \times 10^{-5}}{(2 \times 10^{-7})^2}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = \dfrac{6 \times 10^{-19}}{4 \times 10^{-14}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{K_b}} = 1{,}5 \times 10^{-5}}\\[10 pt]$

Menghitung pOH NH4OH awal (mula-mula)
$\mathsf{[OH^-] = \sqrt{K_b \times [NH_3]}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = \sqrt{1{,}5 \times 10^{-5} \times 6 \times 10^{-2}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = \sqrt{9 \times 10^{-7}}}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{[OH^-]}} = 3 \times 10^{-3{,}5}}\\[10 pt]$

$\mathsf{pOH = -log~[OH^-]}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pOH}} = -log~(3 \times 10^{-3{,}5})}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pOH}} = 3{,}5 -log~3}\\[10 pt]$

Menghitung pH NH4OH awal (mula-mula)
$\mathsf{pH = 14 - pOH}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 14 - (3{,}5 - log~3)}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 14 - 3{,}5 + log~3}\\[10 pt]$
$\mathsf{{\color {white}{pH}} = 10{,}5 + log~3}\\[10 pt]$
Jawaban yang sesuai A.

CMIIW
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2020 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info