Soal Ambang Batas, Ksp, dan pH Larutan beserta Penyelesaian

Minggu, 22 Maret 2020 edit

Siswa kadang gagap ketika menghadapi soal-soal yang terkait Ksp, dan pemilihan pH yang tepat untuk memisahkan beberapa zat dalam campuran basa. Mungkin kurang berlatih padahal prinsipnya sederhana, "perhatikan ambang batas jenuh setiap zat dalam campuran, bandingkan apakah lewat jenuh atau belum". Hitung Qc (atau HKKI) dan bandingkan dengan Ksp. Apakah nilainya lebih besar, sama dengan, atau lebih kecil. Berikut contoh soal tentang pemisahan campuran basa berdasarkan pH yang dapat dikondisikan.

Istilah Qc adalah hasil kali konsentrasi ion-ion, atau boleh disingkat HKKI (untuk memudahkan mengingat). Konsentrasi ion-ion yang dimaksud bukanlah konsentrasi pada keadaan kesetimbangan. Kalau hasil konsentrasi ion-ion saat kesetimbangan disebut Ksp.

Soal
Pada pH berapakah yang tepat untuk memisahkan campuran larutan yang mengandung Mg2+ dan Ca2+ dengan konsentrasi masing-masing 0,1 M? Diketahui nilai-nilai Ksp pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm, Ksp Mg(OH)2 = 5,6 × 10–12 dan Ksp Ca(OH)2 = 5,0 × 10–6.
  1. 4
  2. 6
  3. 10
  4. 12
  5. 13

Penyelesaian Soal:
Ketentuan tentang pengendapan berdasarkan Qc atau HKKI (hasil kali kelarutan ion) dan nilai Ksp.
  • Jika HKKI < Ksp, larutan belum jenuh.
  • Jika HKKI = Ksp, larutan tepat jenuh.
  • Jika HKKI > Ksp, terjadi pengendapan.
Mg(OH)2 ⇌ Mg2+ + 2OH
HKKI Mg(OH)2 = [Mg2+][OH]2

Ca(OH)2 ⇌ Ca2+ + 2OH
HKKI Ca(OH)2 = [Ca2+][OH]2

a. Menghitung konsentrasi [OH], pOH, dan pH Mg(OH)2 agar terjadi endapan
Syarat:
HKKI Mg(OH)2 > Ksp Mg(OH)2
[Mg2+][OH]2 > Ksp Mg(OH)2
0,1 × [OH]2 > 5,6 × 10–12
[OH]2 > (5,6 × 10–12) ÷0,1
[OH]2 > 5,6 × 10–11
[OH] > √(5,6 × 10–11)
[OH] > 7,48 × 10–6 M
Jadi [OH] larutan harus lebih dari 7,48 × 10–6 M, misalnya 1 × 10–6 atau 1 × 10–5 dan seterusnya. Artinya pada konsentrasi tersebut sudah memenuhi syarat terbentuknya endapan karena HKKI Mg(OH)2 > Ksp Mg(OH)2

pOH < –log [OH]
pOH < –log (7,48 × 10–6)
pOH < 6 – log 7,48

pH > 14 – pOH
pH > 14 – (6 – log 7,48)
pH > 14 – 6 + log 7,48
pH > 8 + log 7,48

Ingat [OH] ↑ maka pOH ↓ dan pH ↑, agar Mg(OH)2 mengendap pH harus di atas (8 + log 7,48), di bawah pH ini maka Mg(OH)2 masih belum mengendap atau masih dalam bentuk larutan.

b. Menghitung konsentrasi [OH], pOH, dan pH Ca(OH)2 agar terjadi endapan
Syarat:
HKKI Ca(OH)2 > Ksp Ca(OH)2
[Ca2+][OH]2 > Ksp Ca(OH)2
0,1 × [OH]2 > 5,0 × 10–6
[OH]2 > (5,0 × 10–6) ÷0,1
[OH]2 > 5,0 × 10–5
[OH] > √(5,0 × 10–5)
[OH] > 7,07 × 10–3 M

Jadi [OH] larutan harus lebih dari 7,07 × 10–3 M. Misalnya 1 × 10–3 atau 1 × 10–2 dan seterusnya. Artinya pada konsentrasi tersebut sudah memenuhi syarat terbentuk endapan Ca(OH)2 karena HKKI Ca(OH)2 > Ksp Ca(OH)2

pOH < –log [OH]
pOH < –log (7,07 × 10–3)
pOH < 3 – log 7,07

pH > 14 – pOH
pH > 14 – (3 – log 7,07)
pH > 14 – 3 + log 7,07
pH > 11 + log 7,07

Ingat [OH] ↑ maka pOH ↓ dan pH ↑, agar Ca(OH)2 mengendap pH harus di atas (11 + log 7,07), di bawah pH ini maka Ca(OH)2 masih belum mengendap atau masih dalam bentuk larutan.

c. Kesimpulan:
Mg(OH)2 → akan mengendap ketika pH > 8 + log 7,48 (pH 8 lebih atau persisnya pH > 8,87)
Ca(OH)2 → akan mengendap ketika pH > 11 + log 7,07 (pH 11 lebih atau persisnya pH > 11,85)

Agar dapat dipisahkan maka salah satu harus mengendap sementara yang lain masih ada dalam bentuk larutannya.

Di antara pilihan yang tersedia, pH 10 adalah yang tepat untuk memisahkan Mg(OH)2 dengan Ca(OH)2. Pada pH 10, Mg(OH)2 sudah mengendap karena pH pengendapan Mg(OH)2 lebih dari 8,87, sementara pada pH 10 Ca(OH)2 masih dalam bentuk larutan, sebab Ca(OH)2 baru mengendap bila pH lebih dari 11.

Pada pH 4 atau 6 baik Mg(OH)2 maupun Ca(OH)2 masih dalam bentuk larutan, jadi belum dapat dipisahkan.
Pada pH 12 atau 13 baik Mg(OH)2 maupun Ca(OH)2 keduannya telah mengendap, jadi tidak dapat dipisahkan.


Kalkulator Kelarutan dan Ksp yang tersedia di blog ini dapat diakses dari pranala berikut:

  1. Kalkulator Kelarutan(s) dan Tetapan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)
  2. Kalkulator Ksp untuk Larutan Jenuh yang Diketahui pH–nya
  3. Kalkulator Kelarutan Zat Akibat Kehadiran Ion Senama (Common ion)
  4. Kalkulator Perbandingan Kelarutan Antarzat Bila Diketahui Ksp-nya
  5. Kalkulator Pengendapan Selektif
  6. Simulator "Endapan Apa yang Terbentuk?"


Catatan penting:
Formula konversi pH dan pOH:
14 = pH + pOH

Simulasi kesebandingan [OH] ↑ maka pOH ↓ dan pH ↑
[OH] = 10–7 → pOH = 7 → pH = 7
[OH] = 10–6 → pOH = 6 → pH = 8
[OH] = 10–5 → pOH = 5 → pH = 9
[OH] = 10–3 → pOH = 3 → pH = 11
[OH] = 10–1 → pOH = 1 → pH = 13


Simulasi kesebandingan [H+] ↑ maka pH ↓
[OH] = 10–7 → pH = 7
[OH] = 10–6  → pH = 6
[OH] = 10–5 → pH = 5
[OH] = 10–3 → pH = 3
[OH] = 10–1 → pH = 1

[H+] ↑ maka pH ↓, konsentrasi larutan asam berbanding terbalik dengan nilai pH
[OH] ↑ maka pH ↑, konsentrasi larutan basa berbanding lurus dengan nilai pH

CMIIW
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

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