Memahami kurva titrasi asam-basa sangat penting sebagai salah satu cara menentukan pH suatu larutan yang belum ditentukan. Titrasi asam lemah dengan basa kuat atau titrasi basa lemah dengan asam kuat pada prosesnya akan menghasilkan larutan penyangga bila secara proporsi jumlah komponen asam/basa lemah berlebih. Bilamana penambahan asam/basa kuat pada basa/asam lemah telah membentuk larutan penyangga akan dijelaskan pada tulisan ini.
Sebelum berlanjut ke topik utama ada baiknya mengingat kembali tentang komponen dalam larutan penyangga:
Larutan penyangga asam: asam lemah dan konjugat dari asam lemah
Larutan penyangga basa: basa lemah dan konjugat dari basa lemah
Misal:
CH3COOH (asam lemah) dengan CH3COO– (konjugat asam lemah)
HF (asam lemah) dengan F– (konjugat asam lemah)
HClO (asam lemah) dengan ClO– (konjugat asam lemah)
NH4OH (basa lemah) dengan NH4+ (konjugat basa lemah)
CH3NH2 (basa lemah) dengan CH3NH3+ (konjugat basa lemah)
C5H5N (basa lemah) dengan C5H5NH+ (konjugat basa lemah)
Daerah penyangga dapat ditentukan dengan menggunakan larutan indikator yang sesuai. Indikator yang dimaksud harus mengalami perubahan warna yang mudah diamati. Tentang pemilihan larutan indikator ini silakan di simak di sini.
Manakah daerah larutan penyangga (buffer region) pada kurva hasil titrasi?
Metode Kalkulatif
Metode kalulatif ini digunakan bila tersedia cukup data dari kurva hasil titrasi.
Berdasarkan definisi larutan penyangga, larutan yang mampu mempertahankan pHnya ketika ditambahkan sedikit asam atau basa atau diencerkan. pH campuran larutan tersebut tidak banyak mengalami perubahan.
Kata "tidak banyak" ini di beberapa referensi ada yang mengatakan tidak lebih dari 1 satuan pH. Ini akan memudahkan memperkirakan daerah penyangga.
Ada petunjuk yang mudah dikenali bahwa daerah penyangga itu pHnya berada di sekitar titik tengah (midpoint) daerah penyangga.
Titik tengah ini nilai pHnya sama dengan nilai pKa kalau penyangga asam dan (14 – pKb) kalau penyangga basa. Titik tengah ini menandai bahwa [asam/basa lemah] = [konjugatnya]
Daerah penyangga asam biasa dimulai di sekitar pKa – 1 hingga pKa + 1.
Daerah penyangga asam biasa dimulai di sekitar (14 – pKb) – 1 hingga (14 – pKb) + 1.
Misal Ka dari asam lemah yang menjadi komponen penyangga itu 10–5,
pKa = –log Ka
pKa = –log 10–5
pKa = 5.
Jadi rentang daerah penyangga pada kurva titrasi dimulai dari pH 5 – 1 atau 4 hingga pH 5 + 1 atau 6.
Misal Kb dari basa lemah yang menjadi komponen penyangga itu 10–5,
pKb = –log Kb
pKa = –log 10–5
pKa = 5.
(14 – pKb) = (14 – 5) = 9
Jadi rentang daerah penyangga basa pada kurva titrasi dimulai dari pH 9 – 1 atau 8 hingga pH 9 + 1 atau 10.
Bagaimana bila pada soal tidak diketahui nilai Ka dari asam lemah atau Kb dari basa lemah?
Daerah penyangga biasanya selalu berada pada kurva yang relatif datar, dengan rentang pH sekitar 2 satuan. Angka 2 ini tidak persis 2 satuan bisa lebih sedikit atau kurang sedikit. Yang jelas kurva mesti relatif datar yang menandakan perubahan pH tidak terlalu banyak.
Contoh Penerapan
Kurva titrasi asam lemah CH3COOH bervolume 25 mL dengan basa kuat NaOH. Konsentrasi masing-masing 0,1 M. Nilai Ka = 1,74.10–5
→ pKa = –log (1,74.10–5)
→ pKa = 4,76 (sebagai titik tengah daerah penyangga asam).
Daerah penyangga pada kurva akan terletak pada pH sekitar 3,76 hingga 5,76.
Kurva titrasi basa lemah NH3 bervolume 25 mL dengan asam kuat HCl. Konsentrasi masing-masing 0,1 M. Nilai Kb NH3 = 1,78.10–5
→ pKb = –log (1,78.10–5)
→ pKb = 4,75.
(14 – pKb) = (14 – 4,75)
(14 – pKb) = 9,25 (sebagai titik tengah daerah penyangga basa)
Daerah penyangga pada kurva akan terletak pada pH sekitar 10,25 hingga 8,25.
Metode Geometri (Perkiraan)
Cara lain untuk menentukan titik tengah dan titik ekuivalen pada kurva titrasi asam basa dapat dilakukan secara geometri. Tentu saja hasil ploting kurva harus benar.
Sebagai contoh menggunakan kurva di atas.
Referensi:
Sebelum berlanjut ke topik utama ada baiknya mengingat kembali tentang komponen dalam larutan penyangga:
Larutan penyangga asam: asam lemah dan konjugat dari asam lemah
Larutan penyangga basa: basa lemah dan konjugat dari basa lemah
Misal:
CH3COOH (asam lemah) dengan CH3COO– (konjugat asam lemah)
HF (asam lemah) dengan F– (konjugat asam lemah)
HClO (asam lemah) dengan ClO– (konjugat asam lemah)
NH4OH (basa lemah) dengan NH4+ (konjugat basa lemah)
CH3NH2 (basa lemah) dengan CH3NH3+ (konjugat basa lemah)
C5H5N (basa lemah) dengan C5H5NH+ (konjugat basa lemah)
Daerah penyangga dapat ditentukan dengan menggunakan larutan indikator yang sesuai. Indikator yang dimaksud harus mengalami perubahan warna yang mudah diamati. Tentang pemilihan larutan indikator ini silakan di simak di sini.
Manakah daerah larutan penyangga (buffer region) pada kurva hasil titrasi?
Metode Kalkulatif
Metode kalulatif ini digunakan bila tersedia cukup data dari kurva hasil titrasi.
Berdasarkan definisi larutan penyangga, larutan yang mampu mempertahankan pHnya ketika ditambahkan sedikit asam atau basa atau diencerkan. pH campuran larutan tersebut tidak banyak mengalami perubahan.
Kata "tidak banyak" ini di beberapa referensi ada yang mengatakan tidak lebih dari 1 satuan pH. Ini akan memudahkan memperkirakan daerah penyangga.
Ada petunjuk yang mudah dikenali bahwa daerah penyangga itu pHnya berada di sekitar titik tengah (midpoint) daerah penyangga.
Titik tengah ini nilai pHnya sama dengan nilai pKa kalau penyangga asam dan (14 – pKb) kalau penyangga basa. Titik tengah ini menandai bahwa [asam/basa lemah] = [konjugatnya]
Daerah penyangga asam biasa dimulai di sekitar pKa – 1 hingga pKa + 1.
Daerah penyangga asam biasa dimulai di sekitar (14 – pKb) – 1 hingga (14 – pKb) + 1.
Misal Ka dari asam lemah yang menjadi komponen penyangga itu 10–5,
pKa = –log Ka
pKa = –log 10–5
pKa = 5.
Jadi rentang daerah penyangga pada kurva titrasi dimulai dari pH 5 – 1 atau 4 hingga pH 5 + 1 atau 6.
Misal Kb dari basa lemah yang menjadi komponen penyangga itu 10–5,
pKb = –log Kb
pKa = –log 10–5
pKa = 5.
(14 – pKb) = (14 – 5) = 9
Jadi rentang daerah penyangga basa pada kurva titrasi dimulai dari pH 9 – 1 atau 8 hingga pH 9 + 1 atau 10.
Bagaimana bila pada soal tidak diketahui nilai Ka dari asam lemah atau Kb dari basa lemah?
Daerah penyangga biasanya selalu berada pada kurva yang relatif datar, dengan rentang pH sekitar 2 satuan. Angka 2 ini tidak persis 2 satuan bisa lebih sedikit atau kurang sedikit. Yang jelas kurva mesti relatif datar yang menandakan perubahan pH tidak terlalu banyak.
Contoh Penerapan
Kurva titrasi asam lemah CH3COOH bervolume 25 mL dengan basa kuat NaOH. Konsentrasi masing-masing 0,1 M. Nilai Ka = 1,74.10–5
→ pKa = –log (1,74.10–5)
→ pKa = 4,76 (sebagai titik tengah daerah penyangga asam).
Daerah penyangga pada kurva akan terletak pada pH sekitar 3,76 hingga 5,76.
Kurva titrasi basa lemah NH3 bervolume 25 mL dengan asam kuat HCl. Konsentrasi masing-masing 0,1 M. Nilai Kb NH3 = 1,78.10–5
→ pKb = –log (1,78.10–5)
→ pKb = 4,75.
(14 – pKb) = (14 – 4,75)
(14 – pKb) = 9,25 (sebagai titik tengah daerah penyangga basa)
Daerah penyangga pada kurva akan terletak pada pH sekitar 10,25 hingga 8,25.
Metode Geometri (Perkiraan)
Cara lain untuk menentukan titik tengah dan titik ekuivalen pada kurva titrasi asam basa dapat dilakukan secara geometri. Tentu saja hasil ploting kurva harus benar.
Sebagai contoh menggunakan kurva di atas.
- Buat beberapa garis menggunakan penggaris. Tarik garis dengan pensil mengikuti bagian kurva yang relatif lurus, baik secara vertikal atau horizontal atau diagonal/miring.
- Beri tanda pada perpotongan antargaris, pada contoh dibuat lingkaran merah dan huruf A-B-C
- Ukur jarak antar perpotongan dan tentukan titik tengahnya.
- Titik tengah antara A dan B diperkirakan merupakan titik tengah daerah penyangga atau nilai pKa.
- Tentukan koordinat titik tengah untuk memperkirakan pH dan volume titran yang digunakan.
- Titik tengah antara B dan C berupa garis vertikal diperkirakan merupakan titik ekuivalen kurva titrasi asam-basa.
- Tentukan koordinat titik ekuivalen untuk memperkirakan pH dan volume titran yang digunakan.
Referensi:
- Silberberg, 2010, Principles of General Chemistry, Second Edition, Pages 644-649, New York: Mc Graw Hill.
- https://slideplayer.com/slide/4497657/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar