Cara Menghitung pH Larutan setelah Diencerkan dengan Kelipatan Tertentu

Pengenceran larutan asam-basa merupakan hal biasa yang sering dilakukan dalam aktivitas di laboratorium kimia. Ada hubungan yang unik antara pH dengan pengenceran larutan berupa tren perubahan larutan. Semakin encer larutan pH semakin mendekati angka pH 7. Bagaimana maksud pH mendekati angka 7 ini dibahas pada tulisan berikut.



Pengenceran adalah proses penambahan pelarut ke dalam suatu larutan. Jumlah zat terlarut tetap, tidak berubah hanya volume larutan yang berubah setelah ditambahkan pelarut.

Konsep pengenceran sendiri pernah dibahas di sini. Untuk hitungan hubungan pengenceran dengan pH dapat menggunakan alat bantu hitung seperti di sini. Silakan gunakan alat bantu hitung tersebut untuk memudahkan pemahaman hubungan pH dan pengenceran larutan asam-basa ini.

Prinsip hubungan pH dengan pengenceran larutan asam dan basa seperti pada diagram berikut.

pH larutan asam mula-mula di bawah 7 ketika diencerkan terus menerus maka pH akan mendekati 7 tetapi tidak pernah sama dengan 7 apa lagi lebih. Dengan kata lain pH asam semakin tinggi bila diencerkan hingga mendekati 7.

pH larutan basa mula-mula di atas 7 ketika diencerkan terus menerus maka pH akan mendekati 7 tetapi tidak pernah sama dengan 7 apa lagi lebih di bawah 7. Dengan kata lain pH basa semakin rendah bila diencerkan hingga mendekati 7.

• Setiap pengenceran 10 kali dari volume semula maka pH berubah 1 satuan pH.
• Setiap pengenceran 100 kali dari volume semula maka pH berubah 2 satuan pH.
• Setiap pengenceran 1000 kali dari volume semula maka pH berubah 3 satuan pH.
• Setiap pengenceran 10.000 kali dari volume semula maka pH berubah 4 satuan pH.

Demikian seterusnya tetapi tidak akan pernah melewati pH 7 dan hanya mendekati 7 atau hampir 7.





Contoh Perhitungan Asam Kuat HA
100 mL HA 0,02 M, diencerkan 1000 kali, hitunglah perubahan pH setelah diencerkan!

Arti kata diencerkan 1000 kali adalah volume akhir sama dengan 1000 kali dari volume awal.

[H⁺]_awal = [HA] = 0,02 M atau 2×10^–2 M
pH_awal = –log [H⁺]
pH_awal = –log [2×10^–2]
pH_awal = 1,70

[H⁺]_akhir = [HA]_akhir
[H⁺]_akhir = $\mathsf{\dfrac{100~mL~\times~0{,}02~M}{100~mL~\times~1000}}$
[H⁺]_akhir =  $\mathsf{2 \times 10^{-5}}$ M

pH_akhir = –log [H⁺]_akhir
pH_akhir = –log [2×10^–5]
pH_akhir = 4,70

Jadi pH awal 1,70 setelah diencerkan 1000 kali pH naik menjadi 4,70, dengan kata lain terjadi kenaikan pH sebesar 3.

Contoh Perhitungan Asam Kuat H₂A
50 mL H₂A 0,01 M, diencerkan 20 kali, hitunglah perubahan pH setelah diencerkan!

Arti kata diencerkan 20 kali adalah volume akhir  sama dengan 20 kali dari volume awal.

[H⁺]_awal = 2×[H₂A] = 2×0,01 M atau 2×10^–2 M
pH_awal = –log [H⁺]
pH_awal = –log [2×10^–2]
pH_awal = 1,70

[H⁺]_akhir = 2×[H₂A]_akhir
[H⁺]_akhir = $\mathsf{2\times\dfrac{50~mL~\times~0{,}01~M}{50~mL~\times~20}}$
[H⁺]_akhir =  $\mathsf{1 \times 10^{-3}}$ M

pH_akhir = –log [H⁺]_akhir
pH_akhir = –log [1×10^–3]
pH_akhir = 3,00

Jadi pH awal 1,70 setelah diencerkan 20 kali pH naik menjadi 3,00. 

Untuk perhitungan pH dari basa kuat serupa dengan contoh hitungan, hanya perlu penyesuaian konversi pOH menjadi pH.

Bagaimana bila pengenceran tidak kelipatan 10ⁿ, misalnya 20 kali, 24 kali, atau 85 kali? Jawabannya,  ya sama dengan prosedur di atas. Silakan menggunakan rumus umum berikut.

Pengenceran asam kuat HA
[H⁺]_akhir = [HA]_akhir
[H⁺]_akhir = $\mathsf{\dfrac{volume_{awal}~\times~[HA]_{awal}}{volume_{awal}~\times~pengenceran~sekian~kali}}$

[H⁺]_akhir = $\mathsf{\dfrac{[HA]_{awal}}{pengenceran~sekian~kali}}$


Pengenceran asam kuat H₂A
[H⁺]_akhir = [H₂A]_akhir
[H⁺]_akhir = $\mathsf{2\times\dfrac{volume_{awal}~\times~[H_2A]_{awal}}{volume_{awal}~\times~pengenceran~sekian~kali}}$

[H⁺]_akhir = $\mathsf{\dfrac{2\times [H_2A]_{awal}}{pengenceran~sekian~kali}}$


Pengenceran basa kuat BOH
[OH^–]_akhir = [BOH]_akhir
[OH^–]_akhir = $\mathsf{\dfrac{volume_{awal}~\times~[BOH]_{awal}}{volume_{awal}~\times~pengenceran~sekian~kali}}$

[OH^–]_akhir = $\mathsf{\dfrac{[BOH]_{awal}}{pengenceran~sekian~kali}}$


Pengenceran basa kuat B(OH)₂
[OH^–]_akhir = [B(OH)₂]_akhir
[OH^–]_akhir = $\mathsf{2\times\dfrac{volume_{awal}~\times~[B(OH)_2]_{awal}}{volume_{awal}~\times~pengenceran~sekian~kali}}$

[OH^–]_akhir = $\mathsf{\dfrac{2\times [B(OH)_2]_{awal}}{pengenceran~sekian~kali}}$

Hubungan antara perubahan pH dengan pengenceran larutan asam/basa lemah
Simak contoh dan kesimpulannya.

Larutan asam hipoklorit mempunyai tetapan ionisasi sebesar 3,0 × 10^–8. Larutan tersebut akan mengalami perubahan pH dari 5 – log 3 menjadi 6 – log 3 jika diencerkan sebanyak....

1. 250 kali
2. 100 kali
3. 50 kali
4. 25 kali
5. 10 kali

Penyelesaian prosedural:
Konversi pH menjadi [H⁺] untuk pH sebelum dan setelah diencerkan.

pH_awal = 5 – log 3

[H⁺]_awal = 3 × 10^–5.

[H⁺]_awal = $\mathsf{\sqrt{[HClO_{awal}] \times K_a}}$

[H⁺]_awal² = $\mathsf{[HClO_{awal}] \times K_a}$

[HClO]_awal = $\mathsf{\dfrac{[H^+_{awal}]^2}{K_a}}$

[HClO]_awal = $\mathsf{\dfrac{(3 \times 10^{-5})^2}{3 \times 10^{-8}}}$

[HClO]_awal = $\mathsf{\dfrac{9 \times 10^{-10}}{3 \times 10^{-8}}}$

[HClO]_awal = $\mathsf{3 \times 10^{-2}}$ M

pH_akhir = 6 – log 3

[H⁺]_akhir = 3 × 10^–6.

[HClO]_akhir = $\mathsf{\dfrac{[H^+]_{akhir}^2}{K_a}}$

[HClO]_akhir = $\mathsf{\dfrac{(3 \times 10^{-6})^2}{3 \times 10^{-8}}}$

[HClO]_akhir = $\mathsf{\dfrac{9 \times 10^{-12}}{3 \times 10^{-8}}}$

[HClO]_akhir = $\mathsf{3 \times 10^{-4}}$ M

Kelipatan pengenceran = $\mathsf{\dfrac{[HClO]_{awal}}{[HClO]_{akhir}}}$

Kelipatan pengenceran = $\mathsf{\dfrac{3 \times 10^{-2}}{3 \times 10^{-4}}}$

Kelipatan pengenceran = $\mathsf{1 \times 10^{2}}$

Kelipatan pengenceran = $\mathsf{100}$ kali

Secara umum hubungan perubahan pH (ΔpH) dengan kelipatan pengenceran (n kali) sebagai berikut:
asam/basa kuat monovalen, n = 10^ΔpH kali
asam/basa kuat divalen, n = 10^2ΔpH kali
asam/basa lemah, n = 10^2ΔpH kali

Pada soal di atas secara instan dapat dihitung pengencerannya (n) dengan ΔpH = |pH akhir - pH awal|

ΔpH = |pH akhir – pH awal|
ΔpH = |6 – log 3 – (5–log 3)|
ΔpH = |6 – log 3 – 5 + log 3|
ΔpH = |6 – 5 – log 3 + log 3|
ΔpH = 1

n = 10^2ΔpH
kalin = 10^(2×1) kali
n = 10² kali
n = 100 kali