Cara Menghitung pH Campuran Dua Asam Lemah Berbeda

Rabu, 27 Maret 2019 edit

Bagaimana menghitung pH campuran asam lemah HCOOH dan asam lemah CH3COOH dengan beberapa data diketahui. Berikut ulasan cara menghitung pH campuran dari dua asam lemah  yang berbeda. urip.info


Sekilas banyak yang menduga bahwa untuk menentukan pH campuran dua asam lemah cukup menghitung [H+] setiap asam lemah dan menjumlahkan keduanya kemudian menghitung pH dari [H+] campuran itu. Ini tentu tidak benar. Karena dalam konsep reaksi kesetimbangan asam tidak seperti itu. urip.info

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


Bila ditinjau berdasarkan HA yang kemudian ditambahkan HB diperoleh urip.info
[H+] = c1α1 + c2α2
urip.info
maka berlaku: urip.info
urip.info
Ka1 = $\mathsf{\dfrac{[H^+][A^-]}{[HA]}}$
urip.info
Ka1 = $\dfrac{(c_1\alpha_1+ c_2\alpha_2)( c_1\alpha_1)}{c_1-c_1\alpha_1}$
urip.info
Ka1 = $\dfrac{(c_1\alpha_1+ c_2\alpha_2)( c_1\alpha_1)}{c_1(1-\alpha_1)}$
urip.info
Ka1 = $\dfrac{(c_1\alpha_1+ c_2\alpha_2)\alpha_1}{1-\alpha_1}$
urip.info
Karena nilai α<< 1, maka
Ka1 = $(c_1\alpha_1+ c_2\alpha_2)\alpha_1$
Ka1 = $c_1(\alpha_1)^2+ c_2\alpha_1\alpha_2$

Bila ditinjau berdasarkan HB yang kemudian ditambahkan HA diperoleh
[H+] =   c2α+ c1α1
urip.info
maka berlaku: urip.info
urip.info
Ka2 = $\mathsf{\dfrac{[H^+][B^-]}{[HB]}}$
urip.info
Ka2 = $\dfrac{(c_2\alpha_2+ c_1\alpha_1)( c_2\alpha_2)}{c_2-c_2\alpha_2}$
urip.info
Ka2 = $\dfrac{(c_2\alpha_2+ c_1\alpha_1)( c_2\alpha_2)}{c_2(1-\alpha_2)}$
urip.info
Ka2 = $\dfrac{(c_2\alpha_2+ c_1\alpha_1)\alpha_2}{1-\alpha_2}$
urip.info
Karena nilai α<< 1
Ka2 = $(c_2\alpha_2+ c_1\alpha_1)\alpha_2$
Ka2 = $c_2(\alpha_2)^2+ c_1\alpha_1\alpha_2$
urip.info
Untuk mendapatkan hubungan antara Ka dan α , nilai Ka setiap asam dikali dengan konsentrasi masing-masing.
Ka1 = $c_1(\alpha_1)^2+ c_2\alpha_1\alpha_2$
Ka1 c= $(c_1)^2(\alpha_1)^2+ c_1c_2\alpha_1\alpha_2$
urip.info
Ka2 = $c_2(\alpha_2)^2+ c_1\alpha_1\alpha_2$
Ka2 c= $(c_2)^2(\alpha_2)^2 + c_1c_2\alpha_1\alpha_2$
urip.info
Penjumlahan Ka1 c+ Ka2 c diperoleh
⇒ $[(c_1)^2(\alpha_1)^2+ c_1c_2\alpha_1\alpha_2]+[(c_2)^2(\alpha_2)^2+ c_1c_2\alpha_1\alpha_2]$
⇒ $(c_1)^2(\alpha_1)^2+ 2 c_1c_2\alpha_1\alpha_2+(c_2)^2(\alpha_2)^2$
⇒ $(c_1\alpha_1)^2+ 2 c_1c_2\alpha_1\alpha_2+(c_2\alpha_2)^2$
⇒ $(c_1\alpha_1+c_2\alpha_2)^2$
Ka1 c+ Ka2 c= $(c_1\alpha_1+c_2\alpha_2)^2$
urip.info
[H+] = c1α1 + c2αurip.info
[H+] = $c_1\alpha_1+c_2\alpha_2 = \sqrt{K_{a1}c_1+K_{a2}c_2}$
urip.info
Referensi dari sini, dan beberapa buku General Chemistry.

Lalu apakah berbeda bila menggunakan penjumlahan langsung dari rumus [H+] masing-masing asam lemah? Jawabnya jelas berbeda walau selisih tidak signifikan.
urip.info
Mari bandingkan perhitungan rumus di atas untuk soal berikut.
Hitunglah pH campuran asam lemah CH3COOH 0,01 M dan KCH3COOH = 1,8 × 10–5 dengan HCOOH 0,01 M dan KHCOOH = 1,8 × 10–4urip.info
urip.info
Perhitungan dengan menggunakan rumus hasil penurunan adalah sebagai berikut.
[H+] = $\sqrt{K_{a1}c_1+K_{a2}c_2}$
[H+] = $\sqrt{(1{,}8\times 10^{-5} \cdot 0{,}01)+(1{,}8\times 10^{-4} \cdot 0{,}01)}$
[H+] = $\sqrt{(1{,}8\times 10^{-7}) + (1{,}8\times 10^{-6})}$
[H+] = $\sqrt{1{,}98\times 10^{-6}}$
[H+] = $1{,}407\times 10^{-3}$
urip.info
pH = –log[H+]
pH = –log(1,407 × 10–3)
pH = 2,85 urip.info
urip.info
Perhitungan pH berdasar [H+] satu persatu kemudian dijumlahkan
[H+] = $\sqrt{K_{a1}c_1}$
[H+] = $\sqrt{1{,}8\times 10^{-5} \cdot 0{,}01}$
[H+] = $\sqrt{1{,}8\times 10^{-7} }$
[H+] = 0,000424264
urip.info
[H+] = $\sqrt{K_{a2}c_2}$
[H+] = $\sqrt{1{,}8\times 10^{-4} \cdot 0{,}01}$
[H+] = $\sqrt{1{,}8\times 10^{-6} }$
[H+] = 0,001341641
urip.info
Total [H+] = 0,000424264 + 0,001341641
Total [H+] = 0,001766 M
urip.info
pH = –log[H+]
pH = –log(1,766 × 10–3)
pH = 2,75
urip.info
pH campuran asam lemah dengan asam lemah namun memiliki perbedaan yang besar memang dapat disederhanakan perhitungannya. Namun dengan menggunakan rumus
[H+] = $\sqrt{K_{a1}c_1+K_{a2}c_2}$
tetap dapat memberikan hasil yang sama.
urip.info
Hitung pH campuran dua asam lemah 0,1 M HCN (Ka = 6,2 × 10-10) dan 0,5 M HNO2 (Ka = 4 × 10-4),
urip.info
Penyelesaian:
[H+] = $\sqrt{K_{a1}c_1+K_{a2}c_2}$
[H+] = $\sqrt{(6{,}2\times 10^{-10} \cdot 0{,}1)+(4{,}0\times 10^{-4} \cdot 0{,}5)}$
[H+] = $\sqrt{(2{,}2\times 10^{-11}) + (2{,}0\times 10^{-4})}$
[H+] = $\sqrt{2{,}0\times 10^{-4}}$
[H+] = $1{,}414\times 10^{-2}$ M
urip.info
pH = –log[H+]
pH = –log(1,414 × 10–2)
pH = 1,85
urip.info
Tampak bahwa dalam penentuan pH campuran asam lemah dengan asam lemah boleh hanya menghitung pH dari asam yang memiliki nilai Ka yang jauh lebih besar. Meski demikian perlu kehati-hatian dalam menentukan pH campuran seperti ini bila nilai kedua Ka dari asam lemah tidak jauh beda.
urip.info
Catatan rumusan di atas hanya berlaku untuk asam lemah monoprotik, asam lemah yang hanya memiliki 1 atom H.
urip.info
CMIIW
Urip Rukim
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2019 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info