Cara Mudah Menentukan Perbandingan Komponen dalam Larutan Penyangga

Berikut ini rumus untuk memudahkan dalam perhitungan perbandingan jumlah komponen dalam larutan penyangga. Dengan menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch larutan penyangga asam dengan asam lemah HA, dan larutan penyangga basa dengan basa lemah BOH dapat diperoleh hubungan:



HA ⇌ H⁺ + A^–
urip.info
$\mathsf{\dfrac{[H^+][A^-]}{[HA]} = K_a}$

$\mathsf{ \dfrac{[A^-]}{[HA]}=\dfrac{K_a}{[H^{+}]} }$

$\mathsf{\dfrac{[A^-]}{[HA]} = 10^{(pH - pK_a)}}$

---

urip.info
BOH ⇌ B⁺ + OH^–
urip.info
$\mathsf{ \dfrac{[B^+][OH^-]}{[BOH]}= K_b }$

$\mathsf{ \dfrac{[B^+]}{[BOH]}= \dfrac{K_b}{[OH^-]} }$

$\mathsf{\dfrac {[B^+]}{[BOH]} =10^{(pOH - pK_b)}}$

Karena pOH = 14 - pH

$\mathsf{\dfrac {[B^+]}{[BOH]} =10^{(14 - pH - pK_b)}}$

---

Pada contoh ini terdapat perhitungan logaritma dan anti logaritma.
Ingat aturan logaritma berikut:
log A = x → antilog x = 10^x = A
log 100 = 2 → antilog 2 = 10² = 100
log Aⁿ = y → n log A = y → antilog y = Aⁿ
antilog (x + y) = antilog x + antilog y = 10^x × 10^y
n antilog x = 10^x.n

---

Berikut contoh penerapan secara matematis, tidak real.

Contoh Soal-1:
Perbandingan [HCO₃^–] dengan [H₂CO₃] yang diperlukan untuk mempertahankan pH darah sebesar 7,4 dengan K_a H₂CO₃ = 4 × 10^–7 adalah.... (Diketahui log 2 = 0,3)

1. 1 : 1
2. 20 : 1
3. 10 : 1
4. 1 : 10
5. 1 : 20

Penyelesaian Contoh Soal-1:
pH = 7,4  urip.info
–log[H⁺] = 7,4
log[H⁺] = –7,4
 urip.info
Konversi pH ke [H⁺]
[H⁺] = antilog (–7,4)
[H⁺] = antilog (0,6 – 8)
[H⁺] = antilog (0,6) + antilog (–8)
[H⁺] = antilog (2 × 0,3) + antilog (–8)
[H⁺] = (2 × antilog (0,3)) + antilog (–8)
[H⁺] = (2²) × 10^–8
[H⁺] = 4 . 10^–8
 urip.info
Bila menggunakan kalkulator [H⁺] dapat dihitung,
[H⁺] = 10^–7,4
[H⁺] = 3,98×10^–8
boleh dibulatkan menjadi
[H⁺] = 4×10^–8
 urip.info
$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{K_a}{[H^{+}]} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{4\times 10^{-7}}{4\times 10^{-8}} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{40}{4} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{10}{1} }$
 urip.info
Jadi perbandingan [HCO₃^–] dengan [H₂CO₃] adalah 10 : 1.

---

 urip.info
Contoh Soal-2:
Berapa rasio [HCO₃^–] terhadap [H₂CO₃] pada pelari maraton yang kelelahan dengan pH darah 7,1? (Diketahui K_a H₂CO₃ = 4×10^–7 dan log 2 = 0,30)
 urip.info
Penyelesaian Contoh Soal-2:
pH = 7,1 urip.info
–log[H⁺] = 7,1
log[H⁺] = –7,1

Konversi pH ke [H⁺]
[H⁺] = antilog (–7,1)
[H⁺] = antilog (0,9 – 8)
[H⁺] = antilog (0,9) + antilog (–8)
[H⁺] = (3 × antilog (0,3)) + antilog (–8)
[H⁺] = (2³) × 10^–8
[H⁺] = 8×10^–8
 urip.info
Bila menggunakan kalkulator [H⁺] dapat dihitung,
[H⁺] = 10^–7,1
[H⁺] = 7,94×10^–8
boleh dibulatkan menjadi
[H⁺] = 8×10^–8
 urip.info
$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{K_a}{[H^{+}]} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{4\times 10^{-7}}{8\times 10^{-8}} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{40}{8} }$

$\mathsf{ \dfrac{[HCO_3^-]}{[H_2CO_3]}=\dfrac{40}{1} }$

Jadi perbandingan [HCO₃^–] dengan [H₂CO₃] adalah 40 : 1.

---

Contoh Soal-3
Berapakah rasio (perbandingan) volume CH₃COOH 0,1 M dan larutan NaOH 0,1 M yang harus dicampurkan untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 6? (Diketahui Ka CH₃COOH = 1×10^–5).  urip.info
Penyelesaian Contoh Soal-3:
pH = 6  urip.info
–log[H⁺] = 6
log[H⁺] = –6

Konversi pH ke [H⁺]
[H⁺] = antilog (–6)
[H⁺] = 1×10^–6
 urip.info
Penentuan perbandingan rasio basa konjugat dengan asam.

$\mathsf{ \dfrac{[CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}=\dfrac{K_a}{[H^{+}]} }$

$\mathsf{ \dfrac{[CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}=\dfrac{1\times 10^{-5}}{1\times 10^{-6}} }$

$\mathsf{ \dfrac{[CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}=\dfrac{10}{1} }$

Jadi pada saat akhir reaksi NaOH harus habis bereaksi dan CH₃COOH harus tersisa sehingga menghasilkan perbandingan [CH₃COO^–] dengan [CH₃COOH] agar diperoleh larutan dengan pH 6 adalah 10 : 1.   urip.info
Ingat CH₃COO^– sama dengan CH₃COONa.  urip.info

CMIIW  urip.info
Urip Rukim