Perbandingan Volume Asam-basa dalam Pembentukan Larutan Penyangga

Soal-1:

Larutan asam lemah HA dicampurkan dengan larutan NaOH dengan konsentrasi yang sama. Agar pH larutan penyangga yang dihasilkan = $\mathsf{\dfrac{3}{2} pK_a}$ asam lemah HA, rasio volume larutan asam lemah terhadap larutan NaOH adalah... 

1. $\mathsf{\sqrt{K_a}}$
2. $\mathsf{\sqrt{K_a} + 1}$
3. $\mathsf{\sqrt{K_a} + 2}$
4. $\mathsf{\dfrac{1}{\sqrt{K_a}}}$
5. $\mathsf{\dfrac{1}{\sqrt{K_a}+1}}$

Penyelesaian Soal-1:

Diketahui $\mathsf{pH = \dfrac{3}{2} pK_a}$

$\mathsf{pH = pK_a - \log \left(\dfrac {nHA}{nNaA}\right)}$

$\mathsf{\dfrac{3}{2} pK_a = pK_a - \log \left(\dfrac {nA-nB}{nB}\right)}$

$\mathsf{\dfrac{3}{2} pK_a - pK_a = - \log \left(\dfrac {nA}{nB} - \dfrac {nB}{nB}\right)}$

$\mathsf{\dfrac{1}{2} pK_a = - \log \left(\dfrac {nA}{nB} - 1\right)}$

$\mathsf{\dfrac{1}{2} . -\log K_a = - \log \left(\dfrac {nA}{nB} - 1\right)}$

$\mathsf{-\log K_a^{\frac{1}{2}} = - \log \left(\dfrac {nA}{nB} - 1\right)}$

$\mathsf{-\log \sqrt{Ka} = - \log \left(\dfrac {nA}{nB} - 1\right)}$

$\mathsf{\sqrt{Ka} = \dfrac {nA}{nB} - 1}$

$\mathsf{\sqrt{Ka} + 1 = \dfrac {nA}{nB}}$

$\mathsf{\sqrt{Ka} + 1 = \dfrac {[A] \cdot V_A}{[B] \cdot V_B}}$

Karena $\mathsf{[A_{awal}] = [B_{awal}]}$ maka

$\mathsf{\sqrt{K_a} + 1 = \dfrac{V_A}{V_B}}$

Jadi jawaban yang tepat B. $\mathsf{\sqrt{K_a} + 1}$

---

Soal-2

Tersedia larutan CH₃COOH 0,15 M (K_a = 10^–5) dan larutan CH₃COONa  0,02 M. Perbandingan volume kedua larutan untuk membuat 200 mL larutan penyangga dengan pH = 4 – log 1,25 adalah....

Penyelesaian Soal-2:

Misal volume asam CH₃COOH = V_A, dan volume garam CH₃COONa = V_G

$\mathsf{pH = 4 - \log 1{,}25 \rightarrow [H^+] = 1{,}25 \times 10^{-4}~M}$

$\mathsf{[H^+] = K_a \times \dfrac{[A] \cdot V_A}{[G] \cdot V_G}}$

$\mathsf{1{,}25 \times 10^{-4} = 10^{-5} \times \dfrac{0{,}15 \cdot V_A}{0{,}02 \cdot V_G} }$

$\mathsf{\dfrac{1{,}25 \times 10^{-4}} {10^{-5}} = \dfrac{0{,}15 \cdot V_A}{0{,}02 \cdot V_G}}$

$\mathsf{\dfrac{12{,}5} {1} = \dfrac{0{,}15 \cdot V_A}{0{,}02 \cdot V_G}}$

$\mathsf{\dfrac{12{,}5 \times 0{,}02} {1 \times 0{,}15} = \dfrac{V_A}{V_G}}$

$\mathsf{\dfrac{0{,}25 }{0{,}15} = \dfrac{V_A}{V_G}}$

$\mathsf{\dfrac{0{,}25/0{,}05 }{0{,}15/0{,}05} = \dfrac{V_A}{V_G}}$

$\mathsf{\dfrac{5 }{3} = \dfrac{V_A}{V_G}}$

Jadi perbandingan V_A : V_G = 5 : 3

Bila ingin diketahui volume masing-masing dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.

Karena volume total larutan 200 mL maka
(5 + 3)X = 200 mL
8X = 200 mL
X = (200 mL)/8
X = 25 mL

Jadi V_A = 5 × 25 mL = 125 mL dan V_G = 3 × 25 mL = 75 mL.