Berikut ini satu contoh soal tentang perhitungan n garam dalam pembentukan larutan penyangga dengan pH tertentu yang disertai dengan alat bantu hitungnya.
Soal:
Asam HA mempunyai \( pK_a = 3{,}2 \). Sebanyak \( x \) mol NaA ditambahkan ke dalam 500 mL larutan HA 0,2 M dan ternyata pH larutan sebesar 3,5. Nilai \( x \) adalah . . . .
B. 0,05 mol
C. 0,1 mol
D. 0,2 mol
E. 0,25 mol
Apakah ini termasuk larutan penyangga?
✅ Ya, soal ini termasuk bahasan larutan penyangga (buffer). Indikatornya:
- ✔ Terdapat asam lemah HA (diketahui nilai \( pK_a \)).
- ✔ Ditambahkan garam NaA yang mengandung basa konjugasi \( A^- \).
- ✔ Campuran HA (asam lemah) + \( A^- \) (basa konjugasi) membentuk sistem penyangga asam.
- ✔ pH larutan yang dihasilkan dihitung menggunakan persamaan Henderson–Hasselbalch, ciri khas larutan buffer.
Meskipun dalam soal tidak ada penambahan asam/basa setelahnya, komposisi awal HA + NaA sudah membentuk larutan penyangga yang mampu mempertahankan pH jika nanti ditambah sedikit asam atau basa.
Perhitungan detail (Henderson–Hasselbalch)
Data yang diketahui
\( pK_a = 3{,}2 \)
Volume larutan HA = \( 500 \text{ mL} = 0{,}5 \text{ L} \)
Konsentrasi HA awal = \( 0{,}2 \text{ M} \)
→ n HA awal = \( 0{,}2 \times 0{,}5 = 0{,}1 \text{ mol} \)
pH akhir = \( 3{,}5 \)
\( x = \) mol NaA yang ditambahkan (menyediakan \( A^- \) sebanyak \( x \) mol)
Asumsi: Penambahan NaA padat atau larutan pekat tidak mengubah volume secara berarti, sehingga volume total tetap ≈ 0,5 L. Maka rasio konsentrasi = rasio mol.
📝 Rumus penyangga asam
\[ \text{pH} = pK_a + \log \frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]} \]Karena volume sama, perbandingan konsentrasi sama dengan perbandingan jumlah mol:
\[ \text{pH} = pK_a + \log \frac{n_{A^-}}{n_{HA}} \]Substitusi nilai yang diketahui:
\[ 3{,}5 = 3{,}2 + \log \frac{x}{0{,}1} \]Langkah penyelesaian
\[ \begin{aligned} 3{,}5 &= 3{,}2 + \log \frac{x}{0{,}1} \\[10pt] \log \frac{x}{0{,}1} &= 3{,}5 - 3{,}2 \\[10pt] \log \frac{x}{0{,}1} &= 0{,}3 \\[10pt] \frac{x}{0{,}1} &= 10^{0{,}3} \end{aligned} \]Nilai \( 10^{0{,}3} \) sangat mendekati 2, karena \( \log 2 \approx 0{,}3010 \) (hampir sama dengan 0,3).
\[ \begin{aligned} \frac{x}{0{,}1} &\approx 2 \\[10pt] x &\approx 2 \times 0{,}1 \\[10pt] x &= 0{,}2 \ \text{mol} \end{aligned} \]Verifikasi dengan nilai eksak (opsional)
\( 10^{0,3} = e^{0,3 \ln 10} \approx e^{0,3 \times 2,302585} \approx e^{0,6907755} \approx 1,99526 \). Jika dikalikan 0,1 menghasilkan ≈ 0,1995 mol. Dengan pembulatan, tetap \( 0{,}2 \) mol.Catatan konseptual (setelah penambahan sedikit asam/basa)
Secara perhitungan eksak, pH larutan penyangga tetap berubah jika ditambah sedikit asam kuat atau basa kuat, namun perubahannya sangat kecil (orde 0,01–0,1 satuan pH), tidak benar-benar konstan. Persamaan Henderson–Hasselbalch menunjukkan perubahan rasio \( [A^-]/[HA] \) yang kecil sehingga nilai log berubah sedikit. Jadi pernyataan “pH tidak berubah” hanyalah pendekatan dalam praktik.
Namun pada soal di atas, kita hanya menentukan komposisi awal buffer dari target pH yang diinginkan, tanpa penambahan eksternal — sehingga perhitungan ini sangat akurat menggunakan rumus buffer.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar