Bahasan Soal tentang Perbandingan Komponen dalam Larutan Penyangga (Edisi 2025)

Berikut 10 soal dan pembahasannya tentang perbandingan komponen larutan penyangga.

Soal 1: Menentukan Perbandingan Volume untuk Membentuk Penyangga Optimal

Larutan penyangga dengan pH = 5,74 dibuat dari campuran CH₃COOH (Ka = 1,8 × 10^-5) dan CH₃COONa. Jika konsentrasi kedua larutan sama (0,1 M), berapa perbandingan volume CH₃COOH : CH₃COONa yang harus dicampur?

Diketahui:
pH = 5,74
|K_a = 1,8 x 10^-5|
|pK_a = -log(1,8 x 10^-5)| = 4,74

Karena konsentrasi kedua komponen sama maka, yang menjadi fokus perhatian adalah perbandingan volumenya.

Rumus:
$ \begin{aligned} \text{pH} &= \text{pKa} + \log \left( \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \right) \\ 5,74 &= 4,74 + \log \left( \frac{V_{\text{CH}_3\text{COONa}}}{V_{\text{CH}_3\text{COOH}}} \right) \\ \log \left( \frac{V_{\text{CH}_3\text{COONa}}}{V_{\text{CH}_3\text{COOH}}} \right) &= 5,74 - 4,74 \\ &= 1 \\ \frac{V_{\text{CH}_3\text{COONa}}}{V_{\text{CH}_3\text{COOH}}} &= 10^1 = 10 \\ \end{aligned} $

Jawaban: Perbandingan volume CH₃COOH : CH₃COONa = 1 : 10

Soal 2: Menghitung pH Jika Perbandingan Komponen Penyangga Diketahui

Sebuah larutan penyangga NH₃/NH₄⁺ memiliki perbandingan [NH₃] : [NH₄⁺] = 3 : 1. Jika K_b NH₃ = 1 × 10^-5, berapa pH larutan tersebut?

Diketahui:
$\dfrac{[\text{NH}_3]}{[\text{NH}_4^+]} = \dfrac{3}{1}$
|K_b = 1 x 10^-5|
|pK_b = -log(1 x 10^-5) = 5|

Rumus:
$\begin{aligned} \text{pOH} &= \text{pK}_b + \log \left( \frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]} \right) \\ &= 5 + \log \left( \frac{1}{3} \right) \\ &= 5 + (-0,48) \\ &= 4,52 \\\\ \text{pH} &= 14 - \text{pOH} \\ &= 14 - 4,52 \\ &= 9,48 \\ \end{aligned} $

Jawaban: pH larutan = 9,48

Soal 3: Menentukan Massa Zat Berdasarkan Perbandingan Penyangga

Larutan penyangga dengan pH = 4 dibuat dari asam benzoat (C₆H₅COOH, K_a = 6,5 × 10^-5) dan natrium benzoat (C₆H₅COONa). Jika perbandingan [C₆H₅COO^-] : [C₆H₅COOH] = 2 : 1, berapa gram natrium benzoat (Mr = 144) harus ditambahkan ke dalam 200 mL larutan asam benzoat 0,1 M?

Diketahui:
V C6H5COOH = 200 mL = 0,2 L
[C6H5COOH] awal = 0,1 M

$\begin{aligned} \text{n C}_6\text{H}_5\text{COOH} &= V C_6H_5COOH \times [C_6H_5COOH] \\ &= 0,1~L \times 0,2~M\\ &= 0,02~ mol \\\\ \frac{[\text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^-]}{[\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}]} &= \frac{2}{1} \\ \text{n C}_6\text{H}_5\text{COO}^- &= 2 \times 0,02 = 0,04 \text{ mol} \\\end{aligned}$

|m C6H5COONa = n C6H5COONa x mM C6H5COONa|
m C6H5COONa = |0,04 mol x 144 g/mol|
m C6H5COONa = 5,76 gram

Jawaban: Massa natrium benzoat = 5,76 gram

Soal 4: Pengaruh Penambahan Asam/Basa terhadap Perbandingan Komponen

Larutan penyangga CH₃COOH/CH₃COO^- dengan perbandingan mol 1 : 1 (masing-masing 0,1 mol) memiliki volume 1 L. Jika ke dalam larutan ditambahkan 0,02 mol HCl, bagaimana perubahan perbandingan [CH₃COO^-] : [CH₃COOH]?

Diketahui:
n CH3COO^- = 0,1 mol
mCH3COOH awal = 0,1 mol
n HCl ditambahkan = 0,2 mol

Rumus:
$ \begin{aligned} \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ &\rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} \\ \text{n CH}_3\text{COO}^- \text{ tersisa} &= 0,1 - 0,02 = 0,08 \text{ mol} \\ \text{n CH}_3\text{COOH baru} &= 0,1 + 0,02 = 0,12 \text{ mol} \\ \text{Perbandingan baru:} \\ \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} &= \frac{0,08}{0,12} = \frac{2}{3} \\ \end{aligned} $

Jawaban: Perbandingan berubah dari 1 : 1 menjadi 2 : 3

Soal 5: Menentukan Konsentrasi Awal Berdasarkan Perbandingan dan pH

Larutan penyangga fosfat (H₂PO₄^-/HPO₄^2-) memiliki pH = 7. Jika pK_a H₂PO₄^- = 7,2 dan perbandingan [HPO₄^2-] : [H₂PO₄^-] = x : 1, tentukan nilai x!

Diketahui:
pH = 7
pK_a = 7,2

Rumus:
$ \begin{aligned} \text{pH} &= \text{pK}_a + \log \left( \frac{[\text{HPO}_4^{2-}]}{[\text{H}_2\text{PO}_4^-]} \right) \\ 7 &= 7,2 + \log x \\ \log x &= -0,2 \\ x &= 10^{-0,2} \approx 0,63 \\ \end{aligned} $

Jawaban: Nilai x ≈ 0,63 (Perbandingan [HPO₄^2-] : [H₂PO₄^-] = 0,63 : 1)

Soal 6: Menentukan pH setelah Penambahan Asam Kuat

Sebuah larutan penyangga terdiri dari 100 mL NH₃ 0,1 M (K_b = 1 × 10^-5) dan 100 mL NH₄Cl 0,1 M. Jika ke dalam larutan ditambahkan 10 mL HCl 0,1 M, hitung pH sebelum dan setelah penambahan HCl!

Diketahui:
V NH3 = 100 mL
[NH3] = 0,1 M
|K_b NH3 = 1 x 10^-5|
V NH4Cl = 100 mL
[NH4Cl] = 0,1 M
V HCl = 10 mL
[HCl] = 0,1 M

Rumus:

pH awal:
$\begin{aligned} \text{pOH} &= \text{pK}_b + \log\left(\frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]}\right) \\ &= 5 + \log\left(\frac{0,1}{0,1}\right) = 5 \\ \text{pH} &= 14 - 5 = 9 \\ \end{aligned} $
Setelah penambahan HCl:
$ \begin{aligned} \text{n NH}_3 &= 0,1 \times 0,1 = 0,01 \text{ mol} \\ \text{n NH}_4^+ &= 0,1 \times 0,1 = 0,01 \text{ mol} \\ \text{n HCl} &= 0,1 \times 0,01 = 0,001 \text{ mol} \\ \end{aligned} $

Reaksi: NH3 + H^+ ->NH4^+
$ \begin{aligned} \text{Sisa NH}_3 &= 0,01 - 0,001 = 0,009 \text{ mol} \\ \text{NH}_4^+ \text{baru} &= 0,01 + 0,001 = 0,011 \text{ mol} \\ \text{pOH} &= 5 + \log\left(\frac{0,011}{0,009}\right) \approx 5,087 \\ \text{pH} &= pOH - 5,087 \\ &= 14 - 5,087 \approx 8,91 \\ \end{aligned} $

Jawaban: pH awal = 9, pH setelah penambahan HCl ≈ 8,91

Soal 7: Menghitung Kapasitas Penyangga

Larutan penyangga asam format (HCOOH/HCOONa) dengan pH = 4 memiliki total konsentrasi komponen penyangga 0,2 M (K_a = 1,8 × 10^-4). Hitung perbandingan [HCOO^-] : [HCOOH] dan konsentrasi masing-masing!

Diketahui:
pH = 4
Total konsentrasi = 0,2 M
|K_a HCOOH = 1,8 x 10^-4|
|pK_a = -log (1,8 x 10^-4) = 3,74|

Rumus:
$ \begin{aligned} \text{pH} &= \text{pK}_a + \log\left(\frac{[\text{HCOO}^-]}{[\text{HCOOH}]}\right) \\ 4 &= 3,74 + \log\left(\frac{[\text{HCOO}^-]}{[\text{HCOOH}]}\right) \\ \frac{[\text{HCOO}^-]}{[\text{HCOOH}]} &= 10^{0,26} \approx 1,82 \\\\ \text{Misal:} \\ [\text{HCOOH}] &= x \\ [\text{HCOO}^-] &= 1,82x \\\\ \text{Total:} \\ x + 1,82x &= 0,2 \\ 2,82x &= 0,2 \\ x &\approx 0,0709 \text{ M} \\ [\text{HCOO}^-] &\approx 0,129 \text{ M} \\ \end{aligned} $

Jawaban: Perbandingan 1,82 : 1, [HCOOH] ≈ 0,071 M, [HCOO^-] ≈ 0,129 M

Soal 8: Membuat Larutan Penyangga dengan pH Spesifik

Berapa volume NaOH 0,1 M yang harus ditambahkan ke dalam 50 mL larutan HCN 0,2 M (K_a = 4,9 × 10^-10) untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 9?

Diketahui:
V HCN = 50 mL
[HCN] = 0,2 M
[NaOH] = 0,1 M
|K_a = 4,9 x 10^-10|
pH target = 9

$\text{pK}_a = -\log(4,9 \times 10^{-10}) \approx 9,31$

Rumus:
$ \begin{aligned} \text{pH} &= \text{pK}_a + \log\left(\frac{[\text{CN}^-]}{[\text{HCN}]}\right) \\ 9 &= 9,31 + \log\left(\frac{[\text{CN}^-]}{[\text{HCN}]}\right) \\ \frac{[\text{CN}^-]}{[\text{HCN}]} &= 10^{-0,31} \approx 0,49 \\ \end{aligned}$

$ \begin{aligned} \text{n HCN awal} &= 0,2 \times 0,05 = 0,01 \text{ mol} \\ \text{Misal volume NaOH} &= V \text{ L} \\ \text{n NaOH} &= 0,1 \times V \\ \end{aligned} $

$ \begin{aligned} Reaksi;~\text{HCN} + \text{OH}^- &\rightarrow \text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \\\\ \frac{0,1V}{0,01 - 0,1V} &= 0,49 \\ 0,1V &= 0,0049 - 0,049V \\ 0,149V &= 0,0049 \\ V &\approx 0,0329 \text{ L} = 32,9 \text{ mL} \\ \end{aligned} $

Jawaban: Volume NaOH ≈ 32,9 mL

Soal 9: Pengaruh Pengenceran pada Perbandingan Komponen

Larutan penyangga asam asetat/asetat (CH₃COOH/CH₃COO^-) dengan perbandingan [CH₃COO^-] : [CH₃COOH] = 2 : 1 diencerkan dengan menambah air hingga volume akhir 5 kali lipat. Bagaimana perbandingan baru dan pH-nya? (K_a = 1,8 × 10^-5)

Diketahui:
Perbandingan awal = |2//1|
Faktor pengenceran = |5 x|
|K_a = 1,8 x 10^-5|

Rumus:
$ pK_a = -\log (1,8 \times 10^-5) = 4,74$

Setelah pengenceran:
$\begin{aligned} \text{Perbandingan tetap} &= \frac{2}{1} \text{(karena mol tidak berubah)}\\ \text{pH} &= \text{pK}_a + \log\left(\frac{2}{1}\right) \\ &= 4,74 + 0,3010 = 5,04 \\ \end{aligned}$

Jawaban: Perbandingan tetap 2 : 1, pH tetap 5,04

Soal 10: Menentukan Konsentrasi Awal Asam Lemah

Larutan penyangga dengan pH = 5 dibuat dengan mencampurkan larutan CH₃COOH (K_a = 1,8 × 10^-5) dan NaOH. Jika perbandingan mol CH₃COO^- : CH₃COOH = 3 : 2, dan volume total 500 mL, berapa konsentrasi awal CH₃COOH sebelum bereaksi dengan NaOH?

Diketahui:
pH = 5
|K_a = 1,8 x 10^-5|

$ \begin{aligned} \text{Perbandingan} &= \frac{3}{2} \\ V_{\text{total}} &= 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L} \\ \text{pK}_a &= -\log(1,8 \times 10^{-5}) \\ &= 4,74 \\ \end{aligned} $

Rumus:

$ \begin{aligned} \text{pH} &= \text{pK}_a + \log\left(\frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}\right) \\ 5 &= 4,74 + \log\left(\frac{3}{2}\right) \quad \text{(sesuai data soal)} \\ \end{aligned} $

Misal:
$ \begin{aligned} \text{n CH}_3\text{COO}^- &= 3y \\ \text{n CH}_3\text{COOH tersisa} &= 2y \\ \text{Total n CH}_3\text{COOH awal} &= 3y + 2y = 5y \\ \text{Konsentrasi awal} &= \frac{5y}{0,5 \text{ L}} = 10y \text{ M} \\ \end{aligned} $

Jawaban: Konsentrasi awal CH₃COOH = 10y M

Pages