Simulasi Molekuler Titrasi Basa-Asam (NaOH dengan HCl)

Titrasi asam-basa adalah teknik laboratorium untuk menentukan konsentrasi larutan asam atau basa dengan menambahkan larutan standar (titran) hingga mencapai titik ekuivalen, di mana reaksi antara asam dan basa selesai. Dalam simulasi ini, larutan natrium hidroksida (NaOH, basa kuat) volume 40 mL dengan konsentrasi 0,2 M dititrasi dengan asam klorida (HCl, asam kuat) berkonsentrasi 0,1 M hingga maksimum 40 mL.

Reaksi kimia yang terjadi adalah: \[ \ce{NaOH(aq) + HCl(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l)} \] Reaksi ini menghasilkan garam (NaCl) dan air (H₂O). Dalam larutan, terdapat ion dan molekul berikut:

• Na⁺: Ion natrium dari NaOH.
• OH^-: Ion hidroksida dari NaOH, menyebabkan sifat basa.
• H₃O⁺: Ion hidronium dari HCl, menyebabkan sifat asam.
• Cl^-: Ion klorida dari HCl.
• H₂O: Molekul air dari reaksi netralisasi.

pH larutan berubah selama titrasi:

• Awal (0 mL HCl):
  Larutan NaOH punya pH tinggi (~13,00) karena banyak OH^-.
  
  
• Sebelum titik ekuivalen 20 ml:
  OH^- bereaksi dengan H⁺ dari HCl membentuk H₂O, pH tetap >7.
  
  

Titik ekuivalen (20 mL):
Semua OH^- habis, larutan netral (pH ≈ 7, hanya NaCl dan H₂O).

Setelah titik ekuivalen ( > 20 mL): H₃O⁺ berlebih, pH > 7, larutan asam

pH dihitung menggunakan interpolasi linier berdasarkan data referensi pH untuk setiap volume HCl.

Partikel molekuler dalam simulasi mencerminkan jumlah ion/molekul:

• Na⁺:
  Selalu 40 partikel (dari 40 mL NaOH 0,2 M = 8 mmol).
  
  
• OH^-:
  Awalnya 40 (8 mmol), berkurang sebanding HCl, habis pada 20 mL.
  
  
• H₂O:
  Bertambah saat OH^- bereaksi dengan H⁺, maksimum 20 pada 20 mL, lalu berkurang karena pembentukan H₃O⁺.
  
  
• Cl^-:
  Bertambah sebanding volume HCl (misal, 21 partikel pada 21 mL).
  
  
• H₃O⁺:
  Muncul setelah 20 mL, jumlahnya sesuai kelebihan HCl (skala: 0,02 mmol = 1 partikel; misal, 5 pada 21 mL, 100 pada 40 mL).

Jumlah partikel H2O pelarut tidak ditampilkan dalam simulasi ini.

Tentang Simulasi

Simulasi ini dirancang untuk memvisualisasikan perubahan molekuler dan pH selama titrasi NaOH (0,2 M, 40 mL) dengan HCl (0,1 M, hingga 40 mL).

Tujuannya adalah membantu pengguna, terutama siswa kimia, memahami dinamika molekuler dan hubungan antara volume HCl, jumlah partikel, dan pH secara interaktif.

Fitur simulasi:

• Kotak simulasi:
  Menampilkan partikel (Na⁺, OH^-, H₂O, Cl^-, H₃O⁺) bergerak secara acak.
  
  
• Grafik pH:
  Kurva pH terhadap volume HCl, menunjukkan perubahan pH.
  
  
• Slider interaktif:
  Mengatur volume HCl (0–40 mL, langkah 0,1 mL).
  
  
• Panel informasi:
  Menampilkan volume HCl, pH, dan jumlah masing-masing partikel.
  
  
• Kontrol animasi:
  Tombol untuk menghentikan/melanjutkan gerakan partikel.

Cara Menjalankan Simulasi

1. Geser slider “HCl ditambahkan” untuk menambah volume HCl dari 0 hingga 40 mL (langkah 0,1 mL).
   
   
2. Amati perubahan di:
   • Kotak simulasi: Partikel bergerak (Na⁺, OH^-, H₂O, Cl^-, H₃O⁺).
     
     
   • Panel informasi: Volume HCl, pH, dan jumlah partikel.
     
     
   • Grafik pH: Kurva pH yang diperbarui sesuai volume HCl.
     
     
3. Klik tombol “Stop Animasi” untuk menghentikan gerakan partikel jika ingin analisis statis, atau klik lagi untuk melanjutkan.

Catatan:
Simulasi otomatis menampilkan animasi partikel saat halaman dimuat. Untuk performa, hanya maksimum 20 partikel H₃O⁺ yang dirender, meskipun jumlah sebenarnya (misal, 100 pada 40 mL) ditampilkan di panel informasi.

Menginterpretasikan Output Simulasi

Simulasi memberikan tiga jenis output: kotak simulasi (visual partikel), panel informasi (data numerik), dan grafik pH. Berikut cara menginterpretasikan masing-masing:

1. Kotak Simulasi:

• Na⁺: Partikel biru dengan tanda ‘+’, selalu 40 partikel.
  
  
• OH^-: O merah dengan tanda ‘–’ dan satu H putih; ada 40 pada 0 mL, habis pada ≥20 mL.
  
  
• H₂O: O merah dengan dua H putih; 0 pada 0 mL, maksimum 20 pada 20 mL, berkurang setelahnya.
  
  
• Cl^-: Partikel hijau dengan tanda ‘–’; bertambah sebanding HCl (misal, 21 pada 21 mL).
  
  
• H₃O⁺: O merah terang dengan tanda ‘+’ dan tiga H putih; muncul setelah 20 mL (misal, 5 pada 21 mL, 100 pada 40 mL, maksimum 20 dirender).

2. Panel Informasi:

• HCl ditambahkan: Volume HCl dalam mL (misal, 21,00 mL).
• pH: Nilai pH larutan (misal, 13,00 pada 0 mL, 7,00 pada 20 mL, 1,30 pada 40 mL).
• Jumlah partikel: Menunjukkan jumlah Na⁺, OH^-, H₂O, Cl^-, dan H₃O⁺ (misal, pada 21 mL: Na⁺=40, OH^-=0, H₂O=19, Cl^-=21, H₃O⁺=5).

3. Grafik pH:

• Menunjukkan kurva pH terhadap volume HCl.
  
  
• Titik ekuivalen: Sekitar 20 mL, pH ≈ 7.
  
  
• Perubahan tajam: Terjadi sekitar 19–21 mL, saat larutan bertransisi dari basa (pH > 7) ke asam (pH < 7).

Contoh Output:

• 0 mL HCl:
  pH = 13,00; Na⁺ = 40, OH^- = 40, H₂O = 0, Cl^- = 0, H₃O⁺= 0.
  Larutan sangat basa.
  
  
• 20 mL HCl:
  pH = 7,00; Na⁺=40, OH^-=0, H₂O=20, Cl^-=20, H₃O⁺= 0.
  Larutan netral (titik ekuivalen).
  
  
• 21 mL HCl:
  pH = 2,48; Na⁺=40, OH^-=0, H₂O=19, Cl^-=21, H₃O⁺=5.
  Larutan asam, H₃O⁺ muncul.
  
  
• 40 mL HCl:
  pH = 1,30; Na⁺=40, OH^-=0, H₂O=0, Cl^-=40, H₃O⁺=100.
  Larutan sangat asam.

Analisis:

• Sebelum 20 mL:
  Larutan basa karena OH^- dominan, pH > 7.
  
  
• Pada 20 mL:
  Larutan netral, hanya NaCl dan H₂O, pH ≈ 7.
  
  
• Setelah 20 mL:
  Larutan asam karena H₃O⁺ berlebih, pH < 7.

Simulasi ini membantu memahami perubahan kimia secara visual dan numerik, cocok untuk pembelajaran interaktif.

Simulasi Molekuler Titrasi
NaOH (0,2 M, 40 mL) dengan
HCl (0,1 M) Maksimal 40 mL

Dirancang oleh urip.info

HCl ditambahkan: 0,00 mL pH: 13,00

Partikel: 40 Na⁺ | 40 OH⁻ | 0 H₂O | 0 Cl⁻ | 0 H₃O⁺