Simulasi Kurva Titrasi Asam Poliprotik dengan NaOH

Minggu, 22 Februari 2026

Titrasi asam-basa adalah metode analisis kuantitatif untuk menentukan konsentrasi larutan asam atau basa dengan mereaksikannya secara bertahap (stoikiometri). Pada titrasi asam poliprotik (melepas lebih dari satu proton H⁺) dengan basa kuat monohidroksi seperti NaOH, reaksi berlangsung dalam beberapa tahap sesuai jumlah proton yang dapat dilepas.

Kurva titrasi yang dihasilkan memperlihatkan beberapa titik ekuivalen (TE) dan titik tengah (TT) merupakan ½ ekuivalen yang masing-masing mencerminkan rasio [asam]:[basa] tertentu dan hubungannya dengan tetapan disosiasi asam (K_a).

1. Perhitungan pH dalam Simulator

pH dihitung secara numerik menggunakan pendekatan persamaan muatan (charge balance) dan persamaan massa (mass balance). Untuk asam poliprotik umum H_nA, sistem persamaan yang diselesaikan adalah:

\[ [\text{Na}^+] + [\text{H}^+] = [\text{OH}^-] + [\text{H}_{n-1}\text{A}^-] + 2[\text{H}_{n-2}\text{A}^{2-}] + \dots + n[\text{A}^{n-}] \]

Dengan memasukkan konstanta kesetimbangan K_a dan K_w, diperoleh fungsi f(H) = 0 yang diselesaikan dengan metode bisection (bagi dua) untuk mendapatkan [H⁺] dan pH.

📌 Asam diprotik (H₂A) – misal H₂SO₃

\[ f(H) = C_b + H - \dfrac{K_w}{H} - C_A \cdot \dfrac{ \dfrac{K_{a1}}{H} + \dfrac{2K_{a1}K_{a2}}{H^2} }{ 1 + \dfrac{K_{a1}}{H} + \dfrac{K_{a1}K_{a2}}{H^2} } = 0 \]

dengan C_A = konsentrasi total asam, C_b = konsentrasi basa dari NaOH.

📌 Asam triprotik (H₃A) – misal H₃PO₄

\[ f(H) = C_b + H - \dfrac{K_w}{H} - C_A \cdot \dfrac{ \dfrac{K_{a1}}{H} + \dfrac{2K_{a1}K_{a2}}{H^2} + \dfrac{3K_{a1}K_{a2}K_{a3}}{H^3} }{ 1 + \dfrac{K_{a1}}{H} + \dfrac{K_{a1}K_{a2}}{H^2} + \dfrac{K_{a1}K_{a2}K_{a3}}{H^3} } = 0 \]

Simulator menggunakan nilai K_a1, K_a2, K_a3 yang diinput, lalu melakukan iterasi hingga diperoleh H dengan toleransi 1e-12.

2. Titik Ekuivalen & Titik Tengah

🔴 Titik Ekuivalen (TE)

Titik di mana jumlah mol basa yang ditambahkan setara dengan jumlah mol proton yang dilepas secara kumulatif. Untuk asam poliprotik:

TE₁ : V = Veq₁ = $\dfrac{[Asam] \times V_{Asam}}{[Basa]}$
Pada TE₁ semua proton (H⁺) pertama habis (misal H₃PO₄ → H₂PO₄ ⁻)
TE₂ : V = 2 × Veq₁
Pada TE₂ proton kedua habis (H₂PO₄⁻ → HPO₄²⁻)
TE₃ : V = 3 × Veq₁
Pada TE₃ proton ketiga habis (HPO₄²⁻ → PO₄³⁻)

pH pada TE₁ ≈ $\dfrac{pK_{a1} + pK_{a2}}{2}$, TE₂ ≈ $\dfrac{pK_{a2} + pK_{a3}}{2}$ (untuk H₃A).

🟢 Titik Tengah (½ ekuivalen, buffer maksimum)

Volume di mana setengah dari proton suatu tahap telah dinetralkan. Di titik ini [HA] = [A⁻] sehingga pH = pK_{a_i} (untuk tahap i). Pada simulator:

Titik tengah 1 (TT₁): V = 0,5 × Veq₁ → pH ≈ pK_a1
Titik tengah 2 (TT₂): V = 1,5 × Veq₁ → pH ≈ pK_a2
Titik tengah 3 (TT₃): V = 2,5 × Veq₁ → pH ≈ pK_a3 (untuk H₃A)

3. Cara Menggunakan Simulator

Pilih jenis asam (H₂A atau H₃A) dari dropdown.
Masukkan nilai K_a1, K_a2, K_a3 (gunakan titik atau koma; contoh: 0.014 atau 6,3e-8). Nilai default sesuai H₂SO₃ dan H₃PO₄.
Isi konsentrasi asam (M), volume asam (mL), dan konsentrasi basa NaOH (M).
Tekan tombol ▶ Mulai Titrasi untuk menjalankan animasi kurva.
Kurva akan bergerak dari V=0 hingga melewati titik ekuivalen terakhir. Setelah animasi selesai, muncul titik ekuivalen (lingkaran merah, oranye, ungu) dan titik tengah (hijau, cyan, biru) beserta garis putus-putus ke sumbu.
Baca rekomendasi indikator di bagian bawah yang disesuaikan dengan pH tiap titik ekuivalen.
Tombol ↺ Reset untuk mengembalikan ke tampilan awal (tanpa kurva dan titik).

⚠️ Semua angka ditampilkan dengan koma desimal (sesuai format Indonesia). Input dapat menggunakan titik atau koma.

4. Interpretasi Grafik

TE₁

TE₂

TE₃

TT₁

TT₂

TT₃

Lereng curam (lonjakan) di sekitar titik ekuivalen menunjukkan perubahan pH drastis karena habisnya spesies penyangga (buffer).
Daerah landai sebelum TE adalah daerah buffer, di mana pH relatif stabil. Titik tengah (lingkaran berwarna) terletak di tengah daerah landai.
Garis putus-putus dari setiap titik ke sumbu X (volume) dan sumbu Y (pH) memudahkan pembacaan nilai volume dan pH pada titik-titik penting.
Jika suatu titik ekuivalen tidak menunjukkan lonjakan jelas (misal TE₃ H₃PO₄ karena pK_a3 tinggi), hal itu wajar dan mencerminkan sifat basa dari garam yang terbentuk.
Rekomendasi indikator diambil berdasarkan pH pada titik ekuivalen. Misal: jika pH TE₁ ≈ 4,7 maka indikator yang cocok adalah metil merah (trayek 4,4–6,2).

5. Contoh Interpretasi (H₃PO₄ 0,1 M, NaOH 0,1 M)

Titik	Volume (mL)	pH (perkiraan)	Arti	Indikator sesuai
TE₁	10,0	4,67	H₃PO₄ → H₂PO₄⁻	Metil merah
TE₂	20,0	9,77	H₂PO₄⁻ → HPO₄²⁻	Fenolftalein
TE₃	30,0	~11,5	HPO₄²⁻ → PO₄³⁻	Timolftalein
TT₁	5,0	≈ pK_a1 = 2,14	Buffer H₃PO₄/H₂PO₄⁻	-
TT₂	15,0	≈ pK_a2 = 7,20	Buffer H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻	-
TT₃	25,0	≈ pK_a3 = 12,37	Buffer HPO₄²⁻/PO₄³⁻	-

Dari tabel, TE₂ memiliki pH 9,77 sehingga fenolftalein (trayek 8,2–10,0) sangat cocok. Sedangkan TE₃ membutuhkan indikator dengan trayek basa kuat seperti timolftalein.

📌 Catatan penting

Simulator mengasumsikan volume aditif (V_total = V_asam + V_basa) dan koefisien aktivitas = 1 (larutan encer).
Perhitungan numerik menggunakan metode bisection cukup akurat untuk visualisasi, namun untuk keperluan analitik kuantitatif diperlukan presisi lebih tinggi.
Nilai K_a yang sangat kecil (misal K_a3 H₃PO₄) dapat menyebabkan titik ekuivalen ketiga hampir tidak terlihat, sesuai kenyataan di laboratorium.
Untuk asam dengan K_a berurutan yang sangat rapat (ΔpK_a < 4), titik ekuivalen mungkin tidak terpisah jelas; kurva akan tampak seperti satu lonjakan panjang.

Kesimpulan

Simulator ini memvisualisasikan konsep fundamental titrasi poliprotik: hubungan antara K_a, pH, volume titran, serta posisi titik ekuivalen dan titik tengah. Dengan mengamati kurva dan rekomendasi indikator, pengguna dapat memahami kapan perubahan warna terjadi dan memilih indikator yang tepat untuk titrasi nyata.