Dalam titrasi asam-basa, pemilihan indikator yang tepat sangat penting untuk mendapatkan titik akhir yang akurat sesuai titik ekuivalen. Indikator harus memiliki trayek pH yang mencakup pH larutan pada titik ekuivalen. Namun dalam praktiknya, faktor seperti ketajaman perubahan warna dan kenyamanan visual juga mempengaruhi pilihan.
Berikut disajikan 10 soal terstruktur mencakup berbagai tipe titrasi, mulai dari asam kuat-basa kuat, asam/basa lemah, hingga asam poliprotik dan basa polihidroksi. Setiap soal dilengkapi perhitungan pH titik ekuivalen dan pembahasan pemilihan indikator yang paling tepat, dengan pertimbangan teoritis dan praktis. Simak dengan saksama dan uji pemahaman Anda!
1 Asam kuat + Basa kuat
Seorang siswa mentitrasi 25,0 mL larutan HCl 0,100 M dengan larutan NaOH 0,100 M. Hitung pH larutan pada titik ekuivalen.
Tentukan indikator yang paling tepat dari pilihan berikut: metil jingga (3,1–4,4), bromtimol biru (6,0–7,6), fenolftalein (8,3–10,0).
Jelaskan alasannya dengan mempertimbangkan rentang lonjakan pH dan kemudahan pengamatan.
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 1
Titrasi asam kuat (HCl) dengan basa kuat (NaOH) menghasilkan garam netral NaCl. Pada titik ekuivalen, pH = 7,00. Namun yang perlu diperhatikan adalah rentang lonjakan pH di sekitar titik ekuivalen. Pada titrasi asam kuat-basa kuat 0,100 M, penambahan setetes basa berlebih (sekitar 0,04 mL) akan menaikkan pH dari sekitar 4 menjadi 10 (lonjakan vertikal).
📊 Rentang lonjakan pH: Dari pH 3,5 menjadi pH 10,5 hanya dengan kelebihan 0,02 mL titran. Ini berarti semua indikator yang trayeknya berada dalam rentang 4-10 akan menunjukkan perubahan warna dalam 1-2 tetes.
Analisis indikator (dengan visualisasi gradasi pH 0-14):
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Bromtimol biru
02468101214
pH 6,0
pH 7,6
kuning
trayek 6,0-7,6
biru
|
|
Fenolftalein (PP)
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Evaluasi:
- Metil jingga (3,1–4,4) : Trayeknya berada di bawah pH ekuivalen. Indikator ini akan berubah warna jauh sebelum titik ekuivalen tercapai (pada pH ~4), sehingga memberikan kesalahan negatif yang besar. ❌ Tidak tepat.
- Bromtimol biru (6,0–7,6) : Secara teoritis paling tepat karena mencakup pH 7,00. Perubahan dari kuning ke biru terjadi tepat di sekitar titik ekuivalen. Namun perubahan warna kuning-biru kadang kurang tajam dan memerlukan pencahayaan baik. ✅ Tepat secara teoritis.
- Fenolftalein (8,3–10,0) : Trayeknya berada di atas pH ekuivalen. Namun karena lonjakan pH sangat curam, pada saat kelebihan 1 tetes basa, pH akan melonjak melewati 8,3 sehingga PP akan berubah dari tak berwarna menjadi merah muda terang. Perubahan ini sangat mencolok dan mudah diamati bahkan oleh mata telanjang. Inilah sebabnya dalam praktik laboratorium, PP lebih sering dipilih untuk titrasi asam kuat-basa kuat. ✅ Pilihan praktis yang paling umum.
Jadi, indikator yang paling tepat: Fenolftalein (PP) (dengan catatan penjelasan di atas).
2 Asam lemah + Basa kuat
25,0 mL asam asetat CH3COOH 0,100 M (Ka = 1,8×10-5) dititrasi dengan KOH 0,100 M.
Hitung pH saat titik ekuivalen dan pilih indikator yang paling tepat dari: metil merah (4,4–6,2), fenolftalein (8,3–10,0), timol biru (8,0–9,6).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 2
Pada titik ekuivalen, terbentuk CH3COOK (garam dari asam lemah + basa kuat) yang bersifat basa.
$$\begin{aligned}C &= \frac{25,0 \times 0,100}{50,0}\\ &= 0{,}0500 \text{ M}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}[OH^-] &= \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times C} \\&= \sqrt{\frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-5}} \times 0{,}0500}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}[OH^-] &= \sqrt{5{,}56 \times 10^{-10} \times 0{,}0500} \\&= \sqrt{2{,}78 \times 10^{-11}} \\&= 5{,}27 \times 10^{-6} \text{ M}\end{aligned}$$ $$pOH = 5{,}28;\quad pH = 14 - 5{,}28 = 8{,}72$$pH ekuivalen = 8,72
|
Metil merah
02468101214
pH 4,4
pH 6,2
merah
trayek 4,4-6,2
kuning
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
|
Timol biru
02468101214
pH 8,0
pH 9,6
merah
trayek 8,0-9,6
biru
|
Analisis: pH ekuivalen 8,72 berada dalam trayek fenolftalein (8,3-10,0) dan juga dalam trayek timol biru (8,0-9,6). Namun fenolftalein memberikan perubahan warna yang lebih tajam (tak berwarna → merah muda) dibanding timol biru (merah → biru). Metil merah terlalu asam. Fenolftalein adalah pilihan terbaik.
Indikator terpilih: Fenolftalein
3 Basa lemah + Asam kuat
25,0 mL NH3 0,100 M (Kb = 1,8×10-5) dititrasi dengan HCl 0,100 M.
Tentukan pH titik ekuivalen dan pilih indikator yang paling tepat dari: metil jingga (3,1–4,4), bromkresol hijau (3,8–5,4), fenolftalein (8,3–10,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 3
Titrasi basa lemah (NH3) dengan asam kuat (HCl) menghasilkan garam NH4Cl yang bersifat asam.
$$C = 0{,}0500 \text{ M}$$ $$\begin{aligned}K_a \text{ NH}_4^+ &= \frac{K_w}{K_b} \\&= \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-5}} \\&= 5{,}56 \times 10^{-10}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}[H^+] &= \sqrt{K_a \times C} \\&= \sqrt{5{,}56 \times 10^{-10} \times 0{,}0500} \\&= 5{,}27 \times 10^{-6} \text{ M}\end{aligned}$$ $$pH = 5{,}28$$pH ekuivalen = 5,28
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Bromkresol hijau
02468101214
pH 3,8
pH 5,4
kuning
trayek 3,8-5,4
hijau
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Analisis: pH ekuivalen 5,28 berada dalam trayek bromkresol hijau (3,8-5,4). Metil jingga sudah kuning (basa) pada pH 5,28 sehingga titik akhir terlambat. Fenolftalein tidak akan berubah. Bromkresol hijau adalah pilihan tepat.
Indikator terpilih: Bromkresol hijau
4 Asam lemah + Basa lemah (Ka ≠ Kb)
25,0 mL HCOOH 0,100 M (Ka = 1,8×10-4) dititrasi dengan NH3 0,100 M (Kb = 1,8×10-5).
Perkirakan pH titik ekuivalen. Pilih indikator yang paling tepat dari: metil jingga (3,1–4,4), bromtimol biru (6,0–7,6), fenolftalein (8,3–10,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 4
Garam amonium format (HCOONH4) berasal dari asam lemah dan basa lemah.
$$pK_a = -\log(1{,}8 \times 10^{-4}) = 3{,}74$$ $$pK_b = -\log(1{,}8 \times 10^{-5}) = 4{,}74$$ $$\begin{aligned}pH &= 7 + \frac{1}{2}(pK_a - pK_b)\\& = 7 + \frac{1}{2}(3{,}74 - 4{,}74)\\& = 7 - 0{,}50 = 6{,}50\end{aligned}$$pH ekuivalen = 6,50
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Bromtimol biru
02468101214
pH 6,0
pH 7,6
kuning
trayek 6,0-7,6
biru
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Analisis: pH ekuivalen 6,50 berada tepat di tengah trayek bromtimol biru (6,0-7,6). Metil jingga terlalu asam, fenolftalein terlalu basa. Bromtimol biru adalah pilihan paling tepat.
Indikator terpilih: Bromtimol biru
5 Basa sangat lemah + Asam kuat
Anilin C6H5NH2 0,100 M (Kb = 4,0×10-10) 25,0 mL dititrasi dengan HCl 0,100 M.
Hitung pH titik ekuivalen. Pilih indikator dari: metil jingga (3,1–4,4), fenolftalein (8,3–10,0), alizarin kuning (10,1–12,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 5
Garam anilinium klorida (C6H5NH3+Cl-) bersifat asam.
$$C = 0{,}0500 \text{ M}$$ $$\begin{aligned}K_a &= \frac{K_w}{K_b} \\&= \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{4{,}0 \times 10^{-10}} \\&= 2{,}5 \times 10^{-5}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}[H^+] &= \sqrt{2{,}5 \times 10^{-5} \times 0{,}0500} \\&= \sqrt{1{,}25 \times 10^{-6}} \\&= 1{,}12 \times 10^{-3} \text{ M}\end{aligned}$$ $$pH = 2{,}95$$pH ekuivalen = 2,95
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
|
Alizarin kuning
02468101214
pH 10,1
pH 12,0
kuning
trayek 10,1-12,0
merah
|
Analisis: pH ekuivalen 2,95 berada sedikit di bawah trayek metil jingga (3,1-4,4). Pada pH 2,95 metil jingga masih merah (asam) dan akan mulai berubah tepat setelah titik ekuivalen. Meskipun tidak ideal, ini adalah satu-satunya pilihan yang mendekati. Fenolftalein dan alizarin kuning terlalu basa. Metil jingga adalah pilihan terbaik dari opsi yang ada.
Indikator terpilih: Metil jingga
6 Asam sangat lemah + Basa kuat
25,0 mL HCN 0,100 M (Ka = 6,2×10-10) dititrasi dengan KOH 0,100 M.
Tentukan pH titik ekuivalen dan pilih indikator dari: fenolftalein (8,3–10,0), timolftalein (9,3–10,5), alizarin kuning (10,1–12,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 6
Garam KCN (asam lemah + basa kuat) bersifat basa kuat.
$$C = 0{,}0500 \text{ M}$$ $$\begin{aligned}[OH^-] &= \sqrt{\frac{K_w}{K_a} \times C} \\&= \sqrt{\frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{6{,}2 \times 10^{-10}} \times 0{,}0500}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}\frac{K_w}{K_a} &= \frac{10^{-14}}{6{,}2 \times 10^{-10}} \\&= 1{,}613 \times 10^{-5}\end{aligned}$$ $$\begin{aligned}[OH^-] &= \sqrt{1{,}613 \times 10^{-5} \times 0{,}0500} \\&= \sqrt{8{,}065 \times 10^{-7}} \\&= 8{,}98 \times 10^{-4} \text{ M}\end{aligned}$$ $$pOH = 3{,}05;\quad pH = 14 - 3{,}05 = 10{,}95$$pH ekuivalen = 10,95
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
|
Timolftalein
02468101214
pH 9,3
pH 10,5
tak berwarna
trayek 9,3-10,5
biru
|
|
Alizarin kuning
02468101214
pH 10,1
pH 12,0
kuning
trayek 10,1-12,0
merah
|
Analisis: pH ekuivalen 10,95 berada di atas trayek fenolftalein (8,3-10,0) dan timolftalein (9,3-10,5), tetapi berada dalam trayek alizarin kuning (10,1-12,0). Alizarin kuning adalah satu-satunya indikator yang trayeknya mencakup pH 10,95.
Indikator terpilih: Alizarin kuning
7 Asam diprotik lemah (titik ekuivalen 1)
Sebanyak 25,0 mL larutan asam oksalat H2C2O4 0,100 M (Ka1 = 5,6×10-2, Ka2 = 5,4×10-5) dititrasi dengan NaOH 0,100 M.
Hitung pH larutan pada titik ekuivalen pertama (saat semua H2C2O4 berubah menjadi NaHC2O4).
Pilih indikator yang paling tepat dari: metil jingga (3,1–4,4), bromfenol biru (3,0–4,6), fenolftalein (8,3–10,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 7
Pada titik ekuivalen pertama, terbentuk garam natrium hidrogen oksalat NaHC2O4 yang bersifat amfoter. Konsentrasi garam:
$$C = \frac{25,0 \times 0,100}{50,0} = 0{,}0500 \text{ M}$$pH larutan garam amfoter dengan Ka1 dan Ka2:
$$\text{pH} = \frac{\text{p}K_{a1} + \text{p}K_{a2}}{2}$$ $$pK_{a1} = -\log(5{,}6 \times 10^{-2}) = 1{,}25$$ $$pK_{a2} = -\log(5{,}4 \times 10^{-5}) = 4{,}27$$ $$\text{pH} = \frac{1{,}25 + 4{,}27}{2} = \frac{5{,}52}{2} = 2{,}76$$pH ekuivalen = 2,76 (sangat asam).
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Bromfenol biru
02468101214
pH 3,0
pH 4,6
kuning
trayek 3,0-4,6
biru
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Analisis: pH ekuivalen 2,76 berada sedikit di bawah trayek metil jingga (3,1-4,4) dan bromfenol biru (3,0-4,6). Pada pH 2,76 kedua indikator masih dalam bentuk asam (merah/kuning). Namun bromfenol biru memiliki batas bawah trayek 3,0 yang lebih mendekati pH 2,76 dibanding metil jingga (3,1). Perbedaan 0,24 satuan pH masih dapat ditoleransi, dan bromfenol biru sering direkomendasikan untuk titrasi dengan pH ekuivalen sangat asam. Fenolftalein terlalu basa.
Indikator terpilih: Bromfenol biru (paling mendekati).
8 Asam triprotik (titik ekuivalen 2)
Larutan H3PO4 0,100 M sebanyak 25,0 mL dititrasi dengan KOH 0,100 M.
Diketahui Ka1 = 7,1×10-3 (pKa1 = 2,15), Ka2 = 6,3×10-8 (pKa2 = 7,20), Ka3 = 4,8×10-13 (pKa3 = 12,32).
Tentukan pH pada titik ekuivalen kedua (saat terbentuk Na2HPO4) dan pilih indikator dari: metil jingga (3,1–4,4), fenolftalein (8,3–10,0), alizarin kuning (10,1–12,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 8
Pada titik ekuivalen kedua, spesi utama adalah HPO42- yang bersifat amfoter. pH dihitung dengan:
$$\text{pH} = \frac{\text{p}K_{a2} + \text{p}K_{a3}}{2} = \frac{7{,}20 + 12{,}32}{2} = \frac{19{,}52}{2} = 9{,}76$$pH ekuivalen = 9,76 (basa).
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
|
Alizarin kuning
02468101214
pH 10,1
pH 12,0
kuning
trayek 10,1-12,0
merah
|
Analisis: pH ekuivalen 9,76 berada dalam trayek fenolftalein (8,3-10,0). Metil jingga terlalu asam, alizarin kuning terlalu basa. Perubahan warna fenolftalein dari tak berwarna menjadi merah muda sangat jelas pada pH sekitar 9-10.
Indikator terpilih: Fenolftalein.
9 Basa diprotik (Na2CO3 + HCl) – titik ekuivalen 1
25,0 mL larutan Na2CO3 0,100 M dititrasi dengan HCl 0,100 M.
Diketahui asam karbonat: Ka1 = 4,3×10-7 (pKa1 = 6,37), Ka2 = 5,6×10-11 (pKa2 = 10,25).
Hitung pH pada titik ekuivalen pertama (saat Na2CO3 → NaHCO3) dan pilih indikator yang paling tepat: metil merah (4,4–6,2), bromtimol biru (6,0–7,6), fenolftalein (8,3–10,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 9
Pada titik ekuivalen pertama, terbentuk NaHCO3 (larutan amfoter). Konsentrasi garam:
$$C = \frac{25,0 \times 0,100}{50,0} = 0{,}0500 \text{ M}$$pH dihitung dengan:
$$\text{pH} = \frac{\text{p}K_{a1} + \text{p}K_{a2}}{2} = \frac{6{,}37 + 10{,}25}{2} = \frac{16{,}62}{2} = 8{,}31$$pH ekuivalen = 8,31 (basa lemah).
|
Metil merah
02468101214
pH 4,4
pH 6,2
merah
trayek 4,4-6,2
kuning
|
|
Bromtimol biru
02468101214
pH 6,0
pH 7,6
kuning
trayek 6,0-7,6
biru
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Analisis: pH ekuivalen 8,31 berada tepat pada batas bawah trayek fenolftalein (8,3). Fenolftalein akan mulai berubah dari tak berwarna menjadi merah muda pada pH 8,3, sehingga titik akhir akan sangat dekat dengan titik ekuivalen. Metil merah dan bromtimol biru terlalu asam.
Indikator terpilih: Fenolftalein.
10 Basa diprotik (Na2CO3 + HCl) – titik ekuivalen 2
Lanjutan titrasi Na2CO3 0,100 M (25,0 mL) dengan HCl 0,100 M.
Hitung pH larutan pada titik ekuivalen kedua (semua karbonat berubah menjadi H2CO3).
Gunakan Ka1 = 4,3×10-7. Pilih indikator yang tepat dari: metil jingga (3,1–4,4), bromtimol biru (6,0–7,6), fenolftalein (8,3–10,0).
Lihat Pembahasan
📌 Pembahasan Soal 10
Pada titik ekuivalen kedua, volume total larutan = 25,0 mL (Na2CO3) + 50,0 mL HCl = 75,0 mL. Konsentrasi H2CO3 yang terbentuk:
$$\begin{aligned}C &= \frac{25,0 \times 0,100}{75,0} \\&= 0{,}0333 \text{ M}\end{aligned}$$H2CO3 adalah asam lemah diprotik, tetapi karena Ka2 sangat kecil, pH ditentukan oleh Ka1:
$$\begin{aligned}[H^+] &= \sqrt{K_{a1} \times C} \\&= \sqrt{4{,}3 \times 10^{-7} \times 0{,}0333} \\&= \sqrt{1{,}43 \times 10^{-8}} \\&= 1{,}20 \times 10^{-4} \text{ M}\end{aligned}$$ $$\text{pH} = -\log(1{,}20 \times 10^{-4}) = 3{,}92$$pH ekuivalen = 3,92 (asam).
|
Metil jingga
02468101214
pH 3,1
pH 4,4
merah
trayek 3,1-4,4
kuning
|
|
Bromtimol biru
02468101214
pH 6,0
pH 7,6
kuning
trayek 6,0-7,6
biru
|
|
Fenolftalein
02468101214
pH 8,3
pH 10,0
tak berwarna
trayek 8,3-10,0
merah muda
|
Analisis: pH ekuivalen 3,92 berada tepat di tengah trayek metil jingga (3,1-4,4). Perubahan warna dari merah ke kuning akan terjadi sangat dekat dengan titik ekuivalen. Bromtimol biru dan fenolftalein terlalu basa.
Indikator terpilih: Metil jingga.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar