Latihan 10 Soal Hidrolisis Garam dan Pembahasan (Bagian-2 dari 4) dengan Tingkat Kesulitan Setara

Berikut 10 soal latihan yang berfokus pada perhitungan pH atau [H⁺] atau [OH⁻] yang merupakan rakaian total 40 soal latihan (drill) dengan pola yang hampir sama. Sila klik link lain berikut: bagian-1, bagian-2, bagian-3, bagian-4.

Sebagai dasar di bagian awal diberikan rumus pH untuk masing-masing kasus hidrolisis garam:

1. Garam dari Asam Lemah dan Basa Kuat (contoh: NaF, CH₃COONa)

• Hidrolisis: Anion dari asam lemah (misalnya F⁻ atau CH₃COO⁻) terhidrolisis menghasilkan OH⁻, sehingga larutan bersifat basa.
• Reaksi Hidrolisis:
  A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻
  
  
• Konstanta Hidrolisis (K_h):
  $K_h = \dfrac{K_w}{K_a}$
  Keterangan: K_w = 10⁻¹⁴ dan K_a adalah konstanta ionisasi asam lemah.
  
  
• Konsentrasi OH⁻:
  Untuk garam dengan konsentrasi [G]:
  $[OH^-] = \sqrt{\dfrac{K_w \,[G]}{K_a}}$
  
  
• pOH:
  $\begin{aligned} pOH &= -\log [OH^-] \\ &= -\log \left(\sqrt{\dfrac{K_w\,[G]}{K_a}} \right) \\ &= \dfrac{1}{2} \left( pK_w - \log [G] + pK_a \right) \end{aligned}$
  
  
• pH:
  $\begin{aligned} pH &= pK_w - pOH \\ &= \dfrac{pK_w}{2} + \dfrac{\log [G]}{2} - \dfrac{pK_a}{2} \end{aligned}$
  
  Untuk pK_w = 14:
  
  $pH = 7 + \dfrac{1}{2} \log [G] - \dfrac{1}{2} pK_a$

2. Garam dari Asam Kuat dan Basa Lemah (contoh: NH₄Cl, NH₄NO₃)

• Hidrolisis: Kation dari basa lemah (misalnya NH₄⁺) terhidrolisis menghasilkan H⁺, sehingga larutan bersifat asam.
• Reaksi Hidrolisis: BH⁺ + H₂O ⇌ B + H₃O⁺
• Konstanta Hidrolisis (K_h):
  $K_h = \dfrac{K_w}{K_b}$
  
  Keterangan: K_b = konstanta ionisasi basa lemah.
• Konsentrasi H⁺:
  
  $[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w\,[G]}{K_b}}$
• pH:
  $\begin{aligned} pH &= -\log [H^+] \\ &= -\log \left( \sqrt{\dfrac{K_w\,[G]}{K_b}} \right) \\ &= \dfrac{1}{2} \left( pK_w - \log [G] + pK_b \right) \end{aligned}$
  
  Untuk pK_w = 14:
  
  $pH = 7 - \dfrac{1}{2} \log [G] - \dfrac{1}{2} pK_b$

3. Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah (contoh: NH₄CH₃COO, NH₄CN)

• Hidrolisis:
  • BH⁺ + H₂O ⇌ B + H₃O⁺
  • A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻
• Konsentrasi H⁺:
  Untuk [BH⁺] = [A⁻] = [G]:
  
  $[H^+] = \sqrt{\dfrac{K_w K_a}{K_b}}$
• pH:
  $\begin{aligned} pH &= -\log [H^+] \\ &= -\log \left( \sqrt{\dfrac{K_w K_a}{K_b}} \right) \\ &= \dfrac{1}{2} \left( pK_w + pK_a - pK_b \right) \end{aligned}$
  
  Untuk pK_w = 14:
  
  $pH = 7 + \dfrac{1}{2} pK_a - \dfrac{1}{2} pK_b$

4. Garam dari Asam Kuat dan Basa Kuat (contoh: NaCl, KNO₃)

• Hidrolisis: Tidak terjadi hidrolisis karena kation dan anion berasal dari asam/basa kuat.
• pH: $pH = 7$ Tidak ada rumus logaritma tambahan karena tidak ada hidrolisis.

Catatan Penting

• pK_w = 14 pada 25°C.
• [G] adalah konsentrasi garam dalam mol/L.
• pK_a dan pK_b spesifik untuk asam/basa konjugat.
• Rumus mengasumsikan hidrolisis sederhana dengan konsentrasi garam cukup tinggi.

Contoh Aplikasi

1. NaF 0,1 M
   (K_a HF = 6,8 × 10⁻⁴):
   
   $\begin{aligned} pK_a &= -\log(6{,}8 \times 10^{-4}) = 3{,}17 \\ pH &= 7 + \tfrac{1}{2}\log(0{,}1) - \tfrac{1}{2}(3{,}17) \\ &= 7 + \tfrac{1}{2}(-1) - 1{,}585 \\ &= 7 - 0{,}5 - 1{,}585 \\ &= 4{,}915 \end{aligned}$
2. NH₄Cl 0,05 M
   (K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵):
   
   $\begin{aligned} pK_b &= -\log(1{,}8 \times 10^{-5}) = 4{,}74 \\ pH &= 7 - \tfrac{1}{2}\log(0{,}05) - \tfrac{1}{2}(4{,}74) \\ &= 7 - \tfrac{1}{2}(-1{,}30) - 2{,}37 \\ &= 7 + 0{,}65 - 2{,}37 \\ &= 5{,}28 \end{aligned}$
3. NH₄CN 0,04 M
   (K_a HCN = 4,0 × 10⁻¹⁰, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵):
   
   $\begin{aligned} pK_a &= 9{,}40,\quad pK_b = 4{,}74 \\ pH &= 7 + \tfrac{1}{2}(9{,}40) - \tfrac{1}{2}(4{,}74) \\ &= 7 + 4{,}70 - 2{,}37 \\ &= 9{,}33 \end{aligned}$

---

Soal 11: Penstabil pH pada Produksi Yogurt

Larutan Na₂CO₃ 0,05 M digunakan untuk menstabilkan pH yogurt.
Diketahui K_a2 H₂CO₃ = 4,7 × 10⁻¹¹ dan K_w = 10⁻¹⁴.

1. Jelaskan bagaimana ion CO₃²⁻ memengaruhi sifat larutan!
2. Hitung pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. CO₃²⁻ terhidrolisis menghasilkan OH⁻, larutan bersifat basa.
2. pH = 11,51

Pembahasan:

1. Na₂CO₃ terionisasi sempurna menjadi 2Na⁺ dan CO₃²⁻. Na⁺ tidak terhidrolisis. Ion CO₃²⁻ merupakan basa konjugat dari asam lemah HCO₃⁻ (K_a2), sehingga terhidrolisis:
   CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
   Reaksi ini menghasilkan OH⁻, sehingga larutan bersifat basa.
2. Menghitung pH larutan:
   
   $\begin{aligned} K_h &= \frac{K_w}{K_{a2}} \\[6pt] &= \frac{10^{-14}}{4{,}7 \times 10^{-11}} \\[6pt] &= 2{,}13 \times 10^{-4} \\[12pt] [OH^-] &= \sqrt{K_h \cdot [CO_3^{2-}]} \\[6pt] &= \sqrt{2{,}13 \times 10^{-4} \times 0{,}05} \\[6pt] &= \sqrt{1{,}064 \times 10^{-5}} \\[6pt] &= 3{,}26 \times 10^{-3} \text{ M} \\[12pt] pOH &= -\log(3{,}26 \times 10^{-3}) \\[6pt] &= 2{,}49 \\[12pt] pH &= 14 - 2{,}49 \\[6pt] &= \mathbf{11{,}51} \end{aligned}$

Soal 12: Larutan Penyangga pada Pasta Gigi

Larutan NH₄CN 0,04 M digunakan untuk menyangga pH pasta gigi.
Diketahui K_a HCN = 4,0 × 10⁻¹⁰, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵.

1. Jelaskan bagaimana hidrolisis ganda memengaruhi pH larutan ini!
2. Tentukan konsentrasi ion H⁺ dalam larutan!

Jawaban:

1. CN⁻ dominan (K_h CN⁻ >> K_h NH₄⁺), larutan bersifat basa.
2. [H⁺] = 4,71 × 10⁻¹⁰ M

Pembahasan:

1. NH₄CN terionisasi menjadi NH₄⁺ dan CN⁻. Keduanya terhidrolisis (hidrolisis ganda):
   NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺
   CN⁻ + H₂O ⇌ HCN + OH⁻
   Ini adalah garam dari asam sangat lemah (HCN, K_a = 4,0×10⁻¹⁰) dan basa lemah (NH₃, K_b = 1,8×10⁻⁵). Karena K_a HCN < K_b NH₃, basa lebih kuat dari asamnya, sehingga larutan bersifat basa.
   Sebagai perbandingan:
   
   \(K_h(\text{CN}^-) = \dfrac{K_w}{K_a} = 2{,}5 \times 10^{-5} \gg K_h(\text{NH}_4^+) = \dfrac{K_w}{K_b} = 5{,}56 \times 10^{-10}\)
2. Untuk garam dari asam lemah dan basa lemah, [H⁺] tidak bergantung pada konsentrasi garam:
   
   $\begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{\frac{K_w \cdot K_a}{K_b}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{10^{-14} \times 4{,}0 \times 10^{-10}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{4{,}0 \times 10^{-24}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{2{,}22 \times 10^{-19}} \\[6pt] &= \mathbf{4{,}71 \times 10^{-10}} \text{ M} \end{aligned}$
   
   pH = $-\log(4{,}71 \times 10^{-10}) = 9{,}33$ (basa, sesuai prediksi)

Soal 13: Pengatur pH pada Sirup Gula

Larutan Na₂SO₃ 0,03 M digunakan untuk mengatur pH sirup gula.
Diketahui K_a2 H₂SO₃ = 1,0 × 10⁻⁷.

1. Jelaskan bagaimana ion SO₃²⁻ memengaruhi kebasaan larutan!
2. Hitung pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. SO₃²⁻ terhidrolisis menghasilkan OH⁻, larutan bersifat basa.
2. pH = 9,74

Pembahasan:

1. Na₂SO₃ terionisasi sempurna menjadi 2Na⁺ dan SO₃²⁻. Na⁺ tidak terhidrolisis. Ion SO₃²⁻ merupakan basa konjugat dari asam lemah HSO₃⁻ (K_a2), sehingga terhidrolisis:
   SO₃²⁻ + H₂O ⇌ HSO₃⁻ + OH⁻
   
   Reaksi ini meningkatkan [OH⁻], sehingga larutan bersifat basa.
2. Menghitung pH larutan:
   
   $\begin{aligned} K_h &= \frac{K_w}{K_{a2}} \\[6pt] &= \frac{10^{-14}}{1{,}0 \times 10^{-7}} \\[6pt] &= 1{,}0 \times 10^{-7} \\[12pt] [OH^-] &= \sqrt{K_h \cdot [SO_3^{2-}]} \\[6pt] &= \sqrt{1{,}0 \times 10^{-7} \times 0{,}03} \\[6pt] &= \sqrt{3{,}0 \times 10^{-9}} \\[6pt] &= 5{,}48 \times 10^{-5} \text{ M} \\[12pt] pOH &= -\log(5{,}48 \times 10^{-5}) \\[6pt] &= 4{,}26 \\[12pt] pH &= 14 - 4{,}26 \\[6pt] &= \mathbf{9{,}74} \end{aligned}$

Soal 14: Larutan Penyegar pada Minuman Berenergi

Larutan NH₄CH₃COO 0,06 M digunakan untuk menyegarkan minuman berenergi.
Diketahui K_a CH₃COOH = 1,8 × 10⁻⁵, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵.

1. Jelaskan bagaimana hidrolisis ion-ion dalam larutan ini saling menyeimbangkan!
2. Tentukan pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. Hidrolisis CH₃COO⁻ dan NH₄⁺ saling menyeimbangkan karena K_a = K_b, sehingga pH netral.
2. pH = 7,00

Pembahasan:

1. \(\text{NH}_4\text{CH}_3\text{COO}\) terionisasi menjadi \(\text{NH}_4^+\) dan \(\text{CH}_3\text{COO}^-\). Keduanya terhidrolisis:
   
   \( \begin{aligned} \text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} &\rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+ \\[8pt] \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} &\rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \end{aligned} \)
   
   Karena \(K_a(\text{CH}_3\text{COOH}) = K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8 \times 10^{-5}\), kekuatan ionisasi asam dan basanya setara. Akibatnya:
   
   \( \begin{aligned} K_h(\text{NH}_4^+) = K_h(\text{CH}_3\text{COO}^-) &= \dfrac{K_w}{K} \\[8pt] &= 5{,}56 \times 10^{-10} \end{aligned} \)
   
   Produksi \(\text{H}^+\) dan \(\text{OH}^-\) saling meniadakan → pH mendekati netral.
2. Menghitung pH larutan:
   
   $\begin{aligned} pH &= 7 + \frac{1}{2}pK_a - \frac{1}{2}pK_b \\[6pt] pK_a &= pK_b = -\log(1{,}8 \times 10^{-5}) = 4{,}74 \\[6pt] pH &= 7 + \frac{1}{2}(4{,}74) - \frac{1}{2}(4{,}74) \\[6pt] &= 7 + 2{,}37 - 2{,}37 \\[6pt] &= \mathbf{7{,}00} \end{aligned}$

Soal 15: Pengatur pH pada Produksi Cuka

Larutan NaHSO₄ 0,07 M digunakan untuk mengatur pH cuka.
Diketahui K_a2 H₂SO₄ = 1,2 × 10⁻².

1. Jelaskan bagaimana ion HSO₄⁻ memengaruhi sifat larutan!
2. Hitung konsentrasi ion H⁺ dalam larutan!

Jawaban:

1. HSO₄⁻ mengion sebagian menghasilkan H⁺, larutan bersifat asam.
2. [H⁺] = 2,36 × 10⁻² M

Pembahasan:

1. NaHSO₄ terionisasi sempurna menjadi Na⁺ dan HSO₄⁻. Na⁺ tidak terhidrolisis. Ion HSO₄⁻ bertindak sebagai asam lemah (bukan hidrolisis), mengion sebagian melepas H⁺:
   HSO₄⁻ ⇌ H⁺ + SO₄²⁻
   Reaksi ini menghasilkan H⁺, menyebabkan larutan bersifat asam.
2. Karena K_a2 = 1,2×10⁻² cukup besar, ionisasi tidak dapat diabaikan; harus diselesaikan dengan persamaan kuadrat. Misalkan [H⁺] = x:
   $\begin{aligned} K_{a2} &= \frac{x^2}{[HSO_4^-] - x} \\[6pt] &= \frac{x^2}{0{,}07 - x} \\[6pt] 1{,}2 \times 10^{-2}(0{,}07 - x) &= x^2 \\[6pt] x^2 + 1{,}2 \times 10^{-2}\,x - 8{,}4 \times 10^{-4} &= 0 \\\end{aligned}$
   Menentukan nilai x atau [OH⁻] dengan persamaan kuadrat abc:
   
   $\begin{aligned}x &= \frac{-1{,}2 \times 10^{-2} + \sqrt{(1{,}2 \times 10^{-2})^2 + 4 \times 8{,}4 \times 10^{-4}}}{2} \\[6pt] &= \frac{-0{,}012 + \sqrt{1{,}44 \times 10^{-4} + 3{,}36 \times 10^{-3}}}{2} \\[6pt] &= \frac{-0{,}012 + \sqrt{3{,}504 \times 10^{-3}}}{2} \\[6pt] &= \frac{-0{,}012 + 0{,}05920}{2} \\[6pt] &= \frac{0{,}04720}{2} \\[6pt] [H^+] &= \mathbf{2{,}36 \times 10^{-2}} \text{ M} \end{aligned}$

Soal 16: Pengatur pH pada Produksi Minuman Herbal

Larutan KNO₂ 0,06 M digunakan untuk mengatur pH minuman herbal.
Diketahui K_a HNO₂ = 4,5 × 10⁻⁴.

1. Jelaskan bagaimana ion NO₂⁻ memengaruhi kebasaan larutan!
2. Hitung pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. NO₂⁻ terhidrolisis menghasilkan OH⁻, larutan bersifat basa.
2. pH = 8,06

Pembahasan:

1. KNO₂ terionisasi sempurna menjadi K⁺ (tidak terhidrolisis, berasal dari basa kuat KOH) dan NO₂⁻. Ion NO₂⁻ merupakan basa konjugat dari asam lemah HNO₂, sehingga terhidrolisis:
   NO₂⁻ + H₂O ⇌ HNO₂ + OH⁻
   Reaksi ini meningkatkan [OH⁻], sehingga larutan bersifat basa.
2. Menghitung pH larutan:
   
   $\begin{aligned} K_h &= \frac{K_w}{K_a} \\[6pt] &= \frac{10^{-14}}{4{,}5 \times 10^{-4}} \\[6pt] &= 2{,}22 \times 10^{-11} \\[12pt] [OH^-] &= \sqrt{K_h \cdot [NO_2^-]} \\[6pt] &= \sqrt{2{,}22 \times 10^{-11} \times 0{,}06} \\[6pt] &= \sqrt{1{,}33 \times 10^{-12}} \\[6pt] &= 1{,}16 \times 10^{-6} \text{ M} \\[12pt] pOH &= -\log(1{,}16 \times 10^{-6}) \\[6pt] &= 5{,}94 \\[12pt] pH &= 14 - 5{,}94 \\[6pt] &= \mathbf{8{,}06} \end{aligned}$

Soal 17: Pengatur pH pada Produksi Jelly

Larutan NH₄HSO₃ 0,08 M digunakan untuk mengatur pH jelly.
Diketahui K_a2 H₂SO₃ = 1,0 × 10⁻⁷, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵.

1. Jelaskan bagaimana hidrolisis NH₄⁺ dan HSO₃⁻ memengaruhi pH!
2. Tentukan konsentrasi ion H⁺ dalam larutan!

Jawaban:

1. Ion HSO₃⁻ bersifat asam lemah (K_a2 = 1,0×10⁻⁷) lebih kuat daripada NH₄⁺ (K_a = 5,6×10⁻¹⁰), sehingga larutan bersifat asam.
2. [H⁺] = 8,94 × 10⁻⁵ M (pH ≈ 4,05)

Pembahasan:

1. NH₄HSO₃ terionisasi menjadi NH₄⁺ dan HSO₃⁻.
   NH₄⁺ adalah asam lemah (K_a = K_w/K_b = 5,56×10⁻¹⁰).
   HSO₃⁻ bersifat amfoter, tetapi karena K_a2 = 1,0×10⁻⁷ dan nilai K_a1 H₂SO₃ cukup besar (~1,4×10⁻²), maka K_b dari HSO₃⁻ (K_b = K_w/K_a1) sangat kecil (~7×10⁻¹³). Dengan demikian, HSO₃⁻ cenderung bertindak sebagai asam (melepas H⁺) daripada sebagai basa. Karena K_a2 HSO₃⁻ (1,0×10⁻⁷) jauh lebih besar daripada K_a NH₄⁺ (5,6×10⁻¹⁰), maka konsentrasi H⁺ dalam larutan ditentukan terutama oleh ionisasi HSO₃⁻, sehingga larutan bersifat asam.
2. Menghitung [H⁺] dengan mengabaikan kontribusi NH₄⁺ (karena sangat kecil):
   
   $\begin{aligned} [H^+] &\approx \sqrt{K_{a2} \cdot [HSO_3^-]} \\[6pt] &= \sqrt{1{,}0 \times 10^{-7} \times 0{,}08} \\[6pt] &= \sqrt{8{,}0 \times 10^{-9}} \\[6pt] &= 8{,}94 \times 10^{-5} \text{ M} \\[12pt] \text{pH} &= -\log(8{,}94 \times 10^{-5}) \approx 4{,}05 \end{aligned}$
   
   (Jika ingin lebih teliti, dapat menggunakan persamaan kuadrat, tetapi hasilnya tidak jauh berbeda karena x << C).

Soal 18: Larutan Penyegar pada Produksi Permen

Larutan NaHCOO 0,09 M digunakan untuk menyegarkan permen.
Diketahui K_a HCOOH = 1,8 × 10⁻⁴.

1. Jelaskan bagaimana ion HCOO⁻ memengaruhi kebasaan larutan!
2. Hitung pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. HCOO⁻ terhidrolisis menghasilkan OH⁻, larutan bersifat basa.
2. pH = 8,35

Pembahasan:

1. NaHCOO terionisasi sempurna menjadi Na⁺ (tidak terhidrolisis, berasal dari basa kuat NaOH) dan HCOO⁻. Ion HCOO⁻ merupakan basa konjugat dari asam lemah HCOOH (asam format), sehingga terhidrolisis:
   HCOO⁻ + H₂O ⇌ HCOOH + OH⁻
   
   Reaksi ini meningkatkan [OH⁻], sehingga larutan bersifat basa.
2. Menghitung pH larutan:
   
   $\begin{aligned} K_h &= \frac{K_w}{K_a} \\[6pt] &= \frac{10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-4}} \\[6pt] &= 5{,}56 \times 10^{-11} \\[12pt] [OH^-] &= \sqrt{K_h \cdot [HCOO^-]} \\[6pt] &= \sqrt{5{,}56 \times 10^{-11} \times 0{,}09} \\[6pt] &= \sqrt{5{,}00 \times 10^{-12}} \\[6pt] &= 2{,}24 \times 10^{-6} \text{ M} \\[12pt] pOH &= -\log(2{,}24 \times 10^{-6}) \\[6pt] &= 5{,}65 \\[12pt] pH &= 14 - 5{,}65 \\[6pt] &= \mathbf{8{,}35} \end{aligned}$

Soal 19: Pengatur pH pada Produksi Kue

Larutan NH₄HCO₃ 0,05 M digunakan untuk mengatur pH kue.
Diketahui K_a1 H₂CO₃ = 4,3 × 10⁻⁷, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵.

1. Jelaskan bagaimana hidrolisis ganda memengaruhi sifat larutan ini!
2. Tentukan pH larutan tersebut!

Jawaban:

1. HCO₃⁻ dominan (K_h HCO₃⁻ > K_h NH₄⁺), larutan bersifat basa.
2. pH = 7,81

Pembahasan:

1. NH₄HCO₃ terionisasi menjadi NH₄⁺ dan HCO₃⁻. Keduanya terhidrolisis (hidrolisis ganda):
   NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺
   HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻
   Perbandingan konstanta hidrolisis:
   • \(K_h(\text{HCO}_3^-) = \dfrac{K_w}{K_{a1}} = \dfrac{10^{-14}}{4{,}3 \times 10^{-7}} = 2{,}33 \times 10^{-8}\)
   • \(K_h(\text{NH}_4^+) = \dfrac{K_w}{K_b} = \dfrac{10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-5}} = 5{,}56 \times 10^{-10}\)
   Karena K_h HCO₃⁻ > K_h NH₄⁺, hidrolisis HCO₃⁻ lebih dominan, sehingga larutan bersifat basa.
2. Untuk garam dari asam lemah dan basa lemah, [H⁺] tidak bergantung pada konsentrasi garam. K_a yang digunakan adalah K_a1 H₂CO₃ (asam asal dari HCO₃⁻):
   
   $\begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{\frac{K_w \cdot K_{a1}}{K_b}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{10^{-14} \times 4{,}3 \times 10^{-7}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{4{,}3 \times 10^{-21}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{2{,}39 \times 10^{-16}} \\[6pt] &= 1{,}55 \times 10^{-8} \text{ M} \\[6pt] pH &= -\log(1{,}55 \times 10^{-8}) = \mathbf{7{,}81} \end{aligned}$

Soal 20: Pengatur pH pada Produksi Selai

Larutan NH₄NO₂ 0,07 M digunakan untuk mengatur pH selai.
Diketahui K_a HNO₂ = 4,5 × 10⁻⁴, K_b NH₃ = 1,8 × 10⁻⁵.

1. Jelaskan bagaimana hidrolisis ganda NO₂⁻ dan NH₄⁺ memengaruhi pH larutan!
2. Hitung konsentrasi ion H⁺ dalam larutan!

Jawaban:

1. NH₄⁺ dominan (K_h NH₄⁺ > K_h NO₂⁻), larutan bersifat asam.
2. [H⁺] = 5,00 × 10⁻⁷ M

Pembahasan:

1. NH₄NO₂ terionisasi menjadi NH₄⁺ dan NO₂⁻. Keduanya terhidrolisis (hidrolisis ganda):
   NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺
   NO₂⁻ + H₂O ⇌ HNO₂ + OH⁻
   Perbandingan konstanta hidrolisis:
   • \(K_h(\text{NH}_4^+) = \dfrac{K_w}{K_b} = \dfrac{10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-5}} = 5{,}56 \times 10^{-10}\)
   • \(K_h(\text{NO}_2^-) = \dfrac{K_w}{K_a} = \dfrac{10^{-14}}{4{,}5 \times 10^{-4}} = 2{,}22 \times 10^{-11}\)
   Karena K_h NH₄⁺ > K_h NO₂⁻, hidrolisis NH₄⁺ lebih dominan. Ini juga selaras dengan K_a HNO₂ > K_b NH₃, sehingga larutan bersifat asam.
2. Untuk garam dari asam lemah dan basa lemah, [H⁺] tidak bergantung pada konsentrasi garam:
   
   $\begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{\frac{K_w \cdot K_a}{K_b}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{10^{-14} \times 4{,}5 \times 10^{-4}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{\frac{4{,}5 \times 10^{-18}}{1{,}8 \times 10^{-5}}} \\[6pt] &= \sqrt{2{,}5 \times 10^{-13}} \\[6pt] &= \mathbf{5{,}00 \times 10^{-7}} \text{ M} \\[6pt] pH &= -\log(5{,}00 \times 10^{-7}) = 6{,}30 \text{ (asam, sesuai prediksi)} \end{aligned}$