Larutan penyangga adalah salah satu topik yang paling kaya nuansanya dalam kimia asam-basa. Memahaminya bukan sekadar menghafal rumus Henderson-Hasselbalch, melainkan menalar mengapa suatu campuran dapat mempertahankan pH, spesi mana yang bekerja saat asam atau basa ditambahkan, dan kapan kapasitas penyangga mulai gagal.
Selesaikan setiap soal secara mandiri terlebih dahulu. Untuk soal perhitungan, tulis langkah nalar sebelum memasukkan angka, karena justru di sinilah inti dari latihan soal tipe ini.
Pembahasan Soal 1
Larutan penyangga terbentuk jika terdapat asam lemah bersama basa konjugatnya (atau basa lemah bersama asam konjugatnya) dalam jumlah yang sebanding, sehingga keduanya hadir setelah reaksi.
Periksa opsi C:
mol \(\text{CH}_3\text{COOH}\) = \(0,100 \times 0,20 = 0,020\) mol;
mol \(\text{NaOH}\) = \(0,100 \times 0,10 = 0,010\) mol.
Reaksi netralisasi:
NaOH habis bereaksi. Sisa: 0,010 mol \(\text{CH}_3\text{COOH}\) dan 0,010 mol \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) terbentuk. Campuran asam lemah dan basa konjugatnya, yaitu penyangga.
Opsi A: HCl + NaCl bukan penyangga, HCl asam kuat tanpa basa konjugat lemah.
Opsi B: NaOH + \(\text{CH}_3\text{COONa}\) tidak mengandung asam lemah, hanya basa.
Opsi D: dua basa, tidak ada asam lemah.
Opsi E: HCl + NaOH ekuimolar, bereaksi sempurna menghasilkan NaCl dan air, tidak ada sisa komponen penyangga.
✅ Jawaban: C
Pembahasan Soal 2
Persamaan Henderson-Hasselbalch:
\[\text{pH} = pK_a + \log\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\]Rasio 1:1 (mol asam = mol basa konjugat):
\[\begin{aligned} \text{pH} &= 4,74 + \log\frac{1}{1} \\ &= 4,74 + 0 \\ &= 4,74 \end{aligned}\]Rasio 1:10 (mol asam : mol basa konjugat = 1 : 10):
\[\begin{aligned} \text{pH} &= 4,74 + \log\frac{10}{1} \\ &= 4,74 + 1,00 \\ &= 5,74 \end{aligned}\]pH naik karena proporsi basa konjugat (\(\text{CH}_3\text{COO}^-\)) lebih besar, menggeser kesetimbangan ke kanan sehingga \([\text{H}^+]\) berkurang. Opsi E salah: \(\log 10 = 1\), bukan 10, sehingga pH = 5,74, bukan 14,74.
✅ Jawaban: B
Pembahasan Soal 3
Penyangga basa: \(\text{NH}_3\) (basa lemah) dan \(\text{NH}_4^+\) (asam konjugat). Gunakan Henderson-Hasselbalch dalam bentuk basa, atau konversi ke \(pK_a\) dari \(\text{NH}_4^+\) terlebih dahulu:
\[\begin{aligned} pK_a(\text{NH}_4^+) &= 14,00 - pK_b(\text{NH}_3) \\ &= 14,00 - 4,74 = 9,26 \end{aligned}\]Henderson-Hasselbalch dengan \(\text{NH}_4^+\) sebagai asam dan \(\text{NH}_3\) sebagai basa konjugat:
\[\begin{aligned} \text{pH} &= pK_a(\text{NH}_4^+) + \log\frac{n(\text{NH}_3)}{n(\text{NH}_4^+)} \\[6pt] &= 9,26 + \log\frac{0,30}{0,20} \\[6pt] &= 9,26 + \log 1,5 \\[6pt] &= 9,26 + 0,176 \\[6pt] &= 9,44 \end{aligned}\]Perhatikan: volume larutan (500 mL) tidak perlu dimasukkan karena rasio mol sama dengan rasio konsentrasi, dan \(\log\) hanya memerlukan rasio tersebut.
✅ Jawaban: D
Pembahasan Soal 4
Ketika asam kuat (\(\text{HCl}\)) ditambahkan, basa konjugat (\(\text{CH}_3\text{COO}^-\)) yang menyerapnya:
\[\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}\]Hitung mol setelah reaksi:
\[\begin{aligned} n(\text{CH}_3\text{COO}^-)_{\text{akhir}} &= 0,100 - 0,020 = 0,080 \text{ mol} \\ n(\text{CH}_3\text{COOH})_{\text{akhir}} &= 0,100 + 0,020 = 0,120 \text{ mol} \end{aligned}\]Terapkan Henderson-Hasselbalch:
\[\begin{aligned} \text{pH} &= 4,74 + \log\frac{0,080}{0,120} \\[6pt] &= 4,74 + \log 0,667 \\[6pt] &= 4,74 + (-0,176) \\[6pt] &= 4,56 \end{aligned}\]Nilai paling dekat dengan 4,56 adalah opsi B (4,60). Perbedaan kecil ini bergantung pada nilai \(\log(2/3)\) yang digunakan. Dengan \(\log 2 = 0,3010\) dan \(\log 3 = 0,4771\):
\[\begin{aligned}\log\frac{0,080}{0,120} &= \log\frac{2}{3} \\&= \log 2 - \log 3 \\&= 0,3010 - 0,4771 \\&= -0,176\end{aligned}\]pH = 4,74 - 0,176 = 4,564, dibulatkan 4,56. Opsi B (4,60) adalah jawaban terdekat yang tersedia. Penambahan asam menurunkan pH dari 4,74, tetapi perubahan jauh lebih kecil dibandingkan jika ditambahkan ke air murni (yang akan memberi pH sekitar 1,7).
✅ Jawaban: B
Pembahasan Soal 5
Mekanisme penyangga saat basa kuat ditambahkan adalah komponen asam lemah yang menyerap \(\text{OH}^-\):
\[\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}\]Ion \(\text{OH}^-\) dikonversi menjadi air, dan sebagian \(\text{CH}_3\text{COOH}\) berubah menjadi \(\text{CH}_3\text{COO}^-\). Perubahan rasio \([\text{A}^-]/[\text{HA}]\) yang terjadi hanya kecil jika jumlah \(\text{NaOH}\) jauh lebih kecil dari mol komponen penyangga, sehingga perubahan pH pun kecil.
Opsi B salah: \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) adalah basa, bukan yang menetralkan \(\text{OH}^-\). Opsi E terbalik: \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) adalah basa konjugat, bukan asam dalam konteks ini.
✅ Jawaban: A
Pembahasan Soal 6
Kedua penyangga memiliki rasio \([\text{A}^-]/[\text{HA}] = 1\), sehingga pH awal keduanya sama: \(\text{pH} = pK_a = 5,00\). (Menyanggah opsi D.)
Setelah penambahan 0,005 mol HCl ke 1 L masing-masing:
Penyangga P (0,010 mol tiap komponen):
\[\begin{aligned} n(\text{A}^-)_{\text{akhir}} &= 0,010 - 0,005\\&= 0,005 \text{ mol} \\ n(\text{HA})_{\text{akhir}} &= 0,010 + 0,005\\&= 0,015 \text{ mol} \\[4pt] \text{pH} &= 5,00 + \log\frac{0,005}{0,015}\\&= 5,00 - 0,477\\&= 4,52 \end{aligned}\]Perubahan pH = 5,00 - 4,52 = 0,48 unit. Separuh basa konjugat sudah terpakai.
Penyangga Q (0,50 mol tiap komponen):
\[\begin{aligned} n(\text{A}^-)_{\text{akhir}} &= 0,50 - 0,005\\&= 0,495 \text{ mol} \\ n(\text{HA})_{\text{akhir}} &= 0,50 + 0,005\\&= 0,505 \text{ mol} \\[8pt] \text{pH} &= 5,00 + \log\frac{0,495}{0,505}\\&= 5,00 + (-0,009)\\&= 4,99 \end{aligned}\]Perubahan pH = 5,00 − 4,99 = 0,01 unit, nyaris tidak berubah. Inilah yang dimaksud kapasitas penyangga: kemampuan menahan perubahan pH bergantung pada jumlah mol komponen, bukan hanya rasionya.
✅ Jawaban: E
Pembahasan Soal 7
Dalam sistem ini, \(\text{H}_2\text{PO}_4^-\) bertindak sebagai asam dan \(\text{HPO}_4^{2-}\) sebagai basa konjugat. Terapkan Henderson-Hasselbalch:
\[\begin{aligned} \text{pH} &= pK_a + \log\frac{[\text{HPO}_4^{2-}]}{[\text{H}_2\text{PO}_4^-]} \\[6pt] 7,40 &= 7,20 + \log\frac{[\text{HPO}_4^{2-}]}{[\text{H}_2\text{PO}_4^-]} \\[6pt] \log\frac{[\text{HPO}_4^{2-}]}{[\text{H}_2\text{PO}_4^-]} &= 7,40 - 7,20 = 0,20 \\[6pt] \frac{[\text{HPO}_4^{2-}]}{[\text{H}_2\text{PO}_4^-]} &= 10^{0,20} = 1,58 \end{aligned}\]Rasio sekitar 1,58 berarti \(\text{HPO}_4^{2-}\) lebih banyak dari \(\text{H}_2\text{PO}_4^-\), konsisten dengan pH yang sedikit di atas \(pK_a\). Di dalam darah, rasio ini dijaga ketat oleh sistem ekskresi ginjal dan paru-paru.
✅ Jawaban: C
Pembahasan Soal 8
Kapasitas penyangga didefinisikan sebagai jumlah mol asam atau basa kuat yang diperlukan untuk mengubah pH sebesar 1 unit per liter larutan. Secara matematis, kapasitas penyangga \(\beta\) berbanding lurus dengan:
\[\beta \propto \frac{[\text{HA}][\text{A}^-]}{[\text{HA}] + [\text{A}^-]}\]Ekspresi ini maksimal ketika \([\text{HA}] = [\text{A}^-]\), yaitu tepat saat \(\text{pH} = pK_a\). Pada kondisi ini, baik asam lemah maupun basa konjugatnya tersedia dalam jumlah paling seimbang untuk menyerap gangguan asam maupun basa.
Secara praktis, penyangga efektif pada rentang \(pK_a \pm 1\). Di luar rentang ini, salah satu komponen sudah sangat sedikit dan kapasitas penyangga melemah drastis.
✅ Jawaban: B
Pembahasan Soal 9
Syarat fundamental penyangga adalah adanya pasangan asam lemah/basa konjugat (atau basa lemah/asam konjugat) yang keduanya hadir dalam jumlah bermakna. HCl adalah asam kuat, terionisasi sempurna:
\[\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-\]Ion \(\text{Cl}^-\) adalah basa konjugat dari asam kuat, artinya afinitasnya terhadap proton sangat rendah (secara praktis nol di larutan berair). \(\text{Cl}^-\) tidak dapat menerima \(\text{H}^+\) dari larutan, sehingga tidak ada mekanisme untuk menyerap tambahan asam.
Stabilitas pH yang diamati siswa saat pengenceran tidak sama dengan aksi penyangga. Pengenceran hanya mengubah konsentrasi \(\text{H}^+\), bukan menambahkan asam atau basa, dan perubahan pH saat pengenceran memang lebih kecil di pH rendah karena skala logaritmik. Ini bukan mekanisme penyangga.
Opsi E terlalu menyederhanakan: penyangga asam dibuat dari asam lemah, bukan asam kuat, tetapi penyangga basa dibuat dari basa lemah. Klaim opsi E tidak sepenuhnya salah namun tidak menjelaskan alasan yang tepat.
✅ Jawaban: D
Pembahasan Soal 10
Keduanya memiliki konsentrasi total 0,20 mol L−1 dengan rasio 1:1, artinya tiap komponen = 0,10 mol L−1.
Penambahan \(\text{NaOH}\) 0,050 mol L−1 menggeser rasio \([\text{A}^-]/[\text{HA}]\) dengan cara yang identik untuk keduanya:
Perubahan pH pada keduanya:
\[\begin{aligned} \Delta\text{pH} &= \log\frac{0,150}{0,050} - \log\frac{0,10}{0,10} \\ &= \log 3 - \log 1 \\ &= 0,477 - 0 \\&= 0,477 \text{ unit} \end{aligned}\]Perubahan pH identik karena Henderson-Hasselbalch hanya bergantung pada rasio mol, bukan nilai \(pK_a\) absolut. \(pK_a\) menentukan posisi pH penyangga, bukan seberapa besar pH berubah saat asam/basa ditambahkan (selama kapasitas bufer dan jumlah yang ditambahkan sama).
✅ Jawaban: A
Pembahasan Soal 11
Larutan penyangga terbentuk dari asam lemah + basa konjugasinya (atau basa lemah + asam konjugasinya).
Opsi A:
CH3COOH (asam lemah) + NaOH (basa kuat) perbandingan mol 1:1 → habis bereaksi membentuk garam CH3COONa, bukan bufer.
Opsi B:
CH3COOH 0,1 M × 0,05 L = 0,005 mol;
NaOH 0,05 M × 0,05 L = 0,0025 mol.
NaOH habis, tersisa CH3COOH 0,0025 mol dan terbentuk CH3COONa 0,0025 mol
→ campuran asam lemah + garamnya → bufer.
Opsi C:
HCl + NH3 1:1 → habis membentuk NH4Cl, bukan bufer.
Opsi D:
asam kuat + basa kuat → garam netral.
Opsi E:
NH4Cl + NaCl tidak mengandung pasangan konjugasi karena Cl− dari asam kuat.
✅ Jawaban: B
Pembahasan Soal 12
pH awal bufer:
\[\begin{aligned} \text{pH} &= \text{p}K_a + \log\frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}\\& = -\log(1,8\times10^{-5}) + \log\frac{0,05}{0,05} \\&= 4,74 + 0 \\&= 4,74. \end{aligned}\]Penambahan HCl 0,01 mol akan bereaksi dengan CH3COO−:
CH3COO− + H+ → CH3COOH.
Setelah reaksi:
mol CH3COO− = 0,05 − 0,01 = 0,04 mol;
mol CH3COOH = 0,05 + 0,01 = 0,06 mol.
Volume dianggap tetap 1 L.
pH berubah sedikit dari 4,74 menjadi 4,57 → opsi C benar.
✅ Jawaban: C
Pembahasan Soal 13
Kapasitas bufer maksimum tercapai ketika rasio [garam]/[asam] = 1, sehingga pH = pKa. Pada kondisi ini, perubahan pH akibat penambahan asam atau basa minimal.
✅ Jawaban: A
Pembahasan Soal 14
Untuk bufer basa:
\[ \begin{aligned} \text{pOH} &= \text{p}K_b + \log\frac{[\text{garam}]}{[\text{basa}]} \\ \text{p}K_b &= -\log(1,8\times10^{-5})\\& = 4,745 \\[10pt] \text{pOH} &= 4,745 + \log\frac{0,1}{0,2}\\& = 4,745 + \log(0,5) \\ &= 4,745 - 0,301 \\&= 4,444 \\ \text{pH} &= 14 - 4,444 \\&= 9,556 \\&\approx 9,56 \end{aligned} \]✅ Jawaban: E
Pembahasan Soal 15
Mol HCOOH = 0,1 L × 0,1 M = 0,01 mol.
Mol NaOH = 0,05 L × 0,1 M = 0,005 mol.
Reaksi: HCOOH + OH− → HCOO− + H2O.
NaOH habis, sisa HCOOH = 0,01 − 0,005 = 0,005 mol.
Terbentuk HCOO− = 0,005 mol. Volume total = 150 mL = 0,15 L.
bufer asam:
Karena mol garam = mol asam, pH = pKa.
✅ Jawaban: A.
Pembahasan (a)
Rentang efektif penyangga: \(pK_a \pm 1 = 3,87\) sampai \(5,87\). Nilai pH = 4,57 berada dalam rentang ini, sehingga penyangga efektif. Namun rasio \([\text{A}^-]/[\text{HA}] = 0,5\), artinya asam lemah lebih banyak dari basa konjugatnya, penyangga lebih kuat menahan basa daripada asam tambahan.
Pembahasan (b)
NaOH bereaksi dengan komponen asam lemah penyangga:
\[\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}\]Hitung mol setelah reaksi:
\[\begin{aligned} n(\text{HA})_{\text{akhir}} &= 0,400 - 0,050 = 0,350 \text{ mol} \\ n(\text{A}^-)_{\text{akhir}} &= 0,200 + 0,050 = 0,250 \text{ mol} \end{aligned}\]Terapkan Henderson-Hasselbalch:
\[\begin{aligned} \text{pH} &= 4,87 + \log\frac{0,250}{0,350} \\[6pt] &= 4,87 + \log 0,714 \\[6pt] &= 4,87 + (-0,146) \\[6pt] &= 4,72 \end{aligned}\]pH naik dari 4,57 menjadi 4,72, perubahan hanya 0,15 unit. Bandingkan: jika 0,050 mol NaOH ditambahkan ke 1 L air murni, pH akan langsung melompat ke sekitar 12,7. Inilah efek penyangga yang nyata.
Pembahasan (c)
Penyangga gagal ketika salah satu komponen habis. Jika \(\text{NaOH}\) terus ditambahkan, \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}\) terus berkurang dan \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}^-\) terus bertambah. Penyangga dianggap gagal ketika:
- Kriteria ketat: pH keluar dari rentang \(pK_a \pm 1\), artinya rasio \([\text{A}^-]/[\text{HA}]\) melewati 10:1.
- Kriteria teknis: asam lemah habis sepenuhnya.
Dengan kriteria teknis (komponen HA habis):
\[n(\text{NaOH})_{\text{maks}} = n(\text{HA})_{\text{awal}} = 0,400 \text{ mol}\]Dengan kriteria rasio 10:1 (\([\text{A}^-]/[\text{HA}] = 10\), pH = \(pK_a + 1 = 5,87\)), misalkan \(x\) mol NaOH ditambahkan:
\[\begin{aligned} \frac{0,200 + x}{0,400 - x} &= 10 \\ 0,200 + x &= 4,000 - 10x \\ 11x &= 3,800 \\ x &= 0,345 \text{ mol} \end{aligned}\]Dengan kriteria \(pK_a \pm 1\), penyangga mulai tidak efektif setelah penambahan sekitar 0,345 mol NaOH.
Pembahasan (d)
Persamaan Henderson-Hasselbalch diturunkan dari ekspresi \(K_a\) dengan menerapkan dua asumsi:
- Asumsi 1: Derajat ionisasi asam lemah dalam campuran sangat kecil sehingga \([\text{HA}]_{\text{kesetimbangan}} \approx [\text{HA}]_{\text{awal}}\). Ini valid karena kehadiran basa konjugat dalam jumlah besar menekan ionisasi asam (efek ion sejenis).
- Asumsi 2: Konsentrasi basa konjugat tidak berubah signifikan dari nilai awalnya.
Dalam larutan penyangga yang baik, kedua asumsi ini terpenuhi karena konsentrasi komponen jauh lebih besar dari \(\sqrt{K_a \cdot c}\). Ketika \([\text{HA}]\) dan \([\text{A}^-]\) cukup besar (umumnya > 0,01 mol L−1) dan rasionya tidak terlalu ekstrem, galat akibat aproksimasi ini biasanya kurang dari 1% sehingga dapat diabaikan.
Pembahasan (a)
pH terhitung = 7,40, konsisten dengan nilai pH darah normal. Rasio \([\text{HCO}_3^-]/[\text{H}_2\text{CO}_3] = 20:1\) yang sangat jauh dari 1:1 menunjukkan penyangga ini beroperasi jauh dari \(pK_a\)-nya, namun tetap efektif karena konsentrasi absolut \(\text{HCO}_3^-\) sangat besar.
Pembahasan (b)
pH = 7,20 berada di bawah batas 7,35, sehingga kondisi ini termasuk asidosis berbahaya secara klinis. Penurunan \([\text{HCO}_3^-]\) dari 24 menjadi 15 mmol L−1 (turun 37,5%) menyebabkan penurunan pH sebesar 0,20 unit, cukup signifikan untuk mengganggu fungsi enzim dan sistem saraf.
Pembahasan (c)
Hiperventilasi menurunkan tekanan parsial \(\text{CO}_2\) dalam paru-paru dan darah. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, penurunan \([\text{CO}_2]\) menggeser kesetimbangan ke kiri:
\[\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \leftarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \leftarrow \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-\]Akibatnya:
- \([\text{H}_2\text{CO}_3]\) berkurang karena terurai membentuk \(\text{CO}_2\) yang keluar
- \([\text{H}^+]\) berkurang (pH naik)
- Rasio \([\text{HCO}_3^-]/[\text{H}_2\text{CO}_3]\) meningkat
Secara kuantitatif, jika \([\text{H}_2\text{CO}_3]\) turun dari 1,2 menjadi 0,80 mmol L−1 (dengan \([\text{HCO}_3^-]\) tetap 15):
\[\begin{aligned} \text{pH} &= 6,10 + \log\frac{15}{0,80} \\ &= 6,10 + \log 18,75 \\ &= 6,10 + 1,273\\ &= 7,37 \end{aligned}\]pH pulih ke 7,37, dalam rentang normal. Ini adalah kompensasi respiratorik terhadap asidosis metabolik, yang terjadi dalam hitungan menit hingga jam.
Pembahasan (d)
Meskipun kapasitas penyangga tidak maksimal pada rasio 20:1, sistem karbonat tetap dipilih oleh tubuh karena dua alasan utama:
Alasan 1: Sistem karbonat bersifat terbuka (open system). \(\text{CO}_2\) dapat dikeluarkan melalui paru-paru dan \(\text{HCO}_3^-\) dapat diatur oleh ginjal. Tubuh tidak bergantung pada rasio yang "tetap" seperti penyangga tertutup di laboratorium, karena komposisi dapat selalu disesuaikan secara aktif. Ini membuatnya jauh lebih fleksibel.
Alasan 2: pH fisiologis 7,4 memang harus dijaga pada nilai itu, bukan pada \(pK_a\). Nilai \(pK_a = 6,10\) dipilih bukan karena kapasitas bufer-nya di pH 7,4 paling besar, melainkan karena sistem ini bisa dikendalikan oleh dua organ berbeda (paru dan ginjal) secara independen. Metabolisme menghasilkan asam terus-menerus, sehingga cadangan \(\text{HCO}_3^-\) yang besar (rasio 20:1) memberikan reservoir yang cukup untuk menyerap beban asam jangka panjang tanpa kolaps.
Pembahasan (a)
Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH terhadap penambahan sedikit asam, basa, atau pengenceran. Contoh pasangan: CH3COOH / CH3COONa (asam lemah + garamnya) dan NH3 / NH4Cl (basa lemah + garamnya).
Pembahasan (b)
Pembahasan (c)
Penambahan NaOH 0,02 mol akan bereaksi dengan CH3COOH:
\[\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \to \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}\]Mol awal dalam 1 L:
CH3COOH = 0,2 mol;
CH3COO− = 0,4 mol.
Setelah reaksi:
CH3COOH = 0,2 − 0,02 = 0,18 mol;
CH3COO− = 0,4 + 0,02 = 0,42 mol.
Volume dianggap tetap 1 L.
Pembahasan (a)
Volume total = 200 mL = 0,2 L. Konsentrasi setelah pencampuran:
\[[\text{NH}_3] = \frac{0,1\ \text{L} \times 0,2\ \text{M}}{0,2\ \text{L}} = 0,1\ \text{M}\] \[[\text{NH}_4\text{Cl}] = \frac{0,1\ \text{L} \times 0,1\ \text{M}}{0,2\ \text{L}} = 0,05\ \text{M}\] \[\begin{aligned} \text{p}K_b &= -\log(1,8 \times 10^{-5})\\&= 4,745 \\ \text{pOH} &= \text{p}K_b + \log\frac{[\text{NH}_4^+]}{[\text{NH}_3]}\\& = 4,745 + \log\frac{0,05}{0,1} \\ &= 4,745 + \log(0,5)\\&= 4,745 - 0,301\\&= 4,444 \\ \text{pH} &= 14 - 4,444\\&= 9,556 \end{aligned}\]Pembahasan (b)
Mol NH3 awal = 0,1 L × 0,2 M = 0,02 mol; mol NH4+ awal = 0,1 L × 0,1 M = 0,01 mol.
HCl yang ditambahkan: 0,005 L × 0,1 M = 0,0005 mol. Reaksi: NH3 + H+ → NH4+.
Setelah reaksi: NH3 = 0,02 − 0,0005 = 0,0195 mol; NH4+ = 0,01 + 0,0005 = 0,0105 mol.
Volume total = 205 mL = 0,205 L (perbandingan mol = perbandingan konsentrasi).
Pembahasan (c)
Perubahan pH hanya dari 9,556 menjadi 9,524 (sangat kecil) karena ion NH3 (basa lemah) bereaksi dengan H+ membentuk NH4+. Rasio [NH4+]/[NH3] hanya berubah sedikit, sehingga pH relatif stabil sesuai persamaan Henderson–Hasselbalch.
Pembahasan (a)
Pembahasan (b)
Pembahasan (c)
Reaksi: HA + OH− → A− + H2O.
Mol HA awal = 0,1 L × 0,1 M = 0,01 mol. Misalkan x mol NaOH ditambahkan, maka:
Volume NaOH 0,1 M = \(\dfrac{0,00614}{0,1} = 0,0614\ \text{L} = 61,4\ \text{mL}\).
Pembahasan (a)
Pembahasan (b)
Pembahasan (c)
Sistem penyangga karbonat bekerja berdasarkan kesetimbangan: H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−. Jika H+ bertambah (asidosis), kesetimbangan bergeser ke kiri, H+ diikat oleh HCO3− membentuk H2CO3 yang selanjutnya diubah menjadi CO2 dan dikeluarkan melalui paru-paru. Sebaliknya, jika basa bertambah, H2CO3 melepas H+ untuk menetralisir OH−. Dengan demikian pH darah relatif konstan.
Pembahasan (a)
Volume total awal = 100 mL = 0,1 L.
Mol CH3COOH = 0,05 L × 0,2 M = 0,01 mol;
mol CH3COONa = 0,05 L × 0,1 M = 0,005 mol.
Konsentrasi:
[CH3COOH] = \(\dfrac{0,01~mol}{0,1~L}\) = 0,1 M;
[CH3COO−] = \(\dfrac{0,005~mol}{0,1~L}\) = 0,05 M.
Pembahasan (b)
Penambahan HCl 0,05 M × 0,01 L = 0,0005 mol H+. H+ bereaksi dengan CH3COO−: CH3COO− + H+ → CH3COOH.
Setelah reaksi:
CH3COO− = 0,005 − 0,0005 = 0,0045 mol;
CH3COOH = 0,01 + 0,0005 = 0,0105 mol.
Volume total = 100 + 10 = 110 mL = 0,11 L.
Perbandingan mol = perbandingan konsentrasi.
Pembahasan (c)
Masih bersifat penyangga karena masih terdapat CH3COOH (asam lemah) dan CH3COO− (basa konjugasinya) dalam jumlah yang signifikan. Rasio [garam]:[asam] = 0,0045:0,0105 ≈ 0,4286 masih dalam rentang 0,1 – 10, sehingga kapasitas bufer masih cukup untuk melawan perubahan pH.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar