Pintar Pelajaran Cara Menentukan, Menghitung Ph Dan Poh Larutan, Sifat Asam Dan Basa, Indikator, Teladan Soal, Pembahasan, Kimia

Cara Menentukan, Menghitung pH dan POH Larutan, Sifat Asam dan Basa, Indikator, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia - Apakah suatu larutan bersifat asam atau basa sanggup kita ketahui kalau kita mempunyai alat untuk mendeteksinya. Dalam pendeteksian ini, ada beberapa alat yang sanggup digunakan. Agar kalian tahu lebih terang wacana alat itu, simak penjelasan.

1. Konsep pH (Derajat Keasaman) [1]

Dari uraian tetapan kesetimbangan air sanggup disimpulkan bahwa besarnya [H⁺] dalam suatu larutan merupakan salah satu ukuran untuk memilih tingkat keasaman suatu larutan.

Untuk menyatakan tingkat atau derajat keasaman suatu larutan, pada tahun 1910, spesialis dari Denmark, Soren Lautiz Sorensen memperkenalkan suatu bilangan yang sederhana. Bilangan ini diperoleh dari hasil logaritma konsentrasi H⁺. Bilangan ini kita kenal dengan skala pH. Harga pH berkisar antara 1 – 14 dan ditulis:


pH = – log [H⁺]

Analog dengan di atas, maka:

pOH = – log [OH^–]

Sedangkan relasi antara pH dan pOH adalah:

K_w = [H⁺] [OH^–]
– log K_w = –log [H⁺] + (–log [OH^–])

pK_w = pH + pOH

Pada suhu 25 ºC, pK_w = pH + pOH = 14.

Dari uraian di atas sanggup kita simpulkan bahwa :

a. Larutan bersifat netral jikalau [H⁺] = [OH^–] atau pH = pOH = 7.
b. Larutan bersifat asam jikalau [H⁺] > [OH^–] atau pH < 7.
c. Larutan bersifat basa jikalau [H⁺] < [OH^–] atau pH > 7.

Karena pH dan konsentrasi ion H⁺ dihubungkan dengan tanda negatif, maka makin besar konsentrasi ion H⁺ makin kecil pH, dan lantaran bilangan dasar logaritma yaitu 10, maka larutan yang nilai pH-nya berbeda sebesar n mempunyai perbedaan ion H⁺ sebesar 10ⁿ.

Perhatikan teladan di bawah ini.

Jika konsentrasi ion H⁺ = 0,01 M, maka pH = – log 0,01 = 2
Jika konsentrasi ion H⁺ = 0,001 M (10 kali lebih kecil)
maka pH = – log 0,001 = 3 (naik 1 satuan)

Makara sanggup disimpulkan:

• Makin besar konsentrasi ion H⁺ makin kecil pH
• Larutan dengan pH = 1 yaitu 10 kali lebih asam daripada larutan dengan pH = 2.

2. Menunjukan Sifat Asam dan Basa dengan Menggunakan Indikator

Sifat asam dan basa sanggup diketahui dengan mencicipinya, namun amat berbahaya untuk zat-zat kimia di laboratorium. Selain dengan mencicipi, kita juga sanggup mengetahui sifat asam atau basa dari pengaruhnya terhadap indikator. Indikator yaitu suatu zat kimia yang warnanya tergantung pada keasaman atau kebasaan larutan. Indikator yang biasa dipakai yaitu kertas lakmus. Apabila dicelupkan ke dalam larutan basa, kertas lakmus merah akan berubah warna menjadi biru, sedangkan kertas lakmus biru akan berwana merah jikalau dicelupkan ke dalam larutan asam.

Warna lakmus semakin merah bau tanah dengan nilai pH semakin kecil, sedangkan warna lakmus semakin biru bau tanah dengan nilai pH semakin besar, meskipun konsentrasi larutannya sama. Hal ini memperlihatkan kekuatan asam dan basa tiap-tiap larutan berbeda.

2.1. Menggunakan Beberapa Indikator [1]

Indikator yaitu asam organik lemah atau basa organik lemah yang sanggup berubah warna pada rentang harga pH tertentu (James E. Brady, 1990). Harga pH suatu larutan sanggup diperkirakan dengan memakai trayek pH indikator. Indikator mempunyai trayek perubahan warna yang berbeda-beda. Dengan demikian dari uji larutan dengan beberapa indikator akan diperoleh kawasan irisan pH larutan. Contoh, suatu larutan dengan brom timol biru (6,0 – 7,6) berwarna biru dan dengan fenolftalein (8,3 – 10,0) tidak berwarna, maka pH larutan itu yaitu 7,6–8,3. Hal ini disebabkan jikalau brom timol biru berwarna biru, berarti pH larutan lebih besar dari 7,6 dan jikalau dengan fenolftalein tidak berwarna, berarti pH larutan kurang dari 8,3.

Gambar 1. Trayek perubahan pH beberapa indikator asam-basa. (Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg, 2000.)

2.2. Menggunakan Indikator Universal [1]

pH suatu larutan juga sanggup ditentukan dengan memakai indikator universal, yaitu adonan banyak sekali indikator yang sanggup memperlihatkan pH suatu larutan dari perubahan warnanya. Warna indikator universal larutan sanggup dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Warna indikator universal pada banyak sekali pH

pH	Warna Indikator Universal	pH	Warna Indikator Universal
1	merah	8	biru
2	merah lebih muda	9	biru muda
3	merah muda	10	ungu sangat muda
4	merah jingga	11	ungu muda
5	jingga	12	ungu bau tanah
6	kuning	13	ungu bau tanah
7	hijau	14	ungu bau tanah

2.3. Menggunakan pH–meter [1]

pH–meter yaitu alat pengukur pH dengan ketelitian yang sangat tinggi.

3. Cara Menghitung pH Larutan

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa sifat asam suatu larutan ditentukan oleh adanya ion H⁺ yang ada pada senyawa dikala dilarutkan dalam air (Baca : Teori Asam Basa Arrhenius). Dengan demikian, tingkat keasaman suatu larutan tergantung pada konsentrasi ion H⁺ tersebut. Sebagai contoh, larutan 0,01M HCI akan terionisasi menjadi:

HCI(aq)	→	H+(aq)	+	CI-(aq)
0,01 M		0,01 M		0 ,01 M

Konsentrasi ion H⁺ di atas 0,01 M. Konsentrasi ini didapatkan dari perbandingan koefisien, di mana koefisien H⁺ = koefisien HCl, sehingga konsentrasi ion H⁺ = konsentrasi HCI = 0,01 M.

Larutan 0,01 M HCI sering ditulis dengan larutan pH 2 bukan larutan pH 0,01; padahal konsentrasi ion H⁺-nya 0,01 M. Mengapa demikian?

Konsentrasi ion H⁺ seringkali mempunyai nilai yang kecil sehingga seorang ilmuwan kimia dari Denmark yang berjulukan Sorensen mengusulkan untuk penulisan tingkat keasaman suatu larutan ditulis dengan pH biar menyatakan konsentrasi ion H⁺. Nilai pH sama dengan negatif logaritma konsentrasi ion H⁺. Secara matematis, untuk mencari pH suatu larutan dirumuskan sebagai berikut.

pH = -log [H⁺]

Dan perumusan di atas, maka pH larutan sanggup dicari dengan perhitungan berikut.

pH 0,01 M HCI = -log 1 x 10^-2 = 2

Dan uraian di atas sanggup disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi larutannya, maka nilai pH-nya semakin kecil dan tingkat keasamannya bertambah besar. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil konsentrasi larutan, semakin besar nilai pH nya tetapi tingkat keasamannya semakin

4. Cara Menghitung pOH Larutan

Untuk mencari pOH suatu larutan basa, caranya sama dengan mencari pH larutan asam. Analog dengan pH, konsentrasi ion OH^- dapat ditulis dengan pOH sehingga diperoleh persamaan berikut.

pOH = - log [OH^-]

Contoh soal berikut akan menciptakan kalian lebih paham.

Contoh Soal Menentukan nilai POH (1) :

Berapakah pOH larutan NaOH 0,01M ?

Jawab:

Jika dilarutkan dalam air, larutan NaOH akan mengalami ionisasi sebagai berikut.

NaOH (aq)	→	Na+(aq)	+	OH-(aq)
0,01 M		0,01 M		0 ,01 M

Koefisien OH- sama dengan koefisien NaOH, sehingga konsentrasi ion OH^- juga sama, yaitu 0,01 M dan pOHnya = -log 1 x 10^-2 =2.

Jadi, pOH larutan NaOH yaitu 2.

5. Kesetimbangan Air

Air sumur yang terasa tawar mempunyai nilai pH = 7 atau bersifat netral. Mengapa demikian? Setelah diteliti dan diukur, ternyata air murni mengandung ion dalam jumlah yang kecil sekali. Hal ini disebabkan terjadinya reaksi asam basa sesama molekul air dan membentuk kesetimbangan berikut ini.

H₂O(l) D H⁺(aq) + OH^-(aq)

Menurut aturan kesetimbangan, maka K_c = 

Karena derajat disosiasi (α) air sangat kecil, maka jumlah air yang terionisasi sanggup diabaikan sehingga konsentrasi air yang tidak terionisasi  dapat dianggap konstan. Persamaan kesetimbangan di atas menjadi :

K_c [H₂O] = [H⁺] [OH^-]

K_c [H₂O] = K_w

sehingga sanggup ditulis : K_w = [H⁺] . [OH^-]

Kw yaitu konstanta ionisasi air pada suhu kamar (25° C) dan mempunyai nilai 10^-14, sehingga dalam air murni terdapat ion-ion dengan konsentrasi berikut.

10^-14 = [H⁺] [OH^-]

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7

pH = -log 10^-7 = 7

Jadi, air mempunyai pH 7 atau netral.

Dalam persamaan kesetimbangan di atas, tertulis konsentrasi H⁺ dan OH^-. [H⁺] sanggup dinyatakan dengan pH dan [OH^-] sanggup dinyatakan dengan pOH. Adakah relasi antara pH dengan pOH? Simak uraian berikut.

6. Hubungan pH dengan pOH

Nilai K_w = 10^-14 tidak hanya untuk air murni, tetapi juga berlaku untuk larutan asam atau basa lantaran adanya kesetimbangan ion. Perhatikan reaksi

H₂O(l) → H⁺(aq) + OH^-(aq)

Jika larutan mengandung asam, berarti menambah jumlah H⁺ dan akan menggeser kesetimbangan ke kiri hingga tercapai kesetimbangan gres Pada kesetimbangan gres jumlah konsentrasi H⁺ lebih besar daripada konsentrasi OH^-, tetapi hasil perkalian [H⁺] dan [OH^-] tetap 10-14. Hal yang sama akan terjadi jikalau air ditambah basa sehingga dicapai kesetimbangan gres dengan nilai [OH^-] > [H⁺] dan hasil perkaliannya pun tetap 10^-14.

Berdasarkan perbedaan jumlah konsentrasi ion H⁺ dan OH^-, maka larutan sanggup dibagi menjadi tiga, yaitu:

Larutan asam : [H⁺] > [OH^-]

Larutan netral : [H⁺] = [OH^-] = 10^-7

Larutan basa : [H⁺] < [OH^-]

Dari reaksi kesetimbangan air ini diperoleh:

K_w = [H⁺] x [OH^-]

Apabila diambil dalam bentuk harga negatif, logaritma persamaan di atas menjadi sebagai berikut.

- log K_w = -log ([H⁺] . [OH^-])

- log K_w = -log [H⁺] + (-log [OH^-]) dengan p = - log

Sesuai rumus matematika,

log ( a x b ) = log a + log b

Pada suhu kamar (25 °C), pK_w = 14 sehingga pH + pOH = 14.

Untuk lebih sederhananya, penentuan larutan bersifat asam, basa, atau netral sanggup dituliskan ibarat di bawah ini.

No.	Sifat Larutan	pH	pOH
1.	Asam	< 7	>7
2.	Basa	> 7	< 7
3.	Netral	7	7

Agar lebih paham dengan klarifikasi di atas, perhatikan teladan soal berikut.

Contoh Soal (2) :

Berapa pH larutan berikut (diketahui log 2 = 0,301)?

a. HCl 0,2 M 

b. NaOH 0,1 M

Penyelesaian:

a. Diketahui : 

[HCl] = 0,2 M

Log 2 = 0,301

Ditanyakan : pH = .... ?

Jawaban :

HCl	→	H+	+	Cl-
0,02 M		0,02 M		0 ,02 M

Koefisien HCl = koefisien H⁺ sehingga

[H⁺] = [HCl] = 0,2 M

maka 

pH = -log [H⁺] = -log 2 x 10^-1 = 1 – log 2 = 1 – 0,301 = 0,691

Jadi, pH larutan HCl 0,2 M yaitu 0,691.

b. Diketahui : 

[NaOH] = 0,1 M

Ditanyakan : pH = .... ?

Jawaban :

NaOH(aq)	→	Na+(aq)	+	OH-(aq)
0,01 M		0,02 M		0 ,01 M

Koefisien OH^- = koefisien NaOH sehingga :

[OH^-] = [NaOH] = 0,1

maka pOH = -log [OH^-] = -log 10^-1 = 1

pH = 14 – pOH = 14 – 1 = 13

Jadi, pH larutan NaOH 0,1 M yaitu 13.

Dari teladan soal yang telah dibahas, kita sanggup mengetahui bahwa harga kekuatan asam dan basa ditentukan oleh besar kecilnya konsentrasi ion H⁺ dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion H⁺ dalam larutan, semakin kecil harga pH-nya. Begitu pula sebaliknya, semakin besar konsentrasi ion OH^- dalam larutan, semakin kecil konsentrasi ion H⁺, sehingga semakin kecil harga pH-nya.

Larutan elektrolit akan terionkan dalam air menjadi ion-ionnya. Sewaktu pengionan, belum tentu semua zat terionkan. Ada sebagian zat yang terionkan sempurna, ada yang terionkan sebagian besar, dan ada pula yang terionkan sebagian kecilnya saja. Apakah besarnya pengionan ini menghipnotis pH larutan? Simak materi berikut, dan kalian akan tahu jawabannya.

Baca materi selanjutnya : Hubungan antara Kekuatan Asam Basa dengan Derajat Ionisasi dan Kesetimbangan Ionisasinya.

Contoh Soal Menghitung pH larutan (3) : [1]

Hitunglah pH larutan berikut.

a. H₂SO₄ 0,04 M
b. CH₃COOH 0,1 M (Ka = 10–5)
c. Ca(OH)₂ 0,3 M
d. NH₄OH 0,1 M (Kb = 10–5)

Jawaban :

a. H₂SO₄ 0,04 M

Asam sulfat yaitu asam kuat, mengion sempurna.

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2–
[H⁺] = x . [HA] = 2 . 0,04 = 0,08 M
pH = – log 0,08
pH = 2 – log 8

b. CH₃COOH 0,1 M (K_a = 10⁻⁵)

CH₃COOH D Η⁺ + CH₃COO^–

[Η⁺] = 

[Η⁺] = 
[Η⁺] = 
[Η⁺] = 10⁻³ M
pH = 3

c. Ca(OH)₂ 0,3 M

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^–

[OH^–] = x . [M(OH)] = 2 . 0,3 = 0,6 M
pOH = 1 – log 6
pH = 14 – pOH = 14 – (1–log 6) = 13 + log 6

d. NH₄OH 0,1 M (K_b = 10⁻⁵)

NH₄OH D NH₄⁺ + OH^–

[OH^–] = 
[OH^–] = 
[OH^–] = 10⁻³ M
pOH = 3
pH = 14 – pOH = 14 – 3 = 11

7. Percobaan / Praktikum Mengukur pH Larutan

Teman-teman masih ingat bukan, bahwa untuk mengetahui sifat asam atau basa suatu larutan sanggup dilakukan dengan memakai indikator. Salah satu teladan indikator yang sudah kalian ketahui yaitu kertas lakmus. Suatu indikator bekerja pada trayek pH tertentu dan akan memperlihatkan suatu warna gradasi disekitat trayek pH tersebut. Sebagai teladan indikator bromtimol biru yang mempunyai trayek pH antara 6,0 – 7,6 dengan perubahan warna indikator dari kuning menjadi biru. Bagaimanakah jikalau larutan yang ditetesi dengan indikator itu tidak memperlihatkan warna? Berapakah pH larutan tersebut? Bagimanakah cara kita memilih pH-nya? Untuk itu dibutuhkan beberapa indikator sehingga pH larutan sanggup ditentukan. Agar kalian lebih paham lakukanlah acara di rubrik Aktivitas berikut.

A. Dasar Teori

lndikator yaitu alat untuk mengetahui apakah larutan bersifat asam atau basa. lndikator merupakan zat warna larut yang perubahan warnanya tampak terang dalam rentang pH yang sempit. lndikator yang baik mempunyai intensitas warna sedemikian rupa sehingga untuk mengetahui perubahan pH pada larutan uji hanya memerlukan beberapa tetes indikator encer. Konsentrasi indikator yang sangat rendah ini hampir tidak besar lengan berkuasa terhadap pH larutan.

Ada banyak sekali macam indikator, mulai dari yang sintetis hingga zat pewarna alami yang ditemukan pada buah buahan, sayur-sayuran, dan bunga. Beberapa indikator sintetis dan jangkauan warnanya sanggup dilihat pada tabel berikut.

Tabel Jangkauan Warna Beberapa Indikator

Indikator	Perubahan Warna	Trayek pH
metil merah	merah ke kuning	4,2 - 6,2
metil jingga	merah ke kuning	3,1 - 4,4
fenolftalin	tak berwarna ke merah ungu	8,0 - 9,6
ekstrak kol merah	merah-ungu-kuning
Sumber : Oxtoby, 2001, hlm. 304 (dengan pengembangan).

B. Tujuan Percobaan

Memperkirakan pH suatu larutan memakai beberapa indikator

C. Alat dan Bahan

Alat :

1. Erlenmeyer 25 mL 
2. Gelas ukur 20 mL
3. Pipet tetes

Bahan :

1. Air sabun
2. Air sumur
3. Air jeruk
4. Air kapur
5. Larutan cuka
6. lndikator metil merah
7. lndikator metil jingga
8. Indikator fenolftalein

D. Langkah Percobaan

1. Ambillah 20 mL larutan sabun, lalu tuangkan ke dalam tiga erlenmeyer.
2. Tambahkan ke dalam masing-masing erlenmeyer tersebut 2 tetes indikator berturut-turut.

▪ erlenmeyer 1 dengan metil merah
▪ erlenmeyer 2 dengan metil jingga
▪ erlenmeyer 3 dengan fenolftalein

Gambar 1. Memperkirakan pH sampel dengan 3 macam indikator.

3. Amati perubahan warna yang terjadi dan catatlah.
4. Lakukan langkah percobaan ibarat 1-3 terhadap larutan lainnya.

E. Hasil Percobaan

Isilah tabel berikut ini sesuai dengan hasil pengamatan.

No.	Larutan	Perubahan Warna yang Terjadi
		Metil Merah	Metil Jingga	Fenolftalein
1.	air sabun
2.	air jeruk
3.	air kapur
4.	larutan cuka
5.	air sumur

F. Pembahasan

Dari hasil pengamatan yang telah kalian lakukan, jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.

1. Perkirakanlah pH dari masing-masing larutan. Kalian sanggup melihat tabel indikator dan jangkauan warnanya pada dasar teori untuk membantu memilih pH larutan.
2. Klasifikasikan larutan-larutan tersebut ke dalam golongan asam, basa, atau netral.
3. Bagaimana sifat-sifat asam dan basa menurut percobaan ini?

G. Kesimpulan

Diskusikan hasil percobaan dengan kelompok kalian dan tuliskan dalam laporan kegiatan.

Dari hasil acara di atas, kita sanggup mengetahui bahwa untuk menentukan
pH suatu larutan tidak sanggup hanya memakai 1 indikator. Minimal
kita membutuhkan dua indikator. Sebagai penjelas, coba perhatikan
teladan penentuan pH berikut.

Contoh :

Suatu larutan sehabis ditetesi dengan metil merah (4,2 – 6,3/merahkuning) memperlihatkan warna kuning, sedangkan sehabis ditetesi fenolftalein (8,3-9,6/tak berwarna-merah) tak bewarna. Berapakah pH larutan tersebut? Terangkan.

Pembahasan :

Saat ditetesi metil jingga, larutan itu berwarna kuning sehingga pH > 6,3. Saat ditetesi fenolftalein tak berwarna, sehingga pH < 8,3. Dari perubahan yang terjadi sehabis ditetesi dua indikator, maka pH larutan tersebut yaitu 6,3 < pH < 8,3.

Dengan mengetahui konsentrasi larutan, kita akan tahu pH suatu larutan secara tepat. Pengukuran pH dilakukan pada larutan asam maupun basa. Apabila larutan asam ditambahkan pada larutan basa, maka akan terjadi suatu reaksi. Bagaimanakah reaksinya? Apa yang terjadi selanjutnya? Semuanya akan kita bahas pada subbab reaksi asam dan basa. (Baca juga : Reaksi Asam dan Basa)

Anda kini sudah mengetahui pH dan POH. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Premono, S. A. Wardani, dan N. Hidayati. 2009. Kimia : SMA/ MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

Referensi Lainnya :

[1] Utami, B. A. Nugroho C. Saputro, L. Mahardiani, S. Yamtinah, dan B. Mulyani. 2009. Kimia 2 : Untuk SMA/MA Kelas XI, Program Ilmu Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 274.