Pengaruh Pengenceran pada pH Larutan Penyangga. pH suatu larutan penyangga ditentukan oleh komponen-komponennya. Komponen-komponen itu dalam perhitungan membentuk perbandingan tertentu. Jika campuran tersebut diencerkan, maka harga perbandingan komponen-komponennya tidak berubah sehingga pH larutan juga tidak berubah. Secara teoritis, berapapun tingkat pengenceran tidak akan merubah pH. Akan Tetapi dalam praktiknya, jika dilakukan pengenceran yang berlebihan, maka pH larutan penyangga akan berubah. Misal 1 L larutan penyangga diencerkan dengan 100 L akuades, maka pH larutan akan berubah. Rumus pengenceran dapat dituliskan sebagai berikut.
$ \begin{align} V_1M_1 = V_2 M_2 \end{align} $
Keterangan :
$V_1 = $ volume sebelum pengenceran (L)
$V_2 = $ volume sesudah pengenceran (L)
$M_1 = $ molaritas sebelum pengenceran (M)
$M_2 = $ molaritas sesudah pengenceran (M)
Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian sebelumnya, larutan penyangga mempunyai kemampuan mempertahankan pH walaupun ditambah sedikit asam atau basa. pH larutan penyangga hanya berubah sedikit saja, sehingga perubahannya bisa diabaikan.
Contoh soal 1:
Larutan penyangga sebanyak 1 L mengandung NH$_3$ 0,1 M dan NH$_4$Cl 0,1 M. Jika diketahui Kb NH$_3 = 1,8 \times 10^{-5}$, maka tentukana. pH larutan penyangga,
b. pH larutan penyangga jika ditambahkan akuades sebanyak 19 L.
Jawab:
a). Molaritas asam konjugasi NH$_4^+$ diperoleh dari ionisasi NH$_4$Cl .
$ \begin{align} [OH^-] & = K_b \times \frac{mol \, NH_4^+}{mol \, Cl^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,1 \, mol}{0,1 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga dari nilai [OH-] tersebut diperoleh pOH sebesar
$ pOH = - \log \, [OH^-] = - \log (1,8 \times 10^{-5} ) = 4,74 $.
Dimana pH + pOH = 14, sehingga
$ \begin{align} pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - 4,74 \\ & = 9,26 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga sebesar 9,26.
b). Setelah ditambah akuades, maka volume larutan menjadi 20 L. Dengan rumus pengenceran, molaritas masing-masing zat setelah pengenceran dapat diketahui.
$ [NH_3] = \frac{V_1 \times M_1}{V_{total}} = \frac{1L \times 0,1M}{20L} = 0,005 M $
$ [NH_4Cl] = \frac{V_2 \times M_2}{V_{total}} = \frac{1L \times 0,1M}{20L} = 0,005 M $
Seperti sebelumnya, molaritas asam konjugasi (NH$_4^+$) diperoleh dari ionisasi NH_4Cl.
$ \begin{align} [OH^-] & = K_b \times \frac{mol \, NH_4^+}{mol \, Cl^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,005 \, mol}{0,005 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga dari nilai [OH$^-$] tersebut diperoleh pOH setelah pengenceran sebesar
$ pOH = - \log \, [OH^-] = - \log (1,8 \times 10^{-5} ) = 4,74 $.
Dimana pH + pOH = 14, sehingga
$ \begin{align} pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - 4,74 \\ & = 9,26 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga setelah pengenceran sebesar 9,26.
Dari contoh soal di atas dapat dibuktikan bahwa pengenceran tidak mempengaruhi nilai pH larutan penyangga.
Perubahan pH larutan penyangga oleh penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat kecil sekali, sehingga pH larutan penyangga dianggap tidak berubah. Perhatikan contoh berikut.
Contoh soal 2:
Sebanyak 1 L larutan penyangga mengandung CH$_3$COOH 0,1 M dan CH$_3$COONa 0,1 M. Jika Ka CH$_3$COOH = $1,8 \times 10^{-5}$, maka tentukana. pH larutan penyangga,
b. pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL HCl 0,1 M,
c. pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL NaOH 0,1 M.
Jawab:
a). Jumlah mol basa konjugasi (CH$_3$COO$^-$) diperoleh dari garam CH$_3$COONa
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,1 \, mol}{0,1 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,8 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,8) = 4,74$
Jadi, pH larutan penyangga sebesar 4,74
b). Jumlah mol masing-masing zat dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut.
Jumlah mol CH$_3$COOH = $ 1 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,1 mol
Jumlah mol CH$_3$COONa = $ 1 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,1 mol
Jumlah mol HCl = $ 0,01 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,001 mol
Pada larutan penyangga, CH$_3$COONa akan menetralisir HCl dan membentuk CH$_3$COOH
[CH$_3$COO$^-$] = [CH$_3$COONa] = 0,099
[CH$_3$COOH] = 0,101
pH larutan penyangga setelah ditambah asam kuat HCl dapat dihitung sebagai berikut.
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,101 \, mol}{0,099 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times 1,02 \\ & = 1,836 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,836 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,836) = 4,736$
Jadi, pH larutan penyangga dengan penambahan 10 ml HCl 0,1M adalah sebesar 4,736.
c). Pada larutan penyangga, CH$_3$COOH akan menetralisir basa kuat NaOH yang ditambahkan. Jumlah mol NaOH yang ditambahkan. Dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.
Jumlah mol NaOH = $ 0,01 L \times 0,1 \, mol L^{-1} $ = 0,001 mol
Persamaan reaksi yang terjadi:
[CH$_3$COO$^-$] = 0,101
[CH$_3$COOH] = 0,099
pH larutan penyangga setelah penambahan basa kuat dapat dihitung sebagai berikut.
$ \begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{mol \, CH_3COOH}{mol \, CH_3COO^-} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{0,099 \, mol}{0,101 \, mol} \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,98 \\ & = 1,764 \times 10^{-5} \end{align} $
Sehingga diperoleh
$ pH = -\log \, [H+]= -\log (1,764 \times 10^{-5} ) = 5 - \log (1,764) = 4,753$
Jadi, pH larutan penyangga dengan penambahan 10 ml NaOH 0,1M adalah sebesar 4,753.
Dari contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa penambahan sedikit asam atau sedikit basa tidak berpengaruh signifikan terhadap nilai pH. Dan dapat disimpulkan pula sifat-sifat larutan penyangga atau buffer sebagai berikut:
1. pH larutan buffer praktis tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran.
2. pH larutan buffer berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak, yaitu apabila asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskan komponen larutan buffer itu, maka pH larutan akan berubah drastis.
3. Daya penyangga suatu larutan buffer bergantung pada jumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya atau jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.
Demikian pembahasan materi Pengaruh Pengenceran pada pH Larutan Penyangga dan contoh-contohnya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar