Menganalisis Reaksi Campuran Asam Lemah Poliprotik dengan Basa Kuat

Materi: kimia
Bila dalam suatu soal terdapat campuran 100 mL H₃PO₄ 0,1 M dengan 100 mL NaOH 0,1 M perkirakan apakah hasil campuran tersebut berupa larutan penyangga atau bukan larutan penyangga?
Untuk dapat menyimpulkan jenis campuran yang dihasilkan, pertama harus dipahami lebih dahulu ciri-ciri komponen dalam larutan penyangga itu sendiri apa dan ciri jenis garam terhidrolisis itu apa atau bukan keduanya. Kemudian menghitung proporsi jumlah zat pada saat akhir reaksi.

Asam poliprotik adalah asam yang ketika dilarutkan dalam air akan melepaskan H⁺ (proton) lebih dari satu, misalnya H₂SO₄, H₂CO₃, dan H₃PO₄. Asam asetat (CH₃COOH) bukanlah asam poliprotik.

Baik kita mulai dari ciri-ciri komponen yang harus ada dalam larutan disebut sebagai larutan penyangga. Sebagai saran silakan baca 7 cara membuat larutan penyangga di sini. Bila dalam keadaan akhir terdapat sisa asam lemah dan basa konjugatnya, atau terdapat sisa basa lemah dan asam konjugatnya sudah pasti itu adalah larutan penyangga. Soal di atas yang mungkin untuk disebut larutan penyangga bila keadaan akhir terdapat:
H₃PO₄ dan H₂PO₄^– (atau garam NaH₂PO₄) atau
H₂PO₄^– dan HPO₄^2– (atau garam Na₂HPO₄), atau
HPO₄^2– dan PO₄^3– (atau garam Na₃PO₄).

Sebagai ciri kasad mata komponen zat larutan penyangga adalah ada selisih jumlah atom H (proton) pada pasangan tersebut. Bila lebih dari itu jelas bukanlah larutan penyangga.
H₃PO₄ dengan HPO₄^2– (atau garam Na₂HPO₄) 
→ Selisih jumlah H pada kedua komponen sebanyak 2H,
→ jadi ini bukan larutan penyangga.
H₃PO₄ dengan PO₄^3– (atau garam Na₃PO₄).
→ Selisih jumlah H pada kedua komponen sebanyak 3H,
→ jadi ini bukan larutan penyangga.
H₂PO₄^– dengan PO₄^3– (atau garam Na₃PO₄).
→ Selisih jumlah H pada kedua komponen sebanyak 2H,
→ jadi ini bukan larutan penyangga.

Jika perbandingan stoikiometri antara jumlah zat asam lemah dengan basa kuat itu menyebabkan keduanya habis bereaksi maka tidak ada lain pada keadaan akhir campuran kedua larutan itu merupakan jenis garam yang dapat mengalami hidrolisis.

Kembali ke kasus campuran 100 mL H₃PO₄ 0,1 M dengan 100 mL NaOH 0,1 M membentuk larutan penyangga atau garam terhidrolisis? Pada pertanyaan ini tidak ada informasi lain selain itu.

100 mL H₃PO₄ 0,1 M → (100 mL × 0,1 M) H₃PO₄ = 10 mmol H₃PO₄
100 mL NaOH 0,1 M → (100 mL × 0,1 M) NaOH = 10 mmol  NaOH

Kemungkinan reaksi yang terjadi antara H₃PO₄ dengan NaOH sebagai berikut.
Reaksi-1: H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O
atau
Reaksi-2: H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O

Jika reaksi-1 yang berlangsung maka perbandingan koefisien setara antara H₃PO₄ dengan NaOH adalah 1 : 1.

Reaksi-1	:	H3PO4 (aq)	+	NaOH(aq)	⇌	NaH2PO4(aq)	+	H2O (l)
Awal	:	10 mmol		10 mmol		-		-
Bereaksi	:	-10 mmol		-10 mmol		10 mmol		-
Kesetimbangan	:	-		-		10 mmol		-

Jadi jika reaksi-1 yang terjadi dipastikan akan membentuk garam yang dapat terhidrolisis.

Jika reaksi-2 yang berlangsung maka perbandingan koefisien setara antara H₃PO₄ dengan NaOH adalah 1 : 3.

Reaksi-2	:	H3PO4 (aq)	+	3NaOH(aq)	⇌	Na3PO4(aq)	+	3H2O (l)
Awal	:	10 mmol		10 mmol		-		-
Bereaksi	:	-3,33 mmol		-10 mmol		3,33 mmol		-
Kesetimbangan	:	6,67 mmol		-		3,33 mmol		-

Jika reaksi-2 yang terjadi dipastikan tidak akan membentuk larutan penyangga, sebab komponen yang ada bukanlah komponen penyangga. H₃PO₄ dengan Na₃PO₄ (atau anion PO₄^3–) bukanlah komponen penyangga karena keduanya memiliki selisih jumlah H sebanyak 3H.

Jadi perlu diingat bahwa komponen larutan penyangga itu bukan hanya adanya asam lemah atau basa lemah dengan garamnya, yang tepat adalah adanya asam lemah atau basa lemah dengan pasangan konjugatnya. Setiap pasang konjugat selalu berselisih jumlah H sebanyak 1 saja, tidak lebih.

Apakah dalam reaksi seperti di atas tidak mungkin membentuk larutan penyangga? Mungkin saja, dengan catatan asam lemah yang digunakan jumlahnya berlebih. Misal terdapat 20 mmol H₃PO₄ dan 10 mmol NaOH seperti hitungan berikut.

Reaksi-1	:	H3PO4 (aq)	+	NaOH(aq)	⇌	NaH2PO4(aq)	+	H2O (l)
Awal	:	20 mmol		10 mmol		-		-
Bereaksi	:	-10 mmol		-10 mmol		10 mmol		-
Kesetimbangan	:	10 mmol		-		10 mmol		-

Demikian, bila ada kekurangtepatan penjelasan mohon dikoreksi dengan meninggalkan komentar, terima kasih.