Soal 01
Tentukan perbandingan volume larutan asam asetat 0,2 M (Ka = \(1 \times 10^{-5}\)) dan natrium hidroksida 0,2 M yang harus dicampurkan untuk membuat larutan buffer dengan pH = 6.
Misal:
Volume larutan asam asetat adalah \(x\) ml
Volume larutan natrium hidroksida adalah \(y\) ml
|
\(\ce{CH3COOH}\) |
+ |
\(\ce{NaOH}\) |
\(\rightarrow\) |
\(\ce{CH3COONa}\) |
+ |
\(\ce{H2O}\) |
| Mula-mula |
0,2x mmol |
|
0,2y mmol |
|
– |
|
− |
| Reaksi |
0,2y mmol |
|
0,2y mmol |
|
0,2y mmol |
|
|
| Sisa |
(0,2x − 0,2y) mmol |
|
0 |
|
0,2y mmol |
|
|
pH larutan penyangga = 6
\([\ce{H}^{+}] = 1 \times 10^{-6}\)
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \text{Ka} \times \dfrac{n\ce{CH3COOH}}{n\ce{CH3COO}^{-}}\)
\(1 \times 10^{-6} = 1 \times 10^{-5} \times \dfrac{0,2x\:-\:0,2y}{0,2y}\)
\(1 \times 10^{-1} = \dfrac{0,2x\:-\:0,2y}{0,2y}\)
\(0,1 \times 0,2y = 0,2x\:-\:0,2y\)
\(0,02y + 0,2y = 0,2x\)
\(0,22y = 0,2x\)
Kalikan kedua ruas dengan 100
\(22y = 20x\)
\(\dfrac{22}{20} = \dfrac{x}{y}\)
\(\dfrac{11}{10} = \dfrac{x}{y}\)
Jadi perbandingan volume larutan asam asetat dan natrium hidroksida = 11 : 10
Soal 02
Asam lemah HF memiliki nilai pKa = 3,2. Sebanyak x mmol garam NaF ditambahkan ke dalam 500 ml larutan 0,2 M HF dan pH larutan campurannya menjadi 3,5. Tentukan nilai x.
pKa = 3,2 maka Ka = \(1 \times 10^{-3,2}\)
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \text{Ka} \times \dfrac{n\ce{HF}}{n\ce{F}^{-}}\)
\(1 \times 10^{-3,5}= 1 \times 10^{-3,2} \times \dfrac{100 \text{ mmol}}{x}\)
\(\dfrac{1 \times 10^{-3,5}}{1 \times 10^{-3,2}} = \dfrac{100}{x}\)
\(1 \times 10^{-0,3} = \dfrac{1 \times 10^{2}}{x}\)
\(x = \dfrac{1 \times 10^{2}}{1 \times 10^{-0,3}}\)
\(x = 1 \times 10^{2,3} \text{ mmol}\)
Soal 03
Ke dalam 100 ml larutan asam asetat 0,5 M ditambahkan larutan kalsium asetat 0,05 M sebanyak 100 ml. Jika pH larutan buffer yang terbentuk adalah 4, tentukan nilai Ka dan pKa.
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \text{Ka} \times \dfrac{n\ce{CH3COOH}}{n\ce{CH3COO}^{-}}\)
\(1 \times 10^{-4} = \text{Ka} \times \dfrac{50 \text{ mmol}}{\color{red} 2 \color{black} \times 5 \text{ mmol}}\)
\(1 \times 10^{-4} = \text{Ka} \times 5\)
Bagi kedua ruas dengan 5,
\(0,2 \times 10^{-4} = \text{Ka}\)
\(\text{Ka} = 2 \times 10^{-5}\)
\(\text{pKa} = 5\:-\:\log 2\)
Soal 04
Larutan penyangga dibuat dengan mencampurkan larutan \(\ce{NH3}\) dengan \(\ce{NH4Cl}\) dengan perbandingan mol 1 : 6. Jika Kb = \(1,8 \times 10^{-5}\), tentukan pH larutan campuran tersebut.
\(\color{blue} [\ce{OH}^{-}] = \text{Kb} \times \dfrac{n\ce{NH3}}{n\ce{NH4}^{+}}\)
\([\ce{OH}^{-}] = 1,8 \times 10^{-5} \times \dfrac{1}{6}\)
\([\ce{OH}^{-}] = 0,3 \times 10^{-5}\)
\([\ce{OH}^{-}] = 3 \times 10^{-6}\)
\(\text{pOH} = 6\:-\:\log 3\)
\(\text{pH} = 14\:-\:(6\:-\:\log 3)\)
\(\text{pH} = 8 + \log 3\)
Soal 05
Sebanyak 100 ml larutan \(\ce{C6H5COOH}\) 0,4 M dicampur dengan 100 ml larutan \(\ce{Ca(OH)2}\) 0,1 M. Jika Ka \(\ce{C6H5COOH}\) = \(6 \times 10^{-5}\) maka tentukan pH larutan campuran.
|
\(2\cdot \ce{C6H5COOH}\) |
+ |
\(1 \cdot \ce{Ca(OH)2}\) |
\(\rightarrow\) |
\(1 \cdot \ce{Ca(C6H5COO)2}\) |
+ |
\(2 \cdot \ce{H2O}\) |
| Mula-mula |
40 mmol |
|
10 mmol |
|
– |
|
− |
| Reaksi |
20 mmol |
|
10 mmol |
|
10 mmol |
|
|
| Sisa |
20 mmol |
|
0 |
|
10 mmol |
|
|
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \text{Ka} \times \dfrac{n\ce{C6H5COOH}}{n\ce{C6H5COO}^{-}}\)
\( [\ce{H}^{+}] = 6 \times 10^{-5}\times \dfrac{20 \text{ mmol}}{\color{red} 2 \color{black} \times 10 \text{ mmol}}\)
\( [\ce{H}^{+}] = 6 \times 10^{-5}\)
\(\text{pH} = 5\:-\:\log 6\)
Soal 06
Sebanyak 100 ml larutan \(\ce{CH3COOH}\) 0,2 M dicampurkan dengan 100 ml larutan \(\ce{CH3COONa}\) 0,2 M membentuk larutan buffer. Jika kedalam larutan penyangga tersebut ditambahkan 20 ml larutan \(\ce{HCl}\) 0,1 M, maka tentukan pH larutan yang terjadi.
(Ka = \(1 \times 10^{-5}\))
Komponen penyangga terdiri dari:
(1) Asam lemah \(\ce{CH3COOH}\)
(2) basa konjugasi \(\ce{CH3COO}^{-}\)
\(\ce{HCl}\) akan bereaksi dengan basa konjugasi \(\ce{CH3COONa}\)
|
\(\ce{H}^{+}\) |
+ |
\(\ce{CH3COO}^{-}\) |
\(\rightleftharpoons\) |
\(\ce{CH3COOH}\) |
| Mula-mula |
2 mmol |
|
20 mmol |
|
20 mmol |
| Reaksi |
−2 mmol |
|
−2 mmol |
|
+2 mmol |
| Sisa |
0 |
|
18 mmol |
|
22 mmol |
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \text{Ka} \times \dfrac{n\ce{CH3COOH}}{n\ce{CH3COO}^{-}}\)
\([\ce{H}^{+}] = 1 \times 10^{-5} \times \dfrac{22 \text{ mmol}}{18 \text{ mmol}}\)
\([\ce{H}^{+}] = 1,2 \times 10^{-5}\)
\(\text{pH} = 5\:-\:\log 1,2\)
Soal 07
Sebanyak 107 gram \(\ce{NH4Cl}\) dilarutkan kedalam air hingga volumenya menjadi 500 ml. Tentukan pH larutan yang terjadi.
(Kb = \(1 \times 10^{-5}\), Ar N = 14, H = 1, Cl = 35,5)
\(\ce{NH4Cl}\) adalah garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat sehingga larutan bersifat asam.
Jumlah mol \(\ce{NH4Cl}\) = \(\dfrac{107 \text{ g}}{53,5 \text{ g/mol}}\)
Jumlah mol \(\ce{NH4Cl}\) = 2 mol
Konsentrasi \(\ce{NH4Cl}\) = \(\dfrac{2 \text{ mol}}{0,5 \text{ liter}}\)
Konsentrasi \(\ce{NH4Cl}\) = 4 molar
M = konsentrasi \(\ce{NH4}^{+}\) = 4 molar
\(\color{blue} [\ce{H}^{+}] = \sqrt{\dfrac{\text{Kw}}{\text{Kb}} \times \text{M}}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{\dfrac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-5}} \times 4}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{4 \times 10^{-9}}\)
\([\ce{H}^{+}] = 2 \times 10^{-4,5}\)
\(\text{pH} = 4,5 \:-\:\log 2\)
Soal 08
Sebanyak 100 ml \(\ce{CH3COOH}\) 0,2 M dicampur dengan 100 ml \(\ce{Ca(OH)2}\) 0,1 M. Jika Ka \(\ce{CH3COOH} = 1 \times 10^{-5}\) maka tentukan pH larutan campuran yang terjadi.
|
\(2\cdot \ce{CH3COOH}\) |
+ |
\(1 \cdot \ce{Ca(OH)2}\) |
\(\rightarrow\) |
\(1 \cdot \ce{Ca(CH3COO)2}\) |
+ |
\(2 \cdot \ce{H2O}\) |
| Mula-mula |
20 mmol |
|
10 mmol |
|
– |
|
− |
| Reaksi |
20 mmol |
|
10 mmol |
|
10 mmol |
|
|
| Sisa |
0 |
|
0 |
|
10 mmol |
|
|
Garam \(\ce{Ca(CH3COO)2}\) berasal dari asam lemah dan basa kuat sehingga larutan bersifat basa
Konsentrasi \(\ce{Ca(CH3COO)2}\) = \(\dfrac{10 \text{ mmol}}{200 \text{ ml}} = 0,05 \text{ M}\)
M = konsentrasi \(\ce{CH3COO}^{-}\) = 2 × 0,05 = 0,1 M
\(\color{blue} [\ce{OH}^{-}] = \sqrt{\dfrac{\text{Kw}}{\text{Ka}} \times \text{M}}\)
\([\ce{OH}^{-}] = \sqrt{\dfrac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-5}} \times 0,1}\)
\([\ce{OH}^{-}] = \sqrt{1 \times 10^{-10}}\)
\([\ce{OH}^{-}] = 1 \times 10^{-5}\)
\(\text{pOH} = 5\)
\(\text{pH} = 14\:-\:5 = 9\)
Jadi pH larutan campurannya adalah 9
Soal 09
Sebanyak 200 ml larutan \(\ce{NH4OH}\) 0,1 M dengan \(\text{Kb} = 1,5 \times 10^{-5}\) dicampurkan dengan 100 ml larutan \(\ce{C6H5COOH}\) 0,2 M yang pH-nya \(3,5\:-\:\log 3\). Tentukan pH larutan campuran yang terjadi.
\(\ce{C6H5COOH}\) 0,2 M yang pH-nya \(3,5\:-\:\log 3\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{\text{Ka} \cdot \text{ M}}\)
\(3 \times 10^{-3,5} = \sqrt{\text{Ka} \cdot 0,2}\)
Kuadratkan kedua ruas
\(9 \times 10^{-7} = \text{Ka} \cdot 0,2\)
\(\text{Ka} = \dfrac{9 \times 10^{-7} }{0,2}\)
\(\text{Ka} = 4,5 \times 10^{-6}\)
|
\(\ce{NH4OH}\) |
+ |
\(\ce{C6H5COOH}\) |
\(\rightarrow\) |
\(\ce{NH4(C6H5COO)}\) |
+ |
\(\ce{H2O}\) |
| Mula-mula |
20 mmol |
|
20 mmol |
|
– |
|
− |
| Reaksi |
20 mmol |
|
20 mmol |
|
20 mmol |
|
|
| Sisa |
0 |
|
0 |
|
20 mmol |
|
|
\(\ce{NH4(C6H5COO)}\) adalah garam yang berasal dari basa lemah dan asam lemah (mengalami hidrolisis total)
pH larutan garam ditentukan dari nilai Kw, Ka, dan Kb saja.
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{\dfrac{\text{Kw} \cdot \text{Ka}}{\text{Kb}}}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{\dfrac{1 \times 10^{-14} \cdot 4,5 \times 10^{-6}}{1,5 \times 10^{-5}}}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{\dfrac{4,5 \times 10^{-20}}{1,5 \times 10^{-5}}}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{3 \times 10^{-15}}\)
\([\ce{H}^{+}] = \sqrt{3} \times 10^{-7,5}\)
\(\text{pH} = 7,5\:-\:\log 3^{\frac{1}{2}}\)
\(\text{pH} = 7,5\:-\:\dfrac{1}{2} \log 3\)
