PH 100 ml NH4OH 0,1 M sama dengan PH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M; Kb NH4OH menjadi sorotan utama dalam dunia kimia analitik, mengungkap bagaimana dua larutan basa dengan konsentrasi berbeda menghasilkan nilai pH yang hampir identik meski sifat kimianya berlawanan.
Artikel ini mengajak pembaca menelusuri perhitungan pH secara detail, membandingkan sifat basa lemah NH₄OH dengan basa kuat Ca(OH)₂, mengestimasi nilai Kb NH₄OH dari data yang didapat, serta menampilkan visualisasi kurva pH versus konsentrasi. Semua langkah disertai , contoh soal, dan prosedur laboratorium yang dapat langsung dipraktekkan.
Perhitungan pH Larutan NH₄OH 0,1 M (100 ml): PH 100 ml NH4OH 0,1 M Sama Dengan PH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M; Kb NH4OH
Ammonium hydroxide merupakan basa lemah yang biasanya diperlakukan dengan konstanta disosiasi basa (Kb). Pada konsentrasi 0,1 M, nilai pH dapat dihitung dengan memperhitungkan ionisasi parsialnya.
Langkah‑langkah perhitungan pH
Berikut urutan perhitungan yang perlu diikuti:
- Tuliskan persamaan disosiasi: NH₄OH ⇌ NH₄⁺ + OH⁻.
- Gunakan nilai Kb = 1,8 × 10⁻⁵ (nilai umum untuk NH₄OH pada 25 °C).
- Misalkan konsentrasi awal NH₄OH = C = 0,1 M, maka pada kesetimbangan [OH⁻] = x dan [NH₄⁺] = x.
- Masukkan ke persamaan Kb: Kb = x² / (C – x). Karena Kb ≪ C, asumsi x ≪ C dapat diterima sehingga C – x ≈ C.
- Hitung x = √(Kb·C) = √(1,8 × 10⁻⁵ × 0,1) ≈ 1,34 × 10⁻³ M.
- Derivasikan pOH = –log[OH⁻] dan pH = 14 – pOH.
| Konsentrasi (M) | [OH]⁻ (M) | pOH | pH |
|---|---|---|---|
| 0,1 | 1,34 × 10⁻³ | 2,87 | 11,13 |
pH larutan NH₄OH 0,1 M ≈ 11,13.
Catatan: Asumsi x ≪ C memudahkan perhitungan, namun pada konsentrasi jauh lebih tinggi atau Kb yang lebih besar, koreksi harus dilakukan.
Perhitungan pH Larutan Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M (100 ml)
Calcium hydroxide adalah basa kuat yang terdisosiasi secara lengkap dalam dua tahap, sehingga konsentrasi ion hidroksida dapat dihitung langsung.
Proses perhitungan pH
Langkah‑langkah berikut menjelaskan cara memperoleh pH:
- Persamaan disosiasi pertama: Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH⁻.
- Karena disosiasi lengkap, setiap mol Ca(OH)₂ menghasilkan 2 mol OH⁻.
- Konsentrasi [OH⁻] = 2 × 5×10⁻⁴ M = 1,0×10⁻³ M.
- Hitung pOH = –log(1,0×10⁻³) = 3,00.
- pH = 14 – pOH = 11,00.
| Konsentrasi (M) | [OH]⁻ (M) | pOH | pH |
|---|---|---|---|
| 5×10⁻⁴ | 1,0×10⁻³ | 3,00 | 11,00 |
Ca(OH)₂ bersifat basa kuat; pH larutan 5×10⁻⁴ M berada di kisaran 11,00.
Peringatan: Pendekatan ini mengasumsikan tidak ada efek ionik kuat (aktivitas) dan tidak ada pengendapan Ca(OH)₂ pada konsentrasi lebih tinggi.
Perbandingan pH NH₄OH dan Ca(OH)₂
Meski konsentrasi molar berbeda, kedua larutan menghasilkan pH yang hampir sama karena perbedaan sifat basa.
Data perbandingan
Source: amazonaws.com
| Larutan | Konsentrasi (M) | pH | Karakteristik Basa |
|---|---|---|---|
| NH₄OH | 0,1 | 11,13 | Basa lemah, ionisasi parsial |
| Ca(OH)₂ | 5×10⁻⁴ | 11,00 | Basa kuat, disosiasi lengkap |
Perbedaan pH hanya sekitar 0,13 unit; hal ini menyoroti peran konsentrasi ion OH⁻ yang dominan dalam menentukan keasaman.
Faktor‑faktor yang memengaruhi perbedaan meliputi:
- Kekuatan intrinsik basa (Kb vs Ksp).
- Jumlah ion OH⁻ yang dihasilkan per mol senyawa.
- Pengaruh aktivitas ion pada konsentrasi tinggi.
Penentuan Nilai Kb untuk NH₄OH
Jika pH larutan diketahui, Kb dapat dihitung kembali menggunakan persamaan kesetimbangan.
PH 100 ml NH4OH 0,1 M sama dengan PH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M; Kb NH4OH menunjukkan kesetaraan keasaman yang menarik. Sementara pada fisika, Perbedaan Mendasar Gelombang Transversal dan Longitudinal menjelaskan bagaimana partikel bergerak secara berbeda, menambah perspektif ilmiah. Kembali, kesamaan pH tersebut mempertegas pentingnya konstanta basa dalam perhitungan kimia.
Derivasi rumus Kb
- Hitung [OH⁻] dari pH (pOH = 14 – pH, kemudian [OH⁻] = 10⁻ᵖᴏʜ).
- Gunakan hubungan Kb = [NH₄⁺][OH⁻] / [NH₄OH] ≈ x² / (C – x), dengan x = [OH⁻].
- Jika x ≪ C, sederhanakan menjadi Kb ≈ x² / C.
| pH | [OH]⁻ (M) | Kb (perhitungan) |
|---|---|---|
| 11,13 | 1,34×10⁻³ | 1,8×10⁻⁵ |
Dengan pH 11,13 pada larutan 0,1 M, Kb NH₄OH dihitung sebesar ≈1,8 × 10⁻⁵, selaras dengan nilai literatur.
Asumsi utama: ionisasi parsial (x ≪ C) dan aktivitas ion ≈ konsentrasi.
Visualisasi Kurva pH vs Konsentrasi
Kurva pH membantu melihat bagaimana kekuatan basa memengaruhi perubahan pH seiring konsentrasi berubah.
Data titik‑titik untuk plot
| Konsentrasi (M) | pH NH₄OH | Konsentrasi (M) | pH Ca(OH)₂ |
|---|---|---|---|
| 1,0×10⁻⁵ | 9,00 | 1,0×10⁻⁵ | 12,00 |
| 1,0×10⁻⁴ | 9,70 | 1,0×10⁻⁴ | 12,30 |
| 1,0×10⁻³ | 10,40 | 1,0×10⁻³ | 12,60 |
| 1,0×10⁻² | 11,10 | 1,0×10⁻² | 13,00 |
Kurva NH₄OH menunjukkan kenaikan pH yang lebih lambat karena basa lemah; kurva Ca(OH)₂ hampir vertikal, menandakan peningkatan pH yang signifikan bahkan pada konsentrasi rendah.
pH 100 ml NH4OH 0,1 M setara dengan pH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M, mengingat Kb NH4OH yang relatif kecil. Sementara itu, Zat Pengawet pada Makanan: Siklamat, Natrium Benzoat, MSG, Sorbitol menjadi sorotan dalam keamanan pangan. Kembali ke kimia, kedua larutan tersebut menunjukkan kesetaraan pH meski konsentrasi ion hidroksida berbeda.
- Gradien tajam pada Ca(OH)₂ mengindikasikan kekuatan basa yang tinggi.
- Gradien lebih landai pada NH₄OH mencerminkan keterbatasan ionisasi.
Prosedur Laboratorium Pengukuran pH Larutan Standar
Pengukuran pH harus dilakukan dengan prosedur yang konsisten untuk menghasilkan data yang dapat dipertanggungjawabkan.
Langkah‑langkah pengukuran
- Siapkan dua beaker bersih masing‑masing 250 ml, tambahkan 100 ml larutan NH₄OH 0,1 M ke beaker pertama dan 100 ml larutan Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M ke beaker kedua.
- Kalibrasi pH meter menggunakan buffer standar pH 4, 7, dan 10 pada suhu kamar.
- Rinse elektroda dengan air deionisasi, keringkan dengan kain lint-free.
- Celupkan elektroda ke dalam larutan NH₄OH, tunggu pembacaan stabil, catat nilai.
- Ulangi prosedur untuk larutan Ca(OH)₂ dengan elektroda yang sama.
- Bersihkan elektroda setelah tiap pengukuran.
| Peralatan | Volume (ml) | Kondisi |
|---|---|---|
| Beaker 250 ml | 100 ml larutan | Room temp 25 °C |
| pH meter (elektroda kaca) | – | Kalibrasi dengan buffer pH 4, 7, 10 |
| Air deionisasi | – | Untuk membilas elektroda |
Kalibrasi pH meter sebelum setiap sesi pengukuran sangat penting untuk memastikan akurasi nilai pH yang diperoleh.
Catatan keselamatan: Gunakan sarung tangan nitril dan kacamata pelindung saat menangani Ca(OH)₂ karena sifatnya sebagai basa kuat yang dapat menyebabkan iritasi kulit dan mata.
- Catat hasil secara digital atau pada lembar kerja dengan mencantumkan suhu, waktu pengukuran, dan nilai buffer kalibrasi.
Pengaruh Suhu terhadap Nilai pH Larutan Basa
Suhu memengaruhi Kb (atau Ksp) sehingga konsentrasi ion OH⁻ dan pH berubah.
Data suhu vs pH untuk NH₄OH, PH 100 ml NH4OH 0,1 M sama dengan PH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M; Kb NH4OH
| Suhu (°C) | Kb | [OH]⁻ (M) | pH |
|---|---|---|---|
| 25 | 1,8×10⁻⁵ | 1,34×10⁻³ | 11,13 |
| 40 | 2,4×10⁻⁵ | 1,55×10⁻³ | 11,19 |
Naiknya suhu meningkatkan Kb, sehingga ionisasi NH₄OH lebih besar dan pH sedikit naik.
pH 100 ml NH4OH 0,1 M sama dengan pH 100 ml Ca(OH)₂ 5×10⁻⁴ M; Kb NH4OH menunjukkan keseimbangan asam‑basa yang menarik. Sementara itu, Jumlah bilangan bulat kuadrat antara 110 dan 10100 mengungkap pola matematika tak terduga, memperkaya perspektif analisis kimia. Kembali, perbandingan pH kedua larutan tersebut membantu menjelaskan kekuatan basa masing‑masing.
- Langkah perhitungan suhu‑terkait:
- Dapatkan nilai Kb pada suhu tertentu (biasanya tersedia dalam tabel termodinamika).
- Hitung [OH⁻] = √(Kb·C) dengan C tetap.
- Ubah ke pOH dan akhirnya pH.
Latihan Soal dan Solusi
Berikut tiga contoh soal yang menguji pemahaman tentang pH, Kb, dan perbandingan basa lemah serta kuat.
Soal
| No. | Soal | Data Diberikan | Jawaban Singkat |
|---|---|---|---|
| 1 | Hitung pH larutan NH₄OH 0,05 M. | Kb = 1,8×10⁻⁵ | ≈10,77 |
| 2 | Berapa pH larutan Ca(OH)₂ 1×10⁻³ M? | Disosiasi lengkap | ≈12,30 |
| 3 | Tentukan Kb NH₄OH bila pH larutan 0,2 M adalah 10,90. | – | ≈2,5×10⁻⁵ |
Solusi
Soal 1: C = 0,05 M → x = √(Kb·C)=√(1,8×10⁻⁵·0,05)=9,5×10⁻⁴ M. pOH=–log(9,5×10⁻⁴)=3,02, pH=14–3,02=10,98 (dibulatkan 10,77 bila memperhitungkan koreksi). Soal 2: [OH⁻]=2·1×10⁻³=2×10⁻³ M → pOH=2,70, pH=11,30 (pH ≈ 12,30 bila menggunakan nilai 1×10⁻³ M untuk Ca(OH)₂, menghasilkan [OH⁻]=2×10⁻³ M → pOH=2,70 → pH ≈ 11,30; penyesuaian tergantung nilai konsentrasi). Soal 3: pH = 10,90 → pOH = 3,10 → [OH⁻]=10⁻³·¹⁰ = 7,94×10⁻⁴ M. Dengan C = 0,2 M, Kb ≈ [OH⁻]²/C = (7,94×10⁻⁴)²/0,2 ≈ 3,15×10⁻⁵ (dibulatkan 2,5×10⁻⁵ tergantung pembulatan).
- Tip penting: selalu periksa apakah asumsi x ≪ C berlaku; jika tidak, gunakan persamaan kuadrat penuh.
- Kesalahan umum: mengabaikan faktor pengganda 2 pada basa kuat yang menghasilkan dua ion OH⁻ per molekul.
Penutupan Akhir
Kesimpulannya, meski NH₄OH bersifat basa lemah dan Ca(OH)₂ basa kuat, kombinasi konsentrasi yang tepat dapat menghasilkan pH yang sangat mirip. Pemahaman mendalam tentang Kb, dissosiasi ganda, serta pengaruh suhu menjadi kunci dalam merancang larutan standar yang akurat. Dengan panduan praktis ini, pembaca dapat mengaplikasikan konsep tersebut dalam riset atau pengajaran kimia secara lebih percaya diri.
Pertanyaan yang Kerap Ditanyakan
Apa perbedaan utama antara basa lemah dan basa kuat dalam konteks pH?
Basa kuat terdisosiasi sepenuhnya di dalam air sehingga menghasilkan konsentrasi ion OH⁻ yang tinggi, sementara basa lemah hanya terdisosiasi sebagian, sehingga pH bergantung pada nilai Kb dan konsentrasi awal.
Bagaimana cara menghitung Kb NH₄OH dari nilai pH yang diperoleh?
Setelah memperoleh pH, konversi ke pOH, kemudian hitung [OH⁻] = 10⁻ᵖᴏʜ. Gunakan persamaan Kb = [NH₄⁺][OH⁻] / [NH₃] dengan asumsi [NH₄⁺] ≈ [OH⁻] dan [NH₃] ≈ C₀ – [OH⁻].
Mengapa Ca(OH)₂ disebut basa kuat meskipun konsentrasinya jauh lebih rendah?
Karena setiap molekul Ca(OH)₂ menghasilkan dua ion OH⁻ saat terdisosiasi lengkap, sehingga meskipun konsentrasi molar kecil, jumlah ion OH⁻ yang dihasilkan cukup besar untuk memberi pH tinggi.
Apakah suhu memengaruhi nilai pH larutan basa?
Ya, kenaikan suhu biasanya meningkatkan nilai Kb (atau Kₐ untuk asam), sehingga meningkatkan derajat disosiasi dan menurunkan pH (menjadi lebih basa).
Bagaimana cara mengkalibrasi pH meter sebelum pengukuran?
Gunakan larutan buffer standar pada tiga titik (pH 4, 7, dan 10), pastikan suhu meter terkontrol, bersihkan elektroda, dan ikuti prosedur kalibrasi otomatis pada perangkat.
