I.
JUDUL
Penentuan pH Larutan dan Perubahan pH pada Titrasi Asam-Basa
II.
TUJUAN
A. Penentuan pH Larutan
Menentukan pH larutan dengan menggunakan indicator MO, MR, BTB, dan PP
B. Perubahan pH pada Titrasi Asam-Basa
Umum : Siswa dapat memahami kesetimbangan larutan Asam-Basa
Khusus :
Siswa dapat :
1. Menuliskan hasil reaksi larutan asam-basa
2. Menghitung pH larutan asam kuat dan asam lemah
3. Menghitung pH larutan basa kuat dan basa lemah
4. Menghitung pH larutan buffer
5. Menghitung pH larutan yang mengalami hidrolisis
6. Menjelaskan peranan indicator dalam titrasi dalam titrasi asam-basa
III.
DASAR TEORI
PENENTUAN pH LARUTAN
Konsentrasi ion [H+] dalam suatu larutan encer umumnya sangat rendah tetapi
sangat menentukan sifat – sifat dari larutan terutama, larutan dalam air.
Menurut Sorensen pH merupakan fungsi logaritma negatif dari konsentrasi ion H+
dalam suatu larutan dan dirumuskan sebagai berikut :
pH = – log [H+]
Dengan analogi yang sama untuk menentukan harga konsentrasi OH- dalam larutan
dapat digunakan rumusan harga Poh:
pOH = – log [OH-]
Dalam keadaan kesetimbangan air terdapat tetapankesetimbangan :
Kw = [H+] [OH-]
Jadi dengan menggunaan konsep – log = p ,maka :
- Log Kw = – log [H+] [OH-]
- Log Kw ={ – log [H+]} + {- log [OH-]}
pKw = pH + pOH
INDIKATOR SEBAGAI ASAM LEMAH
Lakmus
Lakmus adalah asam lemah. Lakmus memiliki molekul yang sungguh rumit yang akan
kita sederhanakan menjadi HLit. “H” adalah proton yang dapat diberikan kepada
yang lain. “Lit” adalah molekul asam lemah.Tidak dapat dipungkiri bahwa akan
terjadi kesetimbangan ketika asam ini dilarutkan dalam air. Pengambilan versi
yang disederhanakan kesetimbangan ini:
Lakmus yang tidak terionisasi adalah
merah, ketika terionisasi adalah biru.Sekarang gunakan Prinsip Le Chatelier
untuk menemukan apa yang terjadi jika anda menambahkan ion hidroksida atau
beberapa ion hidrogen yang lebih banyak pada kesetimbangan ini.
Penambahan ion hidroksida:
Penambahan ion hidrogen:
Jika konsentrasi Hlit dan Lit-
sebanding:
Pada beberapa titik selama terjadi pergerakan posisi kesetimbangan, konsentrasi
dari kedua warna akan menjadi sebanding. Warna yang anda lihat merupakan
pencampuran dari keduanya. Alasan untuk membubuhkan tanda kutip disekitar kata
“netral” adalah bahwa tidak terdapat alasan yang tepat kenapa kedua konsentrasi
menjadi sebanding pada pH 7. Untuk lakmus, terjadi perbandingan warna mendekati
50 / 50 pada saat pH 7 – hal itulah yang menjadi alasan kenapa lakmus banyak
digunakan untuk pengujian asam dan basa. Seperti yang akan anda lihat pada bagian
berikutnya, hal itu tidak benar untuk indikator yang lain.
Jingga metil (Methyl orange)
Jingga metil adalah salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi.
Pada larutan yang bersifat basa, jingga metil berwarna kuning dan strukturnya
adalah:
Sekarang, anda mungkin berfikir
bahwa ketika anda menambahkan asam, ion hidrogen akan ditangkap oleh yang
bermuatan negatif oksigen. Itulah tempat yang jelas untuk memulainya. Tidak
begitu!Pada faktanya, ion hidrogen tertarik pada salah satu ion nitrogen pada
ikatan rangkap nitrogen-nitrogen untuk memberikan struktur yang dapat
dituliskan seperti berikut ini: Pada kasus jingga metil, pada setengah tingkat
dimana campuran merah dan kuning menghasilkan warna jingga terjadi pada pH 3.7
– mendekati netral. Ini akan diekplorasi dengan lebih lanjut pada bagian bawah
halaman.
Fenolftalein
Fenolftalein adalah indikator titrasi yang lain yang sering digunakan, dan
fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah yang lain. Pada kasus ini, asam
lemah tidak berwarna dan ion-nya berwarna merah muda terang. Penambahan ion
hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah
indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion
hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya –
mengubah indikator menjadi merah muda.
Setengah tingkat terjadi pada pH 9.3. Karena pencampuran warna merah muda dan
tak berwarna menghasilkan warna merah muda yang pucat, hal ini sulit untuk
mendeteksinya dengan akurat!
Rentang pH indikator
Pentingnya pKind
Berpikirlah tentang indikator yang umum, HInd – dimana “Ind” adalah bagian
indikator yang terlepas dari ion hidrogen yang diberikan keluar:
Karena hal ini hanya seperti asam
lemah yang lain, anda dapat menuliskan ungkapan Ka untuk indikator tersebut.
Kita akan menyebutnya Kind untuk memberikan penekanan bahwa yang kita bicarakan
di sini adalah mengenai indikator.
Pikirkanlah apa yang terjadi pada
setengah reaksi selama terjadinya perubahan warna. Pada titik ini konsentrasi
asam dan ion-nya adalah sebanding. Pada kasus tersebut, keduanya akan
menghapuskan ungkapan Kind. Anda dapat menggunakan hal ini untuk menentukan pH
pada titik reaksi searah. Jika anda menyusun ulang persamaan yang terakhir pada
bagian sebelah kiri, dan kemudian mengubahnya pada pH dan pKind, anda akan
memperoleh. Hal itu berarti bahwa titik akhir untuk indikator bergantung
seluruhnya pada harga pKind. Untuk indikator yang kita miliki dapat dilihat
dibawah ini:
indikator pKind
lakmus 6.5
jingga metil 3.7
fenolftalein 9.3
Perubahan warna lakmus terjadi tidak selalu pada rentang pH yang besar, tetapi
lakmus berguna untuk mendeteksi asam dan basa pada lab karena perubahan
warnanya sekitar 7. Jingga metil atau fenolftalein sedikit kurang berguna.
Berikut ini dapat dilihat dengan
lebih mudah dalam bentuk diagram.
Sebagai contoh, jingga metil akan
berwarna kuning pada tiap larutan dengan pH lebih besar dari 4.4. Hal ini tidak
dapat dibedakan antara asam lemah dengan pH 5 atau basa kuat dengan pH 14.
TITRASI ASAM BASA
Prinsip Titrasi Asam basa
Titrasi asam basa melibatkan asam maupun basa sebagai titer ataupun titrant.
Titrasi asam basa berdasarkan reaksi penetralan. Kadar larutan asam ditentukan
dengan menggunakan larutan basa dan sebaliknya.Titrant ditambahkan titer
sedikit demi sedikit sampai mencapai keadaan ekuivalen ( artinya secara
stoikiometri titrant dan titer tepat habis bereaksi). Keadaan ini disebut
sebagai “titik ekuivalen”.Pada saat titik ekuivalent ini maka proses titrasi
dihentikan, kemudian kita mencatat volume titer yang diperlukan untuk mencapai
keadaan tersebut. Dengan menggunakan data volume titrant, volume dan
konsentrasi titer maka kita bisa menghitung kadar titrant.
Cara Mengetahui Titik Ekuivalen
Ada dua cara umum untuk menentukan titik ekuivalen pada titrasi asam basa.
1. Memakai pH meter untuk memonitor perubahan pH selama titrasi dilakukan,
kemudian membuat plot antara pH dengan volume titrant untuk memperoleh kurva
titrasi. Titik tengah dari kurva titrasi tersebut adalah “titik ekuivalent”.
2. Memakai indicator asam basa. Indikator ditambahkan pada titrant sebelum
proses titrasi dilakukan. Indikator ini akan berubah warna ketika titik
ekuivalen terjadi, pada saat inilah titrasi kita hentikan.
Pada umumnya cara kedua dipilih disebabkan kemudahan pengamatan, tidak
diperlukan alat tambahan, dan sangat praktis.
Indikator yang dipakai dalam titrasi asam basa adalah indicator yang perbahan
warnanya dipengaruhi oleh pH. Penambahan indicator diusahakan sesedikit mungkin
dan umumnya adalah dua hingga tiga tetes.
Untuk memperoleh ketepatan hasil titrasi maka titik akhir titrasi dipilih
sedekat mungkin dengan titik equivalent, hal ini dapat dilakukan dengan memilih
indicator yang tepat dan sesuai dengan titrasi yang akan dilakukan.
Keadaan dimana titrasi dihentikan dengan cara melihat perubahan warna indicator
disebut sebagai “titik akhir titrasi”.
Harus diingat bahwa titik ekivalen titrasi yang mana anda memiliki campuran dua
zat pada perbandingan yang tepat sama. anda tak pelak lagi membutuhkan
pemilihan indikator yang perubahan warnanya mendekati titik ekivalen. Indikator
yang dipilih bervariasi dari satu titrasi ke titirasi yang lain.
Asam kuat vs basa kuat
Diagram berikut menunjukkan kurva pH untuk penambahan asam kuat pada basa kuat.
Bagian yang diarsir pada gambar tersebut adalah rentang pH untuk jingga metil
dan fenolftalein.
anda dapat melihat bahwa tidak
terdapat perubahan indikator pada titik ekivalen.
Akan tetapi, gambar menurun tajam pada titik ekivalen tersebut yang menunjukkan
tidak terdapat perbedaan pada volume asam yang ditambahkan apapun indikator
yang anda pilih. Akan tetapi, hal tersebut berguna pada titrasi untuk memilihih
kemungkinan warna terbaik melalui penggunaan tiap indikator.Jika anda
mengguanakan fenolftalein, anda akan mentitrasi sampai fenolftalein berubah
menjadi tak berwarna (pada pH 8,8) karena itu adalah titik terdekat untuk
mendapatkan titik ekivalen.Dilain pihak, dengan menggunakan jingga metil, anda
akan mentitrasi sampai bagian pertama kali muncul warna jingga dalam larutan.
Jika larutan berubah menjadi merah, anda mendapatkan titik yang lebih jauh dari
titik ekivalen.
Asam kuat vs basa lemah
Kali ini adalah sangat jelas bahwa
fenolftalein akan lebih tidak berguna. Akan tetapi jingga metil mulai berubah
dari kuning menjadi jingga sangat mendekati titik ekivalen.
anda memiliki pilihan indiaktor yang berubah warna pada bagian kurva yang
curam.
Asam lemah vs basa kuat
Kali ini, jingga metil sia-sia! Akan
tetapi, fenolftalein berubah warna dengan tepat pada tempat yang anda inginkan.
Asam lemah vs basa lemah
Kurva berikut adalah untuk kasus dimana asam dan basa keduanya sebanding
lemahnya – sebagai contoh, asam etanoat dan larutan amonia. Pada kasus yang
lain, titik ekivalen akan terletak pada pH yang lain.
Anda dapat melihat bahwa kedua indikator
tidak dapat digunakan. Fenolftalein akan berakhir perubahannya sebelum tercapai
titik ekivalen, dan jingga metil jauh ke bawah sekali.
Ini memungkinkan untuk menemukan indiaktor yang memulai perubahan warna atau
mengakhirinya pada titik eqivalen, karena pH titik ekivalen berbeda dari kasus
yang satu ke kasus yang lain, anda tidak dapat mengeneralisirnya.
Secara keseluruhan, anda tidak akan pernah mentitrasi asam lemah dan asam basa
melalui adanya indikator.
Larutan natrium karbonat dan asam hidroklorida encer
Berikut ini adalah kasus yang menarik. Jika anda menggunakan fenolftalein atau
jingga metil, keduanya akan memberikan hasil titirasi yang benar – akan tetapi
harga dengan fenolftalein akan lebih tepat dibandingkan dengan bagian jingga
metil yang lain.
Hal ini terjadi bahwa fenolftalein
selesai mengalami perubahan warnanya pada pH yang tepat dengan titik ekivalen
pada saat untuk pertamakalinya natrium hidrogenkarbonat terbentuk.
Perubahan warna jingga metil dengan
tepat terjadi pada pH titik ekivalen bagian kedua reaksi.
Titrasi merupakan suatu metoda untuk
menentukan kadar suatu zat dengan menggunakan zat lain yang sudah dikethaui
konsentrasinya. Titrasi biasanya dibedakan berdasarkan jenis reaksi yang
terlibat di dalam proses titrasi, sebagai contoh bila melibatan reaksi asam
basa maka disebut sebagai titrasi asam basa, titrasi redox untuk titrasi yang
melibatkan reaksi reduksi oksidasi, titrasi kompleksometri untuk titrasi yang
melibatan pembentukan reaksi kompleks dan lain sebagainya. (disini hanya
dibahas tentang titrasi asam basa)Zat yang akan ditentukan kadarnya disebut
sebagai “titrant” dan biasanya diletakan di dalam Erlenmeyer, sedangkan zat
yang telah diketahui konsentrasinya disebut sebagai “titer” dan biasanya
diletakkan di dalam “buret”. Baik titer maupun titrant biasanya berupa larutan.
Rumus Umum Titrasi
Pada saat titik ekuivalen maka mol-ekuivalent asam akan sama dengan
mol-ekuivalent basa, maka hal ini dapat kita tulis sebagai berikut:
mol-ekuivalen asam = mol-ekuivalen basa
Mol-ekuivalen diperoleh dari hasil perkalian antara Normalitas dengan volume
maka rumus diatas dapat kita tulis sebagai:
NxV asam = NxV basa
Normalitas diperoleh dari hasil perkalian antara molaritas (M) dengan jumlah
ion H+ pada asam atau jumlah ion OH pada basa, sehingga rumus diatas menjadi:
nxMxV asam = nxVxM basa
keterangan :
N = Normalitas
V = Volume
M = Molaritas
n = jumlah ion H+ (pada asam) atau OH – (pada basa
