= Asam karbonat (H2CO3) merupakan asam lemah diprotik dengan harga tetapan ionisasi asamnya Ka1 = 4 . 10-7 dan Kaz 5 · 10-11. Jika 20 mL asam karbonat 0,1 M dicampur dengan 30 mL KOH 0,1 M, maka pH campuran adalah .... 

Reaksi antara asam dengan basa adalah reaksi penetralan. Titik penetralan dicapai apabila mol asam yang bereaksi ekuivalen dengan mol basa. Namun, apa yang terjadi bila asam atau basa ada yang tersisa setelah bereaksi?

Ketika asam dan basa bereaksi dan ada zat yang tersisa, maka pH larutan bergantung pada keadaan akhir tersebut. Nah, untuk menghitung pH larutan campuran antara asam karbonat dengan kalium hidroksida, maka kita akan reaksikan dulu untuk mengetahui keadaan akhir larutan. Jadi, ini adalah soal tentang reaksi asam lemah dan basa kuat.


Identifikasi Konsep

Asam karbonat adalah asam lemah, kalium hidroksida adalah basa kuat. Reaksi yang terjadi diantara keduanya adalah

\(H_2CO_3(aq) + 2KOH(aq) \rightarrow K_2CO_3(aq) + 2H_2O(l)\)

Bila basa yang tersisa, maka pH larutan dihitung berdasarkan jumlah KOH yang tersisa.
Bila asam yang tersisa, maka pH larutan dihitung berdasarkan asam karbonat yang tersisa.
 
Diketahui
\(\text{H}_2\text{CO}_3 = 0,1 \space \text{M}\)
\(\text{V}\space\text{H}_2\text{CO}_3 = 20 \space \text{mL}\)
\(\text{KOH} = 0,1 \space\text{M}\)
\(\text{V}\space\text{KOH} = 30 \space\text{mL}\)
\(\text{K}_{a_1} = 4 \times 10^{-7}\)
\(\text{K}_{a_2} = 5 \times 10^{-11}\)
 
Ditanya
pH larutan campuran
 
Jawab
\(\begin{aligned}\text{n}_{\text{H}_2\text{CO}_3} &= \text{M} \times \text{V} \\&= 0,1\space\text{M} \times  20\space\text{mL} \\&= 2 \space\text{mmol}\end{aligned}\)
\(\begin{aligned}\text{n}_{\text{KOH}} &= \text{M} \times \text{V} \\&= 0,1 \space\text{M} \times 30 \space\text{mL} \\&= 3 \space\text{mmol}\end{aligned}\)
Reaksi yang terjadi adalah
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-78/LessonId-59/ModuleId-2/QuestionCode-21IXE8J6X9X/49.1.JPG" />

Pada akhir reaksi, dihasilkan garam \(\text{K}_2\text{CO}_3\) dan ada sisa asam karbonat. Ion karbonat pada garam kalium karbonat bukanlah pasangan basa konjugasi dari asam karbonat. Oleh karena itu, campuran ini tidak bisa menghasilkan larutan penyangga.
 
Nilai pH campuran kita hitung berdasarkan jumlah asam karbonat yang tersisa.
\(\text{n}_{\text{H}_2\text{CO}_3} = 0,5 \space\text{mmol}\)
\(\begin{aligned}\text{V}_{\text{campuran}} &= 20 \space\text{mL} + 30 \space\text{mL} \\&= 50 \space\text{mL} \end{aligned}\)
\(\begin{aligned}\text{[H}_2\text{CO}_3] &= \frac{\text{n}}{\text{V}} \\&= \frac{0,5 \space\text{mmol}}{50 \space\text{mL}} \\&= 0,01\space\text{M} \end{aligned}\)
 
Karena \(\text{H}_2\text{CO}_3\) adalah asam lemah, maka nilai \(\text{[H}^+]\)-nya adalah,
\(\text{[H}^+] = \sqrt{\text{K}_a \times \text{M}_a}\)
Nilai \(\text{K}_a\) yang kita gunakan adalah \(\text{K}_{a_1}\)
 
\(\begin{aligned}\text{[H}^+] &= \sqrt{\text{K}_a \times \text{M}_a} \\&= \sqrt{4 \times 10^{-7} \times 0,01 \space\text{M}} \\&= 2 \times 10^{-4,5} \space \text{M} \end{aligned}\)
 
\(\begin{aligned} \text{pH} &= – \log \text{[H}^+] \\&= – \log (2 \times 10^{-4,5}) \\&= 4,5 – \log2 \end{aligned}\)

Pembahasan

Jadi, pH larutan campuran asam karbonat dan kalium hidroksida tersebut adalah 4,5 – log2.