14. Tentukan pH larutan yang dibuat dengan mencam- purkan 600 mL larutan NH,0,1 M dengan 400 mL larutan (NH2)2SO4 0,1 M! Hitung pH larutan itu setelah ditambah air 4 liter! (K, NH, = 1,8 x 10-5) 

Pada soal ini kita diminta untuk menghitung pH larutan yang dibuat dengan mencampurkan \(NH_3\) dan \((NH_4)_2SO_4\), sehingga konsep yang digunakan adalah larutan penyangga basa.

Penjelasan Konsep

Siapa disini yang suka makan makanan yang rasanya masam? Seperti buah-buahan mentah untuk dirujak misalnya, atau yang hobi minum minuman bersoda? Nah, dalam buah yang rasanya masam dan minuman bersoda mengandung senyawa asam yang dapat menurunkan pH. Hmm, dapat menurunkan pH? Bahaya dong kalau dikonsumsi? Eits, tenang dulu, asalkan kita gak berlebihan makannya, tubuh kita punya sistem yang bisa menangkal penurunan atau kenaikan pH secara drastis, yaitu karena ada larutan penyangga dalam tubuh. Apa itu larutan penyangga? Larutan penyangga adalah larutan yang cenderung dapat mempertahankan nilai pH kalau ditambahkan sedikit asam, basa, ataupun diencerkan.

Dalam ilmu kimia, larutan penyangga juga sering disebut dengan sistem buffer. Bagaimana ya caranya larutan penyangga bisa menyangga perubahan pH yang drastis? Oke, misalnya dalam tubuh kita ada sistem penyangga karbonat yaitu \(H_2CO_3\) dan \(HCO_3^-\). \(H_2CO_3\) adalah asam, sedangkan \(HCO_3^-\) adalah basa konjugasi dari \(H_2CO_3\). 

Nah, saat kita makan atau minum yang bersifat asam, maka ion \(H^+\) yang dibawa dari makanan atau minuman tersebut akan ditangkap oleh komponen penyangga yang bersifat basa, reaksinya bisa dituliskan sebagai berikut:
\(HCO_3^- + H^+ → H_2CO_3\)

Kalau kita mengonsumsi makanan atau minuman yang bersifat basa bagaimana? Ion \(OH^-\) yang dibawa oleh makanan atau minuman tadi akan ditangkap oleh komponen penyangga dalam tubuh kita yang bersifat asam, reaksinya bisa kita lihat seperti berikut:
\(H_2CO_3 + OH^- → HCO_3^- + H_2O\)

Jadi, seperti itu ya cara kerja larutan penyangga. Sekarang kita pelajari yuk jenis-jenis larutan penyangga. Nah, sesuai komponennya, penyangga dibagi jadi dua jenis nih, ada penyangga asam dan penyangga basa.

a) Penyangga asam adalah campuran asam lemah dan basa konjugasinya. Bisa juga merupakan hasil reaksi antara asam lemah berlebih dengan basa kuat.
Contoh: penyangga asam \(H_2PO_4^- dan HPO_4^{2-}\) (penyangga dalam cairan inti sel)

b) Penyangga basa adalah campuran basa lemah dan asam konjugasinya. Bisa juga merupakan hasil reaksi antara basa lemah berlebih dengan asam kuat.
Contoh: penyangga basa \(NH_4OH dan NH_4^+\)

Sekarang sudah mulai terbayang ya tentang larutan penyangga. Meskipun penyangga bisa mempertahankan pH, bukan berarti pH larutan gak berubah sama sekali ya ketika ditambahkan sedikit asam, basa, atau diencerkan. Ada perubahannya, tapi gak signifikan. Nah, sekarang kita pahami yuk cara menentukan pH penyangga asam dan basa:

1) pH penyangga asam:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIONBEB85/pH penyangga asam.png" />

2) pH penyangga basa:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HIONBEB85/pH penyangga basa.png" />

*untuk menghitung pH penyangga kita cukup menggunakan data mol zatnya, mengapa tidak musti menghitung molaritasnya? karena volume komponennya sama, jadi kalau dimasukkan ke rumus pH penyangga nilai volumenya akan habis dibagi.

Di soal ini kita punya campuran antara basa lemah \(NH_3\) dan asam konjugasinya dalam bentuk garam \((NH_4)_2SO_4\). Untuk menentukan pH setelah pengenceran, kita perlu menghitung mol masing-masing basa lemah dan asam konjugasinya yang sudah diencerkan terlebih dahulu. Nah, kita catat dulu ya data yang diketahui:
M \(NH_3\) = 0,1 M
V \(NH_3\) = 600 mL = 0,6 L
M \((NH_4)_2SO_4\) = 0,1 M
V \((NH_4)_2SO_4\) = 400 mL = 0,4 L
\(V_1\) = 1000 mL = 1 L
\(V_2\) = 4 L

Nah, disini kan ada proses pengenceran, kalian masih ingat gak rumus pengenceran? Yuk kita ingat lagi prinsip pengenceran. Kalau kalian masukkin satu sendok gula ke dalam 1/2 gelas air kemudian diaduk sampai larut, lalu kalian tambahin lagi airnya sampai 1 gelas penuh, kira-kira jumlah gulanya berubah gak? Gak kan, tetap 1 sendok. Jadi, meskipun kita nambahin air sebanyak apapun tidak akan mengubah jumlah zat terlarutnya. Nah, pada proses pengenceran prinsipnya adalah mol zat sebelum dan setelah diencerkan itu sama. Kalau kita gunakan persamaan matematis, kita buat perjanjian dulu ya, angka 1 melambangkan kondisi sebelum diencerkan, sedangkan angka 2 menunjukkan kondisi setelah diencerkan:

mol 1 = mol 2
\(M_1 × V_1 = M_2 × V_2\)

Untuk membuktikannya mari kita tentukan \(M_2\) dari \(NH_3\) dan \((NH_4)_2SO_4\) dalam campuran ya:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/ckk.png" />

Setelah diencerkan:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/mol amonia stlh.png" />

sekarang untuk \((NH_4)_2SO_4\):
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/cek.png" />

Setelah diencerkan:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/mol setelah amonium.png" />

Nah, terbukti kan bahwa pengenceran tidak akan mengubah jumlah mol zat. Jadi, pada larutan penyangga, sebanyak apapun pengenceran tidak akan mengubah nilai pH yang dihasilkan. pH larutan penyangga sebelum dan setelah diencerkan tetap sama.

Sekarang mari kita hitung pH larutan penyangganya berdasarkan data basa lemah dan asam konjugat yang diketahui. Nah, karena di soal asam konjugatnya dalam bentuk garam, maka kita perlu ionisasi dulu nih garamnya:

\((NH_4)_2SO_4 → 2NH_4^+ + SO_4^{2-}\)

Dari koefisiennya bisa kita tulis:
mol \(NH_4^+\) = 2 × mol \((NH_4)_2SO_4\) = 2 × 0,04 = 0,08 mol

pH penyangga basa dapat dihitung dengan:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/OH- lagi.png" />
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHSAQ2AQ/pH lagi.png" />

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan pH larutannya adalah 9 + log 1,35