2. Jika ke dalam 200 mL larutan CH,COOH 0,2 M ditambahkan 50 mL larutan NaOH 0,8 M dan K CH COOH = 1,8 x 10-5, berapa pH larutan? 

Kamu pasti tahu, reaksi yang terjadi antara asam dan basa untuk membentuk garam disebut reaksi penetralan atau netralisasi. Larutan \(CH_3COOH\) adalah asam lemah, sementara \(NaOH\) merupakan basa kuat, sehingga garam yang dihasilkan dari reaksi ini bersifat basa. Kita akan menghitung pH larutan garam tersebut. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Menghitung pH Campuran Asam + Basa dan Perubahan Warna Pada Kertas Lakmus.

Identifikasi Konsep

Suatu larutan disebut netral apabila dalam larutan tersebut tidak tersisa lagi zat reaktannya. Dengan kata lain, semua reaktan telah bereaksi dan membentuk produk berupa garam. Reaksi yang terjadi antara \(CH_3COOH\) dan \(NaOH\) adalah sebagai berikut.

\(CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O\)

Sifat asam-basa dari larutan garam dapat diukur dengan pH. Garam yang terbentuk dari asam-basa kuat memiliki pH =7, garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah memiliki pH < 7, sementara garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat memiliki pH > 7. Derajat keasaman atau pH dari larutan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

 \(pH = - log[H^+]\) …(persamaan 1)

Karena garam pada soal bersifat basa, kita dapat menentukan terlebih dulu nilai pOH atau derajat kebasaan. Nilainya dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

 \(pOH = - log[OH^-]\) …(persamaan 2)

Ingat, penjumlahan nilai pH dan pOH ini sama dengan 14. Untuk mencari konsentrasi ion \(OH^-\), kita dapat menerapkan persamaan berikut.

\([OH^-] = \sqrt{\frac{K_{w}}{K_{a}}. [basa\ konjugasi]}\) …(persamaan 3)

Keterangan:
\(K_a\) = tetapan ionisasi asam

Diketahui dari soal:
Molaritas asam asetat (\(CH_3COOH\)) = 0,2 M
Volume asam asetat = 200 mL = 0,2 L
Molaritas natrium hidroksida (\(NaOH\)) = 0,8 M
Volume natrium hidroksida = 50 mL = 0,05 L
Volume total larutan = (200 + 50) mL = 250 mL = 0,25 L
\(K_a\) \(CH_3COOH\) \(= 1,8.10^{-5}\)

Ditanya:
pH larutan garam (\(CH_3COONa\)) tersebut?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan pH larutan.

1) Menentukan mol masing-masing zat, mol yang bereaksi, dan mol keadaan setimbang
Mol \(CH_3COOH\) = M . V
Mol \(CH_3COOH\) = 0,2 M . 0,2 L
Mol \(CH_3COOH\) = 0,04 mol

Mol NaOH = M . V
Mol NaOH = 0,8 M . 0,05 L
Mol NaOH = 0,04 mol

Berdasarkan perhitungan, kita dapat memasukkan data mol pada tabel berikut ini. Karena semua koefisien zat pada reaksi ini sama dengan 1, perbandingan jumlah molnya bernilai sama.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21G0FMTTQT2/img103.png" />

Dari tabel, kita mengetahui bahwa mol garam yang dihasilkan, yaitu \(CH_3COONa\) sama dengan 0,04 mol. Garam ini dapat mengalami ionisasi membentuk anion dan kationnya sebagai berikut.

\(CH_3COONa \rightarrow CH_3COO^- + Na^+\)

Reaksi di atas menunjukkan bahwa perbandingan mol \(CH_3COONa\) sama dengan basa konjugasi dari \(CH_3COOH\), yaitu ion \(CH_3COO^-\). Maka, mol ion \(CH_3COO^-\) = 0,04 mol.

2) Menentukan konsentrasi basa konjugasi (\(CH_3COO^-\))

\([CH_3COO^-] = \frac{molCH_3COO^-}{volume\ larutan}\)
\([CH_3COO^-] = \frac{0,04 mol}{0,25 L}\)
\([CH_3COO^-] = 0,16\ M\)

3) Menentukan konsentrasi ion \(OH^-\) dalam larutan 
Konsentrasi ion \(OH^-\) dapat dicari sesuai dengan persamaan 3.

\([OH^-] = \sqrt{\frac{K_{w}}{K_{a}}. [basa\ konjugasi]}\)
\([OH^-] = \sqrt{\frac{10^{-14}}{1,8 .10^{-5}}. (0,16)}\)
\([OH^-] = \sqrt{8,89.10^{-11}}\)
\([OH^-] =9,43.10^{-6}\ M\)

4) Menentukan pOH larutan garam \(CH_3COONa\)
Dengan persamaan 2, kita dapat mencari nilai pOH sebelum mencari pH larutan.

\(pOH = - log[OH^-]\)
\(pOH = - log(9,43.10^{-6})\)
\(pOH = 6 - log9,43\)

5) Menentukan pH larutan garam \(CH_3COONa\)
Selanjutnya, kita tentukan pH larutan dengan persamaan berikut.

\(pH + pOH = 14\)
\(pH + 6 - log9,43 = 14\)
\(pH = 14-(6 - log9,43)\)
\(pH = 8+log9,43\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, pH larutan garam hasil reaksi antara \(CH_3COOH\) dan \(NaOH\) adalah \(8+log9,43\).