7. Direaksikan 100 mL larutan NaOH 0,1 M dengan 400 mL larutan H2SO4 0,05 M. Tentukan pH larutan sebelum bereaksi! b. Tentukan pH larutan setelah bereaksi! a. 

Pada soal ini kita punya basa kuat \(NaOH\) dan asam kuat \(H_2SO_4\), lalu kita diminta untuk menentukan pH masing-masing sebelum direaksikan dan pH setelah bereaksi, sehingga konsep yang digunakan adalah menghitung pH campuran asam + basa dan perubahan warna pada kertas lakmus.

Penjelasan Konsep

Kalian pasti udah gak asing lagi kan sama garam? Tiap hari hampir makan makanan yang mengandung garam. Garam menjadi bumbu utama yang wajib ada di dapur, karena kalau gak ada garam nanti gak ada rasa asinnya. Tapi tahukah kamu? Tidak semua garam rasanya asin lho dan garam tidak terbatas hanya garam dapur saja. Pupuk yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman juga ada yang terbuat dari garam lho, misalnya amonium sulfat. Kok bisa yang namanya garam gak asin? Jadi, kalau kita ngomongin garam di kimia itu nanti ada yang bersifat netral, asam, dan basa. Mengapa bisa begitu? Kalian perlu ingat nih, kalau garam itu kan zat hasil reaksi antara asam dan basa. Kekuatan asam dan basa yang direaksikan akan sangat menentukan sifat dan nilai pH garam yang terbentuk.

Ok, sekarang kita bahas yuk contoh-contoh garam yang terbentuk dari macam-macam asam dan basa:

1) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat akan bersifat netral dan memiliki pH = 7.
Contoh: \(NaOH + HCl → NaCl + H_2O\)

2) Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah akan bersifat asam dan memiliki pH < 7.
Contoh: \(H_2SO_4 + 2NH_4OH → (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O\)

3) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat akan bersifat basa dan memiliki pH > 7.
Contoh: \(HNO_2 + KOH → KNO_2 + H_2O\)

4) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah sifatnya bergantung nilai Ka dan Kb-nya, jika:
<ul><li>Ka = Kb, garam bersifat netral</li><li>Ka > Kb, garam bersifat asam</li><li>Ka < Kb, garam bersifat basa</li></ul>
Contoh: \(HF + NH_4OH → NH_4F + H_2O\)

Bagaimana suatu garam bisa bersifat asam atau basa? Jadi, kalau kation atau anion pada garam mengalami reaksi penguraian dengan air bisa menghasilkan larutan yang bersifat asam atau basa karena terbentuk ion \(H^+\) atau \(OH^-\). Reaksi ini disebut dengan reaksi hidrolisis garam. Hidrolisis garam ini ada tiga macam:

a) Hidrolisis garam sempurna terjadi jika garam terbentuk dari asam lemah dan basa lemah. Contohnya:
\(CH_3COOH + NH_4OH → CH_3COONH_4 + H_2O\)

Reaksi ionisasi garam:
\(CH_3COONH_4 → CH_3COO^- + NH_4^+\)

Reaksi hidrolisis:
\(CH_3COO^- + H_2O ⇌ CH_3COOH + OH^-\)

\(NH_4^+ + H_2O ⇌ NH_4OH + H^+\)

Sifat garam bergantung pada nilai Ka dan Kb-nya.

b) Hidrolisis garam sebagian terjadi jika salah satu asam atau basa pembentuk garamnya bersifat lemah. Contoh reaksi antara asam kuat dan basa lemah:
\(H_2SO_4 + 2NH_4OH → (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O\)

Reaksi ionisasi garam:
\((NH_4)_2SO_4 → 2NH_4^+ + SO_4^{2-}\)

Reaksi hidrolisis garam:
\(NH_4^+ + H_2O ⇌ NH_4OH + H^+\)

Jadi, jika kation pada garam bereaksi dengan air maka akan menghasilkan ion \(H^+\) sehingga garamnya bersifat asam.

Contoh reaksi antara asam lemah dan basa kuat:
\(HNO_2 + KOH → KNO_2 + H_2O\)

Reaksi ionisasi garam:
\(KNO_2 → K^+ + NO_2^-\)

Reaksi hidrolisis garam:
\(NO_2^- + H_2O ⇌ HNO_2 + OH^-\)

Jadi, jika anion pada garam bereaksi dengan air maka akan menghasilkan ion \(OH^-\) sehingga garamnya bersifat basa.

c) Garam tidak bisa mengalami hidrolisis jika garamnya berasal dari asam kuat dan basa kuat.
Contoh:
\(NaOH + HCl → NaCl + H_2O\)

Reaksi ionisasi garam:
\(NaCl → Na^+ + Cl^-\)

Jadi, bisa disimpulkan bahwa kation dan anion yang berasal dari asam dan basa lemah saja yang bisa mengalami reaksi hidrolisis.

Nah, sekarang sudah tahu kan penyebab garam bisa bersifat asam, basa, maupun netral. Lalu bagaimana nih cara menentukan pH dari suatu garam? pH garam bisa kita tentukan dengan:

1) Garam yang bersifat asam:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/rumus PH asam.png" />

2) Garam yang bersifat basa:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/rumus PH basa.png" />

3) Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/pH dari asam lemah basa lemah.png" />

Di soal ini kita punya basa kuat \(NaOH\) dan asam kuat \(H_2SO_4\), lalu kita diminta untuk menentukan pH masing-masing sebelum direaksikan dan pH setelah bereaksi. Untuk itu, yuk kita bahas satu-persatu:
a) pH asam kuat dan basa kuat sebelum bereaksi:
pH asam kuat \(H_2SO_4\):
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/ph aslem.png" />

pH basa kuat \(NaOH\):
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/ph basku.png" />

Untuk menentukan pH setelah bereaksi, maka kita perlu menghitung mol masing-masing larutan:
Mol \(H_2SO_4\) = M × V = 0,05 × 400 = 20 mmol
Mol \(NaOH\) = M × V = 0,1 × 100 = 10 mmol

Selanjutnya kita buat diagram mrs-nya:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/mrs.png" />

Di akhir reaski ternyata ada sisa asam kuat \(H_2SO_4\) sebanyak 15 mmol, maka pH larutannya adalah pH asam kuat. Nah, sekarang kita hitung dulu molaritas dari \(H_2SO_4\):
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-79/LessonId-63/ModuleId-2/QuestionCode-21HJHRSSS1J/pH reaksi.png" />


Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa:
a) pH \(H_2SO_4\) = 1 dan pH \(NaOH\) = 13
b) pH larutan setelah reaksi = 2 - log 6