Hitunglah pH campuran jika 200 mL larutan HF 0,1 M direaksikan dengan 100 mL larutan Ba(OH), 0,025 M. Diketahui Ka HF = 2 x 105 

Kamu pasti tahu, reaksi yang terjadi antara asam dan basa untuk membentuk garam disebut reaksi penetralan atau netralisasi. Larutan \(HF\) adalah asam lemah, sementara \(Ba(OH)_2\) merupakan basa kuat, sehingga garam yang dihasilkan dari reaksi ini bersifat basa. Pada keadaan setimbang, zat yang terdapat dalam larutan adalah sisa asam lemah dan produk garamnya. Dari sini, kita tahu bahwa larutan tersebut merupakan larutan penyangga asam. Kita akan menghitung pH larutan penyangga tersebut. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Larutan Penyangga Asam.

Identifikasi Konsep

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH ketika ditambahkan sedikit asam atau basa. Larutan ini dibuat dengan cara mencampurkan asam-basa lemah dengan asam-basa konjugasinya. Cara lainnya adalah mereaksikan asam-basa lemah berlebih dengan asam-basa kuat yang habis bereaksi, seperti larutan pada soal di atas. Reaksi yang terjadi antara \(HF\) dan \(Ba(OH)_2\) adalah sebagai berikut.

\(2HF + Ba(OH)_2 \rightarrow BaF_2 + 2H_2O\)

Sifat asam-basa dari larutan penyangga dapat diukur dengan pH. Larutan penyangga yang terbentuk dari asam lemah dan basa konjugasinya disebut larutan penyangga asam dengan pH < 7. Sementara itu, larutan penyangga yang terbentuk dari basa lemah dan asam konjugasinya disebut larutan penyangga basa dengan pH > 7 Derajat keasaman atau pH dari larutan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

\(pH = - log[H^+]\) …(persamaan 1)

Nilai \([H^+]\) untuk larutan penyangga dapat ditentukan sebagai berikut.

\([H^+] = K_a .\frac{[asam\ lemah]}{[basa\ konjugasi]}\) …(persamaan 2)

Keterangan:
\(K_a\) = tetapan ionisasi asam

Diketahui dari soal:
Molaritas asam fluorida (\(HF\)) = 0,1 M
Volume asam fluorida = 200 mL = 0,2 L
Molaritas barium hidroksida (\(Ba(OH)_2\)) = 0,025 M
Volume barium hidroksida = 100 mL = 0,1 L
Volume total larutan = (200 + 100) mL = 300 mL = 0,3 L
\(K_a\) \(HF\) \(= 2.10^{-5}\)

Ditanya:
pH larutan penyangga asam tersebut?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan pH larutan.

1) Menentukan mol masing-masing zat, mol yang bereaksi, dan mol keadaan setimbang
Mol \(HF\) = M . V
Mol \(HF\) = 0,1 M . 0,2 L
Mol \(HF\) = 0,02 mol

Mol \(Ba(OH)_2\) = M . V
Mol \(Ba(OH)_2\) = 0,025 M . 0,1 L
Mol \(Ba(OH)_2\) = 0,0025 mol

Berdasarkan perhitungan, kita dapat memasukkan data mol pada tabel berikut ini. Zat yang bereaksi dan yang dihasilkan mengikuti perbandingan koefisien zat.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-80/LessonId-74/ModuleId-2/QuestionCode-21IOCB7AO9O/256.PNG" />

Dari tabel, kita mengetahui bahwa mol \(HF\) yang tersisa adalah 0,015 mol dan garam yang dihasilkan, yaitu \(BaF_2\) sama dengan 0,0025 mol. Garam ini dapat mengalami ionisasi membentuk anion dan kationnya sebagai berikut.

\(BaF_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2F^-\)

Reaksi di atas menunjukkan bahwa perbandingan mol \(BaF_2 \) dengan basa konjugasi \(F^-\) adalah 1 : 2. Maka, mol ion \(F^-\) = 0,005 mol.

Data mol ini dapat digunakan untuk mencari konsentrasi asam dan garam tersebut yang selanjutnya dimasukkan ke dalam persamaan 2 untuk mencari \([H^+]\).

2) Menentukan konsentrasi ion \(H^+\) pada larutan penyangga
Konsentrasi ion \(H^+\) dapat dicari sesuai dengan persamaan 2.

\([H^+] = K_a .\frac{[asam\ lemah]}{[basa\ konjugasi]}\)
\([H^+] = 2.10^{-5} .\frac{[asam\ lemah]}{[basa\ konjugasi]}\)

\([H^+] = 2.10^{-5} .\frac{\frac{mol\ HF}{volume\ larutan}}{\frac{mol\ F^-}{volume\ larutan}}\)

Karena volume larutan sama-sama 0,3 L, kita bisa mengeliminasinya.

\([H^+] = 2.10^{-5} .\frac{mol\ HF}{mol\ F^-}\)
\([H^+] = 2.10^{-5} .\frac{(0,015)}{(0,005)}\)
\([H^+] = 6\ .\ 10^{-5}\ M\)

3) Menentukan pH larutan penyangga
Selanjutnya, kita tentukan pH larutan dengan persamaan 1 sebagai berikut.

\(pH = - log[H^+]\)
\(pH = - log(6\ .\ 10^{-5})\)
\(pH = 5-log\ 6\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, pH larutan penyangga yang dibentuk dari reaksi antara \(HF\) dan \(Ba(OH)_2\) adalah \(5-log\ 6\).