Sebanyak 3 g sampel Mg bereaksi dengan 100 ml larutan HCl yang memiliki pH -0,5. Berapa pH larutan setelah semua Mg bereaksi? Anggaplah volume larutan tetap. (Ar Mg = 24) 

Pada soal terdapat logam Mg yang bersifat basa direaksikan dengan HCl yang merupakan asam kuat. Garam yang terbentuk adalah \(MgCl_2\). Kita akan menghitung pH larutan tersebut setelah semua Mg bereaksi. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Menghitung Nilai pH Asam Basa Kuat.

Identifikasi Konsep

Sifat asam-basa suatu larutan dapat diukur dengan pH dan pOH. Semakin rendah pH larutan, semakin besar konsentrasi ion \(H^+\) dan kekuatan asamnya. Di sisi lain, semakin tinggi pH larutan, semakin besar konsentrasi ion \(OH^-\) dan kekuatan basanya. Nilai pH dan pOH larutan garam dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini. Perlu diingat, penjumlahan nilai pH dan pOH adalah 14.

\(pH = - log\ [H^+]\) …(persamaan 1)
\(pOH = - log\ [OH^-]\) …(persamaan 2)

Nah, untuk mencari konsentrasi ion \(H^+\) yang digunakan dalam penentuan nilai pH HCl, kita dapat menerapkan persamaan sebagai berikut.

\([H^+] = M.a\) …(persamaan 3)

Keterangan:
M = molaritas
a = valensi asam

HCl merupakan asam kuat bervalensi 1, artinya senyawa ini dapat melepas 1 ion \(H^+\) untuk setiap 1 molekulnya. Asam ini dapat bereaksi dengan logam Mg yang merupakan basa kuat. Reaksi yang terjadi antara asam dan basa adalah sebagai berikut.

\(Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2+H_2\)

Diketahui dari soal:
Massa Mg = 3 gram
Volume HCl = 100 mL = 0,1 L
pH HCl = -0,5
Ar Mr = 24 gram/mol

Ditanya:
pH larutan saat Mg habis bereaksi?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan mol pH larutan setelah Mg habis bereaksi.

1) Menentukan mol Mg yang bereaksi
Langkah pertama, kita harus menghitung mol Mg dengan cara membagi massa dengan Ar-nya.

Mol \(Mg\) = \(\frac{massa\ zat}{Ar\ zat}\)
Mol \(Mg\) = \(\frac{3\ gram}{24\ gram/mol}\)
Mol \(Mg\) = \(0,125\ mol\)

2) Menentukan molaritas HCl
Kemudian, molaritas HCl bisa ditentukan dengan terlebih dahulu mencari konsentrasi \(H^+\) larutannya.

\(pH = - log\ [H^+]\)
\(-0,5 = - log\ [H^+]\)
\([H^+] = 3,16\ M\)

\([H^+] = M.a\)
\(3,16 = M.1\)
\(M\ HCl= 3,16\ M\)

3) Menentukan mol HCl yang direaksikan
Mol HCl dihitung dengan cara mengkali molaritas dengan volume larutannya.

Mol HCl = M . V
Mol HCl = 3,16 M . 0,1 L
Mol HCl = 0,316 mol

4) Menuliskan keadaan mol mula-mula, bereaksi, dan setimbang
Sebelumnya, kita perlu menentukan pereaksi pembatas antara Mg atau HCl. Pereaksi pembatas adalah pereaksi yang habis bereaksi. Untuk menentukan pereaksi pembatas, kita dapat membagi mol mula-mula dengan koefisien zat. Hasil pembagian yang lebih kecil, merupakan pereaksi pembatasnya.

\(Mg = \frac{mol\ Mg}{koef.\ Mg}\)
\(Mg = \frac{0,125\ mol}{1}\)
\(Mg = 0,125\ mol\)

\(HCl= \frac{mol\ HCl}{koef.\ HCl}\)
\(HCl= \frac{0,316\ mol}{2}\)
\(HCl= 0,158\ mol\)

Dari perhitungan di atas, hasil pembagian yang paling kecil adalah \(Mg\). Jadi, yang berperan sebagai pereaksi pembatas adalah \(Mg\) (yang habis bereaksi sebanyak 0,125 mol).

Jika kita sudah mengetahui pereaksi pembatas dan juga mol yang bereaksi, maka kita juga dapat menentukan mol produk yang dihasilkan berdasarkan perbandingan mol pada koefisien reaksi. Keadaan mol mula-mula, bereaksi, dan setimbang dapat dinyatakan dalam tabel berikut ini.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-78/LessonId-59/ModuleId-2/QuestionCode-21IFDD7Z37X/253.PNG" />

Coba kamu perhatikan! Pada keadaan setimbang, mol HCl ada yang tersisa sebanyak 0,066 mol. Kemudian, reaksi penetralan akan dihasilkan garam \(MgCl_2\) yang bersifat netral (garam dari asam-basa kuat). Jadinya, yang mempengaruhi nilai pH larutannya adalah sisa HCl. Kita bisa menghitung konsentrasi \(H^+\) lalu memasukkan nilainya dalam persamaan pH.

5) Menentukan pH larutan
Nilai pH dicari dengan terlebih dahulu menentukan konsentrasi \(H^+\). Pada perhitungan, kita asumsikan volume larutan setelah ditambah Mg adalah 100 mL (sama dengan volume HCl). Perhitungannya sebagai berikut.

\([H^+] = M.a\)
\([H^+] = \frac{mol\ HCl}{volume\ larutan}.1\)
\([H^+] = \frac{0,066\ mol}{0,1\ L}\)
\([H^+] = 0,66\ M\)

\(pH = - log\ [H^+]\)
\(pH = - log\ (0,66)\)
\(pH = 1-log\ 6,6\)
\(pH = 0,18\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, pH larutan setelah semua Mg habis bereaksi adalah \(0,18\). 