Suatu larutan penyangga asam berisi campuran HCOOH 0,2 M dan HCOONa 0,1 M. Jika ke dalam 90 mL larutan tersebut ditambahkan 10 mL larutan KOH 0,1 M, berapa perubahan pH larutan ? (Ka HCOOH = 2 x 10-4). 

Berdasarkan sifatnya, larutan dibagi menjadi larutan asam, basa, dan netral. Sifat tersebut dapat terjadi pada larutan asam, basa, garam, dan penyangga. Larutan apakah yang ada pada soal? Larutan yang ada pada soal terbentuk dari HCOOH dan HCOONa. HCOOH adalah asam lemah, HCOONa adalah garam yang mengandung ion \(HCOO^-\). Ion format adalah basa konjugasi dari HCOOH.

Larutan yang terdiri dari asam dan basa konjugasinya adalah larutan penyangga asam. Nah, kali ini kita diminta menghitung perubahan pH dari larutan penyangga yang ditambah basa KOH. Jadi, ini adalah soal yang berhubungan dengan konsep larutan penyangga asam.

Identifikasi Konsep

Larutan penyangga adalah larutan yang terbentuk dari asam lemah dan basa konjugasinya. Basa konjugasinya tersebut diperoleh dari garamnya. Larutan penyangga ini dapat mempertahankan pH larutan dari sedikit penambahan asam, basa, maupun pengenceran.

Kesetimbangan yang terjadi dalam larutan penyangga asam format tersebut adalah
\(HCOOH \rightleftarrows HCOO^- + H^+\)
\([H^+]\) dalam larutan dapat dihitung menggunakan rumus berikut,
\([H^+] = K_a \times \frac{a}{g}\)
a = mol asam (HCOOH)
g = mol garam/basa konjugasi \((HCOO^-)\)
 
Ketika KOH ditambahkan ke dalam larutan tersebut, KOH akan dinetralkan oleh HCOOH agar pH larutan tidak berubah secara drastis.
Mol HCOOH yang bereaksi nilainya sama dengan mol KOH yang ditambahkan.
 
Diketahui
HCOOH = 0,2 M
HCOONa = 0,1 M
V Campuran = 90 mL
KOH = 0,1 M
V KOH = 10 mL
\(K_a = 2.10^{-4}\)
 
Ditanya
Perubahan pH larutan
 
Jawab
Kita akan menghitung pH sebelum dan sesudah penambahan KOH untuk menghitung perubahan pH.
pH sebelum penambahan KOH
pH larutan penyangga sebelum penambahan KOH adalah
mol HCOOH = M x V = 0,2 M x 90 mL = 18 mmol
mol HCOONa = M x V = 0,1 M x 90 mL = 9 mmol
 
\([H^+] = K_a \times \frac{a}{g}\)
\([H^+] = 2.10^{-4} \times \frac{18 mmol}{9 mmol}\)
\([H^+] = 4.10^{-4} M\)
 
pH = – log \([H^+]\)
pH = – log \(4.10^{-4}\)
pH = 4 – log 4
Jika log 4 = 0,6
pH = 3,4
 
pH setelah penambahan KOH
\(HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H_2O\)
KOH bereaksi dengan HCOOH sehingga jumlah mol HCOOH berkurang sebesar mol KOH dan \(HCOO^-\) bertambah sebesar mol KOH.
Mol KOH = M x V = 0,1 M x 10 mL = 1 mmol
Mol HCOOH sisa = 18 mmol – 1 mmol = 17 mmol
Mol \(HCOO^-\) akhir = 9 mmol + 1 mmol = 10 mmol
 
 \([H^+] = K_a \times \frac{a}{g}\)
\([H^+] = 2.10^{-4} \times \frac{17 mmol}{10 mmol}\)
\([H^+] = 3,4.10^{-4} M\)
 
pH = – log \([H^+]\)
pH = – log \(3,4.10^{-4}\)
pH = 4 – log 3,4
Jika log 3,4 = 0,53 maka
pH = 3,47
 
Perubah pH = 3,57 – 3,4 = 0,07

Pembahasan

Jadi, perubahan pH yang terjadi pada larutan tersebut adalah 0,07.