Derajat Keasaman pH

Konsep pH

Konsep pH pertama kali diperkenalkan oleh kimiawan Denmark Søren Peder Lauritz Sørensen pada tahun 1909. Tidaklah diketahui dengan pasti makna singkatan "p" pada "pH". Beberapa rujukan mengisyaratkan bahwa p berasal dari singkatan untuk power (pangkat), yang lainnya merujuk kata bahasa Jerman Potenz (yang juga berarti pangkat), dan ada pula yang merujuk pada kata potential. Jens Norby mempublikasikan sebuah karya ilmiah pada tahun 2000 yang berargumen bahwa p adalah sebuah tetapan yang berarti "logaritma negatif".

Derajat keasaman atau pH (Power of Hydrogen) digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan, didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut.

Rumus pH

Jadi, derajat atau tingkat keasaman larutan bergantung pada konsentrasi ion H⁺ dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion H+, semakin asam larutan tersebut. Fungsi pH dinyatakannya sebagai negatif logaritma dari konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan.

pH = - log [H⁺]

Konsep pH ini memudahkan dalam menyatakan konsentrasi ion H⁺ dan perubahannya yang kadangkala sangatlah kecil. Misalnya: konsentrasi ion H⁺ dalam larutan asam cuka 0,1 M adalah sekitar 0,001 M dan konsentrasi ion H⁺ dalam akuades adalah sekitar 1×10⁻⁷ M, maka:

pH larutan asam cuka 0,1 M = -log [H⁺]

pH larutan asam cuka 0,1 M = -log (0,001)

pH larutan asam cuka 0,1 M = -log (10^-3)

pH larutan asam cuka 0,1 M = 3

Jadi pH asam cuka 0,1 M adalah 3 (bersifat asam)

pH aquades = -log [H⁺]

pH aquades = -log [10^-7]

pH aquades = 7

Jadi, aguades tersebut adalah 7 (bersifat netral)

Dari kedua contoh tersebut, terlihat dari konsentrasi ion H⁺ bahwa larutan asam cuka 0,1 M lebih asam dibanding akuades. Namun, pH larutan asam cuka 0,1 M (pH = 3) lebih kecil dibanding akuades (pH = 7). Jadi, semakin asam larutan, maka semakin kecil nilai pH-nya. Begitu pula sebaliknya, semakin basa larutan, maka semakin besar nilai pH-nya.

Rumus pOH

Konsentrasi ion OH⁻ juga dapat dinyatakan sebagai fungsi pOH. Meskipun dapat dilihat dari konsentrasi ion OH⁻, tingkat kebasaan larutan umumnya tetap dinyatakan dengan pH. Semakin basa larutan, semakin besar konsentrasi ion OH−, semakin kecil nilai pOH, dan semakin besar nilai pH.

pOH = - log [OH^-]

Kw dan pKw

Molekul air (H₂O) dapat terionisasi menjadi ion H⁺ dan ion OH⁻. Proses tersebut merupakan reaksi kesetimbangan yang disebut sebagai autoionisasi air.

H₂O (l)  ⇔   H⁺ (aq)  +  OH⁻ (aq)

Namun, jumlah molekul H₂O yang terionisasi sangatlah sedikit dan dapat dianggap bahwa konsentrasi H₂O tidak mengalami perubahan dan H₂O adalah cairan murni. Oleh karena itu, tetapan kesetimbangannya, Kw, yaitu:

Kw = [H⁺] × [OH^-]

Jika persamaan ini dihitung nilai negatif logaritmanya sebagaimana fungsi p, maka diperoleh:

pKw = pH + pOH

Untuk air murni, pada suhu 25 ⁰C, nilai Kw (tetapan kesetimbangan air) adalah:

1 × 10⁻¹⁴. Jadi, pKw = 14, sehingga persamaan pKw dapat ditulis sebagai:

pH + pOH = 14  →  pH = 14 - pOH

Pada air murni dan larutan yang bersifat netral, konsentrasi ion H⁺ sama dengan konsentrasi ion OH⁻.

• Jika air ditambahkan suatu asam, konsentrasi ion H+ meningkat sehingga kesetimbangan bergeser ke kiri dan konsentrasi ion OH⁻
• Jika air ditambahkan suatu basa, konsentrasi ion OH⁻ meningkat sehingga kesetimbangan juga bergeser ke kiri dan konsentrasi ion H⁺

Hubungan [H⁺], [OH^-], pH, pOH, dan sifat larutan pada suhu 25 ⁰C

Contoh Soal

Tentukan pH masing-masing larutan berikut:

1. HCl 0,007 M
2. HCOOH 0,05 M (Ka = 1,8 × 10−4)
3. Ca(OH)2 0,001 M
4. NH3 0,02 M (Kb = 1,8 × 10−5)

Penyelesaian:

1. HCl adalah asam kuat: HCl (aq)  →  H⁺ (aq) +  Cl^- (aq)

[H+] = a × [HCl]

[H+] = 1 × 0,007

[H+] = 7 × 10-3 M

pH = - log [H+]

pH = - log (7 × 10^-3)

pH = 3 – log 7

Jadi pH HCl adalah: 3 – log 7

2. HCOOH adalah asam lemah: HCl (aq)  ⇔  H⁺ (aq) +  HCOO^- (aq)

pH = - log [H+]

pH = - log (3 × 10^-3)

pH = 3 – log 3

Jadi pH larutah HCOOH adalah 3 – log 3

3. Ca(OH)₂ adalah basa kuat: Ca(OH)₂ (aq)  → Ca²⁺ (aq) +  2 OH^- (aq)

[OH^-] = a × [Ca(OH)₂]

[OH^-] = 2 × 0,001

[OH^-] = 0,002 M atau

[OH^-] = 2 × 10^-3 M.

pOH = - log [OH^-]

pOH = - log (2 × 10^-3)

pOH = 3 – log 2

pH = 14 – pOH

pH = 14 – (3 – log 2)

pH =  11 + log 2

Jadi pH larutan Ca(OH)₂ adalah 11 + log 2

4. NH3 adalah basa lemah: NH₃ (aq) + H₂O (l)  ⇔  NH₄⁺ (aq) + OH⁻ (aq)

[OH^-] = √(Kb × [B(OH])

[OH^-] = √(1,8 × 10^-5 × 0,02)

[OH^-] = √(0,036 × 10^-5)

[OH^-] = √(36×10^-3 × 10^-5)

[OH^-] = √(36 × 10^-8)

[OH^-] = 6 × 10^-4

pOH = - log [OH^-]

pOH = - log (6 × 10^-4)

pOH = 4 – log 6

pH = 14 – (pOH)

pH = 14 – (4 – log 6)

pH = 10 + log 6

Jadi pH larutan NH3 adalah 10 + log 6

Trayek perubahan pH derajat keasaman beberapa indikator asam-basa. (Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg, 2000.)