Asam polivalen merupakan asam yang memiliki jumlah H⁺ lebih dari satu yaitu 2 (divalen), 3 (trivalen), dan sebagainya. Perhitungan pH asam polivalen berdasarkan pada suatu jenis asam yang bisa melepaskan lebih dari satu ion H⁺ apabila dilarutkan dalam air atau terionisasi. Asam polivalen mengion secara bertahap berdasarkan jumlah ion H⁺ yang dimiliki oleh senyawa asam tersebut.
Catatan: Untuk menghitung pH asam lemah polivalen, bisa menggunakan 2 cara berikut:
- Menggunakan seluruh data tetapan ionisasi asam (Ka) untuk menghitung [H⁺].
- Menghitung [H⁺] dengan menggunakan Ka₁ karena nilai Ka yang lain sangat kecil sehingga perhitungan pH bisa disamakan dengan Ka₁.
Rumus:
[H⁺]campuran = [H⁺]₁ + [H⁺]₂
[H⁺]campuran = √Ka₁.[Asam lemah] + √Ka₂.[Basa konjugasi]
pH = -log [H⁺]
Soal-1
Diketahui asam askorbat atau vitamin C merupakan zat yang bersifat asam dalam air dan menurut reaksi berikut.
H₂C₆H₆O₆(aq) ⇌ H⁺(aq) + HC₆H₆O₆⁻(aq) Ka₁ = 10⁻⁵
HC₆H₆O₆⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + C₆H₆O₆²⁻(aq) Ka₂ = 10⁻¹²
Jika vitamin C memiliki konsentrasi 0,4 M maka memiliki pH sebesar ...
Penyelesaian:
Asam askorbat (vitamin C) merupakan asam lemah divalen dengan valensi asam = 2 (2 ion H⁺).
Menggunakan 2 data Ka H₂C₆H₆O₆
Tahap-1:
Reaksi ionisasi: H₂C₆H₆O₆(aq) ⇌ H⁺(aq) + HC₆H₆O₆⁻(aq) Ka₁ = 10⁻⁵
[H⁺] = √Ka₁.[H₂C₆H₆O₆]
[H⁺] = √(10⁻⁵ × 0,4)
[H⁺] = 2×10⁻³ M
Tahap-2:
Reaksi ionisasi: HC₆H₆O₆⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + C₆H₆O₆²⁻(aq) Ka₂ = 10⁻¹²
Koefisien HC₆H₆O₆⁻ = koefisien H⁺ sehingga konsentrasinya pun akan sama sehingga [HC₆H₆O₆⁻] = 2 × 10⁻³ M.
[H⁺] = √Ka₂.[HC₆H₆O₆⁻]
[H⁺] = √(10⁻¹² ×2×10-³)
[H⁺] = 4,47 × 10⁻⁸ M
[H⁺]campuran = [H⁺]₁ + [H⁺]₂
[H⁺]campuran = 2×10⁻³ M + 4,47 × 10⁻⁸ M
[H⁺]campuran = 0,0020000447 M
[H⁺]campuran ≈ 2×10⁻³ M
pH = -log [H⁺]campuran
pH = -log (2×10⁻³)
pH = 3 - log 2
pH = 3 - 0,3
pH = 2,7
Menggunakan data Ka₁ H₂C₆H₆O₆
[H⁺] = √Ka₁.[H₂C₆H₆O₆]
[H⁺] = √(10⁻⁵×0,4)
[H⁺] = 2×10⁻³ M
pH = -log [H⁺]
pH = -log (2×10⁻³)
pH = 3 - log 2
pH = 3 - 0,3
pH = 2,7
Oleh karena itu, baik cara 1 maupun cara 2 akan menghasilkan nilai pH yang sama yaitu 2,7.
Hitunglah pH larutan asam sulfida (H₂S) 0,01 M jika diketahui harga Ka₁ = 8,9×10⁻⁸ dan Ka₂ = 1,2×10⁻¹³.
Penyelesaian:
H₂S merupakan asam lemah divalen yang mengalami ionisasi 2 tahap sesuai reaksi berikut.
H₂S(aq) ⇌ H⁺(aq) + HS⁻(aq) Ka₁ = 8,9×10⁻⁸
HS⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + S²⁻(aq) Ka₂ = 1,2×10⁻¹³
Besar pH larutan H₂S akan ditentukan dari harga Ka₁ saja karena Ka₂ sangat kecil sehingga dapat diabaikan.
[H⁺] = √Ka₁.[H₂S]
[H⁺] = √(8,9×10⁻⁸×0,01)
[H⁺] = 3×10⁻⁵M
pH = -log [H⁺]
pH = -log (3×10⁻⁵)
pH = 5 - log 3
pH = 5 - 0,48
pH = 4,52
Dengan demikian, pH larutan H₂S 0,01 M sebesar 4,52.
SOAL-3
Hitunglah pH larutan H₂SO₄ 0,01 M.
Penyelesaian:
Asam sulfat (H₂SO₄) termasuk asam divalen karena memiliki 2 ion H⁺ dalam molekulnya. H₂SO₄ adalah asam kuat sehingga mengion hampir sempurna (hampir 100%).
Reaksi ionisasi: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻
valensi asam (a) = 2
[H⁺] = a×[H₂SO₄]
[H⁺] = 2×0,01 M
[H⁺] = 0,02 M = 2×10⁻² M
pH = -log [H⁺]
pH = -log (2×10⁻²)
pH = 2 - log 2
pH = 2 - 0,3
pH = 1,7
Dengan demikian, pH larutan H₂SO₄ 0,01 M sebesar 1,7.
SOAL-4
Hitunglah pH larutan asam fosfat (H₃PO₄) 0,001 M jika diketahui harga Ka₁ = 6,9×10⁻³, Ka₂ = 6,2×10⁻⁸, dan Ka₃ = 4,8×10⁻¹³.
Penyelesaian:
H₃PO₄ merupakan asam lemah trivalen yang mengalami ionisasi 3 tahap sesuai reaksi berikut.
H₃PO₄(aq) ⇌ H⁺(aq) + H₂PO₄⁻(aq) Ka₁ = 6,9×10⁻³
H₂PO₄⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + HPO₄²⁻(aq) Ka₂ = 6,2×10⁻⁸
HPO₄²⁻(aq) ⇌ H⁺(aq) + PO₄³⁻ Ka₃ = 4,8×10⁻¹³
Besar pH larutan H₃PO₄ akan ditentukan dari harga Ka₁ saja karena Ka₂ dan Ka₃ sangat kecil sehingga dapat diabaikan.
[H⁺] = √Ka₁.[H₃PO₄]
[H⁺] = √(6,9×10⁻³×0,001)
[H⁺] = 2,62×10⁻³M
pH = -log [H⁺]
pH = -log (2,62×10⁻³)
pH = 3 - log 2,62
pH = 3 - 0,42
pH = 2,58
Dengan demikian, pH larutan H₃PO₄ 0,001 M sebesar 2,58.
Jadi, perhitungan pH asam polivalen itu berbeda tergantug jenis asamnya, asam lemah ataupun asam kuat.
Sekian, semoga bermanfaat.