Kurva titrasi asam dan basa

Kurva titrasi asam-basa adalah representasi grafis dari nilai pH larutan asam atau basa sebagai fungsi dari volume titran yang ditambahkan . Kurva ini biasanya memiliki bentuk sigmoid (berbentuk seperti huruf s) dan mungkin memiliki satu atau lebih “langkah” yang menunjukkan jumlah proton terionisasi yang ada dalam sampel.

Kegunaan kurva titrasi

Kurva titrasi dapat digunakan untuk menentukan apakah suatu sampel mengandung asam atau basa kuat atau lemah, apakah asam tersebut monoprotik atau poliprotik, atau apakah basa tersebut monobasa atau polibasa. Ia bahkan dapat digunakan untuk menentukan secara eksperimental konsentrasi larutan asam atau basa.

Menentukan kekuatan asam atau basa

Bentuk kurva titrasi, serta berbagai titik beloknya, dapat digunakan untuk menentukan apakah yang dititrasi adalah asam kuat atau lemah, atau basa kuat atau lemah. Hal ini karena, dalam kasus asam dan basa kuat, pH larutan selama titrasi ditentukan semata-mata oleh adanya kelebihan asam atau basa kuat pada setiap titik dalam titrasi sebelum dan sesudah set point ekivalen. Untuk alasan ini, dalam kasus ini kurva titrasi mengambil lompatan yang sangat jelas (hampir vertikal) tepat sebelum dan sesudah titik ekivalen.

Di sisi lain, dalam kasus titrasi asam atau basa lemah, pH sebelum titik ekivalen ditentukan oleh sistem penyangga yang dibentuk dengan menetralkan sebagian asam atau basa lemah. Dalam kasus ini, sistem penyangga menyangga perubahan pH yang dihasilkan oleh penambahan zat penitrasi, membuat perubahan tersebut tidak terlalu terlihat dibandingkan dengan kasus sebelumnya. Selain itu, pH titik tengah antara awal titrasi dan pH ekuivalensi (sesuai dengan sistem buffer ekuimolar) secara numerik sama dengan pKa _asam atau pK _b basa, tergantung kasusnya.

Penentuan keberadaan asam atau basa monofungsional atau polifungsional

Penerapan lain yang praktis dan sangat sederhana dari kurva titrasi adalah kurva titrasi memungkinkan untuk menentukan secara visual dan sangat cepat jika sampel yang dianalisis mengandung asam monoprotik tunggal, atau jika asam poliprotik. Bahkan memungkinkan untuk membedakan beberapa kasus di mana sampel mengandung campuran non-equimolar lebih dari satu analit.

Hal ini dilakukan dengan mengamati jumlah titik ekivalen (yang terlihat sebagai lompatan atau langkah pada kurva), dan pemisahan horizontal antara titik-titik tersebut. Sebuah kurva dengan beberapa lompatan yang berjarak sama bisa menjadi asam poliprotik (walaupun bisa juga merupakan campuran ekuimolar dari dua asam dengan pKa berbeda ₎ .

Prinsip yang sama berlaku untuk kasus basa lemah monobasa dan polibasa. Bahkan metode analitik dapat dibuat yang memungkinkan konfirmasi keberadaan campuran asam dan basa dengan masing-masing garam terkonjugasinya hanya dengan mengamati bentuk kurva titrasi dan volume titik ekivalen.

Penentuan konsentrasi analit

Dalam titrasi normal, titik ekivalen titrasi diperkirakan dari titik akhir. Ini didefinisikan sebagai titik di mana perubahan dalam larutan diamati yang umumnya dibuktikan dengan indikator yang mengalami perubahan warna yang dapat diamati (indikator asam-basa).

Setelah volume titran pada titik ekivalen diketahui, volume ini bersama dengan volume alikuot dan konsentrasi titran yang diketahui dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui menggunakan persamaan berikut:

Penentuan grafis dari titik ekivalen

Penentuan titik ekivalen dari suatu kurva titrasi dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat matematika komputer. Ini dapat dicapai berkat fakta bahwa titik ekivalen sesuai dengan titik belok dalam kurva titrasi. Titik belok ini dapat dengan mudah diidentifikasi sebagai titik maksimum turunan dari kurva titrasi, yang dapat ditentukan dengan menyesuaikan titik kurva ke polinomial melalui program komputer.

Selanjutnya, titik belok ini juga menyiratkan perubahan kecekungan (dari cekung ke cembung dalam kasus titrasi asam dan sebaliknya dalam kasus titrasi basa) sehingga grafik turunan kedua kurva titrasi memotong sumbu X tepat di volume titik ekivalen.

Nilai titik ekivalen yang ditentukan dengan cara ini jauh lebih akurat daripada titik akhir yang diperoleh dengan titrasi konvensional melalui penggunaan indikator asam-basa yang sesuai.

Perhitungan kurva titrasi

Kurva titrasi dapat diturunkan secara teoritis dari nilai konstanta ionisasi asam atau basa yang dititrasi, volume alikuot, dan sebagai fungsi konsentrasi titran dan analit (yaitu, asam atau basa titrasi).

Di bawah ini adalah contoh perhitungan kurva titrasi untuk sampel asam asetat 0,1 M menggunakan larutan natrium hidroksida (NaOH) 0,1 M sebagai titran dengan alikuot 50 mL. Karena kedua konsentrasi sama, volume titik ekivalen akan sama dengan volume alikuot, yaitu 50 mL. Tetapan keasaman asam ini adalah 1.78.10 ^-5 .

Untuk menghitung kurva titrasi, nilai pH akan ditentukan pada 7 titik berbeda:

• pH awal (V _NaOH = 0)
• Titik tengah sebelum titik ekivalen (V _NaOH = 25 mL)
• Titik tepat sebelum titik ekivalen (V _NaOH = 45 mL)
• Titik ekivalen (V _NaOH = 50 mL)
• Titik tepat setelah titik ekivalen (V _NaOH = 55 mL)
• Titik tengah setelah titik ekivalen (V _NaOH = 75 mL)
• Dua kali titik ekivalen (V _NaOH = 100)

pH awal (V _NaOH = 0)

Sebelum menambahkan NaOH ke dalam larutan, yang kita miliki adalah larutan asam asetat 0,1 M, yang merupakan asam lemah yang terdisosiasi menurut persamaan berikut:

Jika kita menyebut C _konsentrasi analitik asam dan X konsentrasi asam yang terdisosiasi, maka konsentrasi kesetimbangan semua spesies adalah:

[HAc] = C _a – X ≈ C _a

[H ⁺ ] = [AC ^– ] = X

Dari hukum aksi massa diperoleh:

Titik tengah sebelum titik ekivalen (V _NaOH = 25 mL)

Pada titik tengah antara awal titrasi dan titik ekivalen, tepat setengah dari asam asetat telah dinetralkan menurut reaksi kimia berikut:

Dalam hal ini, diperoleh campuran asam asetat dengan natrium asetat, yang membentuk sistem penyangga asam/basa konjugat lemah yang pH-nya dapat dihitung menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch:

Karena kedua konsentrasinya sama, logaritmanya nol, dan karenanya pH sama dengan pKa _asam asetat:

Titik tepat sebelum titik ekivalen (V _NaOH = 45 mL)

Karena kita sebelum titik ekivalen, kita masih memiliki kelebihan asam yang belum dinetralkan dan garam yang terbentuk dari penetralan, jadi kita masih memiliki sistem penyangga yang sama seperti sebelumnya, hanya kali ini konsentrasinya tidak sama dan harus sama. hitung sebelum menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch:

Titik ekivalen (V _NaOH = 50 mL)

Pada titik ekivalen, semua asam asetat telah dinetralkan dan larutannya hanya mengandung natrium asetat. Konsentrasi garam ini pada titik ini adalah:

Hidrolisis basa konjugat ini diberikan oleh persamaan berikut:

Karena merupakan basa konjugat dari asam lemah, maka merupakan basa lemah yang K _b , diberikan oleh:

Melakukan perkiraan yang mirip dengan yang kita gunakan saat menentukan pH asam lemah murni, kita dapat menghitung [OH ^– ] sesuai dengan ekspresi berikut:

Titik tepat setelah titik ekivalen (V _NaOH = 55 mL)

Semua titik setelah titik ekivalen terdiri dari campuran natrium asetat dengan natrium hidroksida. PH dalam kasus ini dihitung dengan memecahkan kesetimbangan hidrolisis garam dengan adanya efek ion yang sama dalam bentuk kelebihan OH ^– yang berasal dari NaOH:

Konsentrasi awal garam dan kelebihan NaOH adalah:

Karena nilai konstanta kebasaan yang kecil dan efek ion yang sama, jumlah asetat yang dihidrolisis dapat diabaikan. Oleh karena itu, konsentrasi hidroksida dalam larutan akan menjadi [OH ^– ] = C _{NaOH berlebih} – X ≈ C _{NaOH berlebih}

Titik tengah setelah titik ekivalen (V _NaOH = 75 mL)

pH ini dihitung dengan cara yang sama seperti yang sebelumnya:

Dua kali titik ekivalen (V _NaOH = 100)

pH ini dihitung dengan cara yang sama seperti yang sebelumnya:

Dengan data ini kita sekarang dapat membuat kurva titrasi lengkap. Poin-poin yang akan diplot adalah:

Dengan menggunakan data ini, kurva kalibrasi yang dihasilkan adalah:

Seperti yang bisa kita lihat, kurva memiliki bentuk s yang khas dengan titik belok di tengahnya yang menunjukkan titik ekivalen.

Referensi

Fakultas Ilmu Pertanian dan Kehutanan. (td). Kursus Analisis Kimia – VOLUMETRI ASAM-BASA . UNLP. https://aulavirtual.agro.unlp.edu.ar/pluginfile.php/35335/mod_resource/content/2/8%20Volumetr%C3%ADa%20%C3%A1cido%20base.pdf

González Nuñez, V. (sf). KURVA TITRASI ASAM & BASA . Universitas Salamanca. https://diarium.usal.es/vgnunez/files/2012/11/2.-Curvas-de-titulaci%c3%b3n-de-%c3%a1cidos-bases.pdf

Khan Academy Spanyol. (2015, 9 Agustus). Kurva titrasi dan indikator asam-basa [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=iqEuJ8lKglw

Libretext. (2020, 30 Oktober). 14.7: Titrasi Asam-Basa . Teks Libre Spanyol. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/14%3A_Equilibrio_de_acido-base/14.7%3A_Titulaciones_de_acido-base

Skoog, D. (2021). Kimia Analitik ( ^edisi ke-7 ). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.