Perhitungan pOH – Tinjauan Cepat

pOH suatu larutan didefinisikan sebagai negatif dari logaritma basis 10 dari konsentrasi molar ion hidroksida yang ada dalam larutan tersebut , yaitu:

Sama seperti pH adalah ukuran keasaman suatu larutan, pOH adalah ukuran kebasaannya.

Terkadang membingungkan mengapa pOH ada dan mengapa digunakan, jika skala pH memberikan informasi yang sama dengan pOH, meskipun secara tidak langsung. Dengan kata lain, tidak ada informasi yang dapat diberikan pOH kepada kita yang belum memberi kita pH suatu larutan.

Namun, ada banyak situasi di mana lebih mudah menghitung pOH daripada menghitung pH. Contohnya terjadi ketika kita menyiapkan larutan basa kuat atau lemah, dan yang lebih terkenal lagi adalah ketika menyiapkan larutan penyangga dari basa lemah dan garam dari asam konjugatnya.

Secara umum, kapan pun kita berada di hadapan larutan basa, perhitungan pOH dapat dilakukan dengan cara yang analog dengan perhitungan pH larutan asam, cukup dengan menukar ion hidronium di mana-mana (H 3 _O + ⁾ dengan ion hidroksida (OH ^. ), pH dengan pOH, asam kuat atau lemah dengan basa kuat atau lemah dan konstanta keasaman (K _a ) dengan konstanta kebasaan (K _b ).

Pada bagian berikut, kita akan mengeksplorasi proses penghitungan pOH dalam situasi yang berbeda dan dari tipe data yang berbeda. Namun, pertama-tama kita akan melakukan tinjauan singkat tentang konsep dasar yang berkaitan dengan keseimbangan asam-basa dalam larutan berair.

Keseimbangan ion air

Keasaman atau kebasaan suatu larutan berair ditentukan oleh dua faktor: asam atau basa bertindak sebagai zat terlarut, dan air bertindak sebagai pelarut. Air mewakili bagian terpenting dari konsep keasaman dan kebasaan dan, pada kenyataannya, menentukan apa yang kita maksud dengan larutan asam, basa, dan netral.

Pada saat yang sama, airlah yang menentukan skala pH dan pOH, dan hal ini terjadi berkat keseimbangan asam-basa yang terus-menerus terjadi dalam sampel air mana pun, di mana molekul air bertindak sebagai asam, sementara yang lain bertindak sebagai a basis:

Karena air memprotonasi dan menghidrolisis dirinya sendiri, reaksi ini disebut reaksi autoprotolisis air. Alternatifnya, persamaan ini dapat ditulis dalam bentuk yang disederhanakan sebagai disosiasi sederhana:

Reaksi ini merupakan reaksi reversibel yang dengan cepat mencapai kesetimbangan. Oleh karena itu, ini terkait dengan konstanta kesetimbangan yang disebut konstanta produk ionik air, atau KW _, dan yang diberikan oleh

Mengambil logaritma negatif dari basis 10 pada kedua sisi persamaan ini, menerapkan beberapa sifat logaritma, dan menggunakan definisi pH dan pOH, persamaan ini menjadi:

Menurut stoikiometri, dalam air murni (yang dianggap netral) konsentrasi proton (atau ion hidronium) dan hidroksida sama satu sama lain dan bernilai 10 -7 M. ^Dalam larutan asam, terdapat konsentrasi ion hidronium yang lebih tinggi, dan dalam larutan basa terdapat konsentrasi ion hidroksida yang lebih tinggi. Berdasarkan data ini, kita dapat mencapai kesimpulan berikut mengenai keasaman dan kebasaan suatu larutan:

• Larutan netral memiliki pH dan pOH 7.
• Larutan asam memiliki pH<7 dan pOH>7.
• Larutan basa memiliki pH>7 dan pOH<7.

Konsep asam dan basa

Untuk menghitung pOH larutan apa pun, pertama-tama kita harus menentukan jenis zat terlarut apa yang dikandungnya. Secara umum, kami akan membedakan antara tiga jenis zat terlarut:

• Zat terlarut asam, atau hanya asam.
• Zat terlarut atau basa dasar.
• larutan netral

Untuk penyederhanaan, kita akan menggunakan konsep asam dan basa Brønsted dan Lowry, yang menurutnya asam adalah zat apa pun yang mampu menyumbangkan proton ke zat lain, dan basa adalah zat apa pun yang mampu menerima proton. Di sisi lain, zat terlarut akan menjadi netral bila tidak mampu melakukan salah satu dari dua hal tersebut.

keseimbangan asam-basa

Ketika berbicara tentang asam dan basa, perlu juga dibedakan antara dua golongan asam dan dua golongan basa. Keduanya dapat berupa asam atau basa kuat atau asam atau basa lemah. Perbedaan antara keduanya adalah bahwa, dalam kasus kedua, reaksi reversibel atau kesetimbangan asam-basa terlibat, sedangkan dalam kasus asam dan basa kuat diasumsikan bahwa mereka berdisosiasi atau bereaksi sepenuhnya (kesetimbangan tidak terbentuk).

Ini sangat penting karena, ketika menghitung pOH suatu larutan, jika itu tentang asam atau basa lemah, kita harus menyelesaikan kesetimbangan kimia, sedangkan jika kuat, kita tidak melakukannya.

Perhitungan pOH larutan asam dan basa kuat

Mari kita mulai dengan kasus paling sederhana yang sesuai dengan perhitungan pOH larutan asam dan basa kuat. Untuk mempertahankan cara penyelesaian masalah yang konsisten, kami akan menggunakan tabel ICE (Konsentrasi awal, perubahan, dan konsentrasi pada kesetimbangan) dalam semua kasus asam dan basa, untuk menunjukkan dengan jelas bagaimana konsentrasi ion yang berbeda berubah ketika mereka memisahkan atau menghidrolisis masing-masing. zat terlarut.

Kasus 1: Asam kuat

Untuk menghitung pOH larutan asam kuat, kita mulai dari konsentrasi molar asam dan persamaan disosiasinya. Dengan konsentrasi awal asam, konsentrasi proton atau ion hidronium dalam larutan dihitung dengan stoikiometri. Dengan konsentrasi ini pH ditentukan dan kemudian ini digunakan untuk menghitung pOH melalui persamaan sebelumnya.

Contoh 1: Tentukan pOH larutan asam klorida 10-4 molar.

Asam klorida, atau HCl, adalah asam kuat dan reaksi disosiasinya diberikan oleh:

Tabel ICE untuk HCl, dalam hal ini adalah:

Seperti dapat dilihat, ini dimulai dari konsentrasi nol ion hidronium dan klorida. Semua HCl kemudian benar-benar terdisosiasi setelah 10 ^-4 M ion hidronium dan ion klorida terbentuk, sehingga, pada kesetimbangan, tidak ada HCl yang tersisa dan konsentrasi ion hidronium adalah 10 -4 ^m .

Menggunakan definisi pH:

Terakhir, pOH dihitung dengan mengurangkan pH dari 14:

Seperti yang diharapkan, pOH larutan lebih besar dari 7, yang konsisten dengan fakta bahwa zat terlarut adalah asam.

Kasus 2: Basa kuat

Dalam kasus basa kuat, prosesnya sedikit lebih langsung, karena basa, ketika dilarutkan, secara langsung menghasilkan ion hidroksida. Ini ditentukan oleh stoikiometri dengan bantuan tabel ICE, dan akhirnya rumus diterapkan untuk menghitung pOH secara langsung.

Contoh 2: Tentukan pOH larutan natrium hidroksida 10-3 molar.

Natrium hidroksida, atau NaOH, adalah basa kuat dan reaksi disosiasinya diberikan oleh:

Tabel ICE untuk NaOH, dalam hal ini adalah:

Sekali lagi, ini dimulai dari konsentrasi nol ion natrium dan hidroksida. Kemudian semua NaOH benar-benar terdisosiasi karena merupakan basa kuat, setelah 10 ^-3 M ion natrium dan ion hidroksida terbentuk, sehingga, setelah kesetimbangan tercapai, tidak ada NaOH yang tersisa dan konsentrasi ion hidroksida adalah 10 ^{– 3} M.

Sekarang, menggunakan definisi pOH:

Dalam hal ini, pOH kurang dari 7, sesuai dengan fakta bahwa itu adalah basa.

Kasus 3: Asam lemah

Proses umum untuk menghitung pOH larutan asam lemah mengikuti langkah yang sama seperti dalam kasus asam kuat, dengan perbedaan bahwa kita tidak dapat memperoleh konsentrasi hidronium langsung dari tabel ICE, karena kita tidak mengetahui fraksi asam apa. terdisosiasi sebelum kesetimbangan tercapai.

Berdasarkan hal di atas, langkah tambahan harus disertakan dalam prosedur yang terdiri dari penyelesaian kesetimbangan untuk mencari konsentrasi akhir ion hidronium. Ini dilakukan dengan menggunakan konstanta disosiasi asam lemah.

Contoh 3: Tentukan pOH larutan asam asetat 10-4 molar dengan mengetahui bahwa ia memiliki konstanta disosiasi asam 1,75.10-5.

Asam asetat adalah asam organik lemah dan reaksi disosiasinya diberikan oleh kesetimbangan kimia berikut:

Tabel ICE berikut menghubungkan konsentrasi awal dengan konsentrasi akhir. Dalam hal ini, karena kita tidak mengetahui sebelumnya berapa banyak asam yang sebenarnya berdisosiasi, maka perubahan konsentrasinya harus dinyatakan sebagai (x) yang tidak diketahui.

Untuk menemukan yang tidak diketahui, X, cukup menggunakan hubungan antara konsentrasi semua spesies pada kesetimbangan, yang diberikan oleh konstanta keasaman:

Persamaan ini dapat ditulis ulang sebagai:

yang merupakan persamaan kuadrat yang dapat dengan mudah diselesaikan menggunakan rumus kuadrat atau menggunakan kalkulator ilmiah dengan fungsi yang sesuai. Solusi dari persamaan ini, setelah mensubstitusi nilai konstanta keasaman, adalah:

Sekarang, dengan menggunakan konsentrasi ion hidronium ini, kita menghitung pH dan dengan pOH ini, seperti yang kita lakukan sebelumnya.

Terakhir, pOH dihitung dengan mengurangkan pH dari 14:

Perhatikan dalam hal ini bahwa pOH kurang asam daripada dalam kasus HCl, meskipun kedua asam berada pada konsentrasi yang sama. Ini karena ini adalah asam lemah sementara yang lain kuat.

Kasus 4: Fondasi yang lemah

Perhitungan pOH basa lemah menggabungkan apa yang diterapkan dalam kasus basa kuat dan asam lemah, yaitu kesetimbangan kimia harus diselesaikan seperti pada yang kedua, tetapi konsentrasi OH diperoleh secara langsung – dan kemudian menghitung pOH ^seperti pada pertama.

Contoh 4: Tentukan pOH larutan anilin 10 ^-2 molar dengan mengetahui bahwa ia memiliki konstanta kebasaan 7.4.10 ^-10 .

Sekali lagi kita mulai dari reaksi disosiasi basa, tetapi dalam kasus ini adalah basa lemah sehingga kesetimbangan berikut tercapai:

Untuk penyederhanaan, anilin direpresentasikan sebagai basis generik B. Tabel ICE diisi secara analog dengan kasus sebelumnya:

Sekali lagi, X yang tidak diketahui ditemukan melalui konstanta kebasaan:

Seperti sebelumnya, persamaan ini dapat ditulis ulang sebagai persamaan kuadrat:

yang solusinya adalah:

Dengan konsentrasi ini kita dapat langsung menghitung pOH:

Ini adalah nilai pOH basa atau basa, yang diharapkan mengingat ini adalah larutan anilin yang merupakan basa. Namun, dapat dicatat bahwa, meskipun anilin dalam larutan ini 100 kali lebih pekat daripada natrium hidroksida dalam larutan basa sebelumnya, konsentrasi ion hidroksida 365 kali lebih kecil, yang merupakan konsekuensi dari fakta bahwa itu adalah basis yang sangat lemah.

Kasus 5: Perhitungan pOH sistem penyangga atau larutan penyangga pH

Larutan penyangga adalah campuran asam lemah dan garam basa konjugatnya atau basa lemah dengan garam asam konjugatnya. Dalam kedua kasus tersebut, pH dan pOH dapat dihitung menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch. Persamaan ini memiliki dua bentuk tergantung pada apakah itu asam lemah dan basa konjugatnya atau basa lemah dan asam konjugatnya:

Sistem penyangga asam lemah/basa konjugat:

Sistem buffer basa lemah/asam konjugasi:

di mana pKa dan pKb masing-masing adalah logaritma sepuluh basa negatif dari konstanta keasaman dan kebasaan.

Contoh 5: Tentukan pOH larutan penyangga yang mengandung 0,5 M asam asetat dan 0,3 M natrium asetat, diketahui bahwa tetapan keasaman asam asetat adalah 1,75,10 ^-5 .

Sistem ini sesuai dengan buffer asam lemah dengan garam basa konjugatnya, jadi dalam kasus ini bentuk pertama dari persamaan Henderson-Hasselbalch digunakan untuk menghitung pH dan baru pOH dihitung. Konsentrasi analitik asam dan garam ( _asam C dan _garam C ) dapat diambil sebagai perkiraan yang baik dari masing-masing konsentrasi spesies ini pada kesetimbangan:

Contoh 6: Tentukan pOH larutan penyangga yang mengandung 0,3 M amonia dan 0,5 M amonium klorida, diketahui bahwa konstanta kebasaan amoniak adalah 1.8.10 ^-5 .

Ini adalah kasus kebalikan dari yang sebelumnya. Buffer ini sesuai dengan basa lemah dengan garam dari asam konjugatnya. Menggunakan bentuk kedua dari persamaan Henderson-Hasselbalch, pOH dapat ditentukan secara langsung:

Referensi

corropedia. (2018, 5 November). pOH. Diambil dari https://www.corrosionpedia.com/definition/895/poh

Brown, T. (2021). Kimia: Sains Pusat (edisi ke-11). London, Inggris: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kimia (edisi ke-10). Kota New York, NY: MCGRAW-HILL.

Covington, AK (1985, 1 Januari). Definisi skala pH, nilai referensi standar, pengukuran pH dan terminologi terkait (Rekomendasi 1984). Diperoleh dari https://www.degruyter.com/document/doi/10.1351/pac198557030531/html

Helmenstine, A. (2021, 5 Agustus). Apa itu pOH? Definisi dan Perhitungan. Diambil dari https://sciencenotes.org/what-is-poh-definition-and-calculation/