Titrasi Asam Basa: Dari Grafik ke Persamaan

Membaca Kurva Titrasi

Titik ekuivalen pada kurva titrasi asam-basa kuat ditandai oleh lonjakan pH yang sangat curam melewati angka pH 7.

Kurva titrasi asam HX terhadap basa MOH dengan garis bantu merah dari pH 7 ke volume 25 mL

Kurva titrasi merupakan grafik yang memetakan hubungan antara perubahan pH larutan (sumbu tegak) seiring bertambahnya volume larutan pentiter yang diteteskan (sumbu mendatar). Pada awal titrasi basa oleh asam, penambahan larutan asam hanya menurunkan pH sedikit demi sedikit. Namun, ketika jumlah ion basa dalam labu sudah hampir habis bereaksi, penambahan satu atau dua tetes asam berikutnya akan memicu penurunan pH yang anjlok drastis membentuk garis terjal nyaris vertikal.

Titik tengah dari garis vertikal yang terjal inilah yang disebut sebagai titik ekuivalen, yaitu kondisi saat timbangan kesetimbangan berada pada posisi setara sempurna karena seluruh mol ion $\text{H}^+$ tepat habis menetralkan mol ion $\text{OH}^-$. Untuk reaksi antara asam kuat (seperti $\text{HX}$) dan basa kuat (seperti $\text{MOH}$), titik netral ekuivalen ini berada tepat pada nilai $\text{pH} = 7$.

Dengan menarik garis bantu horizontal dari $\text{pH} = 7$ hingga menyentuh kurva, lalu membelokkannya tegak lurus ke arah sumbu volume pentiter, kita memperoleh volume asam yang bereaksi secara pasti, yaitu $V_a = 25\text{ mL}$. Kita tidak perlu menebak-nebak titik tengah kurva sebelum belokan (seperti menebak $12{,}5\text{ mL}$ yang memicu kekeliruan perhitungan pada Opsi B, atau menduga $7{,}5\text{ mL}$ pada Opsi D).

Sebuah kurva titrasi basa kuat KOH yang ditetesi asam kuat HCl menunjukkan pH yang awalnya melandai lambat dari 13 ke 11, lalu anjlok tajam dari 11 ke 3 tepat pada penambahan volume asam 40 mL. Berapakah volume asam yang dibutuhkan untuk mencapai titik ekuivalen?

  • 40 mL
  • 20 mL
  • 11 mL
  • 7 mL

Jawaban: 40 mL

Titik ekuivalen titrasi asam kuat dan basa kuat berada tepat di tengah lonjakan pH yang tajam (melewati pH 7), yang terjadi saat penambahan asam mencapai 40 mL. Opsi 20 mL keliru karena mengira titik ekuivalen berada di pertengahan kurva sebelum lonjakan, sedangkan 11 mL dan 7 mL keliru karena mengambil angka nilai pH sebagai nilai volume.

Titik ekuivalen pada titrasi asam kuat dan basa kuat terjadi di pH 7 dan ditunjukkan oleh garis vertikal terjal pada kurva.

Posisi Valensi pada Rumus Kesetaraan

Persamaan ekuivalensi menyamakan total ion $\text{H}^+$ dan $\text{OH}^-$, sehingga pengali valensi harus selalu berada di ruas yang sama dengan konsentrasi dan volumenya.

Ilustrasi timbangan dacin klasik yang setimbang antara ion H+ asam dan ion OH- basa

Setelah nilai volume pentiter berhasil dibaca dari kurva, langkah berikutnya adalah memastikan timbangan kesetimbangan kimia berada dalam kondisi seimbang. Syarat utama tercapainya titik ekuivalen adalah kesetaraan jumlah mol ion pembawa sifat asam dan basa:

$$\text{Total mol ion } \text{H}^+ = \text{Total mol ion } \text{OH}^-$$

Besaran mol masing-masing ion dihitung langsung dari larutan asalnya:

Valensi ($a$ dan $b$) menyatakan berapa banyak ion $\text{H}^+$ atau ion $\text{OH}^-$ yang dilepaskan oleh satu molekul senyawa tersebut ke dalam air. Nilai valensi adalah sifat intrinsik dari senyawa itu sendiri. Oleh karena itu, valensi asam ($a$) wajib mengalikan ruas asam, dan valensi basa ($b$) wajib mengalikan ruas basa. Jangan memindah-silangkan angka valensi ke ruas zat lawan. Pada molekul asam $\text{HX}$, terdapat $1$ ion hidrogen sehingga valensi asamnya bernilai $a = 1$. Demikian juga pada basa $\text{MOH}$, terdapat $1$ gugus hidroksida sehingga valensi basanya $b = 1$. Sebagai pembanding, jika digunakan asam diprotik seperti $\text{H}_2\text{A}$, valensi asamnya bernilai $2$.

Dalam titrasi asam sulfat (H2SO4) dengan larutan natrium hidroksida (NaOH), persamaan kesetaraan mol yang benar di titik ekuivalen adalah...

  • M_a × V_a × 1 = M_b × V_b × 2
  • M_a × V_a × 2 = M_b × V_b × 2
  • M_a × V_a × 2 = M_b × V_b × 1
  • M_a × V_a × 1 = M_b × V_b × 1

Jawaban: M_a × V_a × 2 = M_b × V_b × 1

Asam sulfat (H2SO4) melepaskan 2 ion H+ sehingga valensi asamnya 2 dan harus mengalikan ruas asam (M_a × V_a × 2). NaOH melepaskan 1 ion OH- sehingga valensi basanya 1 (M_b × V_b × 1). Menukar valensi ke ruas lawan atau menyamakan kedua valensi adalah kekeliruan konsep.

Valensi senyawa mengalikan data konsentrasi dan volumenya sendiri dalam persamaan ekuivalensi.

Menghitung Konsentrasi Larutan

Dengan volume dari grafik dan posisi valensi yang tepat, konsentrasi yang dicari dapat dihitung menggunakan operasi aljabar.

Kita gabungkan seluruh data yang telah dikumpulkan ke dalam rumus kesetaraan titrasi:

$$M_a \times V_a \times a = M_b \times V_b \times b$$

Substitusikan nilai-nilai yang telah divalidasi dari soal dan pembacaan grafik:

Lakukan penyelesaian aljabar secara bertahap:

$$\begin{aligned} (0{,}1\text{ M}) \times (25\text{ mL}) \times 1 &= M_b \times (10\text{ mL}) \times 1 \\ 2{,}5 &= 10 \times M_b \\ M_b &= \frac{2{,}5}{10} \\ M_b &= 0{,}25\text{ M} \end{aligned}$$

Dengan demikian, konsentrasi larutan basa $\text{MOH}$ yang dititrasi adalah $0{,}25\text{ M}$ (Opsi A). Membagi nilai $2{,}5$ dengan angka volume total larutan (misalnya $100\text{ mL}$) akan menghasilkan nilai $0{,}025\text{ M}$ (Opsi E), yang keliru secara konsep stoikiometri titrasi.