Penjelasan Kurva Titrasi: Titik Ekuivalen, Setengah Ekuivalen, dan Memilih Indikator
Jawaban singkat: Kurva titrasi memplot pH terhadap volume titran yang ditambahkan. Untuk asam lemah dengan NaOH, kurva dimulai pada pH asam, naik perlahan melewati daerah penyangga tempat pH = pKa pada setengah ekuivalen, lalu melonjak tajam pada titik ekuivalen. pH ekuivalen bernilai 7,00 hanya untuk asam kuat dengan basa kuat. Pilih indikator yang perubahan warnanya berada pada bagian curam. Simulator kurva titrasi gratis menggambar kurvanya, menandai setiap titik, dan menilai indikatornya.
Apa yang ditunjukkan kurva titrasi
Dalam titrasi asam-basa, larutan yang konsentrasinya diketahui (titran) ditambahkan dari buret ke volume analit yang terukur. Titik ekuivalen adalah saat mol titran tepat sama dengan mol analit. Titik akhir adalah saat indikator berubah warna.
Kurva ini memiliki empat bagian: pH awal, daerah penyangga (untuk asam atau basa lemah), lonjakan curam di sekitar titik ekuivalen, dan daerah datar titran berlebih.
Rumus untuk setiap daerah
Untuk asam lemah HA yang dititrasi dengan NaOH:
- Awal: [H⁺] = √(Ka × C).
- Daerah penyangga: pH = pKa + log(mol A⁻ / mol HA).
- Setengah ekuivalen: mol A⁻ = mol HA, jadi pH = pKa.
- Ekuivalen: hanya A⁻ yang tersisa. [OH⁻] = √(Kb × C), dengan Kb = Kw / Ka dan C adalah konsentrasi garam dalam volume total.
- Setelah ekuivalen: [OH⁻] = mol NaOH berlebih / volume total.
Simulator ini tidak berganti-ganti rumus. Simulator menyelesaikan kesetimbangan muatan lengkap, [H⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [A⁻] + 2[A²⁻] + 3[A³⁻] + [Cl⁻], pada setiap volume. Cara ini memberi nilai yang benar untuk asam poliprotik dan larutan yang sangat encer, saat rumus pintas tidak berlaku.
Cara menggunakan simulator kurva titrasi
- Buka simulator kurva titrasi.
- Pilih Analit di dalam labu. Asam dititrasi dengan NaOH dan basa dengan HCl. Pilih Custom weak acid atau Custom weak base untuk mengetik pKa atau pKb Anda sendiri.
- Masukkan Konsentrasi analit (mol/L), Volume analit (mL), dan konsentrasi titran di dalam buret.
- Baca panel hasil: pH awal, setiap titik ekuivalen, dan setiap titik setengah ekuivalen.
- Pilih indikator di bawah Tampilkan pita warna indikator untuk melihat rentangnya pada grafik. Tabel indikator mencantumkan galat titik akhir metil jingga, metil merah, lakmus, biru bromtimol, dan fenolftalein.
- Ketik volume di pH pada volume yang dipilih untuk mendapatkan tabel nilai pH.
- Simpan grafik dengan Ekspor PNG atau datanya dengan Ekspor CSV.
Contoh soal
1. 25,00 mL HCl 0,100 M dengan NaOH 0,100 M
Awal: pH = −log 0,100 = 1,00. Setelah 10,00 mL: 2,50 − 1,00 = 1,50 mmol H⁺ dalam 35,00 mL, jadi [H⁺] = 0,0429 M dan pH = 1,37.
Pada 25,00 mL pH-nya 7,00. Pada 30,00 mL terdapat 0,500 mmol OH⁻ berlebih dalam 55,00 mL, jadi pOH = 2,04 dan pH = 11,96. pH melonjak dari 3,7 ke 10,3 antara 24,90 dan 25,10 mL.
2. 25,00 mL asam asetat 0,100 M dengan NaOH 0,100 M
Awal: [H⁺] = √(1,74 × 10⁻⁵ × 0,100) = 1,32 × 10⁻³ M, pH = 2,88. Pada 12,50 mL, pH = pKa = 4,76. Pada 20,00 mL, pH = 4,76 + log(2,00/0,50) = 5,36.
Pada 25,00 mL labu berisi asetat 0,0500 M. Kb = 5,75 × 10⁻¹⁰, [OH⁻] = 5,36 × 10⁻⁶ M, pH = 8,73. Fenolftalein adalah indikator yang tepat.
3. 25,00 mL NH₃ 0,100 M dengan HCl 0,100 M
Awal: pH = 11,12. Pada setengah ekuivalen, pH = pKa NH₄⁺ = 9,25. Pada titik ekuivalen labu berisi NH₄⁺ 0,0500 M, jadi pH = 5,28. Gunakan metil merah.
4. 25,00 mL H₃PO₄ 0,100 M dengan NaOH 0,100 M
Nilai pKa-nya 2,15, 7,20, dan 12,38. Titik ekuivalen pertama pada 25,00 mL, pH 4,70. Titik kedua pada 50,00 mL, pH 9,67. Pada 37,50 mL, pH = pKa₂ = 7,20.
Titik ekuivalen ketiga pada 75,00 mL tidak menunjukkan lonjakan, karena HPO₄²⁻ adalah asam yang terlalu lemah untuk dititrasi dalam air.
5. 25,00 mL Na₂CO₃ 0,0500 M dengan HCl 0,100 M
Karbonat menerima dua proton. Titik ekuivalen pertama (CO₃²⁻ → HCO₃⁻) pada 12,50 mL, pH 8,34. Titik kedua (HCO₃⁻ → H₂CO₃) pada 25,00 mL, pH 3,98. Metil jingga menandai titik akhir kedua yang lebih tajam.
Tabel ringkasan
| Titrasi | pH awal | pH setengah ekuivalen | pH ekuivalen | Indikator |
|---|---|---|---|---|
| HCl 0,1 M + NaOH | 1.00 | tidak ada | 7.00 | Fenolftalein, merah metil, biru bromtimol, jingga metil |
| CH₃COOH 0,1 M + NaOH | 2.88 | 4.76 | 8.73 | Fenolftalein |
| NH₃ 0,1 M + HCl | 11.12 | 9.25 | 5.28 | Merah metil, jingga metil |
| H₃PO₄ 0,1 M + NaOH | 1.63 | 2,29 dan 7,20 | 4,70 dan 9,67 | Tidak ada yang ideal; gunakan pH meter atau indikator yang lebih dekat |
| Na₂CO₃ 0,05 M + HCl | 11.50 | 10,32 dan 6,35 | 8,34 dan 3,98 | Metil jingga untuk titik kedua |
Rentang warna indikator: metil jingga 3,1 hingga 4,4 (merah ke kuning), metil merah 4,4 hingga 6,2 (merah ke kuning), lakmus 4,5 hingga 8,3 (merah ke biru), biru bromtimol 6,0 hingga 7,6 (kuning ke biru), fenolftalein 8,2 hingga 10,0 (tak berwarna ke merah muda).
Kesalahan umum
- Menganggap setiap titik ekuivalen berada pada pH 7.
- Lupa menambahkan volume titran ke volume analit sebelum menghitung konsentrasi.
- Memakai Henderson-Hasselbalch pada 0 mL atau pada titik ekuivalen, saat hanya ada satu bentuk.
- Memilih indikator karena rentangnya mencakup 7, bukan karena berada pada bagian curam.
- Mengharapkan lonjakan yang terlihat untuk setiap proton asam poliprotik.
- Menganggap titik akhir dan titik ekuivalen sebagai hal yang sama.
Tips ujian
- AP Chemistry: Anda sering diminta membuat sketsa kurva dan memberi label titik setengah ekuivalen. Tuliskan "pH = pKa karena [HA] = [A⁻]".
- A-level: pelajari empat bentuk kurva dan dua indikatornya. Fenolftalein untuk asam lemah dengan basa kuat; metil jingga untuk asam kuat dengan basa lemah.
- JEE dan NEET: pada titik ekuivalen asam lemah dengan basa kuat, pH = 7 + ½(pKa + log C). Untuk asetat 0,05 M: 7 + ½(4,76 − 1,30) = 8,73.
- Volume titran pada titik ekuivalen hanya bergantung pada jumlah mol, bukan pada kekuatan asam. pH di titik itu bergantung pada kekuatannya.
Tanya jawab
Berapa pH pada titik ekuivalen titrasi asam lemah dengan basa kuat?
Di atas 7 karena basa konjugasinya terhidrolisis. Untuk 25,00 mL asam asetat 0,100 M yang dititrasi dengan NaOH 0,100 M, titik ekuivalen berada pada 25,00 mL dan pH 8,73.
Mengapa pH sama dengan pKa pada titik setengah ekuivalen?
Separuh asam lemah telah diubah menjadi basa konjugasinya, sehingga [HA] = [A−]. Dalam pH = pKa + log([A−]/[HA]) suku log-nya adalah log 1 = 0, jadi pH = pKa.
Bagaimana cara memilih indikator untuk titrasi?
Tentukan pH pada titik ekuivalen dan pilih indikator yang perubahan warnanya berada pada bagian curam kurva di sekitarnya. Fenolftalein cocok untuk asam lemah dengan basa kuat, metil merah dan metil jingga cocok untuk basa lemah dengan asam kuat, dan sebagian besar indikator dapat dipakai untuk asam kuat dengan basa kuat.
Mengapa asam fosfat hanya menunjukkan dua titik ekuivalen?
pKa ketiganya 12,38. HPO4 2− adalah asam yang sangat lemah sehingga tahap ketiga melebur ke dalam pH NaOH berlebih, sehingga tidak ada lonjakan jelas pada titik ekuivalen ketiga.
Apa itu daerah penyangga pada kurva titrasi?
Bagian datar tempat asam lemah dan basa konjugasinya sama-sama ada dalam jumlah berarti, kira-kira dari 10% hingga 90% jalan menuju titik ekuivalen. pH di sana tetap berada dalam kisaran sekitar satu satuan dari pKa.
Mengapa lakmus tidak dipakai sebagai indikator titrasi?
Warnanya berubah secara bertahap dalam rentang yang lebar, dari pH 4,5 hingga 8,3, sehingga titik akhir yang tajam sulit terlihat.
Apa perbedaan titik akhir dan titik ekuivalen?
Titik ekuivalen adalah saat mol titran sama dengan mol analit. Titik akhir adalah saat indikator berubah warna. Indikator yang baik membuat keduanya selisih kurang dari sepersekian persen volume titran.