Jika diketahui pH 200 mL larutan yang mengandung 0,01 mol HCOOH dan 0,1 mol KCOOH adalah 4. Harga Ka dari HCOOH adalah ….

Jika diketahui pH 200 mL larutan yang mengandung 0,01 mol HCOOH dan 0,1 mol KCOOH adalah 4. Harga Ka dari HCOOH adalah ….

Jawab:

0,01 mol HCOOH dan 0,1 mol KCOOH

Ka = … ?

   pH = 4

   [H+] = 10-4

    Ka × mol HCOOH/mol KCOOH = 10-4

    Ka × 0,01/0,1 = 10-4

    Ka × 0,1 = 10-4

    Ka = 10-3

Jadi Harga Ka dari HCOOH adalah 10-3.

Dalam soal ini, kita diminta untuk mencari harga Ka dari asam HCOOH (asam format) berdasarkan informasi pH dari larutan yang mengandung HCOOH dan KCOOH. Pertama-tama, kita dapat menuliskan persamaan reaksi ionisasi asam HCOOH sebagai berikut:

HCOOH + H2O ⇌ H3O+ + HCOO-

Kemudian, kita dapat menulis persamaan ekspresi konstanta kesetimbangan asam, yaitu:

Ka = [H3O+][HCOO-]/[HCOOH]

Kita dapat menyederhanakan ekspresi ini dengan mengasumsikan bahwa ion H3O+ dan HCOO- berasal dari ionisasi asam HCOOH, sehingga konsentrasinya sama dengan x. Konsentrasi asam HCOOH awal adalah 0,01 mol dalam 200 mL larutan, sehingga konsentrasinya adalah 0,01/0,2 = 0,05 M.

Dalam larutan dengan pH 4, konsentrasi ion H3O+ adalah 10^-4 M. Oleh karena itu, kita dapat menuliskan ekspresi Ka sebagai berikut:

Ka = x^2 / (0,05 - x)

Diketahui bahwa larutan mengandung 0,01 mol HCOOH dan 0,1 mol KCOOH. Karena KCOOH adalah garam dari asam lemah, maka akan menghasilkan ion COO- yang dapat mempengaruhi konsentrasi ion HCOO- dalam larutan. Namun, karena KCOOH jauh lebih banyak dibandingkan HCOOH, kita dapat mengasumsikan bahwa ion COO- berasal dari ionisasi KCOOH dan tidak signifikan dalam mempengaruhi konsentrasi ion HCOO-. Oleh karena itu, kita dapat mengabaikan kontribusi KCOOH dalam perhitungan Ka.

Dalam hal ini, kita dapat menuliskan persamaan ekspresi konstanta kesetimbangan untuk KCOOH sebagai berikut:

Kb = [OH-][COOH-]/[KCOOH]

Karena asam HCOOH dan basa KCOOH adalah konjugasi satu sama lain, maka nilai Kb untuk KCOOH dapat dihitung sebagai berikut:

Kb = Kw/Ka = 10^-14/1.8 x 10^-4 = 5.6 x 10^-11

Kita dapat mengasumsikan bahwa ion OH- berasal dari ionisasi air, sehingga konsentrasinya dapat diabaikan dalam perhitungan Kb.

Karena Kb dan konsentrasi COOH- (yaitu konsentrasi ion HCOO-) diketahui, maka kita dapat menghitung konsentrasi ion COOH- dalam larutan:

Kb = [OH-][COOH-]/[KCOOH] = x^2 / (0,1 - x) = 5.6 x 10^-11

Kita dapat menyelesaikan persamaan ini untuk x dan mendapatkan nilai konsentrasi ion COOH- sebesar 7.5 x 10^-6 M.

Akhirnya, kita dapat menghitung nilai Ka dengan memasukkan nilai konsentrasi ion H3O+ dan ion HCOO- yang telah diketahui:

Ka = [H3O+][HCOO-]/[HCOOH] = (10^-4)(7.5 x 10^-6)/(0.05 - 7.5 x 10^-6) = 1 x 10^-3