Skala pH — Asam, Basa & Cara Menghitung pH

Skala pH memberi tahu seberapa asam atau basa suatu larutan berair. Dalam kimia dasar, skala ini biasanya ditulis sebagai

$$\mathrm{pH} = -\log_{10}[H_3O^+]$$

dengan $[H_3O^+]$ adalah konsentrasi hidronium dalam mol per liter. pH yang lebih rendah berarti lebih asam. pH yang lebih tinggi berarti lebih basa.

Gagasan utama yang membuat pH mudah dipahami adalah bahwa ini bukan skala linear. Perubahan 1 satuan pH berarti faktor 10 pada $[H_3O^+]$. Jadi pH 3 jauh lebih asam daripada pH 4, bukan hanya sedikit lebih asam.

Apa yang Diukur oleh Skala pH

Dalam air, asam meningkatkan konsentrasi hidronium dan basa menurunkannya. Karena pH adalah logaritma basis 10 negatif dari $[H_3O^+]$, semakin banyak hidronium maka pH semakin rendah.

Banyak buku teks menulis $[H^+]$ sebagai singkatan. Dalam air, $[H_3O^+]$ adalah cara yang lebih tepat untuk menyatakan spesies asam.

Untuk sebagian besar soal sekolah, pH ditampilkan pada skala dari 0 sampai 14:

• di bawah 7: asam
• sekitar 7: netral
• di atas 7: basa

Aturan itu adalah panduan yang baik di kelas untuk larutan berair encer pada suhu mendekati $25^\circ \mathrm{C}$. Namun, itu bukan aturan universal untuk setiap suhu atau setiap konsentrasi.

Cara Menghitung pH

Jika Anda mengetahui konsentrasi hidronium, gunakan definisinya secara langsung:

$$\mathrm{pH} = -\log_{10}[H_3O^+]$$

Jika yang diketahui terlebih dahulu adalah konsentrasi hidroksida, Anda dapat mencari pOH:

$$\mathrm{pOH} = -\log_{10}[OH^-]$$

Lalu, untuk larutan berair encer pada sekitar $25^\circ \mathrm{C}$, gunakan

$$\mathrm{pH} + \mathrm{pOH} = 14$$

Persamaan terakhir itu bergantung pada suhu, jadi sebutkan syaratnya saat Anda menggunakannya.

Contoh Soal: Cari pH Larutan dengan $[H_3O^+] = 1.0 \times 10^{-3}\,\mathrm{M}$

Mulai dari definisinya:

$$\mathrm{pH} = -\log_{10}[H_3O^+]$$

Substitusikan konsentrasinya:

$$\mathrm{pH} = -\log_{10}(1.0 \times 10^{-3})$$

Karena $\log_{10}(10^{-3}) = -3$,

$$\mathrm{pH} = 3$$

Jadi larutan tersebut bersifat asam.

Contoh ini juga menunjukkan logika skala pH. Larutan dengan pH 3 memiliki konsentrasi hidronium sepuluh kali lebih besar daripada larutan dengan pH 4, dan seratus kali lebih besar daripada larutan dengan pH 5.

Mengapa Skala Ini Terasa Tidak Intuitif pada Awalnya

Orang sering membaca nilai pH seolah-olah jaraknya merata. Padahal tidak. Logaritma memampatkan perubahan konsentrasi yang besar menjadi langkah angka yang kecil.

Itulah sebabnya perubahan 2 satuan berarti faktor $100$, dan perubahan 3 satuan berarti faktor $1000$:

$$10^2 = 100,\qquad 10^3 = 1000$$

Jika Anda mengingat hal itu, perbandingan pH akan jauh lebih mudah ditafsirkan.

Kesalahan Umum

Menganggap pH Sebagai Skala Linear

Perbedaan antara pH 2 dan pH 3 tidak sama jenisnya dengan perbedaan antara 20 cm dan 21 cm. Itu menyatakan perubahan sepuluh kali lipat pada konsentrasi hidronium.

Menganggap Netral Selalu Berarti pH 7

Itu adalah nilai standar di kelas untuk air murni pada sekitar $25^\circ \mathrm{C}$. Nilai pH netral yang tepat berubah dengan suhu.

Mencampuradukkan Kekuatan Asam dan pH

Asam kuat terionisasi lebih sempurna daripada asam lemah pada kondisi yang sama, tetapi pH juga bergantung pada konsentrasi. Asam kuat yang encer dapat memiliki pH lebih tinggi daripada asam lemah yang lebih pekat.

Menggunakan Persamaan pH di Luar Kondisi yang Dinyatakan

Rumus sederhana di atas paling andal dalam kimia larutan berair tingkat pengantar. Dalam pekerjaan yang lebih teliti, ahli kimia menggunakan aktivitas, bukan sekadar konsentrasi.

Kapan Skala pH Digunakan

Skala pH digunakan setiap kali Anda menginginkan ukuran cepat tentang keasaman atau kebasaan dalam sistem berbasis air. Contoh umum meliputi titrasi asam-basa, kualitas air, kimia tanah, kimia pangan, dan cairan biologis.

Skala ini juga berguna karena menghubungkan gagasan kimia yang sering dipelajari siswa secara terpisah: konsentrasi, logaritma, asam dan basa, serta kesetimbangan dalam air.

Coba Versi Anda Sendiri

Hitung pH untuk $[H_3O^+] = 10^{-2}\,\mathrm{M}$ dan $[H_3O^+] = 10^{-6}\,\mathrm{M}$. Lalu bandingkan kedua larutan itu dengan kata-kata, bukan hanya angka. Itulah cara tercepat untuk membuat skala logaritmik terasa lebih konkret.