Laporan Praktikum, Memperkirakan pH Larutan dengan Beberapa Indikator

BAB I PENDAHULUAN

A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menentukan pH larutan yang tidak diketahui dengan beberapa indikator, yaitu kertas lakmus, bromtimol biru, fenolftalein, metil merah, dan metil orange.

B. DASAR TEORI

Hingga saat ini, telah berkembang beberapa teori mengenai asam-basa. Teori asam-basa pertama kali dikemukakan oleh Lavoisier. Ia menyatakan bahwa asam adalah zat yang mengandung oksigen. Teori ini dianggap masih kurang sehingga Arrhenius ikut mengemukakan teori. Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang jika dilarutkan dalam air akan terurai menjadi ion H, sedangkan basa akan terurai menjadi ion OH.

Teori selanjutnya dikemukakan oleh Brownsted-Lowry yang menghubungkan asam-basa dengan serah-terima proton. Asam adalah senyawa yang memberikan proton, sementara basa adalah senyawa yang menerima proton. Teori terakhir adalah teori dari Lewis. Menurutnya, asam adalah senyawa yang menerima pasangan elektron dan basa adalah senyawa yang memberi pasangan elektron.

Derajat keasaman adalah banyaknya konsentrasi ion H dalam suatu senyawa. Derajat keasaman atau sering disebut pH memiliki nilai dalam kisaran 1-14. Nilai pH 1-6.9 bersifat asam, 7 netral, dan 7.1-14 bersifat basa.
Untuk mengetahui pH dari suatu larutan, bisa digunakan indikator alami seperti kunyit dan indikator universal misalnya metil merah atau fenolftalein. Setiap indikator memiliki trayek pH tersendiri. Untuk mendapatkan nilai pH yang lebih akurat, kita perlu menguji suatu larutan dengan beberapa indikator.

Berikut trayek pH beberapa indikator.

Indikator Perubahan warna Trayek pH
Lakmus Merah-Biru 4,5 – 8,3
Bromtimol Biru Kuning-Biru 6,0 – 7,6
fenolftalein Tak berwarna-Pink 8,3 – 10
Metil Jingga Merah-Kuning 3,1 – 4,4
Metil Merah Merah-Kuning 4,4 – 6,2

BAB II METODOLOGI

A. ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain.

  1. Tabung reaksi
  2. Rak tabung
  3. Pipet tetes

Adapun bahan yang digunakan, yaitu.

  1. Kertas lakmus
  2. Bromtimol biru
  3. fenolftalein
  4. Metil merah
  5. Metil orange
  6. Larutan kapur
  7. Air jeruk nipis
  8. Larutan garam
  9. Larutan cuka
  10. Larutan deterjen
  11. Air sumur

B. CARA KERJA

  1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
  2. Masukkan masing-masing larutan ke dalam tabung reaksi.
  3. Celupkan sepotong kertas lakmus ke dalam larutan. Perhatikan perubahan warna kertas dan catat.
  4. Masukkan 3 tetes indikator cair Bromtimol biru ke dalam larutan. Perhatikan perubahan warna larutan dan catat.
  5. Ulangi langkah nomor 2. Masukkan indikator fenolftalein, metil merah, dan metil jingga secara bergantian. Catat perubahan warna larutan.

BAB III HASIL PENGAMATAN

A. DATA HASIL PERCOBAAN

Larutan Indikator pH
Lakmus BTB PP MO MM
Lar. kapur Biru Biru Pink Kuning Kuning >10
Jeruk nipis Merah Kuning Tw Merah Merah <3,1
Lar. garam Merah Kuning Tw Jingga Merah 3,1 – 4,4
Lar. cuka Merah Kuning Tw Merah Merah <3,1
Deterjen Biru Biru Pink Kuning Kuning >10
Air sumur Merah Kuning Tw Merah Merah <3,1

B. PEMBAHASAN

Praktikum ini bertujuan untuk memperkirakan pH larutan dengan menggunakan beberapa indikator. Larutan yang akan diperkirakan pH-nya diuji dengan kertas lakmus merah dan biru. Kemudian larutan ini kita tetesi dengan larutan indikator sehingga mengalami perubahan warna. Warna ini kita cocokkan dengan trayek pH masing-masing indikator.

Dalam praktikum ini kami menguji 6 jenis larutan, yaitu larutan kapur, air jeruk nipis, larutan garam, larutan cuka, larutan deterjen, dan air sumur. Indikator yang kami gunakan adalah kertas lakmus merah dan biru, bromtimol biru (BTB), fenolftalein (PP), metil orange (MO), dan metil merah (MM).

  1. Larutan Kapur
    Larutan kapur membirukan kertas lakmus merah dan biru. Larutan kapur berwarna biru saat ditetesi BTB, berwarna pink saat ditetesi PP, serta berwarna kuning saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH larutan kapur >10.
  2. Air Jeruk Nipis
    Air jeruk nipis memerahkan kertas lakmus merah dan biru. Air jeruk nipis berwarna kuning saat ditetesi BTB, tak berwarna saat ditetesi PP, serta berwarna merah saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH air jeruk nipis <3,1.
  3. Larutan Garam
    Larutan garam tidak mengubah warna kertas lakmus merah dan biru. Larutan ini berwarna hijau tua saat ditetesi BTB, tidak berwarna saat ditetesi PP, serta berwarna kuning saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH larutan garam antara 6,2 – 7,6.
  4. Larutan Cuka
    Larutan cuka memerahkan kertas lakmus merah dan biru. Cuka berwarna kuning saat ditetesi BTB, tak berwarna saat ditetesi PP, serta berwarna merah saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH larutan cuka <3,1.
  5. Larutan Deterjen
    Larutan deterjen membirukan kertas lakmus merah dan biru. Larutan ini berwarna biru saat ditetesi BTB, berwarna pink saat ditetesi PP, serta berwarna kuning saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH larutan deterjen >10.
  6. Air Sumur
    Air sumur memerahkan kertas lakmus merah dan biru. Air sumur berwarna kuning saat ditetesi BTB, tak berwarna saat ditetesi PP, serta berwarna merah saat ditetesi MO dan MM. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa pH air sumur <3,1.

C. PERTANYAAN

1. Kelompokkan larutan yang diuji ke dalam larutan:

  • Asam: Air jeruk nipis, larutan cuka, dan air sumur.
  • Netral: larutan garam
  • Basa: Larutan kapur dan deterjen

2. Jelaskan bagaimana memilih indikator yang tepat untuk menentukan pH suatu larutan?
Jika kita ingin menentukan sifat larutan dengan tepat, kita hanya memerlukan indikator berupa kertas lakmus merah dan biru. Tapi, jika diinginkan nilai pH yang akurat maka sebaiknya gunakan beberapa indikator cair, seperti Metil merah dan Bromtimol biru. Pengamatan warna yang benar akan memberikan perkiraan pH yang benar pula.

BAB IV PENUTUP

A. KESIMPULAN

Dalam percobaan untuk menentukan pH larutan diperlukan beberapa indikator. Setiap indikator memiliki trayek pH tersendiri. Dari trayek pH ini kita bisa menentukan batasan nilai pH dari larutan yang diuji. Dari praktikum ini, diketahui bahwa air jeruk nipis, larutan cuka, dan air sumur bersifat asam, larutan garam bersifat netral, sedangkan air kapur dan deterjen bersifat basa.

B. SARAN

Perhatikan dengan cermat warna larutan setelah ditetesi larutan indikator. Pengamatan yang kurang cermat akan mengacaukan perhitungan.

Cara Menentukan Pereaksi Pembatas dalam Reaksi Kimia

Dalam proses pembentukan senyawa, diperlukan reaktan-reaktan yang terdapat dalam rasio yang tetap. Rasio ini dapat dilihat dari koefisien reaksi, mengingat perbandingan koefisien = perbandingan molekul.
Perhatikan contoh berikut.

X + 2Y → XY2

Sebuah molekul XY2 dapat terbentuk jika 1 molekul X bergabung dengan 2 molekul Y. Nilai perbandingan ini bersifat tetap, jadi meskipun dicampurkan 2 molekul X dengan 2 molekul Y, maka tetap terbentuk 1 molekul XY2. Hanya saja pada akhir reaksi tersisa 1 molekul X, sementara molekul Y habis bereaksi.

Hal yang sama terjadi jika dicampurkan 1 molekul X dengan 4 molekul Y. Pada akhir reaksi akan terbentuk 1 molekul XY2, dan tersisa 2 molekul Y. Sedangkan molekul X habis bereaksi.

Dari sini terlihat bahwa jika reaktan (pereaksi) dicampurkan dalam jumlah berbeda dengan koefisien reaksi, maka ada reaktan yang habis bereaksi dan ada pula yang tersisa pada akhir reaksi. Senyawa yang lebih dulu habis dalam reaksi disebut sebagai pereaksi pembatas.

Untuk mencari pereaksi pembatas, kita bisa menggunakan metode coba-coba. Dengan metode ini, kita memisalkan salah satu reaktan sebagai pereaksi pembatas. Kemudian kita mencari jumlah mol yang diperlukan untuk reaktan yang lain, dengan menggunakan perbandingan koefisien. Jika jumlah mol yang diperlukan lebih kecil dari mol yang tersedia, maka reaktan yang kita misalkan tadi merupakan pereaksi pembatas.

Akan tetapi, jika jumlah mol yang diperlukan melebihi jumlah mol yang tersedia, maka reaktan yang dimisalkan tadi bukan pereaksi pembatas. Kita perlu memisalkan reaktan lain sebagai pereaksi pembatas hingga syarat (mol diperlukan) < (mol tersedia) dipenuhi oleh reaktan lainnya.

Selain metode di atas, ada metode lain dalam menentukan pereaksi pembatas. Caranya adalah membagi jumlah mol reaktan dengan koefisiennya masing-masing. Reaktan dengan hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas.

Berikut langkah-langkah dalam menentukan pereaksi pembatas.

  1. Pastikan persamaan reaksi sudah setara, jika belum setarakan terlebih dahulu.
  2. Cari jumlah mol setiap reaktan.
  3. Bagi dengan koefisien masing-masing reaktan.
  4. Bandingkan hasil bagi tersebut, reaktan dengan hasil bagi terkecil adalah pereaksi pembatas.

CONTOH 1
6,4 gram metana dibakar dengan 16 gram gas oksigen, menurut reaksi
CH4 + O2 → CO2 + H2O
Senyawa manakah yang merupakan pereaksi pembatas?

Jawaban:
Reaksi di atas belum setara, sehingga kita setarakan terlebih dahulu.
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Dalam soal diketahui massa reaktan, yaitu 6,4 gram CH4 dan 16 gram O2.
Bagi dengan massa molekul relatif (Mr) masing-masing untuk mendapatkan mol reaktan. Mr CH4 = 16, dan Mr O2 = 32.
\begin{align*}
mol \: CH_4 &= \frac{m}{Mr} = \frac{6,4}{16} = 0,4 \\
mol \: O_2 &= \frac{m}{Mr} = \frac{16}{32} = 0,5
\end{align*}Bagi mol reaktan dengan koefisien masing-masing. Dari persamaan reaksi, terlihat bahwa koefisen CH4 = 1 dan koefisien O2 = 2.
\begin{align*}
CH_4 &= \frac{mol}{koefisien} = \frac{0,4}{1} = 0,4 \\
O_2 &= \frac{mol}{koefisien} = \frac{0,5}{2} = 0,25
\end{align*}Nilai yang lebih kecil adalah 0,25, sehingga pereaksi pembatasnya adalah O2.

CONTOH 2
300 mL asam karbonat 0,5 M dicampur dengan 200 mL kalsium hidroksida 0,8 M, menurut reaksi
H2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2H2O
Tentukan senyawa yang merupakan pereaksi pembatas!

Jawaban:
Persamaan reaksi di atas sudah setara, jadi tidak perlu kita utak-atik lagi.
Dalam soal diketahui volume reaktan, yaitu 300 mL (0,3 L) H2CO3 dan 200 mL (0,2 L) Ca(OH)2.
Kalikan dengan molaritasnya masing-masing, untuk mendapatkan mol reaktan.
\begin{align*}
mol \: H_{2}CO_{3} &= 0,3 \cdot 0,5 = 0,15 \\
mol \: Ca(OH)_{2} &= 0,2 \cdot 0,8 = 0,16
\end{align*}Dari persamaan reaksi, terlihat bahwa koefisien H2CO3 dan Ca(OH)2 adalah 1.
Mol reaktan bisa dijadikan patokan untuk menentukan pereaksi pembatas, karena jika mol ini kita bagi dengan koefisien 1, maka akan menghasilkan nilai yang sama.

Nilai mol terkecil adalah 0,15, sehingga pereaksi pembatasnya adalah H2CO3.

CONTOH 3
Sebanyak 5,4 gram aluminium dilarutkan dalam 400 mL tembaga (II) sulfat 0,5 M, menurut reaksi
Al + CuSO4 → Al2(SO4)3 + Cu
Tentukan pereaksi pembatasnya!

Jawaban:
Persamaan reaksi yang setara adalah
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

Dalam soal diketahui massa Al, yaitu 5,4 gram dan volume CuSO4, yaitu 400 mL (0,4 L).
\begin{align*}
mol \: Al &= \frac{m}{Mr} = \frac{5,4}{27} = 0,2 \\
mol \: CuSO_{4} &= V \cdot M = 0,4 \cdot 0,5 = 0,2
\end{align*}Bagi mol dengan koefisien masing-masing, koefisien Al = 2 dan koefisien CuSO4 = 3.
\begin{align*}
Al &= \frac{mol}{koefisien} = \frac{0,2}{2} = 0,1 \\
CuSO_{4} &= \frac{mol}{koefisien} = \frac{0,2}{3} = 0,06
\end{align*}Dari perhitungan di atas dapat dilihat bahwa nilai terkecil adalah 0,06, sehingga pereaksi pembatasnya adalah CuSO4.

Bagaimana, mudah bukan?

Menyetarakan Reaksi Redoks dalam Suasana Basa

Ada dua metode yang bisa digunakan dalam menyetarakan suatu persamaan reaksi redoks, yaitu metode perubahan bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi. Metode setengah reaksi sendiri sudah pernah dibahas di blog ini (Baca: Menyetarakan Reaksi Redoks dengan Metode Setengah Reaksi).

Dalam artikel ini akan dibahas penyetaraan reaksi redoks dalam suasana basa dengan metode setengah reaksi. Langkah-langkah penyetaraan ini sedikit berbeda dari metode setengah reaksi biasa. Perbedaan ini terletak pada penyetaraan jumlah atom O.

Dalam metode setengah reaksi biasa, atom O disetarakan seolah-olah berlangsung dalam suasana asam, yaitu dengan menambahkan molekul H2O pada ruas yang kekurangan atom O. Jumlah atom H lalu disetarakan dengan menambahkan ion H+ pada ruas yang kekurangan H. Kemudian pada akhir proses, ion H+ yang ada dinetralkan menjadi H2O dengan menambahkan ion Hidroksida (OH) pada kedua ruas.

Tapi dalam metode yang akan dibahas ini, atom O disetarakan dengan cara lain. Atom O disetarakan dengan menambahkan H2O pada ruas yang kelebihan O sesuai dengan jumlah O yang lebih, kemudian ditambahkan ion OH pada ruas yang kekurangan H.
Berikut langkah-langkah menyetarakan reaksi redoks dalam suasana basa dengan cara alternatif ini.

  1. Pecah reaksi menjadi setengah reaksi reduksi dan setengah oksidasi. Kumpulkan spesi yang mempunyai kesamaan atom selain H dan O.
  2. Setarakan atom selain H dan O dengan menambahkan koefisien tertentu.
  3. Tambahkan molekul H2O pada ruas yang kelebihan atom O, sesuai dengan jumlah O yang lebih.
  4. Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan ion OH pada ruas yang kekurangan H.
  5. Hitung jumlah muatan kedua ruas kemudian setarakan dengan menambahkan elektron.
  6. Jumlahkan kedua persamaan setengah reaks dengan menyamakan jumlah elektron yang dilepas dan diikat terlebih dahulu.

Contoh:
Setarakan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana basa berikut.
Bi2O3 + ClO → BiO3 + Cl

Pecah reaksi menjadi 2 setengah reaksi
Perhatikan atom-atom yang terlibat dalam reaksi. Selain atom H dan O, terdapat pula atom Bi dan Cl. Dengan mengabaikan atom H dan O, kita bisa menyusun 2 setengah reaksi.

Bi2O3 dan BiO3 memiliki atom Bi sehingga kita kumpulkan pada setengah reaksi yang sama.
ClO dan Cl memiliki kesamaan atom Cl, sehingga kita kumpulkan pada setengah reaksi lainnya.

Bi2O3 → BiO3
ClO → Cl

Setarakan atom-atom selain H dan O

  1. Setengah reaksi pertama
    Ada 2 atom Bi di ruas kiri dan 1 atom Bi di ruas kanan. Agar jumlahnya sama, BiO3 yang ada di ruas kanan kita beri koefisien 2.
  2. Setengah reaksi kedua
    Jumlah atom Cl pada ruas kiri dan ruas kanan sudah sama, jadi tidak perlu diutak-atik pada tahap ini.

Bi2O32BiO3
ClO → Cl

Setarakan jumlah atom O
Atom O disetarakan dengan menambah H2O pada ruas yang kelebihan O, sesuai jumlah O yang lebih.

  1. Setengah reaksi pertama
    Ada 3 atom O pada ruas kiri, dan 6 atom O pada ruas kanan. Ruas kanan memiliki 3 atom O lebih banyak daripada ruas kiri (6 – 3), sehingga kita tambahkan 3 molekul H2O pada ruas kanan.
  2. Setengah reaksi kedua
    Ada 1 atom O pada ruas kiri dan 0 atom O pada ruas kanan, sehingga kita tambahkan 1 molekul H2O pada ruas kiri.

Bi2O3 → 2BiO3 + 3H2O
ClO + H2O → Cl

Setarakan jumlah atom H
Atom H disetarakan dengan menambah ion OH pada ruas yang kekurangan atom H.

  1. Setengah reaksi pertama
    Ada 6 atom H pada ruas kanan (3 x 2) dan 0 atom H pada ruas kiri. Agar jumlahnya sama, kita tambahkan 6 ion OH pada ruas kiri.
  2. Setengah reaksi kedua
    Ada 2 atom H pada ruas kiri dan 0 atom H pada ruas kanan. Untuk menyetarakannya, kita tambahkan 2 ion OH pada ruas kanan.

Bi2O3 + 6OH → 2BiO3 + 3H2O
ClO + H2O → Cl + 2OH

Setarakan jumlah muatan

  1. Setengah reaksi pertama
    Muatan pada ruas kiri adalah -6 sedangkan muatan pada ruas kanan adalah -2. Agar jumlahnya sama, tambahkan 4e pada ruar kanan.
  2. Setengah reaksi kedua
    Muatan pada ruas kiri adalah -1 sedangkan ruas kanan -3. Tambahkan 2e pada ruas kiri agar jumlah muatannya setara.

Bi2O3 + 6OH → 2BiO3 + 3H2O + 4e
ClO + H2O + 2e → Cl + 2OH

Jumlah elektron yang dilepas harus sama dengan elektron yang diikat
Pada setengah reaksi pertama dilepas 4e, sedangkan pada setengah reaksi kedua diikat 2e. Agar jumlahnya sama, kalikan setengah reaksi kedua dengan angka 2.

|x1| Bi2O3 + 6OH → 2BiO3 + 3H2O + 4e
|x2| 2ClO + 2H2O + 4e → 2Cl + 4OH

Jumlahkan kedua persamaan setengah reaksi
Jumlahkan reaktan pada setengah reaksi pertama dengan reaktan pada setengah reaksi kedua (ruas kiri). Lakukan hal yang sama pada produk (ruas kanan).

Ternyata ada spesi yang sama pada ruas kiri dan kanan, yaitu OH dan H2O.

Ada 6OH di ruas kiri dan 4OH di ruas kanan. Selisihnya sebanyak 2OH kita tuliskan pada ruas dengan koefisien OH yang lebih besar, yaitu ruas kiri.

Pada ruas kiri terdapat 2H2O dan pada ruas kanan 3H2O. Selisihnya 1H2O kita tuliskan pada ruas kanan, karena koefisien H2O-nya lebih besar.

Bi2O3 + 2ClO + 2OH → 2BiO3 + 2Cl + H2O

Bagaimana, mudah bukan?
Coba bandingkan metode alternatif ini dengan metode setengah reaksi yang biasa, atau bandingkan dengan metode perubahan bilangan oksidasi. Gunakan metode yang paling mudah menurut anda dan yang paling anda kuasai.