Praktikum Virtual Kurva pH: Basa Lemah dan Asam Poliprotik

Praktikum virtual kurva pH ini mengikuti praktikum A-level dan IB ketika siswa mengukur kurva titrasi dengan pH meter. Siswa mengkalibrasi sensor dengan larutan penyangga pH 4, 7, dan 10, menitrasi amonia dengan asam klorida, mencatat pH setelah setiap penambahan, dan menentukan titik akhir dari ΔpH/ΔV. Kurva itu memberi pKb amonia pada titik setengah ekuivalen dan menunjukkan indikator mana yang cocok. Asam fosfat kemudian memberi dua lonjakan pada satu kurva. Setiap nilai di bawah berasal dari simulasi.

Keterkaitan dengan kurikulum

• AQA A-level Chemistry 7405, 3.1.12.5 (kurva pH, titrasi, dan indikator) dan praktikum wajib 9: bagaimana pH berubah ketika asam lemah bereaksi dengan basa kuat dan ketika asam kuat bereaksi dengan basa lemah.
• IB Chemistry (asesmen pertama 2025), R3.1: kurva pH untuk asam dan basa kuat maupun lemah, serta pemilihan indikator.
• AP Chemistry Unit 8, topic 8.5 Acid–Base Titrations (SAP-9.E), termasuk asam poliprotik.

Simulic tidak berafiliasi dengan AQA, International Baccalaureate, maupun College Board dan tidak didukung oleh ketiganya.

Sebelum praktikum (5 menit)

Minta siswa menetapkan prediksi, di kertas atau sebagai pertanyaan 1 pada tautan kelas:

"20 mL amonia 0,10 M dititrasi dengan HCl 0,10 M. Apakah pH pada titik ekuivalen di bawah 7, tepat 7, atau di atas 7?"

Siswa yang sudah mengenal kurva asam lemah sering menjawab "di atas 7".

Langkah kerja dalam simulasi

1. Atur Tampilan ke Praktikum sensor. Biarkan Labu + buret pada NH₃ + HCl (basa lemah, asam kuat), C(NH₃) 0,10 M, V(NH₃) 20 mL, dan C(HCl) 0,10 M.
2. Kalibrasi: tekan Penyangga pH 4, Penyangga pH 7, dan Penyangga pH 10, catat setiap bacaan, lalu tekan Kalibrasi.
3. Tekan Catat pada 0 mL. Tambahkan HCl dengan +1 mL, dan tekan Catat setelah setiap penambahan. Antara 19 dan 21 mL, gunakan penggeser V(HCl) ditambahkan untuk menambahkan 0,5 mL setiap kali.
4. Baca analisis di bawah tabel hasil: titik akhir dan pH pada setengah volume itu. Periksa tabel indikator.
5. Ubah Labu + buret ke H₃PO₄ + NaOH (asam triprotik) (sensor tetap terkalibrasi) dan catat pada 0, 10, 19, 20, 21, 30, 39, 40, 41, dan 50 mL.

V(HCl) (mL)	0	5	10	15	19	19,5	20	20,5	21	25	30
pH (NH₃)

Hasil yang diharapkan

Kalibrasi. Sensor yang belum dikalibrasi membaca 4,46, 7,28, dan 10,10 dalam penyangga. Setelah Kalibrasi, bacaannya benar.

Amonia dengan HCl:

V(HCl) (mL)	0	5	10	15	19	19,5	20	20,5	21	25	30
pH	11,12	9,73	9,25	8,77	7,97	7,66	5,28	2,91	2,61	1,95	1,70

• Titik ekuivalen berada pada 20,00 mL dan pH 5,28: NH₄⁺ adalah asam lemah, sehingga larutannya bersifat asam.
• Pada setengah ekuivalen (10,00 mL), pH = 9,25 = pKa(NH₄⁺), jadi pKb(NH₃) = 14 − 9,25 = 4,75. Dari bacaan di atas, baris analisis memberi titik akhir 19,75 mL dan pKb ≈ 4,74.
• Tabel indikator: metil merah berubah warna pada 20,00 mL (0,0%) dan metil jingga pada 20,02 mL (+0,1%), tetapi fenolftalein berubah pada 18,36 mL (−8,2%).

Asam fosfat dengan NaOH: 1,63 pada 0 mL, 2,29 pada 10, 3,49 pada 19, 4,70 pada 20, 5,92 pada 21, 7,20 pada 30, 8,48 pada 39, 9,66 pada 40, 10,83 pada 41, dan 11,86 pada 50 mL. Ada dua lonjakan, pada 20 dan 40 mL. Di tengah-tengahnya, pada 30 mL, pH = 7,20 = pKa₂. Tidak ada lonjakan ketiga: HPO₄²⁻ (pKa 12,35) adalah asam yang terlalu lemah.

Pertanyaan untuk siswa

1. (Prediksi, ditanyakan lagi setelah praktikum) Apakah pH ekuivalen untuk NH₃ dengan HCl di bawah 7, tepat 7, atau di atas 7?
2. Manakah yang merupakan variabel kontrol?
3. Berapa bacaan sensor terkalibrasi setelah 10,00 mL HCl?
4. Berapa pH pada 30,00 mL dalam titrasi H₃PO₄?
5. Mengapa metil merah lebih cocok daripada fenolftalein untuk NH₃ dengan HCl?

Jawaban untuk guru: (1) Di bawah 7 (5,28). (2) Konsentrasi HCl. (3) 9,25 (terima 9,20–9,30), jadi pKb = 4,75; tanpa kalibrasi, sensor membaca 9,39. (4) 7,20 (terima 7,15–7,25), sama dengan pKa₂. (5) Lonjakannya berlangsung dari sekitar pH 7,7 sampai 2,9. Metil merah berubah warna pada sekitar pH 5, di dalam lonjakan (20,00 mL); fenolftalein berubah pada 8,2, sebelum lonjakan (18,36 mL, 8% terlalu awal).

Miskonsepsi umum

• "pH meter selalu membaca pH yang sebenarnya." Tanpa kalibrasi, meter membaca 9,39 pada setengah ekuivalen, bukan 9,25, sehingga memberi pKb 4,61.
• "Setiap spesi lemah memberi titik ekuivalen di atas 7." Hanya asam lemah dengan basa kuat. Basa lemah dengan asam kuat memberi 5,28.
• "Asam triprotik memberi tiga lonjakan." H₃PO₄ memberi dua, dan asam sitrat hanya satu, karena nilai pKa-nya (3,13, 4,76, 6,40) terlalu berdekatan.

Pengayaan

• Natrium karbonat: pilih Na₂CO₃ + HCl (dua titik ekuivalen). Fenolftalein menandai titik akhir pertama (20,13 mL) dan metil jingga titik akhir kedua (39,80 mL).

Pertanyaan umum

Apa bedanya dengan praktikum virtual titrasi?

Praktikum virtual titrasi memakai tampilan Titrasi klasik (HCl atau asam asetat dengan NaOH). Praktikum ini memakai sensor pH, basa lemah, dan asam poliprotik.

Bisakah tautan kelas terbuka di praktikum sensor pH?

Bisa. Pada nilai awal tautan, atur Tampilan ke Praktikum sensor pH (lebih banyak sistem, tabel hasil) dan Sistem titrasi (tampilan praktikum) ke NH₃ + HCl (basa lemah, asam kuat). Kalibrasi bukan nilai awal, jadi siswa mengkalibrasi sendiri di awal.

Mengapa lonjakannya tampak lebih kecil daripada HCl dengan NaOH?

Daerah penyangga NH₃/NH₄⁺ sudah menurunkan pH menjadi 7,97 pada 19 mL. Dari 19 sampai 21 mL, pH turun 5,4 satuan, dibandingkan 8,8 satuan (2,59 sampai 11,39) untuk HCl dengan NaOH.

Simulasi dan panduan terkait

Larutan Penyangga – Mengapa pH Hampir Tidak Berubah? Indikator asam-basa – lakmus, fenolftalein, kubis ungu, indikator universal

Untuk larutan penyangga, lihat praktikum virtual larutan penyangga; untuk konsentrasi yang tidak diketahui, lihat praktikum virtual titrasi sampel tak diketahui.