Cara Memilih Larutan Indikator pada Titrasi Asam-basa
Larutan indikator yang digunakan dalam titrasi asam-basa biasanya adalah jenis larutan asam/basa lemah organik. Komponen dalam larutan indikator ini dalam keadaan kesetimbangan memiliki warna berbeda antara larutan asam/basa dengan konjugatnya. Oleh karena itu dapat digunakan sebagai petunjuk (indikator) bila ia ditambahkan ke dalam campuran pada proses titrasi.
Misal terdapat larutan indikator (HIn) berupa asam lemah dengan reaksi kesetimbangan menghasilkan H+ dan konjugat In– dinyatakan dengan reaksi sebagai berikut.
Dengan menerapkan azas Le Chatelier dalam kesetimbangan kimia, larutan indikator bila dalam lingkungan asam akibat proses tertentu atau ditambahkan larutan lain bersifat asam maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kiri. Artinya warna larutan indikator akan berubah menjadi warna 1.
Ingat menambah larutan bersifat asam berarti menambahkan [H+]. Karena [H+] yang meningkat itu di sebelah kanan pada reaksi kesetimbangan menyebabkan pergeseran ke kiri. Terjadilah peningkatan [HIn] untuk meminimalkan kenaikan [H+] tersebut.
Sebaliknya bila dalam lingkungan basa akibat proses tertentu atau ditambahkan larutan lain bersifat basa maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan, artinya warna larutan indikator akan berubah menjadi warna 2 karena konsentrasi In– bertambah akibat pergeseran kesetimbangan.
Penambahan larutan basa, mengandung ion OH– yang akan bereaksi dengan H+ di ruas kanan menjadi H2O yang berarti mengurangi [H+].
Untuk mempertahankan keadaan kesetimbangan maka HIn akan berubah menjadi H+ dan In– sebanding dengan jumlah OH– yang bereaksi dengan H+ sehingga akan meminimalkan perubahan [H+] yang semula dinetralkan oleh OH– dari basa.
Dengan demikian terjadi pembentukan [In–] lebih banyak. Semakin banyak [In–] maka campuran akan berwarna seperti warna 2.
Warna yang dapat diamati akan tergantung pada rasio $\mathsf{\dfrac{[HIn]}{[In^-]}}$. Pada pH sangat asam, warna 1 akan mendominasi, sedang dalam larutan yang sangat basa, warna 2 akan mendominasi. Oleh karena itu perubahan warna 'maksimum' dari satu ke yang lain akan terjadi ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$.
pH ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$ dapat dihitung dari tetapan ionisasi indikator $\mathsf{K_a In}$ (ini kalau indikatornya berupa asam lemah).
$\mathsf{K_a In = \dfrac{[H^+] [In^-] }{[HIn]}}$ ,
ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$ maka $\mathsf{K_a In =[H^+] }$.
Jadi pada titik ini $\mathsf{pH = –log (K_{a} In})$ atau disebut sebagai nilai pKa indikator.
Berdasarkan teori di atas kemudian dapat dipilih manakah larutan indikator yang cocok untuk titrasi asam basa tertentu.
Bila tidak ada larutan indikator yang sesuai/cocok maka pilihan terbaik adalah larutan indikator yang menunjukkan perubahan warna ketika dekat dengan titik ekuivalen tersebut.
Asalkan perubahan warna itu terjadi masih dalam rentang pH besar ketika penambahan setetes-dua tetes titran maka indikator tersebut masih cocok, dan dapat digunakan.
Bila perubahan pH atau rentang pH sekitar titik ekuivalen tidak besar maka akan sulit untuk menentukan larutan indikator yang cocok. Ini perlu perlakuan khusus agar tetap dititrasi dengan indikator tertentu.
Berikut ini contoh kasus:
Pada titrasi asam kuat dengan basa kuat, terdapat beberapa larutan indikator yang dapat digunakan. Selama ini yang sering digunakan adalah larutan fenoftalein.
Dengan rentang pH yang cukup besar maka penambahan sedikit basa kuat bila sudah mendekati atau mencapai titik ekuivalen sudah sulit dibedakan.
Oleh karena itu banyak pilihan yang tersedia. Tinggal sesuaikan yang tersedia yang mana, dan andai tersedia semua tentu pilihannya adalah yang dekat dengan titik ekuivalen dengan perubahan warna yang mencolok yang dipilih.
Sekali lagi dipilih adalah indikator yang memberikan perubahan mencolok ketika titik ekuivalen tercapai.
Bagaimana dengan titrasi yang diketahui hasil pengeplotan data menjadi kurva berikut?
Andai tersedia larutan indikator fenolftalein dengan metil merah tentu indikator yang tepat adalah fenolftalein.
Pertimbangannya adalah titik ekuivalen titrasi adalah 8,73 yang cocok dengan rentang pH indikator fenolftalein berada pada pH 8,3 - 10.
Untuk titrasi basa lemah dengan asam kuat seperti pada grafik berikut tentu yang paling cocok digunakan sebagai larutan indikator adalah metil merah.
Titik ekuivalen titrasi ini ada pada pH 5,82, sementara rentang pH metil merah adalah 4,4 - 6,2.
Penghentian penambahan titran asam kuat bisa saja dihentikan ketika warna yang ditunjukkan oleh metil merah menjadi sedikit merah.
Soal-soal tentang penentuan jenis titrasi serta pemilihan indikator yang tepat pernah muncul pada soal UN tahun 2018 soal nomor ) sudah dibahas di sini dan UN tahun 2018 soal nomor 12 di sini.
Berikut ini tabel warna larutan indikator serta degradasi warna yang mungkin terjadi.
CMIIW. Sumber https://www.urip.info/
Mengapa larutan indikator dapat berubah warna?
Misal terdapat larutan indikator (HIn) berupa asam lemah dengan reaksi kesetimbangan menghasilkan H+ dan konjugat In– dinyatakan dengan reaksi sebagai berikut.
| Asam Lemah | ⇌ | Ion H+ | + | Basa Konjugat– |
|---|---|---|---|---|
| HIn (aq) warna 1 | ⇌ | H+ (aq) tak berwarna | + | In– (aq) warna 2 |
Dengan menerapkan azas Le Chatelier dalam kesetimbangan kimia, larutan indikator bila dalam lingkungan asam akibat proses tertentu atau ditambahkan larutan lain bersifat asam maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kiri. Artinya warna larutan indikator akan berubah menjadi warna 1.
| H+ ⇊ | ||||
| Asam Lemah | ⇌ | Ion H+ | + | Basa Konjugat– |
|---|---|---|---|---|
| HIn (aq) warna 1 | $\ce{<<=>}$ | H+ (aq) tak berwarna | + | In– (aq) warna 2 |
Ingat menambah larutan bersifat asam berarti menambahkan [H+]. Karena [H+] yang meningkat itu di sebelah kanan pada reaksi kesetimbangan menyebabkan pergeseran ke kiri. Terjadilah peningkatan [HIn] untuk meminimalkan kenaikan [H+] tersebut.
Sebaliknya bila dalam lingkungan basa akibat proses tertentu atau ditambahkan larutan lain bersifat basa maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke kanan, artinya warna larutan indikator akan berubah menjadi warna 2 karena konsentrasi In– bertambah akibat pergeseran kesetimbangan.
| OH– ⇊ | ||||
| Asam Lemah | ⇌ | Ion H+ | + | Basa Konjugat– |
|---|---|---|---|---|
| HIn (aq) warna 1 | $\ce{<=>>}$ | H+ (aq) tak berwarna | + | In– (aq) warna 2 |
Penambahan larutan basa, mengandung ion OH– yang akan bereaksi dengan H+ di ruas kanan menjadi H2O yang berarti mengurangi [H+].
Untuk mempertahankan keadaan kesetimbangan maka HIn akan berubah menjadi H+ dan In– sebanding dengan jumlah OH– yang bereaksi dengan H+ sehingga akan meminimalkan perubahan [H+] yang semula dinetralkan oleh OH– dari basa.
Dengan demikian terjadi pembentukan [In–] lebih banyak. Semakin banyak [In–] maka campuran akan berwarna seperti warna 2.
Warna yang dapat diamati akan tergantung pada rasio $\mathsf{\dfrac{[HIn]}{[In^-]}}$. Pada pH sangat asam, warna 1 akan mendominasi, sedang dalam larutan yang sangat basa, warna 2 akan mendominasi. Oleh karena itu perubahan warna 'maksimum' dari satu ke yang lain akan terjadi ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$.
pH ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$ dapat dihitung dari tetapan ionisasi indikator $\mathsf{K_a In}$ (ini kalau indikatornya berupa asam lemah).
$\mathsf{K_a In = \dfrac{[H^+] [In^-] }{[HIn]}}$ ,
ketika $\mathsf{[HIn] = [In^-]}$ maka $\mathsf{K_a In =[H^+] }$.
Jadi pada titik ini $\mathsf{pH = –log (K_{a} In})$ atau disebut sebagai nilai pKa indikator.
Berdasarkan teori di atas kemudian dapat dipilih manakah larutan indikator yang cocok untuk titrasi asam basa tertentu.
Cara memilih larutan indikator pada titrasi asam basa
Secara ideal larutan indikator yang baik adalah larutan indikator yang dapat berubah warna pada saat pH di titik ekuivalen titrasi.Bila tidak ada larutan indikator yang sesuai/cocok maka pilihan terbaik adalah larutan indikator yang menunjukkan perubahan warna ketika dekat dengan titik ekuivalen tersebut.
Asalkan perubahan warna itu terjadi masih dalam rentang pH besar ketika penambahan setetes-dua tetes titran maka indikator tersebut masih cocok, dan dapat digunakan.
Bila perubahan pH atau rentang pH sekitar titik ekuivalen tidak besar maka akan sulit untuk menentukan larutan indikator yang cocok. Ini perlu perlakuan khusus agar tetap dititrasi dengan indikator tertentu.
Berikut ini contoh kasus:
Pada titrasi asam kuat dengan basa kuat, terdapat beberapa larutan indikator yang dapat digunakan. Selama ini yang sering digunakan adalah larutan fenoftalein.
Dengan rentang pH yang cukup besar maka penambahan sedikit basa kuat bila sudah mendekati atau mencapai titik ekuivalen sudah sulit dibedakan.
Oleh karena itu banyak pilihan yang tersedia. Tinggal sesuaikan yang tersedia yang mana, dan andai tersedia semua tentu pilihannya adalah yang dekat dengan titik ekuivalen dengan perubahan warna yang mencolok yang dipilih.
Sekali lagi dipilih adalah indikator yang memberikan perubahan mencolok ketika titik ekuivalen tercapai.
Bagaimana dengan titrasi yang diketahui hasil pengeplotan data menjadi kurva berikut?
Andai tersedia larutan indikator fenolftalein dengan metil merah tentu indikator yang tepat adalah fenolftalein.
Pertimbangannya adalah titik ekuivalen titrasi adalah 8,73 yang cocok dengan rentang pH indikator fenolftalein berada pada pH 8,3 - 10.
Untuk titrasi basa lemah dengan asam kuat seperti pada grafik berikut tentu yang paling cocok digunakan sebagai larutan indikator adalah metil merah.
Titik ekuivalen titrasi ini ada pada pH 5,82, sementara rentang pH metil merah adalah 4,4 - 6,2.
Penghentian penambahan titran asam kuat bisa saja dihentikan ketika warna yang ditunjukkan oleh metil merah menjadi sedikit merah.
Soal-soal tentang penentuan jenis titrasi serta pemilihan indikator yang tepat pernah muncul pada soal UN tahun 2018 soal nomor ) sudah dibahas di sini dan UN tahun 2018 soal nomor 12 di sini.
Berikut ini tabel warna larutan indikator serta degradasi warna yang mungkin terjadi.
| Nama Larutan Indikator | Warna pH Rendah | pH Tengah | Warna pH Tinggi |
|---|---|---|---|
| Metil ungu 10B | kuning 0,0 | 1,0 | biru-violet 2,0 |
| Timol biru (transisi-1) | merah 1,2 | 2,0 | kuning 2,8 |
| Metil kuning | merah 2,9 | 3,5 | kuning 4,0 |
| Bromofenol biru | kuning 3,0 | 3.8 | biru 4,6 |
| Metil kongo | biru violet 3,0 | 4,0 | merah 5,0 |
| Bromokresol hijau | kuning 3,8 | 4,6 | biru 5,4 |
| Metil merah | merah 4,4 | 5,3 | kuning 6,2 |
| Metil ungu | ungu 4,8 | 5,1 | hijau 5,4 |
| Bromokresol ungu | kuning 5,2 | 6,0 | Ungu 6,8 |
| Bromtimol biru (transisi kedua) | kuning 6,0 | 6,8 | biru 7,6 |
| Fenol merah | kuning 6,4 | 7,2 | merah 8,0 |
| Naftolftalein | merah pucah 7,3 | 8,0 | Biru ke- hijauan 8,7 |
| Timol biru (transisi-2 | kuning 8,0 | 8,8 | biru 9,6 |
| Kresolftalein | bening 8,2 | 9,0 | Ungu 9,8 |
| Fenolftalein (transisi kedua) | bening 8,3 | 9,1 | fusia 10,0 |
| Kumarin | bening 9,2 | 9,9 | lime 10,5 |
| Timolftalein (transisi kedua) | bening 9,3 | 9,9 | biru 10,5 |
| Alizarin kuning | kuning 10,2 | 11,1 | merah 12,0 |
CMIIW. Sumber https://www.urip.info/