Asam kuat dan asam lemah

Pada 0.100 M, asam klorida terionisasi sempurna dan memiliki pH 1.00, sedangkan asam asetat baru melepaskan 1.3% protonnya dan memiliki pH 2.87.

Asam klorida dan cuka sama-sama asam, tetapi tidak ada yang memasak dengan asam klorida. Perbedaannya bukan hanya jumlah asam dalam botol. Pada konsentrasi yang sama pun, ada asam yang melepaskan hampir seluruh protonnya, dan ada yang mempertahankan sebagian besar protonnya. Ahli kimia menyebut jenis pertama asam kuat dan jenis kedua asam lemah. Kekuatan menyatakan sejauh mana asam terionisasi dalam air; konsentrasi menyatakan banyaknya asam yang terlarut. Keduanya berbeda, dan asam kuat yang encer bisa kurang asam daripada asam lemah yang pekat.

Asam kuat terionisasi sempurna

OpenStax mencantumkan enam asam kuat yang umum: asam perklorat HClO₄, asam klorida HCl, asam bromida HBr, asam iodida HI, asam nitrat HNO₃, dan asam sulfat H₂SO₄. Untuk asam kuat monoprotik seperti HCl, ionisasi dalam larutan encer hampir sempurna, sehingga [H₃O⁺] kira-kira sama dengan konsentrasi asam. Asam sulfat hampir sepenuhnya melepaskan proton pertama, tetapi ionisasi kedua merupakan kesetimbangan yang dapat menambah H₃O⁺. Larutan HCl 0.100 M memiliki [H₃O⁺] = 0.100 M dan pH 1.00; larutan 0.0010 M memiliki pH 3.00. Enam basa kuat yang umum adalah hidroksida litium, natrium, kalium, kalsium, stronsium, dan barium, yang melepaskan OH⁻ sepenuhnya.

Asam lemah dan Ka

Sebagian besar asam bersifat lemah. Asam asetat, yaitu asam dalam cuka, membentuk kesetimbangan dalam air: CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O⁺ + CH₃COO⁻. Kekuatannya diukur dengan tetapan ionisasi asam, Ka = [H₃O⁺][CH₃COO⁻] / [CH₃COOH]. Untuk asam asetat, Ka = 1.8 × 10⁻⁵, sehingga pKa = 4.74; PubChem mencantumkan pKa hasil pengukuran sebesar 4.76 pada 25 °C. Asam format sekitar sepuluh kali lebih kuat, dengan Ka = 1.8 × 10⁻⁴. Semakin besar Ka, semakin kuat asamnya.

Untuk mencari pH asam lemah, selesaikan kesetimbangannya. Untuk asam asetat 0.100 M, misalkan x adalah jumlah yang terionisasi: x² / (0.100 − x) = 1.8 × 10⁻⁵. Karena x kecil, x² ≈ 1.8 × 10⁻⁶ dan x ≈ 1.3 × 10⁻³ M. pH-nya 2.87, dan persentase ionisasi adalah (1.3 × 10⁻³ / 0.100) × 100 = 1.3%. Hanya sekitar satu dari tujuh puluh lima molekul yang melepaskan protonnya, yang ditampilkan di laboratorium sebagai satu molekul terpisah dari seratus molekul. Penyelesaian tanpa pendekatan x kecil menghasilkan pH 2.88, dan laboratorium menggunakan penyelesaian tepat itu.

Pengenceran mengubah persentase

Turunkan konsentrasi asam asetat dengan penggeser di laboratorium. Pada 0.010 M, sekitar 4.2% terionisasi, dan pada 0.0010 M sekitar 12.5%. Ka tetap sama, tetapi persentase ionisasi bertambah saat asam semakin encer karena kesetimbangan bergeser ke sisi dengan jumlah partikel lebih banyak. Asam kuat tetap 100% pada setiap konsentrasi. Karena itu, persentase ionisasi bukan sifat tetap suatu asam, sedangkan Ka merupakan sifat tetapnya.

Basa lemah bekerja dengan cara yang sama, menggunakan tetapan ionisasi basa, Kb. Amonia mengambil proton dari air untuk membentuk NH₄⁺ dan OH⁻ dengan Kb = 1.8 × 10⁻⁵. PubChem mencantumkan pH amonia 0.1 N sebesar 11.1, jauh di bawah pH 13 untuk basa kuat pada konsentrasi yang sama.