Seringkali dalam percobaan kimia analisa maupun kimia organik kita memerlukan larutan asam dengan konsentrasi tertentu untuk keperluan ekstraksi atau melarutkan beberapa material seperti logam atau sedimen. Larutan asam yang sering dipakai didalam percobaan kimia analisa adalah asam sulfat ( H² SO⁴ ). Larutan asam sulfat pekat yang tersedia di laboratorium biasanya konsentrasinya berkisar antara 96-98% b/b. Untuk mengecek konsentrasi larutan H² SO⁴ pekat ini anda bisa melihat tabel yang tercantum dalam container/botol wadah larutan H² SO⁴ tersebut.

Pada tabel tersebut terdapat informasi mengenai konsentrasi sampai densitas larutan H² SO⁴ pekat. Bila anda kesulitan mencari tempat dimana analis biasanya menyimpan asam sulfat pekat maka coba carilah di lemari asam, disinilah analis biasanya menyimpan larutan-larutan pekat. Dari asam sulfat pekat biasanya dibuat larutan-larutan asam sulfat yang konsentrasinya lebih rendah. Disini kita mencoba bagaimana mengubah konsentrasi larutan asam pekat dari 96% menjadi 5% b/b.

Asam sulfat pekat 96% memiliki densitas 1.84 g/mL, bila kita mengambil 10 mL larutan ini maka berat larutan asam sulfat pekat 96% tersebut asdalah

massa larutan asam sulfat pekat
= volume x densitas
= 10 mL x 1.84 g/mL
= 18.4 g

massa H2SO4 sendiri adalah
= masa larutan x konsentrasi
= 18.4 g x 96%
= 17.664 g

massa air
= massa larutan – massa H² SO⁴
= 18.4 g – 17.664 g
= 0.736 g

untuk membuat larutan dengan konsentrasi 5 % maka rumus yang digunakan adalah

5% = massa H2SO4 / (massa H2SO4 + massa air dari larutan + massa air tambahan)
5% = 17.664 / ( 17.664 + 0.736 g + x)
5% = 17.664 / (18.4 + x)
0.92 + 0.05x = 17.664
x = 353.28 g

Apabila kita asumsikan bahwa densitas air adalah 1 g/mL maka air yang ditambahkan untuk membuat larutan asam sulfat 5% dari larutan asam sulfat pekat 96% adalah sebanyak 353.28 mL untuk setiap 10 mL larutan H² SO⁴ pekat 96%.

Misalkan suatu indikator asam lemah kita definisikan sebagai HIn, dan reaksi kesetimbangan ionisasi indikator tersebut adalah sebagai berikut:

HIn	-><-	H+	+	In-
(biru)				(kuning)

maka kita dapat menulis persamaan Handerson-Hasselbalch untuk reaksi diatas sebagai:

pH = pKIn + log [In-]/[HIn]

Warna indikator akan berubah dari biru ke kuning atau sebaliknya pada kisaran pH tertentu yang disebut dengan pH transisi. Transisi perubahan warna indikator ini sangat tergantung dari kejelian mata pengamat untuk mendeteksi terjadinya perubahan warna sekecil apapun. Pada pH transisi ini terdapat dua bentuk indikator yaitu indikator yang tidak terionisasi (HIn) dan indikator yang terionisasi (In-), dan umumnya mata manusia hanya bisa mendetesi satu warna dibanding dengan warna yang lain apabila perbandingan konsentrasi antara keduanya 10:1. Jadi apabila warna kuning yang dominan teramati maka perbandingan [In-]/[HIn] adalah 10/1 dan bila warna biru yang dominan teramati maka [In-]/[HIn] = 1/10, dengan memasukan nilai ini ke persamaan diatas akan diperoleh:

pH = pKa + log [In-]/[HIn]
pH = pKa + log (10/1)
pH = pKa + 1

pH = pKa + log [In-]/[HIn]
pH = pKa + log (1/10)
pH = pKa -1

Ingat bahwa yang di contohkan disini adalah indikator yang bersifat asam lemah sehingga pKIn bisa diganti dengan pKa. Apa arti hasil persamaan diatas? artinya pH dimana indikator berubah dari satu warna ke warna yang lain mempunyai kisaran dari pKa+1 dan pKa-1 atau sebaliknya. Jadi bila indikator yang saya contohkan diatas memiliki pKa 6,2 maka warna biru akan teramati pada pH di bawah 5,2 dan warna kuning akan teramati pada pH mulai 7,2 lalu pada pH 5,2 sampai 7,2 yang teramati adalah campuran warna biru dan kuning atau menghasilkan warna hijau. (lihat ilustrasi dibawah ini)

pH yang terletak di tengah-tengah pH transisi ( 5,2 + 7,2)/2= 6,2 atau pH=pKa maka konsentrasi dua bentuk indikator adalah sama [In-] = [HIn], jadi untuk keperluan titrasi anda seharusnya memilih indikator yang mempunyai nilai pKa indikator sama dengan pH titik equivalent titrasi yang sedang anda lakukan atau setidaknya pH equivalen berada dalam pH transisi indikator yang akan digunakan atau juga pH nya mendekati pH transisi.

Sebgagi contoh. Titrasi 0.1 CH3COOH 100 mL dengan 0.1 NaOH, dengan menggunkan perhitungan secara stoikiometri kita ketahui untuk mencapai titik equivalen diperlukan NaOH sebanyak 100mL (lihat perhitungan dibawah ini).

	CH3COOH (aq)	+	NaOH (aq)	->	CH3COONa (aq)	+	H2O(l)
awal	10 mmol		10 mmol		-
reaksi	10 mmol		10 mmol		10 mmol
setimbang	-		-		10 mmol

CH3COONa adalah garam dari asam lemah dan basa kuat oleh sebab itu maka garam ini akan terhidrolisis sebagaian dengan raksi sebagai berikut;

CH3COO^- + H2O -> CH3COOH + OH^-

pH pada saat titik equivalen dapat dihitung sebagai berikut:

[OH-] = [( 1.0x10-14/1.75x10-5)x 0.05]^1/2
[OH-] = 7.56.10^-6
pOH = 5.12
pH = 14 – pOH
pH = 14 – 5.12
pH = 8.88

Jadi pH pada saat titik equivalen terjadi adalah 8.88 dengan mengetahui pH ini maka indikator yang cocok untuk titrasi asam asetat dengan NaOH adalah phenolphtalein (pp) dengan pH transisi antara 8,2-9.8 dan pKa phenolphtalein adalah 9, jadi pp sangat baik sekali untuk dipakai sebagai indikator pada titrasi ini mengingat pH saat titik equivalen yang hampir mendekati nilai pKa indikator.

Apabila kita memilih methyl merah sebagai indiator maka titik akhir titrasi akan teramati terlebih dahulu sebelum titik equivalen mengingat pH transisi methyl merah adalah 4.4-6.2. Sebaliknya bila kita menggunakan Thymolphtalein sebagai indikator maka titik akhir titrasi akan teramati sangat jauh dari titk equivalent sebab pH transisi indikator ini adalah 9.3-10.5 .

Kita bisa saja menggunakan indikator lain selain pp yang memiliki pH transisi yang hampir sama dengan pp yaitu Thymol biru 8.0-9.6 akan tetapi karena indikator ini mengalami perubahan warna dari kuning ke biru maka warna transisi indiator ini akan lebih susah diamati pada saat kita melakukan titrasi mengingat mata kita umumnya akan bisa melihat terjadinya perubahan warna yang lebih jelas bila salah satu perubahan warna indikator tersebut adalah tidak berwarna, dan hal ini dipenuhi oleh indikator pp yang berubah dari tidak berwarna menjadi merah keunguan, oleh sebab itulah indikator pp lebih banyak dipakai pada titrasi asam basa.

Titik akhir titrasi adalah keadaan dimana reaksi telah berjalan dengan sempurna yang biasanya ditandai dengan pengamatan visual melalui perubahan warna indikator. Indikator yang digunakan pada titrasi asam basa adalah asam lemah atau basa lemah. Asam lemah dan basa lemah ini umumnya senyawa organik yang memiliki ikatan rangkap terkonjugasi yang mengkontribusi perubahan warna pada indikator tersebut. Jumlah indikator yang ditambahkan kedalam larutan yang akan dititrasi harus sesedikit mungkin, sehingga indikator tidak mempengaruhi pH larutan dengan demikian jumlah titrant yang diperlukan untuk terjadi perubahan warna juga seminimal mungkin. Umumnya dua atau tiga tetes larutan indikator 0.1%(b/v) diperlukan untuk keperluan titrasi. Dua tetes (0.1 mL) indikator (0.1% dengan berat formula 100) adalah sama dengan 0.01 mL larutan titrant dengan konsentrasi 0.1 M.

Berikut adalah contoh perubahan warna pada beberapa indikator asam basa.

Methyl violet kuning-violet
Bromphenol Biru kuning-biru
Methyl Orange merah-kuning
Methyl Merah merah kuning
Bromcresol Hijau kuning-biru
Methyl Ungu ungu-hijau
Bromothymol Biru kuning-biru
Phenolphthalein tak berwarna-merah ke unguan
Thymolphthalein tak berwarna-biru
Alizarin Yellow R kuning-merah

Indikator asam basa akan memiliki warna yang berbeda dalam keadaan tak terionisasi dengan keadaan terionisasi. Sebagai contoh untuk indikator phenolphthalein (pp) seperti diatas dalam keadaan tidak terionisasi (dalam larutan asam) tidak akan berwarna (colorless) dan akan berwarna merah keunguan dalam keadaan terionisasi ( dalam larutan basa).

Warna yang akan teramati pada penentuan titik akhir titrasi adalah warna indikator dalam keadaan transisinya. Untuk indikator pp karena indikator ini bertransisi dari takberwarna menjadi merah keungguan maka yang teramati untuk titik akhir titrasi adalah warna merah muda (perhatikan warna larutan dalam gambar diatas), untuk contoh yang lain adalah methyl merah karena dia bertransisi dari merah ke kuning, maka bila indikator ini dipakai dalam titrasi maka pada titik akhir titrasi warna yang teramati adalah campuran merah dengan kuning yaitu menghasilkan warna orange.