Huruf pH berdiri setengah terendam air di dalam gelas kimia, dan larutan di atasnya berubah warna seperti indikator universal, dari merah lewat kuning dan hijau ke biru dan ungu. Setetes cairan jatuh dari buret, sebuah lingkaran menyebar di permukaan, gelembung naik dari dasar, pengaduk berputar, bola elektroda kaca menyala. Alat di sudut menunjukkan angka, dan penanda pada strip indikator di bawah bergeser ke kotak yang sama.
Lembar satuan
kimia dan laboratorium lembar 1/1 · revisi 2026-09Derajat keasaman (pH) pH
Besaran di luar SI · besaran: keasaman larutan, logaritma tak berdimensi dari aktivitas ion hidrogen
Skala logaritmik yang tidak punya satuan
Pada 1909 ahli kimia Denmark Søren Sørensen meneliti di laboratorium pabrik bir Carlsberg bagaimana enzim bergantung pada keasaman sari malt, dan setiap hari mencatat konsentrasi seperti 0,000 000 1 mol per liter. Bosan menghitung nol, ia mengusulkan agar yang ditulis bukan bilangannya sendiri, melainkan hanya eksponennya tanpa tanda minus, sehingga sepersepuluh juta menjadi angka tujuh yang sederhana, dan sejak itu keasaman diukur dengan angka yang tidak diikuti satuan apa pun.
Penulisan ini praktis tetapi menjebak: selisih satu satuan berarti perubahan sepuluh kali, sehingga larutan pH 3 bukan sepertiga lebih asam daripada larutan pH 5, melainkan seratus kali, dan dua nilai pH tidak bisa dijumlahkan maupun dirata-ratakan. Mencampur volume yang sama dari larutan pH 2 dan pH 4 tidak menghasilkan 3, tetapi 2,30, karena yang dijumlahkan adalah konsentrasinya sendiri, dan logaritma diambil dari jumlahnya.
Halaman ini menunjukkan bagaimana pH berperilaku dalam titrasi, mengapa angka tujuh netral hanya pada dua puluh lima derajat, dan mengapa besaran yang diukur setiap penghobi akuarium sampai kini belum bisa diukur secara ketat tanpa kesepakatan tentang apa yang dianggap aktivitas satu ion tunggal.
Ditulis dengan p kecil dan H besar, selalu dalam urutan ini dan tanpa spasi: pH, bukan PH atau Ph, karena huruf kecil menyatakan operasi dan huruf besar menyatakan unsur kimia. Angkanya ditulis sesudah lambang, seperti suhu dalam derajat: pH 7,40, dan tidak ada satuan yang ditulis di belakangnya.
pH bukan konsentrasi asam dan bukan pula kekuatannya: cuka dan asam klorida dengan konsentrasi yang sama memberi pH 2,9 dan 1,0, sedangkan larutan penyangga dapat mengandung banyak asam tetapi tetap menunjukkan angka yang hampir netral. Jangan pula disamakan dengan pKa, yang merupakan sifat asam itu sendiri dan tidak bergantung pada berapa banyak yang dituang, sedangkan pH adalah sifat larutan.
01 · Definisi
logaritma · aktivitas · titik netralDerajat keasaman pH adalah logaritma desimal bertanda negatif dari aktivitas ion hidrogen dalam larutan. Aktivitas tidak berdimensi karena diukur terhadap konsentrasi standar satu mol per liter, sehingga logaritmanya pun tidak berdimensi: pH tidak diukur dalam satuan apa pun, hanya dinyatakan dengan angka.
Dalam larutan encer, aktivitas hampir sama dengan konsentrasi, dan pH dapat dihitung langsung dari mol per liter, sedangkan dalam larutan pekat dan air laut ion-ion saling mengganggu dan selisih antara konsentrasi dan aktivitas mencapai persepuluhan satuan. Air sendiri sedikit terurai menjadi ion hidrogen dan hidroksida, hasil kali aktivitas keduanya pada 25 °C sama dengan 10⁻¹⁴, dan larutan yang berisi keduanya sama banyak disebut netral, yaitu pH 7.
Hasil kali ion air meningkat cepat seiring suhu, sehingga titik netral turun menjadi 6,13 saat mendidih dan naik menjadi 7,47 pada nol derajat; larutan pH 7 pada 50 °C sudah sedikit basa, meskipun angkanya tetap.
Dua tetes yang mengubah warna gelas
Di kiri, titran menetes dari buret ke gelas kimia berisi 25 mililiter larutan; cairan diwarnai indikator universal sesuai pH-nya saat itu, dan alat di sudut menunjukkan angkanya. Di kanan, kurva titrasi tumbuh: bagian yang sudah dilalui digambar dengan garis tebal berwarna indikator, sisanya dengan garis putus-putus abu-abu tipis; garis putus-putus mendatar adalah titik netral pH 7, yang tegak adalah titik ekuivalen, tempat titran yang ditambahkan tepat sebanyak yang dibutuhkan seluruh asam atau basa.
Campur pH 2 dan pH 4 — hasilnya bukan tiga
Satu liter larutan pH 2 berisi seperseratus mol ion hidrogen, satu liter larutan pH 4 berisi sepersepuluh ribu, sehingga setelah dicampur dua liter berisi 0,0101 mol, yaitu 0,00505 per liter, dan itu adalah pH 2,30. Larutan yang asam hampir sepenuhnya menentukan hasil, yang kurang asam hanya menambah pengenceran, karena itu pH rata-rata beberapa sampel, bila dicatat dalam laporan sebagai rata-rata biasa, selalu keliru menggambarkan sampel yang paling asam.
02 · Konversi
konsentrasi · zat · suhuDari angka di alat ke mol per liter
Masukkan pH, konsentrasi ion hidrogen atau hidroksida, atau pOH, dan halaman ini akan menghitung sisanya, membandingkan larutan dengan zat yang dikenal, dan menunjukkan letak titik netral pada suhu lain. Di semua tab larutannya sama; yang berubah hanya pembandingnya.
Kaidah untuk diingat: setiap satuan pH adalah perubahan konsentrasi sepuluh kali, setiap 0,3 satuan dua kali.
Konversi ini menganggap aktivitas sama dengan konsentrasi, yang hanya benar untuk larutan encer; di air laut, darah, dan asam kuat koreksi koefisien aktivitas menggeser jawabannya satu sampai dua persepuluhan. Nilai pH zat-zat bersifat tipikal, bukan baku: pada air jeruk nipis, kopi, dan hujan, selisih antarsampel mencapai setengah satuan.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Alat ukur
kertas · kaca · platina · penyanggaDengan apa ion hidrogen ditangkap
Pelangi di atas strip
Indikator universal adalah campuran beberapa zat warna, masing-masing berubah warna dalam rentang sempitnya sendiri, sehingga bersama-sama mewarnai seluruh skala dari merah sampai ungu. Strip dicelupkan ke larutan, larutan naik di kertas, dan warnanya dibandingkan dengan mata terhadap skala cetak; ketelitiannya sekitar satu satuan, tetapi jawabannya siap dalam sedetik dan tidak memerlukan alat apa pun.
Kaca yang merasakan asam
Bola tipis dari kaca khusus menggembung di permukaannya, dan ion hidrogen bertukar dengan lapisannya yang terhidrasi, sehingga timbul beda potensial antara larutan dalam dan luar. Pada 25 °C beda potensial ini berubah 59,16 milivolt per satuan pH, dan saat dipanaskan kemiringannya bertambah, karena itu pH meter yang layak selalu juga mengukur suhu.
Titik nol seluruh elektrokimia
Lempeng platina berlapis platina hitam yang berpori dibasuh hidrogen pada tekanan satu bar, dan di atasnya terbentuk kesetimbangan antara gas dan ion hidrogen dalam larutan. Elektroda seperti ini merepotkan dan rewel, tetapi potensialnya mengikuti rumus definisi itu sendiri tanpa perantara, dan larutan penyangga primer yang dipakai untuk mengkalibrasi semua elektroda kaca di dunia justru disertifikasi dengannya.
Tiga gelas sebelum setiap pengukuran
Elektroda kaca menua, titik nol dan kemiringannya bergeser, karena itu sebelum bekerja alat diperiksa dengan penyangga ber-pH diketahui, biasanya 4,01, 7,00, dan 10,01 pada 25 °C, lalu garis lurusnya ditarik ulang. Alat tanpa kalibrasi semacam itu menampilkan angka dua desimal, tetapi desimal kedua hanya jujur sampai elektroda dipindahkan ke larutan yang tidak dikenal.
05 · Aturan penulisan
lambang sebelum angka · tanpa satuan · dengan suhuAngka sesudah lambang, tanpa satuan
Lambang pH ditulis sebelum angka, seperti nama skala, bukan sesudahnya seperti satuan, dan di samping nilai yang teliti dicantumkan suhu saat nilai itu diperoleh.
Baris pertama di kanan menaruh lambang sesudah angka, seolah pH adalah satuan, baris kedua menulis P besar yang tidak bermakna dalam kimia, dan baris ketiga memberi eksponen satuan mol per liter, padahal mol hanya ada dalam konsentrasi. Baris keempat mengubah logaritma menjadi persen, sehingga penurunan 0,3 tampak kecil, padahal ion hidrogen tinggal separuh, baris kelima menambahkan «satuan» yang tidak ada, dan baris keenam merata-ratakan logaritma di tempat yang seharusnya merata-ratakan konsentrasi.
06 · Satuan tetangga
konsentrasi · logaritma · jumlah zatDi bawah logaritma pH terdapat konsentrasi dalam mol per liter, logaritmanya sendiri menjadikannya kerabat desibel, yang juga memampatkan puluhan orde ke dalam skala pendek, dan mol tetap satu-satunya satuan SI yang menghubungkan pH dengan sistem itu.
Konsentrasi yang diambil logaritmanya, sekaligus yang dipakai untuk menghitung berapa banyak asam yang dituang.
Juga logaritma tak berdimensi, tetapi dari rasio daya dan dengan faktor sepuluh.
Jumlah zat, yang menghubungkan pH dengan Sistem Satuan Internasional.
07 · Bagian sejarah
arsip · dari pabrik bir ke IUPACBagaimana nol-nol menjadi skala
{title}
{text}
Empat anak tangga yang tidak muat di satu halaman
Tinggi batang adalah konsentrasi ion hidrogen pada skala biasa, bukan logaritmik, untuk pH 1, 2, 3, dan 4. Setiap batang berikutnya sepuluh kali lebih rendah daripada sebelumnya, dan batang keempat sudah nyaris tak terlihat; bingkai menyusurinya satu per satu.
Sørensen memilih logaritma bukan karena keindahan, tetapi karena tanpa itu besaran yang ia tangani tidak akan muat di kertas mana pun: tujuh anak tangga dari pH 1 sampai pH 7 akan meregangkan skala linear sepuluh juta kali.
Besaran yang tak bisa diukur tanpa kesepakatan
Definisinya berbicara tentang aktivitas satu ion hidrogen, tetapi termodinamika hanya dapat mengukur hasil kali aktivitas ion-ion yang muatannya berlawanan, karena larutan selalu netral secara listrik dan satu ion tidak bisa dikeluarkan sendirian. Karena itu, menurut definisi yang ketat, tidak ada alat yang mengukur pH; yang dapat dijangkau hanyalah besaran yang melibatkan ion klorida bersama hidrogen.
Celah itu ditutup dengan kesepakatan: menurut konvensi Bates–Guggenheim, koefisien aktivitas ion klorida dihitung dengan rumus sederhana dari teori larutan, lalu sel Harned dengan elektroda hidrogen dan elektroda perak–perak klorida tanpa sambungan cair memberikan nilai pH primer untuk beberapa larutan penyangga acuan. Semua pengukuran lain di Bumi bersandar pada penyangga ini melalui rantai kalibrasi.
Jadi, dalam setiap angka pH, selain pengukurannya sendiri, ada pula sebuah kesepakatan, dan dua laboratorium sepakat hingga seperseratus satuan bukan karena mengukur alam yang sama, tetapi karena memakai konvensi yang sama dan dikalibrasi dengan penyangga yang sama.