Tabel M-R-S

Tabel M-R-S adalah salah satu metode tabulasi mol zat dalam reaksi kesetimbangan. M-R-S adalah singkatan dari "mula-mula, reaksi, dan setimbang". Paling banyak dimanfaatkan dalam memantau perubahan konsentrasi reaktan dan juga mengatur sejumlah kondisi yang hendak diinginkan.

Contoh

Untuk menggambarkan proses, dapat memperhatikan kasus pelarutan asam lemah, (HA misalnya), dalam air. Perhitungan pH larutan, perlu dicatat dalam contoh ini, diasumsikan bahwa asam tidak terlampau lemah, dan konsentrasi tidak terlalu encer, sehingga konsentrasi ion [OH⁻] dapat diabaikan. Hal ini setara dengan asumsi bahwa pH akhir berada di bawah 6 atau sekitarnya. Lihat pula: perhitungan pH.

Pertama, dituliskan persamaan reaksi setaranya:

H A ⇌ A − + H + {\displaystyle HA\rightleftharpoons A^{-}+H^{+}} $HA\rightleftharpoons A^{-}+H^{+}$

Kolom pada tabel menunjukkan tiga spesies dalam kesetimbangan:

R	[HA]	[A⁻]	[H⁺]
M	C_a	0	0
R	−x	+x	+x
S	C_a − x	x	x

Baris pertama, diberi label M (mula-mula), adalah kondisi awal: konsentrasi nominal asam adalah C_a dan di tahap awal tidak terdisosiasi, sehingga konsentrasi A⁻ dan H⁺ adalah nol.

Baris kedua, diberi label R (reaksi), menjelaskan perubahan yang terjadi selama reaksi. Ketika asam terdisosiasi, konsentrasinya berubah sejumlah −x, dan konsentrasi A⁻ dan H⁺ keduanya berubah sejumlah +x. Hal ini mengikuti kaidah neraca massa (jumlah total masing-masing atom/molekul harus tetap sama) dan neraca muatan (jumlah muatan listrik sebelum dan setelah reaksi harus nol).

Perlu dicatat bahwa koefisien di depan x berkait dengan perbandingan mol reaktan terhadap produk. Sebagai contoh, jika persamaan reaksi memiliki 2 ion H⁺ dalam produknya, maka "perubahan" sel tersebut adalah 2x.

Baris ketiga, diberi label S, adalah jumlah dua baris di atasnya dan menunjukkan konsentrasi akhir masing-masing spesies pada kesetimbangan.

Dapat dilihat dari tabel bahwa pada kesetimbangan, [H⁺] = x.

Untuk menentukan x, tetapan kesetimbangan harus diketahui.

K a = [ H + ] [ A − ] [ H A ] {\displaystyle K_{a}={\frac {[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}}} $K_{a}={\frac {[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}}$

Konsentrasi disubstitusikan dengan nilai yang terdapat dalam baris terakhir tabel M-R-S.

K a = x 2 C a − x {\displaystyle K_{a}={\frac {x^{2}}{C_{a}-x}}} $K_{a}={\frac {x^{2}}{C_{a}-x}}$

x 2 + K a x − K a C a = 0 {\displaystyle x^{2}+K_{a}x-K_{a}C_{a}=0} $x^{2}+K_{a}x-K_{a}C_{a}=0$

Dengan nilai spesifik C_a dan K_a persamaan kuadrat ini dapat digunakan untuk menentukan nilai x. Diasumsikan^[a] bahwa p H = − log ⁡ [ H + ] {\displaystyle pH=-\log[H^{+}]} $pH=-\log[H^{+}]$ maka pH dapat dihitung sebagai p H = − log ⁡ x {\displaystyle pH=-\log x} $pH=-\log x$ .

Jika derajat disosiasi cukup kecil, C_a ≫ x maka persamaan dapat disederhanakan menjadi:

K a = x 2 C a {\displaystyle K_{a}={\frac {x^{2}}{C_{a}}}} $K_{a}={\frac {x^{2}}{C_{a}}}$

dan p H = 1 / 2 ( p K a − log ⁡ C a ) {\displaystyle pH=1/2(pK_{a}-\log C_{a})} $pH=1/2(pK_{a}-\log C_{a})$ . Pendekatan ini cocok untuk nilai pK_a yang lebih besar daripada 2 dan konsentrasinya cukup tinggi.

Catatan kaki

↑ Perlu dicatat bahwa pH sama dengan −log [H+] apabila [H+] adalah aktivitas (A) ion hidrogen. Dalam larutan encer konsentrasi hampir sama dengan aktivitas.