BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL
4.2. Pengujian Rangkaian LCD
4.3 Pengujian tampilan data hasil 46
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Ada dua cara yang umum dilakukan dalam melakukan pengukuran kadar pH suatu cairan atau larutan, yaitu dengan menggunakan kertas lakmus dan pH meter.
Perbedaan pokok dari kedua alat tersebut adalah tampilan dan keakuratan hasil dari pengukuran yang dilakukan. Kertas lakmus mempunyai output berupa perubahan warna dari setiap pengukuran kadar pH yang dilakukan. Cara ini kurang akurat, karena outputnya berbentuk perkiraan yang mendekati dengan skala pH standar. Sedangkan pH meter adalah suatu alat pengukur pH modern yang mana outputnya dalam tampilan digital. Namun pada umumnya pH meter harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan. Kalibrasi dilakukan dengan mengadjust pH meter sesuai cairan pH standar (Buffer Solution) yang diukur.
Dalam tugas akhir ini penulis membuat alat pengukur pH air dengan tampilan digital dengan menggunakan sensor Vernier PH BTA dan berbasis arduino.
Sensor pH yang dicelupkan ke dalam cairan atau larutan akan menghasilkan sinyal tegangan analog, yang kemudian dikelolah oleh arduino sesuai dengan program yang sudah dibuat dan hasilnya ditampilkan pada LCD. Alat ini mampu mengukur kadar pH suatu cairan atau larutan dengan range pH 0-14. Alat ukur pH air yang dirancang dapat menampilkan dan memonitoring data secara real time dengan record data secara otomatis di microsoft excell. Keakuratan output dari sensor ini dapat langsung dibandingkan atau diverifikasi dengan skala pH dan pH meter standar ( Norton N dan Harry, 2002 ).
1.2 Rumusan Masalah
Adapun Rumusan masalah penulisan laporan tugas akhir ini adalah : 1. Bagaimana cara kerja Sensor Vernier pH BTA sebagai sensor pH air ? 2. Bagaimana hasil pengukuran pH air dapat di monitor secara real time ?
3. Bagaimana Kinerja Alat monitoring pH air berbasis mikrokontroler ATMega8 dan sensor Vernier pH BTA ?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari dibuatnya alat ini adalah :
1. Untuk mengetahui cara kerja sensor Vernier pH BTA sebagai sensor pH air.
2. Untuk menampilkan hasil pengukuran pH air yang dapat di monitor secara real time.
3. Untuk mengetahui kinerja alat monitoring pH air berbasis mikrokontroler ATMega 8 dan sensor Vernier pH BTA .
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah : 1. Sensor pH yang digunakan sensor Vernier pH BTA.
2. Program yang digunakan adalah Software PLX plx daq yang terhubung ke visual basic .
3. Informasi pembacaan sensor Vernier pH BTA ditampilkan pada LCD 16x2.
4. Penentuan pH dilakukan dengan metode potensiometri.
5. Informasi hasil pembacaan sensor di tampilkan secara realtime dikomputer dengan record data secara otomatis di Ms. Excel .
1.5 Metodologi Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa proyek ini adalah :
1. Studi Literatur
Mempelajari dan mengambil data-data dari pengetahuan pustaka, pengetahuan kuliah, serta mengkaji referensi berupa buku, majalah, jurnal, artikel-artikel dari internet yang kemudian dianalisis dan ditulis secara sistematis menjadi sebuah bahan penelitian.
2. Konsultasi dan Diskusi
Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing serta berdiskusi dengan orang yang memiliki kompetensi di bidang elektronika, jaringan komunikasi, dan pemrograman untuk mendapatkan saran serta masukan yang bermanfaat.
3. Pengumpulan Bahan
Bahan yang dibutuhkan adalah sensor Vernier pH BTA, Mikrokontroller ATMega 8, dan LCD 16x2, Buzzer, dan USB to TTL.
4. Perancangan dan pembuatan alat
Merencanakan peralatan baik software maupun hardware.
5. Pengujian Alat
Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai dengan yang telah direncanakan.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Membahas tentang ATMega 8, Sensor pH, Visual Basic, LCD ( Liquid Crystal Display ), Buzzer, dan Power Supply, USB To TTL.
BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Membahas tentang Diagram Blok Sistem, Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8, Rangkaian LCD, Rangkaian Sensor pH, Rangkaian Buzzer, Rangkaian Power Supply, Rangkaian USB to TTL dan Flowchart System.
BAB IV : PENGUJIAN DAN HASIL
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.
BAB V : KESIMPULAN dan SARAN
Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam pengembangan rancangan tersebut.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 AVR Mikrokontroller ATMega 8
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte. AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V .
Gambar 2.1 mikrokontroller ATMEGA 8
2.1.1 Konfigurasi Pin ATMega 8
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8
ATMega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATMega8.
a. VCC merupakan supply tegangan digital.
b. GND merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0) didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi- directional I/O dengan internal pull-up resistor.
Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input kerangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sewdangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang diuigunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port B Port pin Alternate Functions
PB7 XTAL2 (chip clock oscillator pin2) TOSC2 (timer oscillator pin 2)
PB6 XTAL1 (Chip Clock Oscillator Pin 1 Or External Clock Input) TOSC1 (timer oscillator pin 1)
PB5 SCK (SPI Bus Master Clock Input)
PB4 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB3 MOSI (SPI bus master output/Slave Output)
OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) PB2 SS (SPI Bus Master Slave Select)
OC1B (Timer/Counter1 Output Compare Match B Output) PB1 OC1A ((Timer/Counter1 Output Compare Match A Output) PB0 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
d. Port C (PC5 ...PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masintg-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 samapai dengan pin C.6. sebagai keluaran/ output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (source). ADC 6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital. 12C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORT C. 12C digunakan unrtuk komunikasi data type 12C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck, dll.
e. RESET/PC6 jika RSTDISBL Fuse deprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clocknya tidak bekerja. RESET merupakan salah satu pin penting di mikrokontroller, RESET dapat digunakan untuk merestart program.
Pada ATMega8 pin RESET digabungkan dengan salah satu pin IO (PC6). Secara default PC6 ini di disable dan diganti menjadi pin RESET. Kita dapat melakukan konfigurasi di fuse bit untuk melakukan pengaturannya.
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port C
SDA (Two-Wire Serial Bus Data Input/Output Line) PC3 ADC3 (ADC input channel 3) lain. Hanya saja pada port ini tidak terdpata kegunaan-kegunaan yang lain.
Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
Tabel 2.3 Fungsi Alternative Port D Port Pin Alternate Function
PD7 AIN1 (Analog comparator negative input) PD6 AIN0 (Analog comparator positif input) PD5 T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input) PD4 XCK (USART External Clock Input/Output) PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD2 INTO (External Interrupt 0 Input) PD1 TXD (USART Output Pin) PD0 RXD (USART Input Pin)
USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardwere. Interupsi biasanya digunakan sebagai celaan dari program.
Misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardwere/softwere maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
g. AVcc, pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka Avcc harus dihubungkan ke VCC low passfilter.
h. AREF, merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.1.2 Status Register
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi intruksiaritmatika. Informasi ini digunakan untuk Altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logis Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian intruction set reference.
Dalam hal ini untuk membuang beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan intruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui softwere.
Gambar 2.3 Status Register Atemega 8
Penjelasan : 1. Bit 7 (I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di set agar semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun yang secara umum akan di abaikan. bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardwere setelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi SEI dan CLL.
2. Bit 6 (T)
Merupakan bit copy storage. intruksi bit copy intruction BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. sebuah bit dari sebuah register dalam register file dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat di salin ke dalam bit di dalam register pada register file dengan menggunakan perintah BLD.
3. Bit 5 (H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD.
4. Bit 4 (S)
Merupakan Sign Bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif diantara Negative Flag (N) dan two’s Complemen Overflow Flag (V).
5. Bit 3 (V)
Merupakan Bit Zero Flag. bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
8. Bit 0 (C)
Merupakan bit Carry Flag. bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sistem dalam sebuah aritmatika atau logika.
3.1.3 Arsitektur Mikrokontroller ATMega8
Gambar 2.4 Blok Diagram Fungsional ATmega8
2.1.4 Kebutuhan Clock ATMega8
Sumber clock pada ATMega8 secara garis besar ada 2 buah, yaitu clock internal dan clock external. Untuk clock internal maksimum clock yang dapat digunakan adalah 8MHz, sedangkan untuk clock external maksimum clock yang dapat digunakan adalah sebesar 16MHz. Lebih jelasnya mengenai berbagai macam sumber clock dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.4 Clock ATMega8
Device Clocking Option CKSEL3..0
External Crystal/Ceramic Resonator 1111 – 1010
External Low-frequency Crystal 1001
External RC Oscillator 1000 – 0101
Calibrated Internal RC Oscillator 0100 – 0001
External Clock 0000
2.1.5 Memori AVR ATMega 8
Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : a. Memori Flash
Memori Flas adalah memori ROM menjadi kode-kode program berada. Kata Flash menunjukkan jenis ROM yang dapat di tulis dan di hapus secara elektrik.
memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot.
bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program aplikasi berada. bagian boot adalah bagian yang di gunakan khusus untuk booting awal yang dapat di program untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer / downloader, misalnya melalui USART.
b. Memori Data
Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program.
memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu : 32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Aritmatich logic unit), dalam intruksi assembler setiap intruksi harus melibatkan GPR.
Dalam bahasa C biasanya di gunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilai-nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor
komputer sehari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang di fungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroller seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain.
c. EEPROM
EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya ( Dayat, 2009 ).
Gambar 2.5 Peta Memori ATMEGA8 2.1.6 Timer / Counter 0
Timer Counter 0 adalah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer Counter dapat di gunakan untuk :
Timer / Counter biasa
Clear Timer On Company Match (Selain Atmega8)
Generator frekuensi (selain ATMega8)
Counter pulsa eksternal
2.1.7 Komunikasi Serial Pada ATMega8
Mikrokontroller AVR Atmega 8 memiliki port USART pada pin 2 dan pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroller dengan komputer.
USART dapat di fungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang di gunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock.Sedangkan asinkron berarti transmiter dan receiver mempunyai sumber clock sendiri - sendiri. USART terdiri dalam tiga block yaitu clock generator, clock transmiter, dan clock receiver. (Hari, 2012)
2.1.8 Kelebihan (Fitur) Mikrokontroler AVR ATmega8
Mikrokontroler AVR ATmega8 merupakan CMOS dengan konsumsi daya rendah, mempunyai 8-bit proses data (CPU) berdasarkan arsitektur AVR RISC.
Dengan mengeksekusi instruksi dalam satu (siklus) clock tunggal, ATmega8 memiliki kecepatan data rata-rata (throughputs) mendekati 1 MIPS per MHz, yang memungkinkan perancang sistem dapat mengoptimalkan konsumsi daya dan kecepatan pemrosesan.
1. Kinerja Tinggi, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller
Seperti yang disebutkan Atmel dalam websitenya "The low-power Atmel 8-bit AVR RISC-based microcontroller... The device supports throughput of 16 MIPS at 16 MHz and operates between 2.7-5.5 volts".
2. Kemajuan Arsitektur RISC
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur Reduced Instruction Set (RISC) atau " set instruksi Komputasi yang disederhanakan".
3. Daya Tahan Tinggi dan Segmen Memori non-volatile.
Mikrokontroler AVR memiliki daya tahan data (retensi data) 20 tahun ketika suhu mencapai 85°C atau 100 tahun ketika suhu mencapai 25°C.
4. Fitur Perangkat
Mikrokontroler AVR memiliki fitur tambahan yang sangat membantu kita untuk melakukan penelitian yang lebih baik, seperti terdapat ADC, PWM dan Timer.
5. Fitur Spesial
Mikrokontroler ini memiliki fitur menarik yang patut dicoba seperti 5 mode Sleep, eksternal dan internal interupsi, dan kalibrasi RC Oscillator internal.
6. Input Output dan Kemasan
ATmega8 mempunyai 23 jalur Program sehingga memungkinkan kita untuk mengontrol lebih banyak device/ perangkat, seperti Tombol/ switch, LED, buzzer dan LCD.
7. Tegangan yang Beroperasi dan Tingkat Kecepatan
ATmega8 memiliki operasi tegangan dari 2,7 Volt sampai 5,5 Volt. Ini sangat membantu kita untuk menghemat listrik. Kecepatan maksimal bisa mencapai 16 MHz (tanpa overclock).
8. Konsumsi daya ketika 4 Mhz, 3V, 25°C
ATmega8 membutuhkan arus yang sangat kecil dibanding komponen analog yang biasa kita pakai. Hal ini dibuktikan dengan konsumsi daya konsentrasi ion hidrogen. Pengukuran pH dalam suatu industri sangat penting peranannya, termasuk dalam pembuatan bubur kayu yang akan diproses menjadi pulp (bubur kertas), adapun manfaat dari pengukuran ph tersebut antara lain : 1. Menghasilkan operasi yang tepat dalam memantau pengaruh SO2 di menara
pendingin dan cairan panas dalam sistem akumulator.
2. Mencegah korosi (pengkaratan) pada peralatan dengan mempertahankan pH pada kondisi netral, seperti mempertahankan pH ClO2 di menara pemutih pada posisi netral.
3. Mencegah seluruh reaksi kimia yang berada pada kondisi pH optimum yang rendah, seperti pada menara D1 Dan D2 yang merupakan tempat pemutih bubur kayu.
4. Membantu operator dalam mencegah kondisi pH dibawah batas yang diinginkan , sehingga didapatkan proses operasi yang lebih hemat.
5. Membantu dalam pengaturan kondisi basa atau kondisi asam dalam proses operasi produksi.
6. Mengendalikan pH dari senyawa kimia yang akan dibuang ke sungai.
Dari manfaat pengukuran pH tesebut dapat diketahui dari Gambar 2.6, skala pH yang menunjukkan keasaman atau kebasaan dari cairan-cairan yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Gambar 2.6 Skala pH keasaman atau kebasaan
2.2.1 Prinsip Umum Asam Dan Basa
Hubungan antara pH dan konsentrasi ion H (Hidrogen) dinyatakan sebagai berikut:
- Log 10 [H] = pH ...( 2.1 )
Dimana [H] = molalitas dari ion hidrogen. Dengan memperhatikan air bersih, hasil dari kebanyakan OH- dan H+ dari air adalah 1. 10-14 dan jumlah H+ dan OH- adalah sama. Sebab itu [H+] = [OH-] = 10-7, atau pH air adalah 7. Jadi, pH adalah netral. Untuk pengukuran pH suatu baterai terdiri dari satu batang elektroda dan tanda elektroda yang digunakan. Pada tahun 1909, Sorenson mengusulkan bahwa keadaan pH diambil dari konsentrasi ion hidrogen untuk menggambarkan tingkat keasaman.
Ia mendefinisikan pH sebagai negatif logaritma dari konsentrasi ion hidrogen atau sebagai logaritma yang berbanding terbalik dari konsentrasi ion hidrogen.
( pH =log ( ) 1 H )...( 2.2 ) Jika konsentrasi ion hidrogen = 1/10x , maka pH menjadi 7.
Gambar 2.7 Skal Nilai pH – VS – Tabel konsentrasi ion Hidrogen
2.2.2 Kekuatan Asam Dan Basa
Menurut teori Arrhenius, suatu zat dikatakan asam bila zat tersebut dalam air dapat menghasilkan ion H+, banyak sedikitnya ion H+ dalam larutan asam menentukan besar kecilnya derajat keasaman larutan tersebut. Asam-asam kuat seperti HCI, H2SO4 atau HNO3 dalam air akan terionisasi sempurna. Sedangkan asam lemah seperti CH3COOH, H3PO4 dan HCN dalam air hanya sedikit yang terionisasi. Oleh karena itu ion H+ dalam larutan asam lemah kecil. Ukuran kekuatan asam dinyatakan dengan ketetapan asam yang dinyatakan dengan notasi Ka yang merupakan hasil bagi dari kebanyakan konsentrasi ion-ion H+ dan sisa asam dengan konsentrasi asam yang tidak terionisasi. Menurut penelitian yang akurat, diketahui bahwa air (H2O) ternyata memiliki sedikit sifat elektrolit.
Dengan kata lain air dapat juga terionisasi menghasilkan ion H+ dan ion OH-, dengan harga α yang sangat kecil sekali, yaitu, 1.32 x 10-8.
H2O H+ + OH-...( 2.3 ) Perhitungan yang sangat cermat menunjukkan bahwa dalam 1 liter air murni terdapat ion H dan ion OH masing-masing sebanyak 0.0000001 mol atau 10-7 . [H+] = [OH-] = 10-7 mol ………...( 2.4 ) Hasil kali [H] dan [OH] dalam air selalu konstan, dan disebut tetapan air (Kw) Kw = [H+] [OH-] = 10-14……….( 2.5 ) Mengacu pada teori Arrhenius, dalam air asam akan terionisasi menjadi ion H+
dan ion sisa asam. Misalkan : larutan H2SO4 dalam air bersifat asam, karena dalam larutan terjadi pelepasan ion H+ menurut reaksi:
H 2SO4 2 H+ + SO4………( 2.6 )
Sedangkan suatu zat dikatakan basa apabila zat dalam air dapat melepaskan ion hidroksi (OH-). Misalkan : larutan Ca(OH)2 dalam air bersifat basa , karena dalam larutan terjadi pelepasan OH- menurut reaksi :
Ca(OH)2 Ca2 + 2OH- ………( 2.7 ) Setelah masing-masing konsentrasi dipangkatkan dengan koefisiennya pada persamaan reaksi yang bersangkutan, maka pada reaksi ioniasi asam dan basa pun merupakan reaksi kesetimbangan (jika α =1), maka dapat ditentukan harga tetapan kesetimbangannya. Untuk reaksi kesetimbangannya ionisasi asam dinyatakan dengan Ka dan untuk basa dinyatakan dengan Kb.
Asam kuat ialah asam yang dalam air mengalami ionisasi sempurna (α =1).
Sehingga dalam larutan asam kuat tidak lagi terdapat molekul-molekul asamnya, melainkan hanya ion-ion H+ dan ion-ion sisa asam saja yang ada. Maka pada asam kuat, harga Ka-nya sangat besar. Basa kuat ialah basa yang dalam air mengalami ionisasi sempurna (α =1). Dalam larutan basa kuat tidak terdapat molekul-molekul basanya, melainkan hanya ion-ion logam dan ion-ion hidroksil saja yang ada. Maka harga Kb basa kuat sangat besar.
Asam lemah ialah asam yang dalam air mengalami ionisasi sebagai (α = kecil).
Asam lemah mempunyai harga Ka yang kecil. Makin kecil harga α asam lemah, makin kecil bila harga Ka-nya . Karena harga α untuk asam lemah sangat kecil kecil, maka 1 – α dianggap = 1. sehingga persamaan menjadi:
atau , jadi a2 = √ / b ...( 2.9 ) Dimana :
Ka : Reaksi kesetimbangan ionisasi asam Kb : Reaksi kesetimbangan ionisasi basa.
α : Reaksi kesetimbangan.
2.2.3 Penentuan pH Secara Eksperimen
Dalam berbagai keadaan menentukan pH larutan secara eksperimen sangat
Dalam berbagai keadaan menentukan pH larutan secara eksperimen sangat