LARUTAN PENYANGGA

LARUTAN PENYANGGA

1.        Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH jika ditambah kan sedikit asam atau basa atau jika diencerkan. Larutan penyangga disebut juga larutan buffer atau dapar.

Larutan penyangga ada dua, yaitu:

1)      Larutan penyangga asam , yaitu larutan penyangga yang terdiri dari asam lemah dan garamnya atau dari asam lemah dengan basa konjugasinya.

Contoh :

1.      CH₃COOH + CH₃COONa atau CH₃COOH + CH₃COO^-

2.      CH₃COOH + (CH₃COO)₂Ba atau CH₃COOH + CH₃COO^-

 

2)      Larutan penyangga basa adalah larutan penyangga yang terdiri dari basa lemah dan garamnya, atau dari basa lemah dengan asam konjugasinya.

Contoh :

1.      NH₄OH + NH₄CO₃ atau NH₄OH + NH₄⁺

2.      NH₄OH + NH₄Cl atau NH₄OH + NH₄⁺

 

2.        Menghitung pH Larutan Penyangga

a.      Larutan Penyangga Asam

Misalkan untuk asam asetat :

CH₃COOH  CH₃COO^- + H⁺       ….(1)

 

CH₃COONa à CH₃COO^- + Na⁺      …. (2)

Karena asam lemah bergabung dengan basa kuat, maka konsentrasi basa kuat dianggap dapat menutupi konsentrasi asam lemah.

 

Sehingga konsentrasi CH₃COO^- total :

[CH₃COO^-] total        = [CH₃COO^-]_asam + [CH₃COO^-]_garam     (Pers. (1) dan (2)

                                   = [CH₃COO^-]_garam

 

 

Untuk garam yang terbentuk dari logam yang bervalensi besar dari satu, misalnya 

CH₃COOH + (CH₃COO)₂Ba, maka :

       pH   = -log [H⁺]

 

 b.      Larutan Penyangga Basa

Untuk senyawa ammonium hidroksida:

NH₄OH  NH₄+ + OH^-

NH₄Cl à NH₄⁺ + Cl^-

Karena basa lemah bergabunga dengan asam kuat, maka konsentrasi basa lemah ditutupi oleh asam kuat, sehingga konsentrasi total NH₄⁺ adalah:

 

[NH₄⁺]            = [NH₄⁺]_basa + [NH₄⁺]_garam

                       = [NH₄⁺]_garam

 

Untuk :

Volume Asam = Volume Garam

Untuk garam yang terbentuk dari ion sisa asam  yang bervalensi lebih dari satu, misalnya NH₄OH + (NH₄)₂SO₄ , maka berlaku:

    

Contoh Soal :

1)      Sebanyak 50 mL larutan CH₃COOH 0,2 M (Ka = 10^-5) dicampur dengan 50 mL larutan NaOH 0,1 M. Hitunglah pH larutan tersebut!

 

Diket :

V CH₃COOH      = 50 mL  à    M CH₃COOH             = 0,2 M

V NaOH              = 50 mL  à    M NaOH         = 0,1 M

 

Ditanya : pH larutan  =…?

 

Jawab :

mmol CH₃COOH = mL x M = 50 x 0,2 = 10 mmol

mmol NaOH        = mL x M = 50 x 0,1 = 5 mmol

 

                     CH₃COOH + NaOH à CH₃COONa  + H₂O

Mula-mula : 10 mmol          5 mmol

Reaksi        : -5                   -5                   +5                    +5

Sisa            :  5 mmol           -                    5 mmol            5 mmol

Yang bersisa asam lemah dan garamnya

 

 pH            = -log [H⁺]

                 = -log (10^-5)

                 = 5

 

2)      Ke dalam 40 mL larutan NH₃ 0,2 M (Kb = 10^-5) ditambahkan 100 mL larutan HCl 0,02 M. Hitunglah pH larutan tersebut!

 

Jawab :

mmol NH₃ = mL x M = 40 x 0,2 = 8 mmol

mmol HCl = mL x M = 100 x 0,02 = 2 mmol

 

                     NH₃      +      HCl      à   NH₄Cl

Mula-mula : 8 mmol            2 mmol

Reaksi        : -2                   -2                   +2

Sisa            :  6 mmol           -                      2 mmol         

Yang bersisa basa lemah dan garamnya

 

 

3)      Larutan NH₄OH 0,1 M sebanyak 400 mL dicampur dengan 800 mL larutan (NH₄)₂SO₄ 0,05 M. Tentukan pH larutan tersebut! (Kb NH₄OH = 10^-5)

 

Jawab :

mmol NH₄OH = mL x M = 400 x 0,1 = 40 mmol

mmol (NH₄)₂SO₄ = mL x M = 800 x 0,05 = 40 mmol

 

 

4)      Berapa mL larutan HCl 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 100 mL larutan NH₃ 0,2 M untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 9? (Kb NH₃ = 10^-5)

 

Jawab :

mmol NH₃ = mL x M = 100 x 0,2 = 20 mmol

mmol HCl = mL x M =  V x 0,1 = 0,1 V mmol

 

                      NH₃      +      HCl      à   NH₄Cl

Mula-mula : 20 mmol         0,1V mmol

Reaksi        : -0,1V             -0,1V             +0,1V

Sisa            :  20-0,1V         -                      0,1V mmol   

Yang bersisa basa lemah dan garamnya

 

pH            = 9  à pOH    = 5

                             [OH^-]   = 10^-5

 

3.        Sifat Larutan Penyangga

a.       Penambahan Sedikit Asam atau sedikit basa

Penambahan sedikit asam atau sedikit basa ke dalam larutan penyangga tidak akan mengubah pH

 

Contoh Soal :

1)      500 mL CH₃COOH 0,1 M + 500 mL CH₃COONa 0,1 M. Hitunglah pH campuran! Kemudian ditambah 5 mL CH₃COOH 0,1 M, hitung pH campuran! Kemudian ditambah lagi 5 mL NH₄OH 0,1 M. Hitunglah pH larutan! (Ka CH₃COOH = 10^-5)

 

Jawab :

mmol CH₃COOH   = mL x M = 500 x 0,1 = 50 mmol

mmol CH₃COONa = mL x M = 500 x 0,1 = 50 mmol

 

 

* Kemudian ditambahkan 5 mL CH₃COOH 0,1M

mmol CH₃COOH = 5 x 0,1 = 0,5 mmol

 

* Kemudian ditambahkan 5 mL NH₄OH 0,1 M

mmol NH₄OH      = 0,5  mmol

 

CH₃COOH   +      OH^-   à CH₃COO^-   + H₂O

Mula2       : 50 mmol        0,5 mmol     50 mmol

Reaksi      : -0,5                 -0,5              +0,5

Sisa           : 49,5 mmol       -                  50,5 mmol

 

 

2)      Dibuat suatu larutan penyangga dengan mencampurkan 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 50 mL (CH₃COO)₂Ca 0,1 M. Ke dalam cuplikan tersebut ditambahkan 1 mL larutan Ca(OH)₂ 0,1M. Hitung pH larutan penyangga sebelum dan sesudah ditambahkan larutan NaOH! (Ka CH₃COOH = 10^-5)

 

Jawab :

mmol CH₃COOH   = mL x M = 50 x 0,1 = 5 mmol

mmol (CH₃COO)₂Ca = mL x M = 50 x 0,1 = 5 mmol

 

 

Sesudah dicampurkan 1 mL NaOH 0,1 M:

mmol NaOH = 1 x 0,1 = 0,1 mmol

 

CH₃COOH   +      OH^-   à CH₃COO^-   + H₂O

Mula2       : 5 mmol          0,1 mmol     10 mmol

Reaksi      : -0,1                -0,1              +0,1

Sisa           : 4,9 mmol         -                  10,1 mmol

 

b.      Pengaruh Pengenceran

Contoh Soal:

1)      100 mL NH₄OH 0,2 M dicampurkan dengan 100 mL NH₄Br 0,1 M (Kb NH₃ = 2 x 10^-5). Tentukan :

a.       pH larutan yang dicampurkan

b.      pH campuran setelah ditambahkan 800 mL air

Jawab :

mmol NH₄OH = 100 x 0,2 = 20 mmol

mmol NH₄Br  = 100 x 0,1 = 10 mmol

Volume campuran = 100 +100 = 200 mL

 

         pH     = 14 – (5-log 4)

          = 9 + log 4

 

b.      Ditambah 800 mL air

Volume Campuran = (200+ 800) mL = 1000 mL

 

4.        Fungsi Larutan Penyangga

Salah satu fungsi larutan penyangga adalah menjaga kesetabilan pH dalam cairan intrasel dan ekstrasel dalam tubuh makhluk hidup:

1)  Larutan penyangga utama dalam sel adalah asam basa konjugasi dihidrogen fosfat dan monohidrogen fosfat (H₂PO₄^- dan HPO₄^2-). Sistem ini bereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut:

HPO₄^2-(aq) + OH^-(aq) à H₂PO₄^-(aq)

H₂PO₄^-(aq) + OH^-(aq) à HPO₄^2-(aq) + H₂O(l)

 

2)   Larutan penyangga utama dalam cairan luar sel (darah) adalah pasangan asam karbonat-bikarbonat (H₂CO₃ – HCO₃^-). Sistem ini bereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut:

H₂CO₃(aq) + OH^-(aq) à HCO₃^-(aq) + H₂O(l)

HCO₃^-(aq) + H⁺(aq) à H₂CO₃(aq)

 

Sistem penyangga tersebut menjaga pH darah agar tetap konstan (sekitar 7,4).