BUFFER ( LARUTAN PENYANGGA)

Pernah ngak teman-teman semua mendengar kata Asidosis dan Alkalosis??

Asidosis disebut sebagai penurunan pH yang terdapat pada darah manusia. pH itu sendiri adalah derajat keasaman. Berarti darah memiliki sifat/derajat asam donk???  Jelas iya, dimana pH darah adalah 7,4. Sistem penyangga yang terdapat pada darah yang menjaga pH darah hampir konstan 7,4 adalah ion HCO₃^- (ion hidrokarbonat) dan H₂CO₃ (asam karbonat) dengan perbandingan 20 : 1.

Jumlah ion HCO₃^- lebih banyak karena hasil metabolism yang diterima darah lebih banyak yang bersifat asam. Proses metabolisme dalam jaringan terus-menerus membebaskan asam-asam seperti asam laktat, asam fosfat, dan asam sulfat.

Ketika asam-asam tersebut memasuki pembuluh darah, maka ion HCO₃^- akan berubah menjadi H₂CO₃, kemudian H₂CO₃ akan terurai membentuk CO₂. Pernapasan akan meningkat untuk mengeluarkan kelebihan CO₂ dalam paru-paru (ini yang terjadi setelah kita berolahraga (nafas terengah-engah)).

Apabila darah menerima zat yang bersifat basa, maka H₂CO₃ akan berubah menjadi ion HCO₃-. Untuk mempertahankan perbandingan HCO₃^- :  H₂CO₃ tetap 20 : 1, maka sebagian CO₂ yang terdapat dalam paru-paru akan larut dalam darah membentuk H₂CO₃.

Penyakit yang menyebabkan terjadinya Asidosis ini adalah jantung, penyakit ginjal, diabetes mellitus, diare terus-menerus atau makanan berkadar protein tinggi selama jangka waktu lama serta juga bisa terjadi asidosis sementara karena olahraga intensif yang dilakukan terlalu lama.

Alkalosis (peningkatan darah) dapat terjadi sebagai akibat muntah yang hebat, hiperventilasi (bernapas terlalu berlebihan), kadang-kadang karena cemas, histeris, atau berada pada ketinggian. Untuk itu hati-hati buat teman-teman yang punya fobia ketinggian.

Buffer atau yang sering dikenal adalah larutan penyangga adalah suatu larutan yang berperan sebagai  penyangga. Maksudnya adalah menyangga pH larutan awal sebelum ditambah/dicampur dengan larutan lain.

Misal suatu larutan asam lemah dengan pH 5, jika direaksikan/dicampurakan dengan larutan basa kuat dengan pH 12 maka pH campuran yang akan terbentuk adalah jauh melebihi pH larutan asam awal karena tidak ada larutan penyangga.

Tetapi jika terdapat larutan penyangga (buffer) maka pH campuran yang akan terbentuk tidak akan jauh melebihi pH larutan asam (sekitar 5,2) tergantung berapa banyak basa kuat yang dicampurkan.

Larutan penyangga dapat terbentuk dari:

a.       Larutan penyangga Asam

1.    Mencampurkan Asam lemah dan Basa kuat dengan syarat jumlah asam lemah lebih banyak daripada jumlah basa kuat.

Basa kuat : LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂

Contoh :    CH₃COOH  +  NaOH → CH₃COONa + H₂O

              CH₃COOH sebagai asam lemah dan CH₃COONa adalah garam/ basa konjugasi

2.      Mencampurkan Asam lemah dan garamnya

Contoh : larutan H₂CO₃ + larutan NaHCO₃

Komponen penyangganya adalah H₂CO₃  dan HCO₃^-

              Untuk menghitung pH larutan penyangga asam adalah :

                pH  = - log [H⁺]

       b.   Larutan penyangga Basa

             1.      Mencampurkan Basa lemah dan Asam kuat dengan syarat jumlah basa lemah                                        lebih banyak daripada jumlah asam kuat.

                    Asam kuat  :  HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HClO₄, HNO₃

                    Contoh :  NH₃ + HCl → NH₄Cl

                    NH₃ sebagai basa lemah dan NH₄Cl sebagai garam/asam konjugasi

              2.     Mencampurkan basa lemah dan garamnya

                    Contoh : larutan NH₃ + larutan NH₄Cl

                    Komponen penyangganya adalah NH₃ dan NH₄⁺

                        Untuk menghitung pH larutan penyangga basa adalah :

               pOH = - log [OH^-]

          pH    =  14  - pOH

Keterangan:

[H⁺]   : konsentrasi ion H⁺

[OH^-] : konsentrasi ion OH^-

Ka      : tetapan ionisasi asam

Kb      : tetapan ionisasi basa

pH      : derajat keasaman

Note :  Untuk mempermudah teman-teman menghitung pH dan menentukan apakah suatu larutan membentuk buffer adalah dengan menghafal Asam kuat dan Basa kuat (karena jumlahnya cuma sedikit) sedangkan teman-teman menemukan larutan  asam basa yang lain berarti itu adalah asam lemah dan basa lemah.

Sebenarnya dengan teman-teman sering latihan mengerjakan soal-soal teman-teman dengan sendirinya pasti bakalan hafal dengan asam kuat dan basa kuat serta bagaimana cara menghitung pH larutannya. Sedangkan jika teman-teman hanya menghafal dna tidak pernah latihan, teman-teman akan lupa rumus apa yang digunakan atau tidak tahu bagaimana cara menyelesaikannya.

Jadi supaya teman-teman ingin lancar cukup dengan banyak latihan saja dan pastinya mengetahui konsepnya, karna bagaimanapun bentuk soalnya, jika teman-teman mengetahui konsepnya, teman-teman pasti dengan mudah bisa mengerjakannya tanpa perlu banyak mikir.

Untuk mengetahui penjelasan dan pembahasan soal-soal tentang Larutan Penyangga, silahkan kunjungi beberapa video berikut ini:

Menentukan Perbandingan Mol Senyawa Penyusun Buffer pada pH tertentu

Mengitung pH buffer setelah penambahan Asam dan Basa

Soal-Soal Menghitung pH larutan

BUFFER

SOAL-SOAL

1.      pH campuran dari 200 mL NH₄OH 0,1 M dengan 200 mL NH₄Cl 0,1 M

     adalah….(Kb : 1 x 10^-5)

     A.  5

     B.  7

     C.  9

     D.  11

     E.  13

2.      Campuran di bawah ini bersifat penyangga, kecuali…

     A.  larutan NH₄OH dengan larutan NH₄Cl

     B.  larutan NH₄OH dengan larutan (NH₄)₂SO₄

     C.  larutan H₃PO₄ dengan larutan Na₂H₂PO₄

     D.  larutan H₂CO₃ dengan larutan NaHCO₃

     E.  larutan HNO₂ dengan larutan NH₄NO₂

3.      Campuran yang membentuk larutan penyangga adalah….

     A.  50 mL NaOH 0,5 M + 50 mL HCl 0,5 M

     B.  50 mL NH₄OH 0,5 M + 50 mL HCl 0,5 M

     C.  100 mL NH₄OH 0,5 M + 100 mL HCl 0,5 M

     D.  100 mL CH₃COOH 0,1 M + 100 mL NaOH 0,1 M

     E.  100 mL CH₃COOH 0,2 M + 100 mL NaOH 0,1 M

4.      Terdapat beberapa larutan berikut:

     1)  25 ml HCN 0,5 M

     2)  25 ml NH₄OH 0,3 M

     3)  25 ml CH₃COOH 0,2 M

     4)  25 ml NaOH 0,5 M

     5)  25 ml HCl 0,2 M

     Pasangan senyawa yang dapat membentuk larutan penyangga adalah….

     A.  1 dan 2

     B.  1 dan 4

     C.  2 dan 3

     D.  2 dan 5

     E.  3 dan 4

5.      Pasangan senyawa/ion yang berfungsi sebagai larutan penyangga dalam

     intrasel darah kita adalah…

     A.  CH₃COO^– dan CH₃COOH

     B.  HPO₄^2- dan H₂PO₄^–

     C.  NH₄Cl dan NH₃

     D.  HSO₄^– dan SO₄^2-

     E.  HCO₃^– dan H₂CO₃

6.      Pasangan senyawa/ion yang berfungsi sebagai larutan penyangga dalam

     intra sel adalah….

     A.  CH₃COO^– dan CH₃COOH

     B.  HPO₄^2- dan H₂PO₄^–

     C.  NH₄Cl dan NH₃

     D.  HSO₄^– dan SO₄^2-

     E.  HCO₃^– dan H₂CO₃

7.      Berikut ini yang merupakan larutan penyangga adalah campuran larutan:

      1)   Natrium fosfat dengan asam fosfat

      2)   Natrium asetat dengan natrium hidroksida

      3)   Natrium dihidrogen fosfat dengan asam fosfat

      4)   Amonium klorida dengan asam hidroksida

      Pernyataan yang benar adalah . . . .

      A.  1, 2, 3

      B.  1, 2

      C.  1, 2, 4

      D.  1, 3

      E.  1, 3, 4

8.      Larutan penyangga dapat dibuat dengan mencampurkan larutan . . . .

     A.  100 mL 0,1 M NH₃ + 100 mL 0,05 M HCl

     B.  100 mL 0,1 M NH₃ + 100 mL 0,10 M HCl

     C.  100 mL 0,2 M NH₃ + 50 mL 0,40 M HCl

     D.  100 mL 0,4 M NH₃ + 100 mL 0,05 M HCl

     E.  100 mL 0,6 M NH₃ + 500 mL 0,20 M HCl

9.      Pada 1 liter larutan asam lemah HA 0,3 M (Ka = 2 x 10^–5) ditambahkan

       0,2 mol NaOH padat. pH campuran menjadi ….

       A.  4

       B.  3 – log 2

       C.  5

       D.  5 – log 2

       E.  6

10.   Campuran yang membentuk larutan penyangga adalah ….

       A.  100 mL 0,1 M CH₃COOH + 100 mL 0,1 M CH₃COONa

       B.  50 mL 0,1 M NH₃ + 50 mL 0,1 M HCl

       C.  100 mL 0,1 M NH₄Cl + 100 mL 0,1 M NH4Cl

       D.  100 mL 0,1 M NH₄Cl + 100 mL 0,1 M NaOH

       E.  100 mL 0,1 M CH₃COOH + 100 mL 0,2 M CH₃COOH

11.  Dari pernyataan berikut:

1)      Salah satu contoh larutan penyangga adalah campuran HCOO^–(aq) dengan CH₃COOH(aq)

2)      Larutan penyangga dalam darah adalah H₂CO₃ (aq)/ HCO₃^–(aq) dan H₂PO₄^–(aq)/HPO₄^2- (aq)

3)       pH larutan penyangga tidak berubah walaupun diencerkan dan ditambah sedikit asam atau basa

4)      pH larutan penyangga = pKa jika konsentrasi asam sama dengan konsentrasi basa konjugasinya

       Pernyataan yang benar adalah . . . . .

       A.  1, 2 dan 3

       B.  1 dan 3

       C.  2, 3, dan 4

       D.  1 dan 2

       E.  1 dan 4

ESAY

1.  Sebanyak 100 ml larutan penyangga mengandung CH₃COOH dan

     NaCH₃COO, masing-masing 0,1 M

     a.  Tentukan pH larutan itu

          Jawab :

             mol CH₃COOH = Volume x Konsentrasi

                                   = 0,1 L x 0,1 M

                                   = 0,01 mol             

              [H⁺] =  Ka x (mol asam/mol garam)

                     = 1 . 10^-5 x (0,01/0,01)

                     = 1.10^-5

             pH    = – log [H⁺]

  b.  Berapakah pH larutan itu setelah ditambah 10 mL larutan HCl 0,1 M

       mol HCl  = Volume x Konsentrasi

                     =  0,01 L x 0,1 M

                     = 0,001 mol

                                NaCH₃COO    +   HCl   →          CH₃COOH   +   NaCl

        mol mula-mula      0,01            0,001                   0,01               –

        mol bereaksi         0,001           0,001                  0,001

        mol sisa                0,009              –                     0,011

       [H⁺]  =  Ka  x (mol asam/mol garam)

               =  1 . 10^-5  x  (0,011 / 0,009)

               =  1,22 . 10^-5

      pH     =  – log [H⁺] 

               = – log 1,22 . 10^-5

               = 5 – log 1,22

  c.  Jika yang ditambah adalah 10 ml larutan NaOH 0,1 M, berapakah

       pH-nya jika Ka CH₃COOH 1 x 10^-5

      Jawab:

      mol NaOH  = Volume x Konsentrasi

                       = 0,01 L x 0,1 M

                       = 0,001 mol

                                   CH₃COOH    +   NaOH  →     NaCH₃COO   +   H₂O

      mol mula-mula        0,01               0,001              0,01               –

      mol bereaksi          0,001               0,001             0,001

       mol sisa                 0,009                 –                 0,011

       [H⁺]  =  Ka  x (mol asam/mol garam)

               =  1 . 10^-5  x  (0,009 / 0,011 )

               =  8,1 x 10^-6

      pH     =  – log [H⁺] 

               = – 8,1 x 10^-6

               = 6 – log 8,1

2.  Berapa gram ammonium sulfat (NH₄)₂SO₄ harus ditambahkan ke dalam

     500 ml larutan NH₃ 0,1 M untuk mendapatkan larutan penyangga

     dengan  pH  9 jika Kb NH₃ : 1 x 10^-5 ; Mr (NH₄)₂SO₄

       Jawab:

       pH = 9, pOH = 14 – 9 = 5, maka [OH^–] = 10^-5

        mol NH₃  =  Volume x Konsentrasi

                      =  0,5 L  x   0,1 M

                      = 0,05 mol

       (NH₄)₂SO₄   →    2NH₄⁺ + SO₄^2-

        n = 2 ( koefisien ion yang lemah)

        [OH^–]           = Kb x (mol basa / n. mol garam)

        10^-5             = 1 . 10^-5 x ( 0,05 / 2. mol garam)

         mol garam  = 2,5 . 10^-2 mol

        massa (NH₄)₂SO₄  = mol x Mr (NH₄)₂SO₄         

                                   =  2,5 . 10^-2  x 132

                                   =  3,3 gram  

3.  Sebanyak 12 mL gas HCl murni pada tekanan 152 cmHg dan

     suhu 127⁰C  dilarutkan dalam air sehingga volumenya menjadi 900 mL.

     Setelah itu, larutan tersebut dicampur dengan 100 mL NH₄OH 0,01 M.

     Tentukan pH larutan tersebut jika Kb : 10^-5, R: 0,08 L atm/mol K)

     Jawab :    

     12 ml  =  0,012 L;  152 cm Hg = 2 atm ; T = 127⁰C + 273 = 300 K

     PV  = nRT, n = mol

      n HCl          = PV / RT

                         =  ( 2 atm x 0,012 L) / ( 0,082 L atm mol^-1 K^-1 x 400 K)

                         =  7,5 x 10-4 mol

      n NH4OH     =  Volume x Konsentrasi

                         = 0,1 L  x 0,01 M

                         = 0,001 mol

                                  HCl           +      NH4OH   →     NH4Cl   +   H₂O

     mol mula-mula     7,5 . 10^-4            0,001                –                 –

     mol bereaksi        7,5 . 10^-4          7,5 . 10^-4            7,5 . 10^-4               

     mol sisa                   –                   2,5 x 10^-4            7,5 . 10^-4              

      [OH^–]  =  Kb  x (mol basa/mol garam)

                =  1 . 10^-5  x  (2,5 x 10^-4  / 7,5 . 10^-4 )

                =  3,3 x 10^-6

      pOH    =  – log [OH^–] 

                 = – 3,3 x 10^-6

                 = 6 – log 3,3

      pH       =  14 – pOH

                 =  14 – (6 – log 3,3)

                 =  8 +  log 3,3