Larutan Penyangga

nih aku ada bahan langsungnya..
bisa langsung dipakai sebagai bahan bapak – ibu dalam mengajar ataupu mempelajari matematika..
Larutan Penyangga 4 skripsi

Nih ada juga ulasannya buat kamu2 yang jaringan internetnya agak lambat..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Larutan bufer disebut juga larutan penyangga, bersifat dapat mempertahankan pH larutan.

 

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mengikuti pembelajaran siswa dapat :

1. menyebutkan komponen-komponen larutan penyangga,

2. menjelaskan sifat larutan berdasarkan grafik titrasi asam basa,

3. menjelaskan cara pembuatan larutan penyangga,

4. menentukan H larutan penyangga,

5. menyebutkan kegunaan larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari.

 

 

 

 

PETA KONSEP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Darah yang terdapat dalam tubuh memiliki pH sekitar 7,4. Jika pH darah berubah, kemampuan mengangkut oksigen ke seluruh tubuh akan berkurang. Oleh karena itu, darah memiliki sifat dapat mempertahankan pHnya atau termasuk larutan penyangga. Apakah air termasuk larutan penyangga? Jika ke dalam air murni ditambahkan asam atau basa, walaupun dalam jumlah yang sedikit, harga pH dapat berubah cukup besar. Air tidak dapat mempertahankan pHnya sehingga air tidak termasuk larutan penyangga. Demikian pula larutan asam dan basa.

 

Apa saja komponen-komponen larutan penyangga, bagaimana penentuan pH larutan penyangga, dan mengapa dapat mempertahankan pH? Untuk menjawabnya pada bab ini akan dibahas tentang larutan penyangga, sifat-sifat larutan penyangga, dan fungsinya di dalam kehidupan sehari-hari.

 

 

 

Larutan Penyangga dan Pembentuknya

 

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pHnya. Zat apa yang merupakan komponen larutan penyangga dan bagaimana caranya membuat larutan penyangga?

 

  1. 1.     Komponen Larutan Penyangga

Kalau ke dalam larutan yang mengandung CH3COOH dan CH3COONa, atau NH3 dengan NH4Cl ditambahkan sedikit asam atau basa, akan didapat harga pH seperti yang tertera pada Tabel 9.1.

 

Tabel 9.1 pH larutan sebelum dan sesudah ditambah sedikit asam dan basa

No.

Jenis Zat

Volum   ( ml )

pH Awal

pH setelah ditambah 1 ml
HCl 0,1 M NaOH 0,1M
1. Air

10

7

3,0

11,0

2. CH3COOH dan CH3COONa

10

4,74

4,73

4,75

3. NH3(aq) dan NH4Cl

10

9,27

9,30

9,32

 

Pada data percobaan tersebut campuran yang terdiri dari larutan CH3COOH dan CH3COONa, juga larutan NH3(aq) dan NH4Cl pHnya hampir tidak berubah setelah ditambah sedikit asam maupun sedikit basa. Kedua jenis campuran tersebut merupakan contoh larutan penyangga.

Pada Tabel 9.1 terdapat dua macam larutan penyangga yaitu campuran antara CH3COOH dengan CH3COONa dan NH3(aq) dengan NH4Cl. Zat apa dari campuran-campuran tersebut yang membentuk larutan penyangga?

Pada campuran CH3COOH dengan CH3COONa yang membentuk larutan penyangga adalah CH3COOH yang bersifat asam lemah dengan CH3COO– yang  berasal dari CH3COONa. CH3COO– adalah basa konjugasi dari CH3COOH, maka komponen larutan penyangga ini adalah CH3COOH dengan CH3COO–.

Pada campuran NH3(aq) dengan NH4Cl yang membentuk larutan penyangganya adalah NH3 yang bersifat basa lemah dengan NH4+ dari NH4Cl. NH4+ adalah asam konjugasi dari NH3(aq), maka komponen larutan penyanggaini adalah NH3(aq) dengan NH4+.

Berdasarkan ini, dapat disimpulkan:

 

 

 

 

 

 

 

  1. 2.    Pembentukan Larutan Penyangga

Larutan penyangga dapat dibuat dengan dua cara. Pertama dengan cara mencampurkan langsung komponen-komponennya yaitu suatu asam lemah dengan garamnya atau suatu basa lemah dengan garamnya. Kedua dengan cara mencampurkan asam lemah dan basa kuat dengan jumlah asam lemah yang berlebih atau mencampurkan basa lemah dan asam kuat dengan jumlah basa lemah berlebih.

a. Mencampurkan asam lemah atau basa lemah dengan garamnya.

Contoh:

1) H2CO3 dicampur dengan NaHCO3, NaHCO3 membentuk ion HCO3– sehingga terbentuk larutan penyangga H2CO3/HCO3–.

2) NH3(aq) dicampur dengan NH4Cl. NH4Cl membentuk ion NH4+, sehingga terbentuk larutan penyangga NH3(aq)/NH4+.

 

b. Mencampurkan asam lemah dengan basa kuat atau basa lemah dengan asam kuat.

Contoh:

1) Campuran larutan CH3COOH dengan larutan NaOH akan bereaksi dengan persamaan reaksi:

 

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) 􀀀 􀀀 CH3COONa(aq) + H2O(l).

 

Jika jumlah CH3COOH yang direaksikan lebih banyak daripada NaOH maka akan terbentuk CH3COONa dan ada sisa CH3COOH sehingga terjadi larutan penyangga CH3COOH/CH3COO–.

 

2) Campuran NH3(aq) dengan HCl akan bereaksi dengan persamaan reaksi

 

NH3(aq) + HCl(aq) 􀀀 􀀀 NH4Cl(aq).

 

Jika jumlah NH3(aq) berlebih setelah bereaksi akan terbentuk NH4Cl dan ada sisa NH3(aq) sehingga terjadi larutan penyangga NH3(aq)/NH4+.

 

Contoh Soal

 

Apakah terjadi larutan penyangga jika 100 mL CH3COOH 0,5 M direaksikan dengan 200 mL NaOH 0,2 M?

 

Penyelesaian:

CH3COOH(aq)    +          NaOH(aq)  →    CH3COONa(aq)              +         H2O(l)

Mol mula-mula :   50 mmol                       40 mmol                      –                                    –

Mol bereaksi :       40 mmol                      40 mmol                      –                                    –

Mol hsl  reaksi :      –                                          –               40 mmol                                40 mmol

Mol sisa :            10 mmol

 

Setelah bereaksi terdapat campuran antara CH3COOH dengan CH3COONa sehingga terjadi larutan penyangga CH3COOH/CH3COO–.

 

LATIHAN

Apakah terjadi larutan penyangga pada campuran-campuran berikut?

1. 100 mL CH3COOH 0,1M dengan 100 mL NaOH 0,1 M.

2. 100 mL CH3COOH 0,1 M dengan 200 mL NaOH 0,1 M.

3. 100 mL NH3(aq) 0,1 M dengan 100 mL HCl 0,05 M.

4. 100 mL NH3(aq) 0,1 M dengan 200 mL HCl 0,01 M.

5. 100 mL H2CO3 0,2 M dengan 100 mL NaOH 0,1 M.

 

 

 

pH LARUTAN PENYANGGA

  1. Sistem Penyangga Asam Lemah dan Basa Konjugasinya

Faktor yang berperan penting dalam larutan penyangga adalah sistem reaksi kesetimbangan yang terjadi pada asam lemah. Pada sistem penyangga asam lemah ( misalnya HA ) dengan basa konjugasinya, misalnya A- yang berasal dari NaA, maka di dalam sistem larutan terdapat kesetimbangan:

 

HA(aq) ↔ H+(aq) + A-(aq)                                        ……………………. ( 1 )

NaA(aq) ↔ Na+(aq) + A-(aq)                                    ……………………. ( 2 )

 

Dari reaksi kesetimbangan ( 1) didapat, :

…………………….. ( 3 )

 

Sehinggga konsentrasi ion H+ dalam sistem dapat dinyatakan :

 

…………………….. ( 4 )

 

 

Pada sistem ( campuran ) tersebut, HA merupakan asam lemah yang sedikit terionisasi, sehingga konsentrasi HA dianggap tetap dan selanjutnya disebut sebagai konsentrasi asam atau [Asam]. Konsentrasi ion [A] berasal dari 2 komponen, yaitu [A] yang berasal dari asam lemah (HA) dan [A] dari NaA. Oleh karena HA asam lemah, maka hanya dihasilkan ion A dalam jumlah yang sangat sedikit, sehingga [A] dari asam dapat diabaikan. Jadi, [A] dianggap sama dengan [A] yang berasal dari NaA dan selanjutnya disebut sebagai konsentrasi basa konjugasinya atau [basa konjugat].

Dari persamaan ( 4 ) maka untuk menentukan [H+] larutan penyangga asam lemah dengan basa konjugasinya dapat dirumuskan :

 

 

 

Jika konsentrasi dinyatakan sebagai banyaknya mol tiap liter larutan atau M = n/V, maka :

[H+] = Ka  X

Oleh karena sistem merupakan campuran dalam suatu wadah, maka volumnya akan selalu sama, sehingga rumusan tersebut dapat ditulis :

 

[H+] = Ka  X

 

Contoh Soal  :

  1. Sistem Penyangga Basa Lemah dan Asam Konjugasinya

 

OH = Kb  X

 

Seperti halnya pada sistem penyangga asam lemah dan basa konjugasinya, didalam sistem penyangga basa lemah dan asam konjugasinya yang berperan dalam sistem tersebut adalah reaksi kesetimbangan pada basa lemah. Dengan cara yang sama, untuk sistem penyangga basa lemah dengan asam konjugasinya konsentrasi ion OH  akan diperoleh rumusan :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pengaruh Pengenceran dan Penambahan Sedikit Asam atau Basa pada Larutan Penyangga

 

Bagaimana pengaruh pengenceran pada pH larutan penyangga? Pengenceran atau penambahan air akan memperbesar volum komponenkomponen larutan penyangga. Untuk mengetahui pH-nya perhatikan contoh soal berikut:

 

Contoh Soal

Ke dalam larutan penyangga yang terdiri dari 200 mL NH3(aq) 0,6 M dengan 300 mL NH4Cl 0,3 M (Kb NH3(aq) = 1,8.10–5) ditambahkan air sebanyak 500 mL. Tentukan pH larutan mula-mula dan pH setelah di tambah 500 mL air!

Penyelesaian:

pH mula-mula

Jumlah mol NH3(aq) = 0,6 M   X   200 mL = 120 mmol = 0,12 mol

Jumlah mol NH4+ = 0,3 M   X   300 mL = 90 mmol = 0,09 mol

Volum campuran = 200 mL + 300 mL = 500 mL = 0,5 L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bagaimana pengaruh penambahan sedikit asam atau basa pada pH larutan penyangga? Untuk mengetahuinya perhatikan contoh soal berikut:

  1.  Larutan penyangga yang terdiri dari 50 mL CH3COOH 0,1 M dengan 50 mL CH3COONa 0,1 M (Ka CH3COOH = 1,7.10–5) mempunyai pH = 4,76. Berapa pH larutan setelah ditambah 1 mL HCl 0,1 M ?

 

Penyelesaian:

Pada larutan penyangga terdapat CH3COOH dan CH3COO. Pada penambahan HCl, H+ dari HCl akan bereaksi dengan CH3COO membentuk CH3COOH sehingga jumlah mol CH3COOH akan bertambah sedangkan CH3COO akan berkurang.

Perhitungannya:

Jika H+ yang ditambahkan = 0,0001 mol maka akan bereaksi dengan 0,0001 mol CH3COO dan membentuk 0,0001 mol CH3COOH.

Jumlah Komponen Sebelum Jumlah Komponen Sesudah
CH3COOH = 0,005 mol CH3COOH = 0,005 + 0,0001 = 0,0051 mol
CH3COO = 0,005 mol CH3COO = 0,005 – 0,0001 = 0,0049 mol

 

Volum campuran = 100 mL + 1 mL = 101 mL = 0,101 L

 

 

Berdasarkan perhitungan pada contoh di atas dapat disimpulkan bahwa:

 

 

 

 

 

 

 

 

Kegunaan larutan penyangga

Pada makhluk hidup terdapat berbagai macam cairan seperti air, sel darah, dan kelenjar. Cairan ini berfungsi sebagai pengangkut zat makanan dan pelarut zat kimia di dalamnya. Berlangsungnya reaksi itu bergantung pada enzim tertentu, dan tiap enzim bekerja efektif pada pH tertentu (pH optimum). Oleh sebab itu, cairan dalam makluk hidup mengandung larutan penyangga untuk mempertahankan pHnya.

 

Contoh:

 

Larutan penyangga dalam sel adalah pasangan asam-basa konjugasi H2PO4 dan HPO42–. Jika pada sistem ada asam dan basa, larutan akan bereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut:

HPO42–(aq) + H+(aq) ↔   H2PO4(aq)

H2PO4(aq) + OH–(aq) ↔ HPO42–(aq) + H2O(l)

Akibat reaksi tersebut pada sel ini tetap terdapat cairan penyangga H2PO4 dengan HPO42–.

 

Larutan penyangga pada darah adalah pasangan asam basa konjugasi H2CO3 dan HCO3. Jika larutan penyangga bereaksi dengan asam dan basa, maka akan terjadi reaksi:

H2CO3(aq) + OH–(aq) ↔ HCO3–(aq) + H2O(l)

HCO3–(aq) + H+(aq) ↔ H2CO3(aq)

 

Akibat reaksi tersebut pada darah tetap ada larutan penyangga H2CO3 dengan HCO3–. Larutan penyangga di atas membantu menjaga pH darah agar konstan,yaitu sekitar pH = 7,4. Jika mekanisme pengaturan pH dalam tubuh gagal, misalnya saat sakit dan pH darah turun sampai < 7 atau naik sampai pH > 7,8, dapat menyebabkan kerusakan permanen pada organ tubuh atau bahkan kematian.

Dengan adanya larutan penyangga H2CO3/HCO3– dan H2PO4–/HPO42– cairan tubuh kita memiliki pH yang tetap.

Kegunaan larutan penyangga tidak terbatas pada tubuh makhluk hidup, reaksireaksi kimia di bidang industri dan di laboratorium juga menggunakan larutan penyangga.

Buah-buahan dalam kaleng biasanya ditambahkan campuran asam sitrat dan natrium sitrat untuk menjaga pHnya, agar tidak mudah rusak oleh bakteri. Demikian pula untuk keperluan kolam renang sering ditambahkan NaHCO3, agar pH air kolam tetap terjaga konstan.