MATERI

Komponen dan Cara Kerja Larutan  Penyangga

Larutan penyangga (buffer) adalah larutan yang dapat mempertahankan pH. Meskipun diencerkan, ditambahkan sedikit asam atau ditambahkan sedikit basa, pH larutan penyangga tidak berubah, sebab H⁺ atau OH^- yang datang segera ditangkap oleh partikel-partikel zat terlarut.  Larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7), sedangkan larutan penyangga basa mempertahankan pH pada daerah basa (pH >7).

a.      a. Asam lemah dengan basa konjugasinya (buffer asam)

Misalnya, ke dalam campuran larutan CH₃COOH dan CH₃COO^- ditambahkan sedikit asam atau basa, yang  terjadi adalah sebagai berikut.

1.      Jika ditambahkan asam maka ion H⁺ dari asam akan bereaksi dengan ion CH₃COO^- membentuk CH₃COOH, menurut reaksi :

Sehingga harga pH tetap.

2.      Jika ditambahkan basa, ion OH^- akan dinetralkan oleh CH₃COOH menurut reaksi :

Sehingga harga pH tetap.

b.      b. Basa lemah dengan asam konjugasinya (buffer basa)

Misalnya, ke dalam campuran larutan NH₃ dan NH₄⁺ ditambahkan sedikit asam atau basa. Hal yang terjadi adalah sebagai berikut.

1.      Jika ditambahan asam maka ion H⁺ akan dinetralkan oleh NH₃, menurut reaksi :

Sehingga harga pH tetap.

2.      Jika yang ditambahkan basa maka ion OH^- akan bereaksi dengan ion NH⁺ sebagai berikut.

    

Se   Sehingga harga pH tetap.

1.      1. Komponen larutan penyangga

Larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7), sedangkan larutan penyangga basa mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7).

a.     Larutan penyangga asam

Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion   A^-). Larutan seperti itu dapat dibuat dengan berbagai cara, misalnya : 

  - Mencampurkan asam lemah (HA) dengan garamnya (LA, garam LA menghasilkan ion A^‑ yang merupakan basa konjugasinya dari asam HA).

Contoh:

·        -  Larutan CH₃COOH + larutan NaCH₃COO (komponen penyangganya : CH₃COOH dan CH₃COO^-)

·         - Larutan H₂CO₃ + larutan NaHCO₃ (komponen penyangganya : H₂CO₃ dan HCO₃^-)

·        -  Larutan NaH₂PO₄ + larutan NaHPO₄ (komponen penyangganya : H₂PO₄^- dan HPO₄^2-)

   - Mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat di mana asam lemah dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan.

Contoh:

100 mL larutan CH₃COOH 0,1 M  + 50 mL larutan NaOH 0,1 M.

Jumlah mol CH₃COOH          =  100 mL x 0,1 mmol mL^-1

                                             = 10 mmol

Jumlah mol NaOH                  = 50 mL x 0,1 mmol mL^-1

                                             = 5 mmol

      Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol NaCH₃COO, sedangkan  CH₃COOH bersisa 5 mmol dengan rincian sebagai berikut.

Atau dengan reaksi ion:

                 (asam lemah)                      (basa konjugasi)

Awal   :                           10 mmol           5 mmol             -

Reaksi :                          -5 mmol           -5 mmol       + 5 mmol

Akhir   :                           5 mmol                 -             5 mmol

Campuran larutan merupakan penyangga (buffer), karena mengandung CH₃COOH (asam lemah) dan ion CH₃COO^- (basa konjugasi dari CH₃COOH).

b.     b.  Larutan penyangga basa

       Larutan penyangga basa mengandung suatu basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH⁺). Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan cara yang serupa dengan pembuatan larutan penyangga asam.

      - Mencampurkan suatu basa lemah dengan garamnya.

Contoh :

            Larutan NH₃ + larutan NH₄Cl (komponen penyangganya : NH₃ dan NH₄⁺).

   - Mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat di aman basa lemahnya dicampurkan berlebih.

Contoh :

50 mL larutan NH₃ 0,2 M (= 10 mmol) dicampur dengan 50 mL larutan HCl 0,1 M (= 5 mmol).

Campuran akan bereaksi menghasilkan 5 mmol NH₄Cl (ion NH₄⁺), sedangkan NH₃ bersisa 5 mmol dengan rincian sebagai berikut.

Awal dengan reaksi ion :

   

Awal               :                            10 mmol     5 mmol                    -

Reaksi             :                            - 5 mmol    -5 mmol              +5 mmol

Akhir               :                               5 mmol          -                   5 mmol

Jadi, campuran bersifat penyangga (buffer) karena mengandung NH₃ (basa lemah) dan NH₄⁺ (asam konjugasi dari NH₃).

2.      2. Cara kerja larutan penyangga

Di  atas disebutkan bahwa larutan penyangga mengandung komponen asam dan komponen basa, sehingga dapat mengikat baik ion H⁺ maupun ion OH^-. Oleh karena itu, penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Cara kerja larutan penyangga dapat dipahami dari dua contoh barikut.

a.       a. Larutan penyangga asam

Contoh :

Larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH dan CH₃COO^-

Dalam larutan tersebut terdapat kesetimbangan :

              

Pada penambahan asam :

Penambahan asam (H+) akan menggeserkan kesetimbangan ke kiri. Ion H⁺ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH₃COO^- membentuk molekul CH₃COOH.

Pada penambahan basa :

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH^- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H⁺ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H⁺ dapat dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan berkurangnya komponen asam (dalam hal ini CH₃COOH), bukannya ion H⁺. Basa yang ditambahkan itu praktis bereaksi dengan asam CH₃COOH membentuk ion CH₃COO^- dan air.

b.      b. Larutan penyangga basa

Contoh :

Larutan penyangga yang mengandung NH₃ dan NH₄⁺

Dalam larutan tersebut terdapat kesetimbangan :

Pada penambahan asam :

Jika ke dalam larutan ditambahkan suatu asam, maka ion H⁺ dari asam itu akan mengikat ion OH^-. Hal itu menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Jadi, penambahan asam menyebabkan berkurangnya komponen basa (dalam hal ini NH₃), bukannya ion OH^-. Asam yang ditambahkan itu bereaksi dengan basa NH₃ membentuk ion NH₄⁺ .

Pada penambahan basa :

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (dalam hal ini ion NH₄⁺), membentuk komponen basa (yaitu NH₃) dan air.