Kegiatan Belajar 2 Hidrolisis Garam dan Larutan Buffer

Transkripsi

1 Kegiatan Belajar 2 Hidrolisis Garam dan Larutan Buffer Capaian Pembelajaran Menguasai konsep hidrolisis garam dan larutan buffer Sub Capaian Pembelajaran 1. Mampu menjelaskan pengertian hidrolisis garam berdasarkan bahan ajar dengan benar 2. Mampu menganalisis garam-garam yang tidak mengalami hidrolisis melalui model yangsajikan dengan benar 3. Mampu menganalisis garam-garam yang mengalami hidrolisis parsial melalui model yang sajikan dengan benar 4. Mampu menganalisis garam-garam yang mengalami hidrolisis total dengan benar 5. Mampu menghitung ph dari larutan garam 6. Mampu memilih, merancang,menyiapkan percobaan untuk menentukan jenis garam yang mengalami hidrolisis dengan benar. 7. Dapat menjelaskan konsep larutan buffer 8. Dapat membuat larutan buffer 9. Dapat menentukan ph larutan buffer 10. Dapat menentukan jumlah komponen larutan buffer pada ph tertentu Pokok-pokok materi A. Hidrolisis garam 1. Jenis larutan garam dan Konsep Hidrolisis 2. Sifat Larutan Garam 3. ph Larutan Garam B. Larutan Buffer 1. Konsep larutan buffer 2. Menghitung perubahan ph buffer 3. Pembuatan larutan buffer ph tertentu URAIAN MATERI A. Hidrolisis Garam 1. JENIS LARUTAN GARAM DAN KONSEP HIDROLISIS Garam adalah senyawa yang dihasilkan dari reaksi asam dan basa, kation dari basa akan bereaksi dengan anion dari asam.berdasarkan kekuatan asam dan basa pembentuknya maka garam dapat dibagi atas 4 bagian yaitu :

2 a. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat Contoh : HNO 3(aq) + KOH (aq) KNO 3(aq) + H 2 O (l) b. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah Contoh : HCl (aq + NH 4 OH (aq NH 4 Cl (aq + H 2 O (l) c. Garam yang terasal dari basa kuat asam lemah Contoh : NaOH(aq) + CH 3 COOH(aq) CH 3 COONa(aq) +H 2 O(aq) d. Garam yang berasal dari asam lemah basa lemah Contoh : CH 3 COOH(aq) + NH 4 OH(aq) CH 3 COONH 4(aq) + H 2 O(aq) Masih ingatkah saudara teori asam-basa Bronsted-Lowry?Menurut Bronsted-Lowry anion dari asam kuat bersifat basa lemah, sedangkan anion dari asam lemah bersifat sebagai basa kuat. Perhatikan reaksi berikut ini asam basa Asam konjugasi Basa konjugasi HNO 3 (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + NO 3 (aq) HNO 3 danno 3 serta H 2 O dan H 3 O + merupakan pasangan asam-basa konjugasi. Asam nitrat (HNO 3 ) dalam air terionisasi sempurna, HNO 3 adalah asam kuat sehingga anionnya(no 3 ) bersifat basa lemah karena tidak dapat bereaksi dengan H 3 O + membentuk HNO 3 kembali. Perhatikan reaksi berikut ini CH 3 COOH aq + H 2 O l CH 3 COO aq + H 3 O + (aq) Asam asetat (CH 3 COOH) dalam air terionisasi sebagian. CH 3 COOHadalah asam lemah sehingga anionnya (CH 3 COO ) bersifat basa kuat sehingga dapat menerima H + dari H 3 O + membentuk CH 3 COOH kembali. Perhatikan Gambar 1ini! (a) (b) Gambar 1. Garam dapur (a) dan soda kue (b) (Dokumen Pribadi) Garam dapur merupakan salah satu jenis garam yang digunakan sebagai penambah rasa asin dan pengawet alami (Gambar 1a). Garam dapur yang kita gunakan untuk memasak adalah natrium klorida dengan rumus kimia NaCl.Telah kita ketahui bahwa garam terbentuk dari reaksi antara asam dan basa.jika kita larutkan NaCl ke dalam air, maka persamaan reaksinya sebagai berikut ini. NaCl aq + H 2 O l Na + aq + Cl aq + H 2 O l..(1)

3 Sedangkan soda kue dengan rumus kimia NaHCO 3 digunakan sebagai pengembang pada pembuatan roti (Gambar 1b). NaHCO 3 jika kita larutkan dalam air, maka persamaan reaksinya sebagai berikut ini. NaHCO 3 aq + H 2 O l H 2 CO 3 aq + Na + aq + OH (aq) (2) H 2 CO 3 akan mengalami reaksi kesetimbangan seperti berikut ini H 2 CO 3 aq HCO 3 aq + H + aq (3) Contoh garam yang lain seperti NH 4 Cldan NH 4 CN. NH 4 Cljika kita larutkan dalam air, maka persamaan reaksinya sebagai berikut ini. NH 4 Cl aq + H 2 O l NH 4 OH aq + Cl aq + H + (aq)..(4) NH 4 OHakan mengalami reaksi kesetimbangan seperti berikut ini NH 4 OH aq NH 4 + aq + OH aq (5) Sedangkan NH 4 CN jika kita larutkan dalam air, maka persamaan reaksinya sebagai berikut ini. NH 4 CN aq + H 2 O l NH 4 OH aq + HCN aq.. (6) NH 4 OHdanHCN akan mengalami reaksi kesetimbangan seperti berikut ini NH 4 OH aq NH 4 + aq + OH aq. (7) HCN aq CN aq + H + aq.(8)(hiskia,2001) Setelah saudara mengamati persamaan reaksi di atas, coba perhatikan Tabel 1 di bawah ini Tabel 1.pH larutan garam No Larutan Garam Konsentrasi (M) ph Sifat 1 NaCl 1 7 Netral 2 NaHCO Basa 3 NH 4 Cl Asam 4 NH 4 CN basa 5 CH 3 COONH Asam Jika saudara amati persamaan reaksi berbagai macam jenis garam diatas dengan air, apakah ada perbedaan diantara keempat reaksi tersebut? Kenapa demikian? Ada berapa jenis larutan garam? Berdasarkan Tabel 1, apa yang menyebabkan larutan garam memiliki sifat yang berbeda? Pada umumnya garam mudah larut dalam air. Garam merupakan elektrolit kuat. Jika garam dilarutkan dalam air, garam tersebut akan terurai menjadi kation dan anionnya. Ion-ion ini akan bereaksi dengan air maka dikatakan bahwa garam mengalami hidrolisis. Hidrolisis merupakan istilah yang umum digunakan untuk reaksi zat dengan air, dimana hidrolisis berasal dari kata hydro yang berarti air dan lysis yang berarti peruraian. Ada larutan garam yang mengalami hidrolisis dan ada larutan garam yang tidak mengalami hidrolisis.apa perbedaan larutan garam yang mengalami hidrolisis dengan larutan garam yang tidak mengalami hidrolisis?

4 Perhatikan reaksi di bawah ini asam basa garam CH 3 COOH aq + NaOH aq CH 3 COONa aq + H 2 O Larutan asam lemah Larutan basa kuat CH 3 COONa aq + H 2 O l CH 3 COOH aq + Na + aq + OH aq Dimana CH 3 COOH akan mengalami reaksi kesetimbangan CH 3 COOH aq CH 3 COO + H + Terionisasi jika dilarutkan dalam air mengalami hidrolisis ion-ion garam CH 3 COONa aq Na + aq + CH 3 COO aq tidak mengalami hidrolisis kation anion

5 Berdasarkan reaksi di atas, jawablah pertanyaan berikut ini Reaksi antara larutan CH 3 COOH dan larutan NaOH akan menghasilkan. Jika garam dilarutkan di dalam air akan mengalami, menghasilkan dan. Na + adalah garam yang berasal dari basa dan CH 3 COO adalah garam yang berasal dari asam. Menurut Bronsted-Lowry CH 3 COO merupakan anion dari yang bersifat sebagai, sehingga dapat menerima H + membentuk CH 3 COOH kembali.pada reaksi 2 terlihat bahwa kationgaram denganairsehingga sedangkananion garam dengan air sehingga.hidrolisis ini disebut hidrolisis sebagian / parsial dan ion OH menandakan bahwa larutan bersifat. Perhatikan reaksi di bawah ini! asam basa garam CH 3 COOH aq + NH 4 OH aq CH 3 COONH 4 aq + H 2 O Larutan asam lemah Larutan basa lemah CH 3 COONH 4 aq + H 2 O l CH 3 COOH aq + NH 4 OH aq CH 3 COOH dan NH 4 OH akan mengalami reaksi kesetimbangan CH 3 COOH aq CH 3 COO aq + H + (aq) NH 4 OH aq NH 4 + aq + OH (aq) Terionisasi jika dilarutkan dalam air ion-ion garam CH 3 COONH 4 aq NH 4 + aq + CH 3 COO aq mengalami hidrolisis kation anion

6 Berdasarkan reaksi di atas, jawablah pertanyaan berikut ini Reaksi antara larutan CH 3 COOH dan larutan NH 4 OH akan menghasilkan.jika garam tersebut dilarutkan di dalam air akan mengalami, menghasilkan dan. NH + 4 adalah garam yang berasal dari basa dan CH 3 COO adalah garam yang berasal dari asam. Menurut Bronsted-Lowry CH 3 COO merupakan anion dari yang bersifat sebagai, sehingga dapat menerima H + + membentuk CH 3 COOH kembali dan NH 4 merupakan kation dari yang bersifat sebagai, sehingga dapat menerima OH membentuk NH 4 OH kembali.pada reaksi 2 kation maupun anion garam dengan air sehingga mengalami hidrolisis. Hidrolisis ini disebut dengan hidrolisis total dan pada reaksi 3 larutan asam dan basa mengalami reaksi kesetimbangan sehingga larutan garam akan bersifat

7 Contoh hidrolisis garam Garam KCN terionisasi terhidrolisis Model1a (1) Model1a (2) Model 1a(3) Pelarut(air) LarutanKCN KCN hidrolisis H 2 O Ion H 3 O Ion OH Ion K + Kristal KCN Molekul HCN Ion CN -

8 No Untuk lebih memahami tentang hidrolisis garam dan jenis-jenis garam, perhatikan dan lengkapilah tabel di bawah ini! Tabel 2 : Jenis garam dan asam basa penyusunnya Larutan Garam Basa Pembentuk Asam Pembentuk Apakah garam Rumus Kimia Kuat/Lemah Rumus Kimia Kuat/Lemah terhidrolisis ( ya / tidak ) 1 KCl. Kuat HCl.. 2 (NH 4 ) 2 SO 4. Lemah H 2 SO KOH. HCN Lemah. 4 AlCl 3 Al(OH) 3.. Kuat. 5 Ba(CN) 2 Ba(OH) 2 Kuat... 6 NH 4 F. Lemah. Lemah. 7 Al(NO 3 ) 3 Al(OH) 3 Lemah. Kuat. 8. LiOH Kuat HBr.. 9 KBr.. HBr Kuat. 10. NaOH. HCN Mg(OH) 2. H 2 CO 3 Lemah. 12 (NH 4 ) 2 CO 3.. H 2 CO NH 4 NO 3 NH 4 OH.. Kuat. 14. NaOH. H 2 SO Ba(CH 3 COO) 2. Kuat CH 3 COOH.. 16 Al 2 (SO 4 ) 3.. H 2 SO KOH. H 2 SO 4.. Untuk lebih jelasnya silakan perhatikan video berikut ini...\video dan Dokumen KB 4 - Hidrolisis Garam\Chemistry - 3Sec - Hydrolysis of salt solutions - YouTube.MP4 Credit:

9 2. Sifat Larutan Garam Setelah saudara mengetahui konsep hidrolisis dan jenis-jenis larutan garam, saudara dapat melihat bahwa larutan garam ada yang terhidrolisis dan tidak terhidrolisis. Jenis larutan garam dapat disimpulkan pada tabel 3 berikut ini. Tabel 3. Jenis larutan garam Asam Pembentuk Basa Pembentuk Terhidrolisis (ya/tidak) Contoh Kuat Kuat Tidak NaCl Kuat Lemah Ya NH 4 Cl Lemah Kuat Ya Na 2 CO 3 Lemah Lemah Ya CH 3 COONH 4 Reaksi antara asam dengan basa membentuk garam disebut reaksi penetralan.akan tetapi, reaksi penetralan tidaklah berarti membuat larutan garam menjadi netral.salah satu contohnya dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai sabun mandi. Tahukah saudara bahwa sabun mandi tergolong garam dan sabun mandi bersifat basa? Mengapa demikian? Apakah semua garam bersifat basa? Pada umumnya garam mudah larut dalam air. Dari uraian di atas, ternyata garam tidak hanya bersifat netral, ada juga sifat larutan garam yang lain. Apa saja sifat-sifat larutan garam tersebut? Apa yang menyebabkan larutan garam memiliki sifat yang berbeda?untuk mengamati sifat-sifat garam, garam tersebut dilarutkan terlebih dahulu dalam air sebelum diuji dengan kertas lakmus. Untuk lebih jelasnya, silakan perhatikan video berikut ini...\video dan Dokumen KB 4 - Hidrolisis Garam\(7) 18.3 Salt hydrolysis (HL) - YouTube.MKV Credit: Untuk mengetahui sifat-sifat dari larutan garam ayo lakukan kerja laboratorium berikut ini! Tujuan Praktikum :Untuk mengetahui / menyelidiki sifat-sifat larutan garam Alat: 1.Gelaskimia25mL4buah 2.Gelasukur5mL4buah 3.Pipettetes4buah 4.Batangpengaduk4buah Bahan: 1.LarutanNaOH0,1M 2.LarutanHCl0,1M 3.LarutanNH 3 0,1M 4.LarutanCH 3 COOH 0,1M 5.KertasIndikatorUniversal

10 Prosedur Kerja Tabel HasilPengamatan: GelasKimia phlarutangaram Sifat LarutanGaram (Asam, Basa ataunetral)

11 3. ph LARUTAN GARAM YANG TERHIDROLISIS ph merupakan fungsi negatif logaritma dari konsentrasi ion H + dalam suatu larutan. Untuk mengetahui ph suatu larutan banyak instrumen yang bisa kita gunakan,misalnya dengan menggunakan kertas lakmus ( Gambar 3 ) dan ph meter ( Gambar 4 ) atau bisa juga menggunakan indikator buatan ( Gambar 5 ). Gambar 3.Kertas lakmus (dokumen pribadi) Berikut iniadalahbeberapa jenis dan sifatlarutangaram berdasarkan asam dan basapembentuknya. a. Larutangaramyangberasaldariasamkuatdanbasalemahbersifatasam(pH<7) b. Larutangaramyangberasaldariasamlemahdanbasakuatbersifatbasa(pH>7) c. Larutangaramyangberasaldariasamlemahdanbasalemah,sifatnyabergantung PadahargaKaasamlemahdanKbbasalemahnya. 1) JikaKa>Kb,makalarutangaramnyabersifatasam 2) JikaKa=Kb,makalarutangaramnyabersifatnetral 3) JikaKa<Kb,makalarutangaramnyabersifatbasa d. Larutangaramyangberasaldariasamkuatdanbasakuatbersifatnetral(pH=7) Gambar 4.pH meter (silberbeg, 2009) Gambar 5.Kol merah sebagai indikator asam basa (chang, 2011) Untuk mengetahui ph larutan garam kita juga bisa menggunakan instrumen-instrumen tersebut seperti pada gambar 10 di bawah ini

12 (a) (b) Gambar 6.pH larutan garam dapat ditentukan dengan menggunakan (a) indikator universal (b) ph meter (google.com) Namun, selain menggunakan instrumen tersebut kita juga bisa menghitung ph larutan garam dengan cara perhitungan melalui data yang diketahui. Perhitungan tersebut didasarkan pada reaksi kesetimbangan hidrolisis yang terjadi. Tabel 4.pH berbagai jenis larutan garam No Jenis larutan garam Konsentrasi ( ph M ) perhitungan Sifat larutan garam 1 NaCl Netral ( tidak 1 7 terhidrolisis ) 2 CH 3 COONa Basa ( terhidrolisis K a CH 3 COOH = 1,8 x sebagian ) 3 NH 4 Cl Asam ( terhidrolisis K b NH 4 OH = 1,8 x sebagian ) 4 CH 3 COONH K a CH 3 COOH = 1,8 x 10-5 K b NH 4 OH = 1,8 x Perubahan harga ph air akibat pelarutan garam disebabkan karena reaksi hidrolisis ion garam oleh air.oleh karena itu dalam menentukan harga ph suatu larutan garam perlu meninjau reaksi kesetimbangan hidrolisis yang terjadi. Berdasarkan hasil percobaan maka di peroleh harga ph dari beberapa larutan garam dengan volume yang sama seperti yang terdapat pada tabel 4. Pada tabel 4 dapat dilihat harga ph dari berbagai larutan garam berdasarkan percobaan. Untuk lebih memahami materi ini, perhatikan video pada..\video dan Dokumen KB 4 - Hidrolisis Garam\Hydrolysis of Salts and ph of their Solutions - YouTube.MP4 credit: a. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah Netral ( terhidrolisis total) K h = tetapan hidrolisis garam A + + H 2 O AOH + H +

13 K h = AOH [H + ] A + K b = tetapan ionisasi basa lemah K w = tetapan kesetimbangan air AOH A + + OH K b = A + [OH ] AOH H 2 O H + + OH K w = H + [OH ] Contoh : Jika sebanyak 100 ml larutan NH 4 OH 0,15 M dicampurkan dengan 50 ml larutan HCl 0,3 M (Kb NH 4 OH= 10-5 ), maka ph campuran sebesar? Jawab : Jumlah mol NH₄OH = (100)(0,15) = 15 mmol Jumlah mol HCl = (50)(0,3) = 15 mmol Volum total = = 150 ml NH₄OH + HCl NH₄Cl + H₂O Mula Reaksi Akhir b. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat K h = tetapan hidrolisis garam B + H 2 O BH + OH K h = BH [OH ] B

14 K a = tetapan ionisasi asam lemah K w = tetapan kesetimbangan air BH B + H + K a = B [H + ] BH H 2 O H + + OH K w = H + [OH ] Contoh : Diketahui :50 ml larutan NaOH 0,1 M dilarutakan dengan 50 ml CH 3 COOH 0,1 M (Ka =1, ) a. tentukan ph masing larutan sebelum dicampurkan b. Tentukan ph setelah pencampuran Jawab : a) Sebelum dicampurkan CH 3 COOH 0,1 M Ka = 1, [H+] = 1, = 4, M ph = -log 4, = 2,87 b) Setelah dicampurkan Mmol NaOH =0,1x50=5Mmol Mmol CH 3 COOH = 0,1x 50=5Mmol NaOH + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O Mula-mula` :5 MmoL 5MmoL beraksi :5MmoL 5 MmoL 5MmoL 5MmoL sisa : MomL 5MmoL [OH - ]= kw / ka x M CH3COONa = /1,8x10-5 x 5 Mmol = 2,78 x 10-8 = 2,78 x 10-4 POH = -log[oh - ] = -log 2,78 x 10-4 = 4- log 2,78 = 3,55 PH = 14-POH = 14- (4- log 2,78) = 10,44 c. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah Harga H + tidak tergantung pada konsentrasi garam tetapi bergantung pada hargak a dan K b yaitu sebagai berikut. a. Jika K a = K b, larutan bersifat netral maka H + = K w, ph = 7 b. Jika K a > K b, larutan bersifat asam, ph < 7 c. Jika K a < K b, larutan bersifat basa, ph > 7

15 B. Larutan Buffer Contoh : diketahui 50 ml CH 3 COOH 0,1 M dilarutkan dalam NH 4 OH 50 ml 0,1 M. (Ka = 1, , kb = 1, ). Tentukanlah ph setelah dicampurkan Jawab : NH4OH + CH 3 COOH CH 3 COONH 4 + H 2 O Mula-mula` :5 MmoL 5MmoL beraksi :5MmoL 5 MmoL 5MmoL 5MmoL sisa : MomL 5MmoL ph = ½ pkw + ½ pka 1/2pKb = 7 + 2,37-2,37 = 7 Sistem kimia dan biologi sangat sensitif terhadap perubahan ph. Cairan badan manusia mempunyai ph yang bervariasi, misalnya darah manusia mempunyai ph berkisar 7,35-7,45, sedangkan asam lambung mempunyai ph sekitar 1,5. Nilai ph ini penting untuk menjaga fungsi enzim dan mempertahankan tekanan osmotik. Jika ph darah manusia berubah dari 7 sampai 8 dapat mengakibatkan kematian. Sungai mempunyai ph sekitar 5. Jika ph sungai kurang dari 5 sering tidak dapat mendukung ke kehidupan ikan di dalamnya dan dapat mengakibatkan kematian ikan. Dengan demikian, perubahan ph dapat menghasilkan efek yang tidak diinginkan, dan sistem yang sensitif terhadap ph harus dilindungi dari H + atau OH - yang mungkin terbentuk atau bereaksi dengan zat lain. Sistem tersebut adalah larutan buffer. Dengan demikian, larutan buffer sangat penting pada sistem kimia dan biologi. 1. Konsep larutan buffer Sebuah larutan buffer mengandung zat terlarut yang memungkinkan larutan tersebut mampu mempertahankan perubahan ph akibat penambahan sejumlah kecil asam kuat atau basa kuat. Larutan buffer adalah larutan asam lemah dan basa konyugasinya atau basa lemah dan asam konyugasinya. Dalam darah, asam karbonat (H 2 CO 3, asam diprotik lemah) dan ion bikarbonat (HCO - 3, basa konyugasinya) berfungsi sebagai salah satu sistem penyangga yang digunakan mempertahankan ph yang sangat konstan dalam menghadapi produksi asam organik tubuh akibat metabolisme. Penyangga umum lainnya terdiri dari kation asam lemah, NH + 4, berasal dari garam seperti NH 4 Cl, dan basa konjugasinya, NH 3. Bagaimana larutan buffer mempertahankan ph?. Perhatikan vidio pada (di samping) Suatu larutan buffer harus mengandung konsentrasi relatif besar asam untuk bereaksi dengan ion OH - yang

16 mungkin ditambahkan ke buffer dan harus mengandung konsentrasi basa untuk bereaksi dengan ion H + yang ditambahkan. Selanjutnya komponen asam dan basa dari buffer harus tidak saling bereaksi seperti reaksi penetralan. Pasangan asam basa yang dibutuhkan adalah pasangan asam basa konyugasi atau asam lemah dan basa konyugasinya atau basa lemah dan asam konyugasinya. Daftar asam lemah, basa lemah, asam kuat, basa kuat dapat dilihat pada kegiatan 1 modul ini. Sebagai contoh larutan buffer sederhana dapat dibuat dengan penambahan asam asetat (CH 3 COOH) dan sodium asetat (CH 3 COONa) dengan perbandingan sama ke air. Konsentrasi kedua asam dan basa konyugasi (dari CH 3 COONa) diasumsikan sama sebagai konsentrasi mula-mula. Hal ini karena (1) CH 3 COOH adalah asam lemah dan tingkat hidrolisis ion CH 3 COO - sangat kecil, (2) hadirnya ion CH 3 COO - menekan ionisasi CH 3 COOH dan hadirnya CH 3 COOH menekan hidrolisis ion CH 3 COO -. Suatu larutan yang mengandung dua senyawa ini mempunyai kemampuan menetralisir penambahan asam atau basa kuat. Sodium asetat, suatu elektrolit kuat, berdisosiasi sempurna di dalam air. Persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut Jika asam ditambahkan ke sistem buffer, ion H + akan bereaksi dengan basa konyugasi (CH 3 COO - ) di dalam larutan buffer. Persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut CH 3 COO - (aq) + H + (aq ) CH 3 COOH (aq) Jika basa ditambahkan ke sistem buffer, ion OH - akan dinetralkan oleh asam (CH 3 COOH) di dalam buffer. Persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut Buffer Animatio CH 3 COOH (aq) + OH - (aq ) CH 3 COO - (aq) + H 2 O Tingkat efektivitas larutan buffer tergantung pada jumlah asam dan basa konyugasi dari buffer yang dibuat. Pada umumnya sistem buffer dapat disimbolkan sebagai garam/asam atau basa/asam konyugasi. Dengan demikian, sistem buffer sodium asetat-asam asetat dapat ditulis sebagai CH 3 COONa/CH 3 COOH atau CH 3 COO - /CH 3 COOH. Untuk lebih mudah memahami konsep buffer marilah dilihat contoh latihan ke-1. Contoh latihan ke-1

17 Yang mana dari larutan berikut dapat diklasifikasikan sebagai sistem buffer? (a) KH 2 PO 4 /H 3 PO 4 (b) NaClO 4 /HClO 4 (c) C 5 H 5 N/C 5 H 5 NHCl (C 5 H 5 N adalah piridin) Konsep Sistem buffer merupakan larutan yang mengandung suatu asam lemah dengan garamnya (mengandung basa lemah konyugasinya) atau suatu basa lemah dengan garamnya (mengandung asam lemah konyugasinya) Mengapa basa konyugasi dari asam kuat tidak dapat menetralkan dengan penambahan asam? Strategi Pemecahan Kriteria sistem buffer harus mempunyai asam lemah dan garamnya (mengandung basa lemah konyugasi) atau basa lemah dan garamnya (mengandung asam lemah konyugasi) (a) Pada sistem KH 2 PO 4 /H 3 PO 4 - H 3 PO 4 adalah asam lemah, dan basa konyugasinya H 2 PO 4 adalah basa lemah. Oleh sebab itu, ini adalah sistem buffer. (b) Pada sistem NaClO 4 /HClO 4 Karena HClO 4 adalah asam kuat, basa konyugasinya ClO - 4, basa yang sangat - lemah. Ini berarti bahwa ClO 4 tidak dapt bereaksi dengan ion H + dalam larutan untuk membentuk HClO 4. Dengan demikian, sistem ini tidak dapat bertidak sebagai sistem buffer. (d) Pada C 5 H 5 N/C 5 H 5 NHCl C 5 H 5 N adalah basa lemah dan asam konyugasinya C 5 H 5 NH + (kation dari garam C 5 H 5 NHCl adalah basa lemah. Oleh sebab itu ini adalah sistem buffer 2. Perhitungan perubahan ph buffer akibat penambahan asam Pada bagian awal telah dijelaskan bahwa larutan buffer dapat menetralkan sejumlah kecil penambahan asam atau basa kuat. Perhitungan ph larutan buffer akibat penambahan asam kuat dibahas pada contoh latihan ke-2 Contoh latihan ke -2 (a) Hitunglah ph larutan buffer pada sistem yang mengandung 1 M CH 3 COOH dan 1 M CH 3 COONa (b) Bagaimanakah ph larutan buffer ini setelah penambahan 0,1 mol gas HCl ke 1 L larutan? Asumsikan volume larutan tidak berubah akibat penambahan HCl Konsep (a) ph larutan buffer sebelum penambahan HCl dapat dihitung dari ionisasi CH 3 COOH. Tentu konsentrasi awal CH 3 COOH dan CH 3 COO- (dari CH 3 COONa) adalah 1 M. Ka CH 3 COOH adalah 1,8 x (b) Sebaiknya dibuat skesa perubahan yang terjadi pada soal ini dalam bentuk gambar Strategi Pemecahan (a) Ringkasan spesi yang terdapat pada kesetimbangan CH 3 COOH (aq) H + (aq ) + CH 3 COO - (aq) Mula-mula (M) 1,0 0 1,0 Perubahan (M) -x +x +x Kesetimbangan (M) 1,0 - x -x 1,0 + x

18 1,8 x 10-5 = x (1,0 + x) (1,0 x) Asumsikan 1,0 + x 1,0 dan 1,0 x 1,0, kita perolah 1,8 x 10-5 = x (1,0 + x) (1,0 x) x (1,0 ) (1,0) X = (H + ) = 1,8 x 10-5 M Dengan demikian, ph = - log (1,8 x 10-5 ) =4,74 (b) Ketika HCl ditambahkan ke larutan perubahan awal adalah Ion Cl - adalah ion pemisah di dalam larutan karena ion tersebut adalah basa konyugasi dari asam kuat. Ion H + dari asam kuat HCl bereaksi sempurna dengan basa konyugasi dari buffer yaitu CH 3 COO -. Pada point ini lebih nyaman bekerja dengan mol dari pada molaritas karena pada beberapa kasus volume larutan mungkin berubah ketika senyawa ditambahkan, tetapi mol tidak. Reaksi netralisasi diringkas sebagai berikut. CH 3 COO - (aq) + H + (aq ) CH 3 COOH (aq) Mula-mula (M) 1,0 0,1 1,0 Perubahan (M) -0,1-0,1 +0,1 Kesetimbangan (M) 0,9 0 1,1 Akhirnya untuk menghitung ph buffer setelah netralisasi dari asam, kita mengobah mol ke molaritas dengan membagi mol dengan 1 L CH 3 COOH (aq) H + (aq ) + CH 3 COO - (aq) Mula-mula (M) 1,1 0 0,9 Perubahan (M) -x +x +x Kesetimbangan (M) 1,1 - x x 0,9 + x 1,8 x 10-5 = x (0,9 + x) 1,1 x Asumsikan 0,9 + x 0,90 dan 1,1 x 1,1, kita peroleh 1,8 x 10-5 = x (0,9 + x) 1,1 x x (0,9 ) 1,1 atau x = (H + ) = 2,2 x 10-5 Dengan demikian,

19 ph = -log (2,2 x 1 5) = 4,66 Penguatan Konsep Ada penurunan ph (larutan menjadi lebih asam sebagai akibat penambahan HCl. Kita dapat membandingkan perubahan (H + ) sebagai berikut Sebelum penambahan HCl [H+] = 1,8 x 10-5 M Setelah penambahan HCl [H+] = 2,2 x 10-5 M Dengan demikian kenaikan ion [H + ] adalah 2,2/1,8 = 1,2 kali. Angka 1,5 kali adalah angka yang kecil untuk efektivitas dari buffer CH 3 COONa/ CH 3 COOH. Apakah yang terjadi jika 0,1 mol HCl ditambahkan ke 1 L air dan bandingkan kenaikan ion [H + ]? Sebelum penambahan HCl [H + ] = 1,0 x 10-7 M Setelah penambahan HCl [H + ] = 0,1 M Sebagai akibat penambahan HCl, ion [H + ] naik menjadi 0,1/1x10-7 = 10 6 Dengan demikian, ph air naik menjadi sejuta kali!. Angka yang sangat besar. Hal ini membuktikan peranan larutan buffer mempertahankan ph 3. Pembuatan larutan buffer ph tertentu Bagaimana cara membuat larutan buffer pada ph tertentu? Marilah kita perhatikan sistem buffer CH 3 COONa/CH 3 COOH. Apakah hanya asam asetat atau campuran asam asetat dan sodium asetat dalam larutan? Pada sistem buffer ini kita dapat menulis CH 3 COO - (aq) + H + (aq ) CH 3 COOH (aq) Dengan demikian, Jika pesamaan ini diubah ke log, maka

20 Tentu, ph = pk a + log [basa konyugasi ] [asam ]...(1) tentu, poh = pk b + log [asam konyugasi ] [basa ]...(2) Persamaan 1 dan 2 dikenal juga dengan persamaan Hendersen-Hasselbach Jika konsentrasi molar asam dan basa konyugasinya mendekati sama atau sama, [asam] [basa konyugasi], tentu Dengan demikian, untuk menyediakan larutan buffer kita memilih asam lemah dengan pka mendekati ph yang diinginkan. Pilihan ini tidak hanya memberikan nilai ph yang benar dari sistem buffer, tetapi juga memastikan bahwa kita mempunyai jumlah yang sebanding dari asam dan basa konyugasinya yang hadir, keduanya adalah prasarat untuk sistem buffer agar berfungsi efektif. Marilah kita perhatikan contoh latihan ke-4 dan latihan ke-5. Contoh latihan ke-4 Suatu larutan buffer ph5 diperlukan dalam sebuah eksperimen. Dapatkan anda menggunakan asam asetat dan sodium asetat untuk membuatnya? Jika dapat, berapa mol perbandingan asam asetat dan sodium setat yang akan menghasilkan larutan dengan ph5? Berapa mol CH 3 COONa harus ditambahkan ke 1 L larutan yang mengandung 1 mol CH 3 COOH untuk membuat larutan buffer. Diketahui Ka CH 3 COOH adalah 1,8 x 10-5 Konsep Asam asetat adalah asam lemah. Kita dapat menggunakan asam asetat dan garam asetat untuk membuat larutan buffer ph 5.

21 Srategi penyelesaian Pada buffer asetat terdapat kesetimbangan CH 3 COO - (aq) + H + (aq ) CH 3 COOH (aq) tentu Oleh sebab itu, Tentu ph yang diinginkan adalah 5 oleh sebab itu [H + ]= Karena Ka= 1,8 x 10-5 maka Ini adalah perbandingan mol dari komponen buffer yang diperlukan. Langkah akhir adalah menyediakan larutan yang mengandung 1 mol CH 3 COOH. Oleh sebab itu, jumlah mol ion asetat dibutuhkan Karena setiap mol CH 3 COONa terdapat satu mol CH 3 COO-, maka diperlukan 1,8 mol CH 3 COONa Contoh latihan 5 Bagaimana membuat buffer posfat ph 7,45 Konsep Agar buffer berfungsi efektif, konsentrasi komponen asam kurang lebih sama dengan komponen basa konyugasinya. Jika kita menginginkan ph mendekati pka dari asam, tentu ph pka log [basa konyugasi ] [asam ] 0 Strategi pemecahan [basa konyugasi ] [asam ] 1

22 Karena asam posfat adalah asam tripotik, kita menulis tiga tingkat ionisasi. Nilai pkanya dapat dilhat pada Tabel Ka asam di kegiatan 1 Yang paling cocok dari tiga sistem baffer adalah HPO 4 2-/ H 2 PO 4 -, karena pka dari asam H 2 PO 4 - dekat dengan ph yang diinginkan. Dari persamaan Hendersen-Hasselbach kita menulis Antilognya kita peroleh Dengan demikian cara untuk menyediakan buffer posfat ph 7,45 adalah Na 2 HPO 4 dan NaH 2 PO 4 dengan perbandingan mol 1,7:1 di dalam air. Dengan demikian, kita melarutkan 1,7 mol Na 2 HPO 4 dan 1 mol NaH 2 PO 4 ditambahkan air sampai volume larutan 1 L. Ringkasan Larutan buffer adalah larutan asam lemah dan basa konyugasinya atau basa lemah dan asam konyugasinya. Suatu larutan buffer harus mengandung konsentrasi relatif besar asam untuk bereaksi dengan ion OH - yang mungkin ditambahkan ke buffer dan harus mengandung konsentrasi basa untuk bereaksi dengan ion H + yang ditambahkan. Suatu larutan yang mengandung dua senyawa ini mempunyai kemampuan menetralisir penambahan asam atau basa.

23 DAFTAR PUSTAKA Achmad, Hiskia Kimia Larutan. Bandung: PT Citra aditya Bakti Brady, James E Chemistry Matter and Its changes. New York: Jihn Wiley & Sons, Inc Chang, Raymond Chemistry, tenth edition. New york: McGraw-Hill Companies. Silberbeg, Martin S Chemistry The Molecular of Matter and Change. New York : Mc. Graw Hill Brown,Theodore L; JR, H. Eugene Lemay; Bursten, Bruce E; Murphy, Catherine J; Woodward, Patrick M (2012). Chemistry the cental Science, 12th edition. Pearson Education Inc. USA Chang, Raymond; Overby, Jason (2011). General Chemistry, the essential concept McGraw-Hill Jespersen, Neil D; Brady, James E; Hyslop, Alison (2012). Chemistry, the molecular nature of matter. John Wiley