LARUTAN PENYANGGA [Yea r] LARUTAN PENYANGGA Bahan Ajar Kelas XI IPA Semester Gasal 2012/2013 MARI BELAJAR
Indikator Produk Menjelaskan komponen pembentuk larutan penyangga dengan berpikir kritis. Menjelaskan prinsip kerja larutan penyangga dengan berpikir kritis. Menghitung ph atau poh larutan penyangga dengan berpikir kritis. Menghitung ph larutan penyangga dengan penambahan sedikit asam atau sedikit basa atau dengan pengenceran dengan berpikir kritis. Menjelaskan fungsi larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup dengan berpikir kritis. Proses Menganalisis larutan penyangga dan bukan penyangga dengan penuh rasa ingin tahu melalui percobaan secara obyektif dan penuh kejujuran. Menganalisis komponen pembentuk larutan penyangga dengan penuh rasa ingin tahu melalui percobaan secara obyektif dan penuh kejujuran. Menganalisis pengaruh penambahan sedikit asam, sedikit basa, dan pengenceran pada larutan penyangga dengan penuh rasa ingin tahu melalui percobaan secara obyektif, tanggung jawab, dan penuh kejujuran. A. Definisi Larutan Penyangga Larutan penyangga disebut juga larutan penahan, larutan buffer atau larutan dapar. Larutan penyangga adalah larutan yang dapat menahan atau mempertahankan harga ph jika ditambahkan sedikit asam, sedikit basa dan pengenceran. Larutan penyangga bekerja paling baik dalam mengendalikan ph pada harga ph yang hampir sama dengan pka komponen asam atau basa, yaitu ketika garam sama dengan asam, bisa juga dipergunakan jika [asam]/[garam] atau [basa]/[garam] antara 0,1-10. Angka 0,1-10 ini disebut daerah buffer yaitu daerah yang masih efektif untuk menahan ph. Kapasitas buffer didefinisikan sebagai jumlah mol per liter asam atau basa monobasa kuat yang diperlukan untuk menghasilkan peningkatan atau penurunan satu unit ph didalam larutan. Kapasitas buffer dipengaruhi oleh dua hal yaitu: 1) Jumlah mol komponen penyangga Semakin banyak jumlah mol komponen penyangga, semakin besar kemampuan untuk mempertahankan ph. 2) Perbandingan mol komponen penyangga Perbandingan mol antara komponen-komponen penyangga sebaiknya antara 0,1-10. B. Komponen Larutan Penyanga Larutan penyangga dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. 1) larutan penyangga asam. Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dengan basa konjugasinya (A - ). Basa konjugasi merupakan basa yang berasal dari asam setelah kehilangan H +. Contoh: CH 3 COOH(aq) + H 2 O(l) CH 3 COO - (aq) + H + (aq) + H 2 O(aq) CH 3 COONa(aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq) 2
Dalam reaksi tersebut, CH 3 COOH merupakan asam lemah sedangkan CH 3 COO - merupakan basa konjugasi. Campuran asam lemah CH 3 COOH dan basa konjugasinya, yaitu ion CH 3 COO - membentuk larutan penyangga. Dalam pembentukan larutan penyangga ini, ion CH 3 COO - dapat berasal dari garam CH 3 COONa, CH 3 COOK, atau (CH 3 COO) 2 Ba, atau garam lain dari campuran basa konjugasi dengan basa kuat. 2) larutan penyangga basa. Larutan penyangga basa mengandung basa lemah (B) dengan asam konjugasinya (BH + ). Contoh: + NH 3 (aq) + H 2 O(l) NH 4 (aq) + OH - (aq) NH 4 Cl(aq) NH 4+ (aq) + Cl - (aq) + Campuran basa lemah NH 4 OH dan asam konjugasinya yaitu ion NH 4 membentuk + larutan penyangga. Dalam pembentukan larutan penyangga, ion NH 4 dapat berasal dari garam seperti NH 4 Cl, NH 4 Br, (NH 4 ) 2 SO 4, atau garam dari campuran asam konjugasi dengan asam kuat. C. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Jika kedalam larutan penyangga ditambahkan sedikit asam, asam tersebut akan bereaksi dengan zat yang bersifat basa. Begitu juga sebaliknya, jika ditambahkan sedikit basa, basa tersebut akan bereaksi dengan zat yang bersifat asam. 1) Pengaruh penambahan sedikit asam atau sedikit basa terhadap larutan penyangga Sebagai contoh, larutan penyangga yang terbentuk dari campuran asam lemah CH 3 COOH dam basa konjugasinya (ion CH 3 COO - ). Jika kedalam campuran tersebut ditambahkan sedikit asam, misalnya HCl, akan terjadi reaksi berikut, CH 3 COO - (aq) + HCl(aq) CH 3 COOH(aq) + Cl - (aq) Berdasarkan reaksi ini, berarti jumlah basa konjugasi (ion CH 3 COO - ) akan berkurang dan asam lemah CH 3 COOH akan bertambah. Mekanisme penambahan asam ke dalam larutan penyangga akan menurunkan konsentrasi basa konjugasi dan meningkatkan konsentrasi asam. Perubahan ini tidak menyebabkan perubahan ph yang besar. Jika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit basa NaOH akan terjadi reaksi berikut, CH 3 COOH(aq) + NaOH(aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq) + H 2 O(l) Berdasarkan reaksi tersebut, berarti jumlah asam lemah CH 3 COOH akan berkurang dan basa konjugasi (ion CH 3 COO - ) akan bertambah. Seperti pada penambahan sedikit asam, perubahan inipun tidak menyebabkan perubahan ph yang besar. Contoh lain, larutan penyangga dari campuran basa lemah NH 4 OH dan asam konjugasinya (ion NH 4+ ). Setiap penambahan asam akan bereaksi dengan zat yang bersifat basa dan setiap penambahan basa akan bereaksi dengan zat yang bersifat asam. Jika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit asam, misalnya HCl akan terjadi reaksi sebagai berikut: NH 4 OH(aq) + HCl(aq) NH 4+ (aq) + Cl - (aq) + H 2 O(l) Jika kedalam campuran tersebut ditambahkan basa, misalnya NaOH akan terjadi reaksi berikut: NH 4+ (aq) + NaOH(aq) NH 4 OH(aq) + Na + (aq) 3
Pengaruh penambahan sedikit asam atau sedikit basa terhadap campuran basa lemah dan asam konjugasinya, praktis tidak mengubah ph larutan penyangga tersebut selama penambahan asam atau basa tersebut tidak sampai menghabiskan salah satu komponen buffer (Sutresna, 2006: 107-108). 2) Pengaruh pengenceran terhadap larutan penyangga Derajat keasaman atau ph suatu larutan penyangga ditentukan oleh komponenkomponennya. Dalam perhitungan ph larutan penyangga, komponen-komponen tersebut membentuk perbandingan tertentu. Jika campuran tersebut diencerkan, harga perbandingan komponen-komponen tersebut tidak berubah sehingga ph larutan penyangga juga praktis tidak berubah. Berapapun tingkat pengenceran larutan penyangga, secara teoritis tidak akan mengubah harga ph. D. Perhitungan ph Larutan Penyangga Contoh larutan penyangga yang terbentuk dari campuran asam lemah CH 3 COOH dan basa konjugasinya yaitu ion CH 3 COO -. Ion CH 3 COO - berasal dari garam yang mengandung asetat seperti CH 3 COONa. Dalam air kedua senyawa tersebut mengalami ionisasi; CH 3 COOH (aq) CH 3 COONa (aq) CH 3 COO - (aq) + H + (aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq) Persamaan tetapan kesetimbangan (Ka): Ka = Secara umum persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut, Atau Selanjutnya konsentrasi asam lemah ditulis [a] dan konsentrasi anion yang berasal dari garam ditulis [g], tetapi besarnya bergantung pada jumlah anion yang diikat. Rumus ph untuk penyangga asam: atau Jika volume sama, maka: Karena ph = -log [H + ], maka -log 4
ph = pka log dengan: Ka = tetapan disosiasi asam lemah a = jumlah mol asam lemah g = jumlah mol basa konjugasi Rumus ph untuk penyangga basa: [OH - ] = atau Jika volume sama, maka: [OH - ] = Karena poh = -log [OH - ], maka: -log [OH-] = poh = pkb - dengan: Kb = tetapan ionisasi basa lemah b = jumlah mol basa lemah. g = jumlah mol asam konjugasi E. Fungsi Larutan Penyangga Sistem larutan penyangga banyak digunakan dalam reaksi-reaksi kimia. Misalnya, reaksi kimia yang banyak digunakan dalam bidang kesehatan dan dalam tubuh manusia, dalam reaksi kimia tersebut dibutuhkan ph yang stabil. Berikut beberapa fungsi larutan penyangga: 1) Fungsi Larutan Penyangga dalam Bidang Kesehatan Pada bidang farmasi, banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan ph stabil. Perubahan ph akan menyebabkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali. Contohnya: obat tetes mata digunakan campuran asam borat (H 2 BO 3 ) dan natrium borat (NaHBO 3 ). Obat tetes mata harus memiliki ph yang sesuai dengan ph air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Pada minuman isotonik maupun sari buah digunakan campuran asam sitrat dan natrium sitrat. 2) Fungsi Larutan Penyangga dalam Tubuh Pada tubuh manusia, sistem larutan penyangga terdapat dalam sel, cairan antar sel dan dalam darah. Sistem larutan penyangga dalam sel, contohnya adalah campuran asam dihidrogen fosfat (H 2 PO 4- ) dan basa konjugasinya yaitu monohidrogen fosfat (HPO 4 2- ). Sistem larutan penyangga dalam cairan antar sel, contohnya adalah campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dan basa konjugasinya yaitu ion bikarbonat (HCO 3- ). Sistem larutan penyangga dalam darah, contohnya yaitu campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dan basa 5
konjugasinya (ion bikarbonat HCO 3- ) serta campuran asam hemoglobin HHb dan basa konjugasinya HbO 2-. Daftar Pustaka Imam S, Kasmadi, dan Gatot L. 2008. Kimia Dasar II. Semarang: Unnes Press. Permana, Irvan. 2009. Memahami Kimia 2: SMA/MA Untuk Kelas XI, Semester 1 dan 2 Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional Purba, M. 1994. Kimia untuk SMA kelas XI: 2B. Jakarta: Penerbit Erlangga. Sutresna, Nana. 2006. Kimia untuk SMA kelas II Semester 2. Bandung: Grafindo Media Pratama. Utami, Budi dkk. 2009. Kimia 2: untuk Kelas XI Program Ilmu Alam. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional. 6