penyangga

LARUTAN PENYANGGA

Larutan penyangga / Buffer / penahan / dapar adalah larutan yang dapat mempertahankan pH, meskipun ada sedikit penambahan asam, basa atau pengenceran.

KOMPOSISI LARUTAN PENYANGGA

1. Campuran antara asam lemah dengan basa konjugasinya atau campuran antara asam lemah dengan garamnya.

Contoh :

a. CH₃COOH + CH₃COONa

As. Asetat Natrium asetat

b. HCOOH + HCOOK

As. Formiat kalium formiat

c. HCN + NaCN

As. Sianida natrium sianida

d. H₂CO₃ + NaHCO₃

As. Karbonat natrium hidrokarbon

e. H₃PO₄ + NaH₂PO₄

As. Phospat natrium dihidrophospat

f. H₂PO₄^- + Na₂HPO₄

2. Campuran antara basa lemah dengan asam konjugasinya atau campuran antara basa lemah dengan garamnya.

Contoh :

a. NH_3(aq) + NH₄Cl

Amoniak amonium klorida

b. C₅H₅N + C₅H₅NH⁺

Piridin pirimidin nitrat

c. CH₃NH₂ + CH₃HCl

Metil amoniak metil amonium klorida

PRINSIP KERJA LARUTAN PENYANGGA

1. Campuran asam lemah dengan garamnya.

a. Penambahan asam (H⁺)

Dihilangkan oleh garamnya membentuk asam

H⁺ + CH₃COO^- CH₃COOH

Asam garam asam

b. Penambahan basa (OH^-)

OH^- + CH₃COOH CH₃COO^- + H₂O

Basa as. Lemah garam

c. Pengenceran larutan akan memperbesar derajat ionisasi asam lemah sehingga konsentrasi ion H⁺ bertambah, karena volume larutan juga bertambah maka pengenceran larutan menjadi tidak berarti.

2. Campuran basa lemah dengan garamnya

a. Penambahan asam (H⁺)

Dihilangkan oleh garamnya membentuk basa lemah

H⁺ + NH₃ NH₄

Asam basa garam

b. Penambahan basa (OH^-)

Dihilangkan oleh garamnya membentuk basa lemah

OH^- + NH₄⁺ NH₃ + H₂O

Basa garam basa

c. Pengenceran larutan akan memeperbesar derajat ionisasi basa lemah sehingga konsentrasi OH^- bertambah, karena volume larutan juga bertambah maka pengenceran larutan menjadi tidak berarti.

PENGARUH PENAMBAHAN ASAM BASA DAN PENGENCERAN PADA LARUTAN PENYANGGA

Untuk mengetahui pengaruh asam, basa, dan pengenceran pada larutan penyangga dapat dilakukan percobaan sebagai berikut : yaitu mengukur pH larutan dengan pHmeter.

· Percobaan 1

Keadaan awal

Setelah penambahan 1 mL larutan HCl 1M

Dari data percobaan 1, maka perubahan pH = 4,74 – 2 = 2,74

· Percobaan 2

Keadaan awal

Setelah penambahan 1 ml larutan HCl 1M

Dari data percobaan 1, maka perubahan pH = 4,74 – 4,65 = 0,09

Jika membandingkan hasil perubahan pH dari percobaan 1 dan 2 maka akan terlihat bahwa larutan penyangga apabila ditambah sedikit larutan asam perubahan pHnya hanya kecil sekali sehingga dapat dikatakan tetap.

Dengan cara yang sama maka kita melakukan untuk larutan penyangga yang lain dengan penambahan sedikit basa atau pengenceran.

Jika dari beberapa percobaan diperoleh data pengamatan sbb :

No.	Keadaan awal	pH	Setelah penambahan	pH	perb
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.	100 mL HCl 18 x 10-5 100 mL CH3COOH 0,1M + CH3COONa 0,1M 100 mL HCl 18 x 10-5 100 mL CH3COOH 0,1M + CH3COONa 0,1M 100 mL NaOH 18 x 10-5 100 mL NH3 0,1M + NH4Cl 0,1M 100 mL NaOH 18 x 10-5 100 mL NH3 0,1M + Nh4Cl 0,1M 50 mL HCl 0,1M 50 mL NH3 0,1M + NH4Cl 0,1M	4,74 4,74 4,74 4,74 9,26 9,26 9,26 9,26 1 4,74	1 mL HCl 1M 1 mL HCl 1M 1 mL NaOH 1M 1 mL NaOH 1M 1 mL HCl 1 mL HCl 1 mL NaOH 1M 1 mL NaOH 1M 450 mL air 450 mL air	2 4,65 12 4,82 2 2 12 9,35 2 4,82

Pertanyaan ;

1. Tentukan besarnya perubahan pH pada tabel di atas ?

2. Buatlah kesimpulan dari hasil pengolahan data di atas ?

3. Dari percobaan di atas tentukan :

a. Variabel Bebas

b. Variabel Terikat

c. Variabel Kontrol

PH LARUTAN PENYANGGA

1. Campuran asam lemah dengan garamnya

CH3COOH + CH3COONa

Ioniasasi larutan di atas :

CH₃COOH_(aq) H⁺_(aq) + CH₃COO^-_(aq)

CH₃COONa_(aq) Na⁺_(aq) + CH₃COO^-_(aq)

Tetapan ioniasasi asam (Ka)

Ka =

[H⁺][CH₃COO^-]

[CH₃COOH]

[H+] =

Ka[CH₃COOH]

[CH₃COOH]

Karena CH₃COOH merupakan asam lemah maka [CH₃COO^-] sangat kecil jumlahnya sehingga [CH₃COO^-] yang ada dalam campuran tersebut dianggap hanya berasal dari ionisasi garamnya.

Jadi :

[H+] =

Ka[CH₃COOH]

[garam]

Atau :

[H+] =

Ka[asam]

[garam]

Ka = tetapan ionisasi asam

[asam] = konsentrasi asam

[garam] = konsentrasi garam

Dari rumus di atas dapat kita mencari pH larutan dengan :

pH = - log [H⁺]

= - log

Ka[asam]

Ka[asam] [garam]

log

[garam]

pH = - log Ka -

Karena – log Ka = pKa

Ka[asam [garam]

Maka :

pH = pKa + log

2. Campuran basa lemah dengan garamnya

NH_3(aq) + NH₄Cl

NH_3(aq) + H₂O_(ℓ) NH₄OH_(aq)

Sehingga campuran di atas dapat ditulis :

NH₄OH + NH₄Cl

Ionisasi larutan :

NH₄OH_(aq) NH₄⁺_(aq) + OH^-_(aq)

NH₄Cl_(aq) NH₄⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Tetapan Ionisasi Basa (Kb)

Kb =

[NH₄⁺] [OH^-]

[NH₄OH]

Kb =

Kb[NH₄OH]

[NH₄⁺]

[NH₄⁺] = [ garam ]

Sehingga

[OH-] =

Kb[NH₄OH]

[garam]

[OH-] =

Kb[basa]

[garam]

Kb = tetapan ion

[basa] = konsentrasi basa

[garam] = konsentrasi garam

Untuk mencari pH larutan penyangga diatas dapat juga dengan lanjutan rumus :

pOH = - log [OH^-]

pOH = - log

Kb [ basa]

[garam]

= - log Kb - log

Kb[basa]

[garam]

= pKb + log

[garam]

[basa]

Oleh karena pH + pOH =14

Maka pH = 14 – pOH

= 14 – pKb + log

[garam]

[basa]

= 14 – pKb - log

[garam]

[basa]

Catatan :

Larutan asam dan larutan basa yang satu lemah dan yang lain kuat direaksikan :

· Jika yang lemah berlebih (sisa) dan yang kuat habis bereaksi maka akan terbentuk larutan penyangga.

· Jika yang lemah habis bereaksi sedangkan yang kuat berlebih atau sisa maka akan terbentuk larutan dengan pH biasa.

· Jika kedua – duanya tepat habis bereaksi maka akan terjadi hidrolisis.

Contoh Soal :

1. 100 mL larutan CH₃COOH 0,1M (Ka = 10^-5) dicampur dengan 100 mL larutan CH₃COONa 0,2 M. Tentukan Ph larutan campuran tersebut :

Jawab :

[H+] =

Ka[asam]

[garam]

[H+] = 10-5

100 . 0,1/200

100. 0,2/200

[H+] = 10-5

10

20

= 0,5 . 10^-5

= 5 . 10^-6

2. 50 mL larutan NH₃(aq) 0,04 M (Kb = 10^-5) dicampur dengan 50 mL larutan NH₄Cl 0,02 M. Tentukan pH campuran tersebut :

Jawab :

[OH-] =

Ka[basa]

[garam]

[OH-] = 10-5

50 . 0,04/100

50 . 0,02/100

[OH^-] = 10^-5 . 2

pOH = - log [OH^-]

= - log 2. 10^-5

= 5 – log 2

pH = 14 – pOH

= 14 – (5 – log 2)

= 9 + log 2

SOAL LATIHAN :

1. Berapa gram CH₃COONa harus ditambahkan ke dalam 100 mL larutan CH₃COOH 0,1 M (Ka = 10⁵) agar terbentuk larutan penyangga yang pHnya = 6 (Ar C =12, H = 1, O = 16, Na=23)

2. 100 mL larutan CH₃COOH 0,5M (Ka = 10⁵) direaksikan dengan 100 mL larutan NaOH 0,2M. Tentukan pH larutan sebelum dan sesudah dicampurkan !

3. 50 mL larutan NH_3(aq) (Kb = 10⁵) direaksikan dengan 50 mL larutan larutan HCl 0,03M. Tentukan PH larutan sebelum dan sesudah direaksikan !

4. Ke dalam 100 mL larutan HCOOH 0,2 M (Ka = 10⁵) ditambahkan x mL larutan NaOH 0,1 M sehingga terbentuk larutan penyangga yang pHnya = 6 – log 2. Tentukan x !

5. Perbandingan volume NH_3(aq) 0,1M 0,1 M (Kb = 10⁵) dan HCl 0,1M yang harus direaksikan untuk membuat larutan buffer dengan pH = 8 adalah....

6. 100 mL larutan CH₃COOH 0,15M (Ka = 10⁵) dicampur dengan 50 mL larutan NaOH 0,2 M. Tentuka pH larutan tersebut !

7. 10 mL larutan KOH 0,2 M dicampur dengan 10 mL larutan CH₃COOH 0,5 M (Ka = 10⁵). Tentukan pH larutan tersebut !

8. Berapa gram NH₄Cl harus ditambahkan ke dalam 200 mL larutan NH₄OH 0,05 M (Kb = 10^-5) agar terbentuk larutan buffer dengan pH = 10. Ar N = 14, H = 1, Cl = 35,5.