LARUTAN BUFFER

TIM KIMIA FPIK UB SETYA WIDI AYUNING P., S.Pi

y Larutan buffer adalah campuran asam lemah & garamnya dari basa kuat atau y y y y

campuran basa lemah & garamnya dari asam kuat. Reaksi di antara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai reaksi asambasa konjugasi (konsep asam Bronsted-Lowry) Contoh : Buffer dari asam lemah & garamnya dari basa kuat: CH3COOH dengan CH3COONa Buffer dari basa lemah & garamnya dari asam kuat: NH4OH dengan NH4Cl Larutan buffer : suatu larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu.

Sifat-sifat larutan buffer sebagai berikut : 1. pH larutan buffer praktis tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran. 2. pH larutan buffer berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak, yaitu apabila asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskan komponen larutan buffer itu, maka pH larutan akan berubah drastis. 3. Daya penyangga suatu larutan buffer bergantung pada jumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya atau jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.

Macam Larutan PenyanggaLarutan Penyangga dibedakan menjadi dua, yaitu:1.

Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam terdiri dari asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A-). Larutan ini dapat menjaga pH dalam kisaran asam (pH < 7). Larutan ini dapat dibuat dengan cara mencampurkan larutan asam lemah dengan garamnya. CH3COOH(aq)(asam lemah)

CH3COO- (aq) + H+ (aq)(basa konjugasinya)

y Selain dari asam lemah dan garamnya, larutan penyangga asam juga dapat dibuat dari

campuran asam lemah dan basa kuat, dengan catatan basa kuat harus habis bereaksi (konsentrasi asam lemah lebih banyak daripada basa kuat), sehingga pada akhir reaksi hanya terdapat asam lemah dan garamnya (basa konjugasi). CH3COOH(aq) + NaOH(aq)(asam lemah) (basa kuat)

CH3COONa(aq) + H2O(l)(basa konjugasi)

2. Larutan Penyangga Basa y Larutan penyangga asam terdiri dari basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH+). Larutan ini dapat menjaga pH dalam kisaran basa (pH > 7). Larutan ini dapat dibuat dengan cara mencampurkan larutan basa lemah dengan garamnya. NH3(aq) + H+(aq) NH4+(aq)(basa lemah) (asam konjugasinya)

y Selain dari basa lemah dan garamnya, larutan penyangga basa juga dapat dibuat

dari campuran basa lemah dan asam kuat, dengan ketentuan sama seperti larutan penyangga asam diatas (konsentrasi basa lemah lebih banyak daripada asam kuat). NH4OH(aq) + HCl(aq) NH4Cl (aq) + H2O(l)(basa lemah) (asam kuat) (asam konjugasi)

Beberapa contoh larutan penyanggaCommon Name pKa at 25C Buffer Range Full Compound Name

TAPS Bicine Tris Tricine TAPSO HEPES TES MOPS PIPES Cacodylate SSC MES

8.43 8.35 8.06 8.05 7.635 7.55 7.40 7.20 6.76 6.27 7.0 6.15

7.79.1 7.69.0 7.59.0 7.48.8 7.0-8.2 6.88.2 6.88.2 6.57.9 6.17.5 5.07.4 6.5-7.5 5.56.7

3-{[tris(hydroxymethyl)methyl]amino}propanesulfonic acid N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine tris(hydroxymethyl)methylamine N-tris(hydroxymethyl)methylglycine 3-[N-Tris(hydroxymethyl)methylamino]-2hydroxypropanesulfonic Acid 4-2-hydroxyethyl-1-piperazineethanesulfonic acid 2-{[tris(hydroxymethyl)methyl]amino}ethanesulfonic acid 3-(N-morpholino)propanesulfonic acid piperazine-N,N -bis(2-ethanesulfonic acid) dimethylarsinic acid saline sodium citrate 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid

(Sigma-Aldrich, 2009)

pH darah tubuh manusia berkisar antara 7,35-7,45. pH darah tidak boleh kurang dari 7,0 dan tidak boleh melebihi 7,8 karena akan berakibat fatal bagi manusia.

Organ yang paling berperan untuk menjaga pH darah adalah paru-paru dan ginjal.

pH darah kurang dari 7,35 disebut asidosis. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya kondisi asidosis antara lain penyakit jantung, penyakit ginjal, kencing manis, dan diare yang terus-menerus. pH darah lebih dari 7,45 disebut alkolosis. Kondisi ini disebabkan muntah yang hebat, hiperventilasi (kondisi ketika bernafas terlalu cepat karena cemas atau histeris pada ketinggian)

Untuk menjaga pH darah agar stabil, di dalam darah terdapat beberapa larutan penyangga alami, yaitu

Oksigen merupakan zat utama yang diperlukan oleh sel tubuh yang didapatkan melalui pernapasan. Oksigen diikat oleh hemoglobin di dalam darah, di mana O2 sangat sensitif terhadap pH. HHb+ + O2 ' H+ + HbO2

Asam hemoglobin

Produk buangan dari tubuh adalah CO2 yang di dalam tubuh bisa membentuk senyawa H2CO3 yang nantinya akan terurai menjadi H+ dan HCO3 . Penambahan H+ dalam tubuh akanDarah dalam tubuh manusia

mempengaruhi pH, tetapi hemoglobin yang telah melepaskan O2 dapat mengikat H+ membentuk asam hemoglobin.Sel darah merah

Penyangga karbonat juga berperan dalam mengontrol pH darah. Reaksi kesetimbangan yang terjadi sebagai berikut. H+ (aq) + HCO3 (aq) ' H2CO3 (aq) ' H2O (aq) + CO2 (aq) Perbandingan molaritas HCO3 terhadap H2CO3 yang diperlukan untuk mempertahankan pH darah 7,4 adalah 20 : 1. Jumlah HCO3 yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengerti karena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak bersifat asam

Penyangga fosfat merupakan penyangga yang berada di dalam sel. Penyangga ini adalah campuran dari asam lemah H2PO4 dan basa konjugasinya, yaitu HPO42

Jika dari proses metabolisme sel dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, maka akan segera bereaksi dengan HPO42 HPO42 (aq) + H+ (aq) ' H2PO4 (aq)

Dan jika pada proses metabolisme sel menghasilkan senyawa yang bersifat basa, maka ion OH akan bereaksi dengan ion H2PO4 H2PO4 (aq) + OH (aq) ' HPO42 (aq) + H2O (l) Sehingga perbandingan [H2PO4 ]/ [HPO42 ]selalu tetap dan akibatnya pH larutan tetap. Penyangga ini juga ada di luar sel, tetapi jumlahnya sedikit. Selain itu, penyangga fosfat juga berperan sebagai penyangga urin.

CARA MENGHITUNG LARUTAN BUFFER1. Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran asam lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH < 7) digunakan rumus: [H+] = Ka. Ca/Cg pH = pKa + log Ca/Cg dimana: Ca = konsentrasi asam lemah Cg = konsentrasi garamnya Ka = tetapan ionisasi asam lemah Contoh: Hitunglah pH larutan yang terdiri atas campuran 0.01 mol asam asetat dengan 0.1 mol natrium Asetat dalam 1 1iter larutan ! Ka bagi asam asetat = 10-5

Jawab: Ca = 0.01 mol/liter = 10-2 M Cg = 0.10 mol/liter = 10-1 M pH= pKa + log Cg/Ca = -log 10-5 + log-1/log-2 = 5 + 1 = 6

2. Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran basa lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH > 7), digunakan rumus: [OH-] = Kb . Cb/Cg pOH = pKb + log Cg/Cb dimana: Cb = konsentrasi basa lemah Cg = konsentrasi garamnya Kb = tetapan ionisasi basa lemah Contoh: Hitunglah pH campuran 1 liter larutan yang terdiri atas 0.2 mol NH4OH dengan 0.1 mol HCl ! (Kb= 10-5)

Jawab: NH4OH(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq) + H2O(l) mol NH4OH yang bereaksi = mol HCl yang tersedia = 0.1 mol mol NH4OH sisa = 0.2 0.1 = 0.1 mol mol NH4Cl yang terbentuk = mol NH4OH yang bereaksi = 0.1 mol Karena basa lemahnya bersisa dan terbentuk garam (NH4Cl) maka campurannya akan membentuk Larutan buffer. Cb (sisa) = 0.1 mol/liter = 10-1 M Cg (yang terbentuk) = 0.1 mol/liter = 10-1 M pOH = pKb + log Cg/Cb = -log 10-5 + log 10-1/10-1 = 5 + log 1 = 5 pH = 14 pOH = 14 5 = 9

100 mL larutan yang mengandung CH3COOH 0,01 mol dan CH3COONa 0,02 mol dan Ka = 10 5 Tentukan: 1. pH larutan; 2. pH larutan bila ditambah 0,001 mol HCl; 3. pH larutan bila ditambah 0,001 mol NaOH; 4. pH larutan bila diencerkan dengan menambah 100 mL air!

[CH3COOH] = 0,01 mol/0,1 L

= 0,1 M

[CH3COONa] = 0,02 mol/0,1 L = 0,2 M [H+] = Ka [asam] [basa konjugasi]5

= 10

0,1 M 0,2 M5 5

= . 10 pH =

log . 10

= 5 + log 2 = 5 + 0,3010 = 5,30

CH3COOH = 0,01 mol CH3COONa = 0,02 mol CH3COONa +Mula-mula : Reaksi : Setelah : 0,02 mol 0,001 mol 0,019 mol 0,001 mol 0,001 mol

Ditambah 0,001 mol HCl

HCl p CH3COOH + NaCl0,01 mol 0,001 mol 0,011 mol

[H+]

= Ka = 10

[asam] [basa konjugasi] 0,011 5 0,0195

pH =

11 log . 10 19

5

11 = 5 log 19 = 5,24

11 . 10 = 19

CH3COOH = 0,01 mol CH3COONa = 0,02 molMula-mula : Reaksi : Setelah : 0,01 mol 0,001 mol 0,009 mol 0,001 mol 0,001 mol

Ditambah 0,001 mol NaOH

CH3COOH + NaOH p CH3COONa + H2O0,02 mol 0,021 mol

[H+]

= Ka = 10

[asam] [basa konjugasi] 0,009 5 0,0215

pH =

9 log . 10 21

5

9 = 5 log 21 = 5,37

9 . 10 = 21

CH3COOH = 0,01 mol CH3COONa = 0,02 mol [H+] = Ka = 105

Ditambah 100 mL air maka volume larutan menjadi 200 mL = 0,2 L

[asam] [basa konjugasi] (0,01 mol/0,2 L) (0,02 mol/0,2 L)

1 . 10 5 = 2 1 pH = log 2 . 10

5

= 5 + log 2 = 5,3010