makalah.docx

Kimia Analitik“Keseimbangan Asam-Basa Buffer”

1

KESEIMBANGAN ASAM-BASA

BUFFER

1.1. Pengertian Larutan Buffer

Larutan buffer adalah larutan yang terdiri asam lemah/basa lemah dan garam dari asam

lemah/basa lemah. Definisi lain, larutan buffer mengandung asam lemah dan basa konjugatnya

atau basa lemah dan asam konjugatnya. Misalkan campuran CH3COOH dan CH3COONa dengan

molar yang sama.

Tambahkan asam kuat

H+ (aq) + CH3COO- (aq) CH3COOH (aq)

Tambahkan basa kuat

OH- (aq) + CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H2O

Larutan buffer merupakan sistem larutan yang dapat mempertahankan pH lingkungannya

dari pengaruh seperti oleh penambahan sedikit asam/basa kuat atau oleh pengenceran. Sistem

buffer terdiri atas dua komponen, yakni komponen pelarut (umumnya air) dan komponen

zat terlarutnya.

Kapasitas suatu buffer merupakan ukuran kemampuan buffer untukmempertahankan pH

lingkungannya terutama dari pengaruh luar oleh panambahan ion H+ (asam) atau ion OH- (basa).

Yang paling menentukan kemampuan buffer ialah kualitas atau konsentrasi masing-masing

campurannya (misalnya asam/basa dan garam kuatnya atau asam dan basa konjugatnya).Makin

tinggi konsentrasi zat-zat ini, makin tinggi pula kapasitas buffer untuk mempertahankan pHnya

terhadap pengaruh dari luar.

Mari kita tinjau campuran suatu asam lemah dan garamnya, misalnya campuran asam

asetat dan natrium asetat. Dalam larutan demikian natrium asetat, hampir sempurna berdisosiasi

tetapi disosiasi asam asetat hampir dapat diabaikan karena adanya ion-ion asetat dalam jumlah

yang banyak (yang berasal dari disosiasi natrium asetat), akan menggeser kesetimbangan ke

arah pembentukan asam asetat yang tak terdisosiasi (yaitu ke arah ruas kiri).

CH3COOH CH3COO- + H+


2

Larutan ini akan mempunyai pH yang tertentu dan pH ini akan bertahan baiksekali. Jika ion

hidrogen (asam kuat) ditambahkan, ini akan bergabung denganion asetat dalam larutan untuk

membentuk asam asetat yang tak terdisosiasi :

CH3COO- + H+ CH3COOH

dan karenanya konsentrasi ion hidrogen tidak berubah, jumlah ion

asetat berkurang sementara asam asetat bertambah. Di lain pihak, jika ion hidroksilyang

ditambahkan akan bereaksi dengan asam asetat :

CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

dan konsentrasi ion hidrogen (ion hidroksil) tidak akan berubah banyak hanya jumlah ion asetat

akan bertambah, sementara jumlah asam asetat berkurang. Jadi larutan demikian menunjukkan

ketahanan tertentu baik terhadap asam maupun basa, maka dinamakan larutan buffer atau

penyangga. Larutan buffer juga dapat dibuat dengan melarutkan suatu basa lemah dangaramnya

bersama-sama. Campuran ammonium hidroksida dan ammonium klorida menunjukkan

ketahanan terhadap ion hidrogen, karena ion hidrogen bereaksi dengan ammonium hidroksida

(yang tak berdisosiasi) itu :

NH4OH + H+ NH4+ + H2O

sedangkan ketahanannya terhadap ion hidroksil didasarkan atas pembentukan basa yang tak

terdisosiasi dari ion- ion ammonium yang berasal dari garamnya.

NH4+ + H2O NH4OH

Keengganan suatu larutan untuk mengubah konsentrasi ion hidrogennya dengan

penambahan sedikit asam atau basa disebut kerja buffer. Dikatakanlarutan itu memiliki

keasaman cadangan dan kebasaan cadangan. Biasanyalarutan buffer mengandung suatu

campuran asam lemah HA dan garam natriumatau kaliumnya (A -), atau suatu basa lemah B dan

garamnya (BH+). Maka suatu buffer biasanya adalah campuran suatu asam dan basa

konjugatnya.

Konsentrasi ion hidrogen dapat dihitung dari tinjauan-tinjauan kesetimbangan kimia yang

terdapat dalam larutan. Kesetimbangan antara suatuasam lemah dan garamnya, maka

kesetimbangan disosiasinya :

dan besarnya dicerminkan oleh harga tetapan disosiasi Ka :


3

Ungkapan itu dapat didekati dengan menggantikan aktivitas dengan konsentrasi:

Kesetimbangan ini berlaku untuk campuran suatu asam HA dan garamnya,katakan MA. Jika

konsentrasi asam adalah Ca dan konsentrasi garam Cs, maka konsentrasi bagian asam yang tak

terdisosiasi adalah Ca – [H+]. Larutan ininetral secara listrik, jadi [A-] = Cs + [H+] (garam itu

terdisosiasi sempurna). Bila harga-harga ini dimasukkan dalam persamaan kesetimbangan (2),

akan diperoleh :

Dalam suatu asam lemah dan garamnya, disosiasi asam itu ditekan kembali oleh efek ion sekutu

dan H+ dapat diabaikan dibandingkan dangan Ca dan Cs. Persamaan (3) akan disederhanakan

menjadi :

pKa=−logKa

Serupa pula suatu garam campuran basa lemah dengan tetapan disosiasi Kb dan garamnya

dengan asam kuat

pKb=−logKb


4

Gambar 1.1Contoh Larutan Buffer

Komponen larutan penyangga (buffer) terbagi menjadi:

1. Larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Untuk mendapatkan

larutan ini dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang merupakan basa konjugasi dari

asamnya. Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat

dimana asam lemahnya dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan

garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan. Pada umumnya

basa kuat yang digunakan seperti natriumNa), kalium, barium, kalsium, dan lain-lain.

2. Larutan penyangga yang bersifat basa

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Untuk mendapatkan larutan

ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang garamnya berasal dari asam kuat. Adapun

cara lainnya yaitu dengan mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana

basa lemahnya dicampurkan berlebih.

1.2. Cara Kerja Larutan Buffer

Larutan penyangga mengandung komponen asam dan basa dengan asam dan basa

konjugasinya, sehingga dapat mengikat baik ion H+ maupun ion OH-. Sehingga penambahan

sedikit asam kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Berikut ini cara kerja

larutan penyangga:


5

1. Larutan penyangga asam

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung

CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

a. Pada penambahan asam

Penambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke kiri. Dimana ion H+ yang

ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO- membentuk molekul CH3COOH.

CH3COO- (aq) + H+ (aq) → CH3COOH (aq)

b. 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 (CH3COOH), bukan ion H+. Basa yang

ditambahkan tersebut bereaksi dengan asam CH3COOH membentuk ion CH3COO- dan air.

CH3COOH (aq) + OH- (aq) → CH3COO- (aq) + H2O ( l )

2. Larutan penyangga basa

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung NH3 dan

NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

a. Pada penambahan asam

Jika ditambahkan suatu asam, maka ion H+ dari asam akan mengikat ion OH-. Hal

tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH-

dapat dipertahankan. Disamping itu penambahan ini menyebabkan berkurangnya

komponen basa (NH3), bukannya ion OH-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa

NH3 membentuk ion NH4+.

NH3 (aq) + H+ (aq) → NH4+ (aq)

b. Pada penambahan basa

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan bergeser ke kiri,

sehingga konsentrasi ion OH- dapat dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi

dengan komponen asam (NH4+), membentuk komponen basa (NH3) dan air.

NH4+ (aq) + OH- (aq) → NH3 (aq) + H2O( l )


6

1.3. Fungsi Larutan Buffer

Adanya larutan penyangga (buffer) ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari seperti

pada obat-obatan, fotografi, industri kulit dan zat warna. Selain aplikasi tersebut, terdapat fungsi

penerapan konsep larutan penyangga ini dalam tubuh manusia seperti pada cairan tubuh. Cairan

tubuh ini bisa dalam cairan intrasel maupun cairan ekstrasel. Dimana sistem penyangga utama

dalam cairan intraselnya seperti H2PO4- dan HPO4

2- yang dapat bereaksi dengan suatu asam dan

basa. Adapun sistem penyangga tersebut, dapat menjaga pH darah yang hampir konstan yaitu

sekitar 7,4. Selain itu penerapan larutan penyangga ini dapat kita temui dalam kehidupan sehari-

hari seperti pada obat tetes mata. Pada obat tetes mata mempunyai pH yang sama dengan cairan

tubuh kita, agar tidak menimbulkan efek samping.

1.4. Contoh Soal

1. Ke dalam 100 mL larutan NH3 0,1 M ditambahkan 100 mL larutan (NH4)2SO4 0,1 M.

Berapakah pH larutan campuran itu ? (Kb NH3 = 1,8 x 10-5)

Pembahasan

Jumlah mol NH3 = 100 mL x 0,1 mmol/mL = 10 mmol

Jumlah mol (NH4)2SO4 = 100 mL x 0,1 mmol/mL = 10 mmol

Jumlah mol ion NH4+ = 2 x 10 mmol = 20 mmol

[OH-] = Kb x [Basa] / [Garam]

= 1,8 x 10-5 x 10/20

= 9 x 10-6 M

pOH = - log 9 x 10-6

= 6 – log 9

maka pH = 14 – (6 – log 9)

= 8 + log 9

2. Diberikan campuran dari beberapa larutan sebagai berikut:

(1) 200 mL CH3COOH 0,1 M dan 200 mL NaOH 0,1 M

(2) 200 mL CH3COOH 0,2 M dan 200 mL NaOH 0,1 M

(3) 200 mL NH4OH 0,1 M dan 200 mL HCl 0,1 M

(4) 200 mL NH4OH 0,1 M dan 200 mL HCl 0,05 M

Campuran yang membentuk larutan penyangga adalah...


7

A. 1, 2, dan 3

B. 1 dan 3

C. 2 dan 4

D. 4

E. 1, 2, 3, dan 4

Pembahasan

Asam-asam maupun basa yang terlibat memiliki valensi yang sama, satu. Tinggal dilihat dari

masing-masing campuran perbandingan molnya untuk melihat ada tidaknya sisa dari asam

lemah atau basa lemahnya.

(1) 200 mL CH3COOH 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

200 mL NaOH 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

Sisa = 0

(2) 200 mL CH3COOH 0,2 M 200 x 0,2 = 40 mmol

200 mL NaOH 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

Sisa = 20 mmol

(3) 200 mL NH4OH 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

200 mL HCl 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

Sisa = 0

(4) 200 mL NH4OH 0,1 M 200 x 0,1 = 20 mmol

200 mL HCl 0,05 M 200 x 0,05 = 10 mmol

Sisa = 10 mmol

Jadi, campuran yang membentuk larutan penyangga adalah campuran 2 dan 4 (C).

3. 0,15 mol asam asetat (CH3COOH, Ka = 2 × 10 − 5) dan 0,10 mol NaOH dilarutkan dalam air

sehingga diperoleh larutan penyangga dengan volume 1 liter. Tentukan pH larutan penyangga

tersebut!

Pembahasan

Reaksi yang terjadi:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

Awal : 0,15 0,10

Reaksi : 0,10 0,10 0,10

Sisa : 0,05 - 0,10 mol


8

Tersisa 0,05 mol CH3COOH (asam lemah) dan 0,10 mol CH3COONa (garam). Dari sini dapat

ditentukan [H+] dengan rumus berikut:

¿

Sehingga [H+] nya :

¿

[H+] = 10-5

Terakhir, pH larutan adalah:

pH = − log [H+]

= − log 10 −5

= 5

4. Ke dalam larutan penyangga yang terdiri dari 200 mL NH3 0,6 M dengan 300 mL NH4Cl 0,3

M (Kb NH3 = 1,8.10–5) ditambahkan air sebanyak 500 mL. Tentukan

a. pH larutan mula-mula

b. pH setelah di tambah 500 mL aquades.

Pembahasan

pH mula-mula

Jumlah mol NH3 = 0,6 M x 200 mL = 120 mmol = 0,12 mol

Jumlah mol NH4+ = 0,3 M x 300 mL = 90 mmol = 0,09 mol

Volum campuran = 200 mL + 300 mL = 500 mL = 0,5 L

[NH 3 ]=0,12mol0,5 L

=0,24M

¿

¿

pOH = –log 2,4.10–5

= 5 – log 2,4

= 4,62

pH = 14 – 4,62 = 9,38

Jadi, pH mula-mula adalah 9,38.

pH setelah di tambah 500 mL aquades


9

Penambahan aquades sama dengan pengenceran. Dalam pengenceran volume larutan

bertambah besar, sehingga konsentrasi larutan menjadi kecil namun jumlah mol zat terlarut

tidak berubah.

Dalam pengenceran berlaku rumus : V1 x M1 = V2 x M2

Volum campuran (V2) = 200 mL NH3 + 300 mL NH4Cl + 500 mL aquades = 1000 mL = 1 L

M . NH3 = 0,6 M

M . NH4Cl = 0,3 M

Yang dicari V2 dari NH3 dan NH4+

pOH = –log 2,4.10–5 = 4,62pH = 14 – 4,62 = 9,38Jadi, pH setelah ditambah 500 mL air adalah 9,38

5. Larutan 100 mL HCOOH 0,3 M (Ka = 2 × 10−4) dicampur dengan 100 mL larutan KOH 0,1

M. Tentukan harga pH larutan!

Pembahasan

100 mL HCOOH 0,3 M → 30 mmol

100 mL larutan KOH 0,1 M → 10 mmol

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

HCOOH + KOH HCOOK + H2O

Awal : 30 10

Reaksi : 10 10 10

Sisa : 20 - 10 mmol

Tersisa 20 mmol HCOOH dan 10 mmol HCOOK

Sehingga [H+] nya

Terakhir, pH larutan adalah:

pH = − log [H+] = − log (4 × 10−4) = 4 − log 4

http://wanibesak.files.wordpress.com/2011/06/clip_image118.gif



makalah.docx

Documents