v buffer dan kapasitas

23
BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER A. Tujuan Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk dapat memperkenalkan cara pembuatan buffer dan penetapan pH larutan, serta penentuan kapasitasnya. B. Landasan Teori Larutan buffer adalah semua larutan yang pH-nya dapat dikatakan tetap, walaupun ditambahkan sedikit asam atau basa. Biasanya, larutan buffer mengandung asam lemah beserta basa lemah konjugatnya dalam konsentrasi yang hampir sama. Jika perbedaannya terlalu besar, ketahanan buffer terhadap pengaruh penambahan asam atau basa akan berkurang. Larutan buffer berperan besar dalam mengontrol kelarutan ion-ion dalam larutan sekaligus mempertahankan pH dalam proses biokimia dan fisiologis. Banyak proses kehidupan sensitive terhadap pH sehingga diperlukan sedikit pengaturan dalam interval konsentrasi H 3 O + dan OH - (Oxtoby, 2001).

Upload: mika-febryati

Post on 14-Nov-2015

21 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

Farmasi Fisik

TRANSCRIPT

BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER

A. TujuanTujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk dapat memperkenalkan cara pembuatan buffer dan penetapan pH larutan, serta penentuan kapasitasnya.

B. Landasan TeoriLarutan buffer adalah semua larutan yang pH-nya dapat dikatakan tetap, walaupun ditambahkan sedikit asam atau basa. Biasanya, larutan buffer mengandung asam lemah beserta basa lemah konjugatnya dalam konsentrasi yang hampir sama. Jika perbedaannya terlalu besar, ketahanan buffer terhadap pengaruh penambahan asam atau basa akan berkurang. Larutan buffer berperan besar dalam mengontrol kelarutan ion-ion dalam larutan sekaligus mempertahankan pH dalam proses biokimia dan fisiologis. Banyak proses kehidupan sensitive terhadap pH sehingga diperlukan sedikit pengaturan dalam interval konsentrasi H3O+ dan OH- (Oxtoby, 2001). Larutan penyangga tidak akan berubah pH nya karena memiliki komponen yang saling mempertahankan harga pH. Komponen tersebut antara lain adalah komponen asam yang menahan kenaikan pH dan komponen basa yang menahan penurunan pH. Pada sistem kesetimbangan berikut : CH3COOH(aq) CH3COO- (aq) + H+ (aq) . Jika H+ ditambah dengan H+ dari asam kuat (HCl), maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah CH3COOH, sehingga CH3COOH yang terbentuk semakin banyak. Sementara itu, CH3COOH terionisasi sedikit sekali sehingga pH tidak berubah. Hal ini sesuai d ngan teori dalam materi pergeseran kesetimbangan yaitu Apabila dalam sistem kesetimbangan homogen, konsentrasi salah satu zat diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dari zat tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu zat diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak zat tersebut. Sehingga jika dalam sistem penyangga tersebut ditambahkan asam kuat, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri (Yunitasari dkk., 2013).Cara langsung yang digunakan untuk membuat buffer adalah dengan menambahkan natrium hidroksida pada asam asetat sampai pH yang dikehendaki tercapai. Kisaran pH yang paling efektif untuk membuat buffer adalah 1 unit pH disekitar nilai pKa asam atau basa lemah yang digunakan untuk membuat buffer. Sebagai contoh, nilai pKa asam asetat adalah 4,76 karena kisaran pH buffer yang paling efektif adalah 3,76 5,76 ( Gandjar dkk., 2014). Larutan penyangga akan bekerja paling baik dalam mengendalikan pH pada harga pH yang hampir sama dengan pKa komponen asam atau basa, yaitu ketika [GARAM] sama dengan [ASAM]. Ini dapat ditunjukkan dengan menghitung kemampuan penyangga untuk menahan perubahan pH, yang dikenal dengan kapasitas penyangga. Kapasitas penyangga dapat didefinisikan sebagai jumlah mol per liter asam atau basa monobasa kuat yang diperlukan untuk menghasilkan peningkatan atau penurunan satu unit pH di dalam larutan (Cairns, 2009). Keefektifan suatu larutan penyangga dalam menahan perubahan pH per satuan asam atau basa kuat yang ditambahkan, mencapai nilai maksimumnya ketika rasio asam penyangga terhadap garam adalah satu. Dalam titrasi asam lemah, titik maksimum keefektifan ini dicapai bila asam tersebut ternetralkan separuh, atau pH = pKa (Day dkk., 2001).Faktor-faktor yang mempengaruhi pH larutan dapar yaitu penambahan garam-garam netral dan pengenceran. Penambahan garam-garam netral ke dalam larutan dapar mengubah pH larutan dengan berubahnya kekuatan ion. Pengenceran (penambahan air) dalam jumlah cukup, jika tidak mengubah pH dapat mengakibatkan penyimpangan positif atau negatif sekalipun kecil sekali, karena air selain dapat mengubah nilai koefisien keaktifan juga dapat bertindak sebagai asam lemah atau basa lemah. Nilai pengenceran yang positif menunjukkan bahwa pH akan naik akibat pengenceran sedang nilai pengenceran negatif menunjukkan bahwa nilai pH turun dengan adanya pengencaran dapar (Martin dkk., 2009). Salah satu contoh larutan buffer adalah larutan buffer asetat. Larutan buffer asetat 2,5 % NaCl, pada rentang pH 3,18 s.d 2,50, dapat dibuat dengan cara memvariasikan [HAc] / [NaAc] dalam [NaAc] tetap 0,1 M, dan 0,1 M larutan natrium asetat (pH 10,25 0,1) agar berdaya hantar sama (Fahrurrozie dkk., 2010).

C. Alat dan Bahan1. AlatAdapun alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :a. Botol semprot b. Buretc. Corongd. Gelas kimia e. Gelas kimia ukurf. pH meterg. Pipet tetesh. Statif dan klem

2. BahanAdapun bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :a. Akuades b. Asam fosfat 0,1 Mc. Buffer asetat kapasitas 0,010 ; 10 mld. Buffer asetat kapasitas 0,015 ; 10 mle. Buffer asetat kapasitas 0,100 ; 10 mlf. Indkator fenolftaleing. NaOH 0,1 Mh. TissueD. Prosedur KerjaDimasukkan buffer asetat pH = 5 dengan kapasitas masing-masing 0,010, 0,0150, dan 0,100.Diukur pH awalnya. Ditambahkan 1 tetes indicator PPDititrasi dengan NaOH sampai terjadi perubahan warna.Catat perubahan pH yang terjadi tiap tetes NaOHDibuat kurva hubungan antara jumlah larutan NaOH yang ditambahkan dengan pH larutan.Buffer asetat pH= 5Hasil Pengamatan.?Asam fosfat 0,1 MDimasukkan ke dalam gelas kimia sebanyak 10 mlUkur pH awalnyaDiteteskan indicator PP sebanyak 1 tetes.Dititrasi dengan NaOH sampai dengan terjadi perubahan warnaCatat perubahan pH yang terjadiDibuat kurva hubungan antara jumlah larutan natrium hidroksida yang ditambahkan dengan pH larutan.Hasil pengamatan..?E. Hasil Pengamatan1. Data PengamatanVolume buffer asetat 0,1 (ml)Volume NaOH (tetes)pH

1006,18

1016,20

1026,25

1036,32

1046,38

1056,50

1066,63

1076,82

1087,24

1098,21

101010,72

Volume buffer asetat 0,01 (ml)Volume NaOH (tetes)pH

1008,25

1019,17

Volume buffer asetat 0,015 (ml)Volume NaOH (tetes)pH

1007,95

1018,37

1028,87

Volume buffer fosfat (ml)Volume NaOH (tetes)pH

1002,6

1015,2

1026,2

1036,9

1047,6

10511,1

2. PerhitunganA. Kapasitas Buffer Asetat A1Mol Natrium Asetat=1,93 L x 0,1 M=0,913 molMol Asam Asetat=0,07 L x 0,1 M=0,007 mol

Kapasitas buffer asetat A1 = 0,0150B. Kapasitas Buffer Asetat A2Mol Natrium Asetat=1,96 L x 0,1 M = 0,196 mol.Mol Asam Asetat=0,04 L x 0,1 M = 0,004 mol.

Kapasitas Buffer Asetat A2 = 0,01

C. Kapastitas Buffer Asetat A3Mol Natriun Asetat=1,35 L x 0,1 M=0,315 mol.Mol Asam Asetat=0,65 L x 0,1 M=0,065 mol.

Kapasitas Buffer Asetat A3 = 0,100.

3. Grafik

F. PembahasanBuffer adalah larutan yang memilki sifat dapat mempertahankan atau relatif tidak mengubah pH dengan adanya penambahan sedikit asam dan sedikit basa atau adanya pengenceran. Buffer disebut juga larutan penyangga atau dapar. Larutan penyangga terdiri atas asam lemah dengan basa konjugasinya atau basa lemah dengan asam konjugasinya.Mekanisme kerja larutan buffer adalah menetralkan asam maupun basa dari luar. Masing-masing komponen dalam larutan buffer mampu menetralkan asam maupun basa darii luar. Komponen asam lemah dan basa konjugasi dalam larutan buffer asam membentuk sistem kesetimbangan .Larutan buffer dapat dibuat dengan berbagai cara. Larutan buffer asam dapat dibuat dengan cara mencampurkan sejumlah larutan asam lemah dengan larutan basa konjugasinya secara langsung. Selain itu, larutan buffer asam juga dapat dibuat dengan mencampurkan sejumlah larutan basa kuat dengan larutan asam lemah berlebih. Setelah reaksi selesai, campuran dari larutan basa konjugasi yang terbentuk dan sisa larutan asam lemah membentuk larutan buffer asam.Larutan buffer sederhana dapat dibuat dengan menambahkan asam asetat (CH3COOH) dan natrium asetat (CH3COONa) dalam jumlah yang sama ke dalam air. Konsentrasi kesetimbangan baik asam maupun basa konjugat (dari CH3COONa) diasumsikan sama dengan konsentrasi awalnya. Ini karena CH3COOH adalah asam lemah dari hidrolisis ion CH3COO- sangat kecil dan keberadaan ion CH3COO- menekan ionisasi CH3COOH dan keberadaan CH3COOH menekan hidrolisis ion CH3COO-.Larutan yang mengandung kedua zat ini mampu menetralkan asam atau basa yang ditambahkan. Natrium asetat, suatu elektrolit kuat, terionisasi sempurna dalam air. Dalam buffer asam misalnya molekul HA dan ion A- ada bersama. Bila asam ditambahkan, maka sebagian besar kelebihan proses diambil oleh basa. Bila basa ditambahkan, maka sebagian besar ion hidroksida bereaksi dengan asam yang tak teroksidasi.Larutan penyangga/buffer akan bekerja paling baik dalam mengendalikan pH pada harga pH yang hampir sama dengan pKa komponen asam atau basa, yaitu ketika garam sama dengan asam. Ini dapat ditunjukkan dengan menghitung kemampuan penyangga untuk menahan perubahan pH, yang dikenal dengan kapasitas penyangga. Kapasitas penyangga didefinisikan sebagai jumlah mol per liter asam atau basa monobasa kuat yang diperlukan untuk menghasilkan peningkatan atau penurunan satu unit pH didalam larutan.Besarnya penahanan perubahan pH oleh dapar disebut kapasitas atau efisiensi dapar, indeks dapar dan nilai dapar. Van Sly-ke 7 memperkenalkan konsep kapasitas dapar dan mendefinisikannya sebagai perbandingan pertambahan basa kuat (atau asam) dengan sedikit perubahan pH yang terjadi karena penambahan basa itu. Rumus untuk menghitung besarnya kapasitas dapar adalah sebagai berikut:

Perubahan warna larutan oleh indikator fenolftalein dipengaruhi oleh adanya pembentukan senyawa kompleks. Misalnya pada larutan buffer fosfat yang digunakan, saat ditambahkan larutan NaOH, maka larutan buffer asetat akan bereaksi dengan larutan NaOH. Saat larutan buffer telah habis bereaksi dengan larutan NaOH, maka larutan NaOH tersebut yang akan bereaksi dengan indikator fenolfttalein dan membentuk senyawa kompleks yang ditandai dengan perubahan warna larutan menjadi warna ungu dan menjadi tanda telah tercapainya titik akhir titrasi.Namun, sebelum dilakukan titrasi, diukur terlebih dahulu pH awal masing-masing larutan buffer asetat dengan berbagai kapasitas untuk membandingkannya dengan pH akhir larutan buffer asetat setelah ditambahkan larutan NaOH. Pada perlakuan pertama, yakni larutan buffer kapasitas 0,01 dengan pH awal 8,25 ditambahkan indikator PP kemudian dititrasi dengan larutan NaOH. Pada tetes pertama larutan NaOH sudah tampak perubahan warna larutan menjadi ungu tua dengan pH akhir 9,17. Pada grafik perubahan pH larutan buffer asetat (=0,010) terhadap penambahan NaOH juga menunjukkan trendline garis lurus, artinya semakin banyak volume NaOH yang ditambahkan semakin meningkat nilai pH larutan dan dapat pula dilihat bahwa garis antara pH awal dan pH akhir memiliki selisih jarak yang jauh hanya pada tetes pertama, artinya perubahan pH-nya terlalu cepat. Perubahan pH yang terlalu cepat dan selisih pH 0,9 menunjukkan bahwa kapasitas larutan buffer tersebut kecil karena larutan tersebut tidak mampu mempertahankan nilai pH-nya meskipun hanya dengan ditambahkan satu tetes larutan basa NaOH.Pada perlakuan kedua, ialah larutan buffer asetat dengan kapasitas 0,015 dengan pH awal 7,93 dan ditambahkan indikator PP kemudian dititrasi dengan larutan NaOH. Pada tetes pertama larutan NaOH, terjadi perubahan nilai pH dengan selisih 0,44 lebih besar dari pH awal. Titik akhir titrasi tijunjukkan pada tetes larutan NaOH kedua yaitu pada pH 8,87 dan juga ditandai dengan adanya perubahan warna larutan, yaitu menjadi warna ungu muda. Hal tersebut menunjukkan bahwa kapasitas larutan buffer asetat dengan nilai = 0,015 lebih besar dari kapasitas larutan buffer asetat dengan nilai = 0,010. Hal tersebut juga dibuktikan dengan perbedaan kemampuan larutan buffer asetat ( = 0,015) yang lebih kuat mempertahankan pH jika dibanding dengan larutan buffer asetat (=0,010). Larutan buffer asetat kapasitas 0,015 mencapai titik akhir titrasi pada tetes kedua, sedangkan larutan buffer asetat kapasitas 0,010 mencapai titik akhir titrasi pada tetes pertama.Pada grafik hubungan perubahan pH larutan buffer asetat ( = 0,015) juga menunjukkan trendline garislurus yang tidak jauh berbeda dengan buffer asetat (=0,010). Akan tetapi, perubahan pH-nya tidak secepat larutan buffer kapasitas 0,010 yang ditunjukkan pula dengan perbedaan jarak yang tidak terlalu jauh dari setiap titik perubahan pH.Pada perlakuan ketiga, larutan buffer asetat dengan kapasitas 0,10 yang memiliki pH awal 6,18 ditambahkan satu tetes indikator PP kemudian dititrasi dengan larutan NaOH menunjukkan perubahan pH yang tidak terlalu signifikan pada penambahan larutan NaOH sebanyak satu hingga enam tetes, yaitu dengan pH 6,2 hingga 6,63. Perubahan pH tampak siginfikan setelh ditambahkan NaOH sebanyak tujuh hingga sepuluh tetes yang datanya dapat dilihat pada tabel hasil pengamatan di atas. Saat penambahan tetes larutan NaOH yang kesepuluh, larutan telah berubah warna dari bening menjadi warna ungu yang menunjukkan bahwa titik akhir titrasi telah tercapai. Volume NaOH yang ditambahkan, yakni sepuluh tetes dan lamanya perubahan pH yang signifikan atau nilai pH akhir titrasi yang jauh berbeda dari nilai pH awal sebelum titrasi pada larutan buffer asetat kapasitas 0,10 tersebut menunjukkan bahwa larutan buffer yang digunakan memiliki kapasitas yang tinggi, artinya dengan kapasitasnya yang besar tersebut, maka larutan buffer asetat (=0,10) dapat lebih mempertahankan nilai pHnya terhadap penambahan larutan basa, dalam hal ini adalah larutan NaOH.Hal ini berbeda jika dibandingkan dengan perlakuan sebelumnya, yaitu pada larutan buffer asetat kapasitas 0,010 dan kapasitas 0,015. Larutan buffer kapasitas 0,100 menunjukkan bahwa larutan tersebut memiliki kemampuan yang lebih kuat mempertahankan nilai pH-nya terhadap penambahan sedikit basa NaOH jika dibandingka dengan larutan buffer sebelumnya. Nilai kapasitas yang lebih besar itu juga ditunjukkan melalui grafik hungungan perubahan pH larutan buffer asetat (=0,100) terhadap volume NaOH yang ditambahkan, di mana pH mengalami perubahan sedikit demi sedikit dan dengan beda yang sangat kecil.Hal yang sama juga ditunjukkan pada larutan buffer fosfat yang nilai pH nya berubah sedikit demi sedikit saat ditambahkan NaOH tetes demi tetes yang juga digambarkan pada grafik di atas, yakni dengan garis trendline lurus. Di mana semakin banyak volume NaOH yang ditambahkan, maka semakin meningkat pula nilai pH larutan.Perbandingan ketiga larutan buffer asetat dengan kapasitas yang berbeda-beda tersebut dapat dilihat bahwa kemampuan suatu larutan buffer atau larutan penyangga sangat dipengaruhi oleh besar-kecilnya nilai kapasitas buffer masing-masing.

G. KesimpulanBerdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :a. Larutan buffer dapat dibuat dengan mencampurkan larutan asam lemah atau basah lemah dengan perbandingan tertentu.b. Penetapan pH dapat dilakukan dengan metode titrasi dan pengukuran nilainya dengan menggunakan pH meter.c. Penentuan kapasitas buffer dapat dengan menggunakan persamaan :, dimana DAFTAR PUSTAKACairns,Donald, 2009, Intisari Kimia Farmasi, EGC Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta.

Day, R.A., dan Underwood, A.L., 2001, Analisis Kimia Kuantitatif Edisi ke Enam, Erlangga, Jakarta.

Fahrurrozie, A., Yayan S., Ahmad, M., 2010, Efisiensi Inhibisi Cairan Ionik TurunanImidazolin sebagai Inhibitor Korosi Baja Karbon dalam Larutan Elektrolit JenuhKarbon Dioksida, Jurnal Sains dan Tekonologi Kimia, Volume 1 Nomor 2, halaman 101.

Gandjar, I.G., dan Rohman, A., 2014, Kimia Farmasi Analisis, Pustaka Pelajar, Yogyakarta.

Martin,A., James S., Arthur,C., 1999, Farmasi Fisik, Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Oxtoby, Gills, Nachtrieb, 2001, Prinsip-prinsip Kimia Modern Edisi ke Empat Jilid 1, Erlangga, Jakarta.

Yunitasari, W., Endang S., Nanik, DN., 2013, Pembelajaran Direct Instruction Disertai Hierarki Konsep untuk Mereduksi Konsepsi Siswa pada Materi Larutan Penyangga Kelas XI IPA Semester Genap SMA Negeri 2 Sragen Tahun Ajaran 2012 / 2013, Jurnal Pendidikan Kimia, Volume 2 Nomor 3, halaman 185 dan 188.