Bagaimana Larutan Buffer Bekerja?
Larutan Buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan pH apabila ditambahkan sedikit asam atau basa. Apabila ditambahkan basa kuat atau basa kuat maka akan terjadi reaksi berikut :
Ditambah Asam kuat : Garam + Asam kuat Asam Lemah
Ditambah Basa kuat : Asam lemah + Basa kuat Garam
Untuk memahami cara kerja pada larutan buffer, dapat diperhatikan contoh berikut: Soal :
Suatu larutan buffer dibuat dengan cara mencampurkan 0,25 mol CH3COOH dan 0,25 mol CH3COONa. Berapa pH dari larutan buffer tersebut? Berapa pH dari larutan buffer tersebut setelah ditambah 1,00 ml HCl 12,00 M? Berapa pH dari larutan buffer tersebut apabila ditambahkan 1,00 ml NaOH 6,00 M? Ka=1,8 x 10-5
Penyelesaian :
1. Untuk pertanyaan pertama, bisa langsung menggunakan persamaan larutan buffer: [H+] = Ka x ([As]/[G]) dimana As merupakan mol asam lemah dan G merupakan mol
2. Untuk pertanyaan kedua, apabila ke dalam larutan buffer tersebut ditambahkan asam kuat HCl, maka HCl tersebut akan bereaksi dengan garam CH3COONa menghasilkan asam lemah.
HCl + CH3COONa CH3COOH + NaCl
12 mmol 12 mmol 12 mmol 12 mmol
Jadi, mol CH3COOH setelah penambahan HCl adalah 12 mmol. Sehingga mol total CH3COOH adalah penjumlahan mol sebelum penambahan HCl dengan mol setelah penambahan HCl.
Mol total CH3COOH = 0,25 mol + 12 mmol = 250 mmol + 12 mmol = 262 mmol
Untuk garam CH3COONa, mol awalnya adalah 0,25 mol. Akan tetapi, karena penambahan asam kuat HCl, maka sebanyak 12 mmol garam CH3COONa bereaksi dengan asam kuat HCl seperti reaksi di atas. Sehingga mol total garam CH3COONa adalah mol sebelum penambahan HCl dikurangi mol sesudah sesudah penambahan HCl (mol yang bereaksi dengan HCl).
= 238 mmol
Setelah mengetahui mol total asam lemah CH3COOH dan garam CH3COONa, pH setelah penambahan HCl dapat dihitung.
pH = pKa + log ([G]/[As] dimana pKa adalah pH sebelum penambahan HCl, G adalah mol garam dan As adalah mol asam.
pH = 4,74 + log (238 mmol/ 262 mmol) = 4,74 + log 0,908
= 4,74 – 0,0419 = 4,6981
3. Untuk pertanyaan ketiga, apabila ke dalam larutan buffer tersebut ditambahkan basa kuat NaOH, maka NaOH tersebut akan bereaksi dengan asam lemah CH3COOH menghasilkan garam.
NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O
6 mmol 6 mmol 6 mmol 6 mmol
Jadi, mol CH3COOH setelah penambahan basa kuat NaOH adalah mol CH3COOH yang bereaksi dengan NaOH tersebut. Sehingga mol total CH3COOH adalah mol CH3COOH sebelum penambahan NaOH dikurangi mol CH3COOH setelah penambahan NaOH. Mol total CH3COOH = 0,25 mol – 6,00 mmol
= 250 mmol – 6,00 mmol = 244 mmol
Untuk garam CH3COONa, mol sebelum penambahan NaOH adalah 0,25 mol dan setelah penambahan NaOH berdasarkan reaksi di atas, mol CH3COONa menjadi 6 mmol.
Sehingga mol total CH3COONa adalah mol sebelum penambahan NaOH ditambah mol setelah penambahan NaOH.
Mol total CH3COONa = 0,25 mol + 6,00 mmol = 250 mmol + 6,00 mmol = 256 mmol
Setelah mengetahui mol total asam lemah CH3COOH dan garam CH3COONa, pH setelah penambahan NaOH dapat dihitung.
pH = pKa + log ([G]/[As] dimana pKa adalah pH sebelum penambahan HCl, G adalah mol garam dan As adalah mol asam.
pH = 4,74 + log (256 mmol/244 mmol) = 4,74 + log 1,049
= 4,74 + 0,0207 = 4,7607
Jadi, dapat disimpulkan bahwa penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat pada larutan buffer (penyangga) dapat mempertahankan pH (kalaupun ada perubahan, nilainya sangatlah kecil. Apabila ditambah asam kuat, pH akan turun sedikit dan apabila ditambah basa kuat, pH akan naik sedikit).
Kemampuan larutan buffer ini dapat dibandingkan dengan larutan lain (bukan larutan buffer), misalnya air. Apabila air dalam jumlah yang sama dengan larutan buffer, katakan saja 1000 ml seperti contoh diatas, ditambahkan sedikit asam kuat (1 ml HCl 6,00 M) maka pH nya akan berubah sebagai berikut:
Jika pH awal air 7 (netral), maka setelah ditambah NaOH(s) dan menjadi NaOH(aq) maka pHnya adalah :
pH = 14-pOH
pH = 14 – log (6 x 1)
= 14 – 0,77
