I. LARUTAN BUFFER II. TUJUAN
1. Membuat Larutan Buffer
2. Mempelajari Daya Sanggah Larutan Buffer III. TINJAUAN PUSTAKA
Larutan penyangga atau larutan buffer atau larutan dapar merupakan suatu larutan yang dapat menahan perubahan pH yang besar ketika ion – ion hidrogen atau hidroksida ditambahkan, atau ketika larutan itu diencerkan (Underwood, A.L., 2002 ).
Buffer dapat didefinisikan sebagai campuran asam/basa lemah dengan garamnya. Fungsi buffer adalah untuk mempertahankan pH larutan saat ditambahkan asam/basa lemah dalam jumlah relatif sedikit. Kapasitas buffer adalah parameter kuantitatif yang menunjukan kekuatan (resistensi) untuk mempertahankan pH (Chang R. 2006).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pH larutan buffer. Penambahan garam-garam netral ke dalam larutan buffer dapat mengubah pH larutan dengan berubahnya kekuatan ion. Perubahan kekuatan ion dan pH buffer dapat pula disebabkan oleh pengenceran. Penambahan air dalam jumlah cukup, jika tidak mengubah pH dapat mengakibatkan penyimpangan positif atau negative sekalipun kecil sekali, karena air selain dapat mengubah nilai koefiisien kereaktifan ia juga dapat bertindak sebagai asam lemah atau basa lemah. Nilai pengenceran yang positif menunjukkan bahwa harga pH akan naik akibat pengenceran sedang nilai pengenceran negative menunjukkan pH turun dengan adanya pengenceran buffer (Martin, 1990).
Menurut Underwood, A.L., 2002 Larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Apabila asam lemah dicampur dengan basa konjugasinya maka akan terbentuk larutan buffer asam, dimana larutannya mempertahankan pH pada daerah asam (pH 7). Misalnya larutan campuran NH3 dengan ion amonium (NH4+). Larutan buffer basa juga dapat terjadi dari campuran suatu basa lemah dengan suatu asam kuat di mana basa lemah dicampurkan berlebih. Misalnya 50 mL
amoniak 0,2 M dicampur dengan 50 mL asam klorida 0,1 M. Reaksi dissosiasinya adalah sebagai berikut :
NH3(aq) + H2O OH-(aq) + NH4+(aq)
Basa lemah
NH4Cl(aq) Cl-(aq) + NH4+(aq)
Asam konjugasi
Atau dapat jugaberupa sebagai berikut :
NH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)
Reaksi ion :
NH3(aq) + H+(aq) NH4+(aq)
(basa lemah) (asam konjugasi)
Larutan Buffer Asam
HA(aq) A-(aq) + H+(aq)
Menurut Underwood, A.L., 2002 penambahan asam kuat atau ion H+ pada larutan ini akan meningkatkan jumlah ion H+ dalam larutan, maka akan mendesak ion H+ yang ada, sehingga menggeser reaksi kesetimbangan ke kiri. Pergeseran ini menyebabkan jumlah ion A- dalam larutan berkurang karena digantikan oleh jumlah ion A- dari garam sehingga jumlahnya relatif tetap untuk mempertahankan kesetimbangan tersebut. Ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO- membentuk molekul CH3COOH. Jika yang ditambahkan ke dalam larutan adalah basa, maka ion OH- yang berasal dai basa tersebut akan bereaksi dengan ion H+ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ dapat dipertahankan atau pH larutan buffer asam tersebut tetap stabil atau bertahan.
Rumus : asam lemah + basa konjugasinya
Larutan seperti itu dapat terjadi dari :
Campuran asam lemah dengan garamnya
Contoh : CH3COOH + NaOH —— CH3COONa
Menurut Underwood, A.L., 2002 apabila suatu basa lemah dicampur dengan asam konjugasinya maka akan terbentuk suatu larutan buffer basa. Larutan ini akan mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Misalnya larutan campuran NH3 dengan ion amonium (NH4+). Larutan buffer basa juga dapat terjadi dari campuran suatu basa lemah dengan suatu asam kuat di mana basa lemah dicampurkan berlebih. Misalnya 50 mL amoniak 0,2 M dicampur dengan 50 mL asam klorida 0,1 M. Reaksi dissosiasinya adalah sebagai berikut :
NH3(aq) + H2O OH-(aq) + NH4+(aq)
Basa lemah
NH4Cl(aq) Cl-(aq) + NH4+(aq)
Asam konjugasi
Atau dapat jugaberupa sebagai berikut :
NH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)
Reaksi ion :
NH3(aq) + H+(aq) NH4+(aq)
(basa lemah) (asam konjugasi)
Mekanisme kerja larutan buffer adalah menetralkan asam maupun basa dari luar. Masing-masing komponen dalam larutan buffer mampu menetralkan asam maupun basa
dari luar. Dalam larutan buffer asam (sebagai contoh : CH3COOH/CH3COONa), terjadi kesetimbangan sebagai berikut :
CH3COOH(aq) + H2O(l) <——> CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
komponen asam lemah dan basa konyugasi dalam larutan buffer asam membentuk sistem kesetimbangan asam lemah. Saat sejumlah larutan asam ditambahkan dari luar, komponen CH3COO- bekerja untuk menetralkan ion H+ larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Jumlah ion CH3COO- akan berkurang dan sebaliknya, jumlah molekul CH3COOH akan meningkat.
CH3COO-(aq) + H+(aq) → CH3COOH(aq)
di sisi lain, saat sejumlah larutan basa ditambahkan dari luar, komponen CH3COOH bekerja untuk menetralkan ion OH- larutan basa. Akibatnya, kesetimbangan asam lemah bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul CH3COOH akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion CH3COO- akan meningkat.
CH3COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l)
dalam larutan buffer basa (sebagai contoh : NH3/NH4Cl), terjadi kesetimbangan sebagai berikut :
NH3(aq) + H2O(l) <——> NH4+(aq) + OH-(aq)
komponen basa lemah dan asam konyugasi dalam larutan buffer basa membentuk sistem kesetimbangan basa lemah. Saat sejumlah larutan asam ditambahkan dari luar, komponen NH3 bekerja untuk menetralkan ion H+larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul NH3 akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion NH4+ akan meningkat.
di sisi lain, saat sejumlah larutan basa ditambahkan dari luar, komponen NH4+ bekerja untuk menetralkan ion OH- larutan basa. Akibatnya, kesetimbangan basa lemah bergeser ke arah kiri. Jumlah ion NH4+ akan berkurang dan sebaliknya jumlah molekul NH3 akan bertambah.
NH4+(aq) + OH-(aq) → NH3(aq) + H2O(l)
(Anonim A, 2011)
Larutan berbuffer digunakan secara meluas dalam kimia analitis, biokimia, dan bakteriologi, demikian pula dalam fotografi dan industri kulit dan zat warna. Dalam tiap bidang ini, terutama dalam biokimia, dan bakteriologi, jangka-jangka pH tertentu yang agak sempit mungkin diperlukan untuk mencapai hasil optimal. Jika selama arah suatu reaksi kimia, kosentrasi asam atau basa dimungkinkan bertambah, mungkin suatu reaksi yang tak diinginkan akan terjadi atau reaksi yang diinginkan dapat dihambat. Kerja suatu enzim, tumbuhnya kultur bakteri, dan proses biokimia lain bergantung pada pengendalian pH oleh sistem berbuffer (Keenan dkk, 1984).
Menurut Rex Montgomery, 1993 pengaturan asam-basa dapat ditinjau dari persamaan Henderson Hasselbalch. Jika suatu asam lemah ditambahkan, disosiasi HA dapat diabaikan. Selanjutnya, jika konsentrasi A- meningkat sebanding dengan jumlah basa kuat yang ditambahkan dan karenanya juga sebanding dengan garam yang terbentuk. Hal ini dapat ditulis sebagai berikut:
Sifat-sifat persamaan Henderson Hasselbalch:
1. Apabila asam lemah dan basa konjugatnya (garam) mempunyai konsentrasi sama, pKa asam lemah sama dengan pH larutan. Kondisi ini terjadi bila separuh dari jumlah asam lemah mula-mula-mula telah dinetralkan oleh basa kuat . Pada keadaan seperti ini konsentrasi asam yang tersisa sama dengan konsentrasi garam yang dihasilkan, artinya
50% asam mula-mula telah ternetralisasi. Pada keadaan ini [asam]=[garam] dan log10 [garam]/[asam](atau sama dengan log10 1) sama dengan nol.
2. Bila konsentrasi asam 10 kali konsentrasi garam maka: log10 1/10 = -1,00 dan pH = pKa - 1
Dengan kata lain, pH lebih kecil 1 unit daripada pKa jika [asam] 10 kali [garam], sebaliknya bila [garam] 10 kali [asam] maka:
log10 10/1 = 1,00 dan pH = pKa + 1
3. Tidak memungkinkan perhitungan diluar daerah pH = pKa
4. Dalam daerah pH = pKa pasangan asam-basa konjugat mempunyai kapasitas penyangga yang paling besar, yang menjadi maksimum pada harga konsentrasi ion hidrogen = pKa. Kapasitas buffer mengukur besarnya perubahan pH larutan bila asam atau basa ditambahkan. Semakin kecil perubahan pH maka semakin besar kapasitas buffer. Kapasitas buffer diukur sebagai moles H+ atau OH- yang diperlukan guna merubah 1 L buffer 1 mol/L, sebesar 1 unit pH. Kapasitas buffer pada pH konstan sebanding dengan konsentrasi buffer.
Menurut Vogel, 1979 kita dapat membuat larutan buffer dari pasangan asam – basa konjugat, dengan tetapan ionisasi asam mendekati konsentrasi ion H+ yang diharapkan. Kesetimbangan dari larutan penyangga yang terdiri dari asam lemah dan garamnya adalah sebagai berikut :
HA H+ +
A-Tetapan kesetimbanagan disosiasi dari persamaan kesetimbangan disosiasi di atas adalah : Ka = [ H+ ] [ A- ]
[ HA ]
Fungsi larutan buffer banyak digunakan pada berbaggai reaksi yang memerlukan pH tetap misalnya :
Kerja enzim hanya efektif pada pH tertentu, berarti memerlukan system penyangga Dalam sel tubuh diperlukan system penyangga untuk mempertahankan pH darah sekitar
7,3-7,5 diperlukan system penyangga dari H2CO3 dan HCO3
Untuk mempertahankan pada pH murni diperlukan system penyangga dari NaH2PO4 dan Na2HPO4
IV. METODE PERCOBAAN
4.1 Alat :
1. pH-meter
3. gelas piala 250 mL 4. labu takar 500 mL 5. tissue
6. botol semprot 4.2 Bahan :
1. asam asetat (CH3COOH) 0,02 M 2. natrium asetat ((CH3COONa) 0,02 M 3. asam klorida (HCl) 0,1 M
4. natrium hidroksida (NaOH) 0,1 M 5. aquades
4.3 Prosedur Kerja :
Pembuatan Larutan Buffer
1. Masing-masing larutan 0,02 M asam asetat (CH3COOH) dibuat sebanyak 0,5 L dan larutan 0,02 M natrium asetat ((CH3COONa) sebanyak 0,5 L. Dihitung dahulu berapa banyak asam asetat (gram) dan natrium asetat (gram) yang dibutuhkan untuk membuat masing-masing 0,5 L.
2. Dengan menggunakan persamaan Handerson-Hasselbalch, dihitung berapa banyak (mL) masing-masing larutan 0,02 M asam asetat dan 0,02 M natrium asetat yang dibutuhkan untuk membuat 100 mL larutan buffer dengan pH: 3,5; 4,0; 4,5; dan 5,5. 3. Dicampurkan masing-masing larutan asam asetat dan natrium asetat sesuai perhitungan
di atas. Diukur pH larutan.
Daya Sanggah Larutan Buffer
a. Dituang ke dalam dua gelas piala (100 mL) masing-masing dengan 50 mL aquades dan 50 mL larutan buffer (dipilih salah satu dari ke-4 larutan buffer yang sudah dibuat).
b. Diukur pH dari masing-masing larutan.
c. Ditambahkan 10 mL larutan 0,1 M asam klorida (HCl) pada masing-masing gelas. d. Diukur kembali pH masing-masing larutan.
Dilakukan juga hal yang sama untuk no. a sampai e, dengan perbedaan pada no. c, yakni ditambahkan 10 mL larutan 0,1 M natrium hidroksida (NaOH).
V. HASIL PERCOBAAN
100 mL Buffer pH
Volume Larutan (mL) pH Hasil pembacaan
pH-meter CH3COOH CH3COONa 3,5 47,4 2,6 2,97 4,0 42,6 7,134 3,2 4,5 18 32 4,24 5,5 7,7 42,3 4,77 VI. PEMBAHASAN
Dari hasil percobaan didapatkan bahwa; pada volume 50 mL dengan pH larutan buffer yaitu 4,0 dicampurkan larutan asam asetat (CH3COOH) sebanyak 42,6 mL dengan natrium asetat (CH3COONa) sebanyak 7,4 mL. Setelah, pencampuran asam asetat dan natrium asetat terjadi perubahan pH. Hasil pembacaan pH pada pH-meter tidak sesuai dengan yang diharapkan yaitu turun menjadi pH 2,1 berdasarkan teori turunnya pH disebabkan adanya pengaruh temperatur. Namun ternyata selain itu pH yang digunakan berada dalam kondisi yang tidak baik. (Tim Penyusun, 2011)
Pada daya sanggah larutan buffer tidak dilakukan percobaannya dikarenakan pada pembuatan larutan buffer, larutan yang diperoleh kurang baik dan waktu praktikum juga terbatas.
Berdasarkan teori bila dilakukan percobaannya, jika larutan yang merupakan campuran asam asetat dan natrium asetat d i t a m b a h s e d i k i t a s a m a t a u b a s a , a t a u d i e n c e r k a n m a k a p H larutan tersebut tidak berubah. Larutan campuran itu disebut larutan penyangga atau larutan dapar atau larutan buffer.
Pada larutan yang mengandung campuran asam lemah dengan basa konjugasinya yang disediakan oleh garam dari asam lemah tersebut. Misalnya asam asetat (CH3COOH) d e n g a n i o n a s e t a t ( C H3COO-) y a n g berasal dari natrium asetat (CH3COONa). Jika ke dalam larutan ini kita tambahkan s e d i k i t a s a m a t a u b a s a , t e r n ya t a pH l a r u t a n t i d a k b e r u b a h . H a l i t u disebabkan ion H+ dari asam segera ditangkap oleh ion asetat (CH
3COO-) dan ion OH- dari basa segera ditangkap oleh molekul asam asetat (CH3COOH).
CH3COO- + H+ → CH3COOH CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O
dengan demikian, penambahan asam atau basa tidak mengubah konsentrasi H+ d a n O H -d a l a m l a r u t a n , s e h i n g g a p H l a r u t a n k o n s t a n . L a r u t a n ya n g -d a p a t mempertahankan pH ini disebut larutan penyangga atau larutan buffer. Larutan penyangga juga mencakup larutan yang mengandung campuran basa lemah dengan asam konjugasinya yang disediakan oleh garam dari basa lemah tersebut.
Sedangkan jika ke dalam air murni ditambahkan asam atau basa, meskipun dalam jumlah sedikit, harga pH dapat berubah secara drastis. Sebagaimana kita ketahui, air murni mempunyai pH = 7. Penambahan 0,001 mol HCl (1 mL HCl 1 M) ke dalam 1 liter air murni akan menghasilkan ion H+ 10-3 M, sehingga pH turun menjadi 3. Di lain pihak, penambahan 0,001 mol NaOH (40 mg NaOH) ke dalam 1 liter air murni akan menghasilkan ion OH- 10-3 M, sehingga pH naik menjadi 11. Jadi, air murni tidak memiliki kemampuan untuk menyangga atau mempertahankan pH. (Anonim C, 2011)
VII. KESIMPULAN
1. Untuk membuat larutan buffer asetat dapat di buat dengan mencampurkan asam lemah (HA) dengan garam (Na) dan basa konjugat (A-) dengan garam (Na).
2. Untuk membuat daya sanggah larutan buffer dapat di gunakan dengan menggunakan kapasitas buffer atau indeks buffer.
DAFTAR PUSTAKA
Chang R. 2006. Kimia Dasar Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Day, R.A, Underwood, A.L. 1986. Analisa Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga.
Keenan, dkk. 1984. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.
Montgomery, Rex, Robert L. Driyer, Thomas W. Conway, and Arthur A. Spector. 1993. Biokimia. Yogyakarta. Gajah Mada University Press.
Tim penyusun. 2014. Penuntun Praktikum Biokimia I. Manado: Fakulatas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Vogel. 1979. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, diterjemahkan oleh A. Hadyana Pudjaatmaka. Edisi Kelima. Jakarta: PT. Kalman Media Pusaka.
