Larutan penyangga merupakan larutan yang bisa mempertahankan pH, jika ditambahka asam atau basa kuat. PH Sendiri merupakan derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki suatu larutan.
Terdapat dua jenis larutan penyangga, yakni larutan penyangga bersifat asam dan larutan penyangga bersifat basa. Dilansir dari salah satu buku kimia karya Unggul Sudarmo, disebutkan bahwa larutan penyangga merupakan sistem reaksi kimia yang terkadang hanya dapat berlangsung pada kondisi lingkungan mempunyai pH tertentu.
Anda dapat menemukan lauran penyangga saat proses reaksi pemecahan protein dalam lambung oleh enzim peptidase, yang dapat berjalan dengan baik jika cairan lambung memiliki pH=3. Oksigen dapat dengan mudah terikat oleh butir-butir darah merah jika pH larutan tersebut berada pada kisaran angka tertentu. Oleh karenanya, diperlukan suatu sistem yang dapat memepertahankan nilai pH.
Peta Konsep Larutan Penyangga
Larutan penyangga dapat mempertahankan pH yang hasilnya berupa larutan penyangga basa dan larutan penyangga asam. Antara asam dan basa juga masih memiliki dua sub pembahasan masing-masing.
Larutan penyangga asam mengandung asam lemah dan basa konjugasi. Adapun larutan penyangga basa mengandung asam konjugasi dan basa lemah.
Larutan Penyangga Asam
Larutan penyangga asam merupakan larutan yang mengandung asam lemah dan basa konjugasinya. Larutan ini dapat mempertahankan pH pada kondisi asam atau pH kurang dari 7 (pH<7). Untuk mendapatkan larutan ini, bisa dengan mencampurkan asam lemah dan garamnya, atau asam lemah berlebih dengan basa kuat.
Advertising
Advertising
Larutan penyangga asam dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya. Misalkan, dalam larutan penyangga asam yang mengandung asam asetat (CH3COOH) dan ion asetat (CH3COO-) terdapat reaksi kesetimbangan sebagai berikut : CH3COOH (aq) ↔CH3COO– (aq) + H+ (aq), maka harga tetapan kesetimbangan asam (Ka) dan harga dari (H+) adalah:
Larutan Penyangga (Kelaspintar.id)
Larutan Penyangga Basa
Larutan penyangga basa adalah larutan yang berisi atas basa lemah dan asam konjugasinya. Fungsi dari larutan ini adalah untuk mempertahankan pH pada kondisi basa yang mempunyai pH lebih besar dari 7 (pH>7). Larutan penyangga basa dapat diperoleh dengan mencampur basa lemah dengan garamnya atau basa lemah berlebih dengan asam kuat.
Larutan penyangga basa dapat dibuat dari basa lemah dan garamnya. Misalkan dalam larutan penyangga basa yang mengandung ammonia (NH3) dan ion ammonium (NH4+), terdapat reaksi kesetimbangan sebagai berikut : NH3 (aq) + H2O (I) ↔NH4+ (aq) + OH– (aq), maka harga tetapan kesetimbangan asam (Ka) dan harga dari (H+).
Baca Juga
Larutan Penyangga dalam Kehidupan
Dalam kehidupan sehari-hari larutan penyangga dapat memberikan sejumlah manfaat, baik untuk manusia hingga tumbuhan. Berikut manfaat larutan penyangga:
1. Larutan Penyangga dalam Air Ludah
Kadar pH dalam mulut harus mencapai 6,8 agar tidak merusak email gigi. Kendati demikian, makanan yang masuk ke dalam mulut dapat mempengaruhi tingkat keasaman tersebut.
Untuk mempertahankan pH, air ludah akan mengeluarkan larutan penyangga fosfat yang mampu menetralkan asam sisa-sisa makanan.
2. Larutan Penyangga dalam Darah
Darah manusia memiliki 7,4 pH dalam kondisi normal. PH tersebut tidak boleh turun ataupun naik. PH tersebut juga dipertahankan larutan penyangga yang terdapat dalam darah, seperti larutan penyangga hemoglobin, larutan penyangga karbonat, dan larutan penyangga fosfat.
3. Larutan Penyangga sebagai Penyeimbang pH Tanaman
Tanaman yang dipelihara dengan sistem hidroponik memerlukan kadar pH air tertentu agar dapat tumbuh dan berkembang. Untuk mengatasi hal itu, tanaman perlu ditambahkan larutan penyangga.
Proses Kerja Larutan Penyangga
Larutan penyangga memiliki komponen asam dan basa dengan asam dan basa konjugasinya, sehingga mampu mengikat adun ion H+ maupun ion OH-. Penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Berikut cara kerja larutan penyangga:
Larutan penyangga asam
Adapun cara kerja pada larutan penyangga ini, mampu dilihat pada larutan penyangga yang memuat CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan anggota sebagai berikut:
- Pada penambahan asam
Penambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke kiri. Di mana ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO- membentuk molekul CH3COOH.
CH3COO-(aq) + H+(aq) → CH3COOH(aq)
- Pada penambahan basa
Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H+ membentuk cairan. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ mampu dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan susutnya komponen asam (CH3COOH), bukan ion H+. Basa yang ditambahkan tersebut bereaksi dengan asam CH3COOH membentuk ion CH3COO- dan cairan.
CH3COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l)
- Larutan penyangga basa
Adapun cara kerjanya mampu dilihat pada larutan penyangga yang memuat NH3 dan NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan anggota sebagai berikut:
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- mampu dipertahankan. Di samping itu, penambahan ini menyebabkan susutnya komponen basa (NH3), bukannya ion OH-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH3 membentuk ion NH4+.
NH3 (aq) + H+(aq) → NH4+ (aq)
Pada penambahan basa
Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH- mampu dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH4+), membentuk komponen basa (NH3) dan cairan.
NH4+ (aq) + OH-(aq) → NH3 (aq) + H2O(l)
Aturan PH Larutan Penyangga
Larutan penyangga asam
Mampu digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:
[H+] = Ka x a/valxgataupH = p Ka - log a/g
dengan, Ka = tetapan ionisasi asam lemah
a = banyak mol asam lemahg = banyak mol basa konjugasiLarutan penyangga basa
Mampu digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:
[OH-] = Kb x b/valxgataupOH = p Kb - log b/g
pH = 14 - pOH
dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah
b = konsentrasi basa lemah
g = konsentrasi asam konjugasi
Larutan penyangga adalah larutan yang digunakan untuk menstabilkan pH saat ada penambahan asam, basa, atau garam. Larutan ini dibentuk lewat reaksi antara asam lemah dan basa konjugasinya (ion X–), serta basa lemah dan asam konjugasinya (ion YH+). Larutan penyangga ada 2 jenis, larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa.
Halo Quipperian, saat mempelajari Kimia, materi apa sih yang kalian suka? Jangan lewatkan artikel terbaru Quipper Blog kali ini ya, karena Quipper Blog akan membahas materi larutan penyangga dan manfaatnya dalam kehidupan. Pernahkah kalian berpikir bagaimana kadar pH dalam darah bisa tetap stabil, meskipun asupan makanan yang masuk ke dalam tubuh bervariasi?
Tidak hanya itu, bagaimana cara ludah beradaptasi dengan tingkat keasaman yang masuk ke dalam mulut? Untuk menjawab kedua pertanyaan tersebut, Quipperian harus memahami apa itu larutan penyangga. Pada prinsipnya, larutan penyangga dibuat untuk menstabilkan kadar pH, baik pH dalam tubuh maupun reaksi-reaksi kimia di laboratorium. Lalu, apa sebenarnya larutan penyangga itu dan seperti apa manfaatnya dalam kehidupan? Yuk, kita belajar lebih dalam mengenai materi larutan penyangga dalam artikel ini!
Pengenalan Materi Larutan Penyangga
Larutan penyangga atau biasa disebut bufferatau dapar merupakan larutan yang digunakan untuk mestabilkan pH saat terjadi penambahan asam, basa, atau garam. Artinya, pH larutan penyangga tidak akan berubah secara signifikan saat ditambahkan asam, basa, atau garam. Mengapa bisa demikian? Karena di dalam larutan penyangga terdapat komponen asam yang mampu menahan kenaikan pH secara berlebih dan komponen basa yang mampu menahan penurunan pH secara berlebih.
Berdasarkan penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa larutan penyangga dibentuk melalui reaksi antara asam lemah dan basa konjugasinya (ion X–) serta basa lemah dan asam konjugasinya (ion YH+). Sebagai contoh, jika suatu larutan mengandung CH3COOH dan ion CH3COO–, artinya larutan tersebut merupakan larutan penyangga, di mana CH3COOH merupakan asam lemah, sedangkan CH3COO–merupakan basa konjugasi.
Bagaimana Quipperian, sudah paham kan sekilas tentang pengertian larutan penyangga? Lantas, apa sajakah jenis-jenis larutan penyangga itu?
Jenis-jenis Larutan Penyangga
Secara umum, larutan penyangga dibagi menjadi dua jenis, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa.
1. Larutan penyangga asam
Larutan penyangga asam merupakan larutan penyangga yang terdiri dari asam lemah dan basa konjugasinya. Larutan penyangga ini berfungsi untuk mempertahankan pH pada kondisi asam (pH < 7). Adapun contoh larutan penyangga asam adalah campuran antara CH3COOH dan CH3COONa. Campuran tersebut mengandung basa konjugasi CH3COO–.
2. Larutan penyangga basa
Larutan penyangga basa merupakan larutan penyangga yang terdiri dari basa lemah dan asam konjugasinya. Larutan ini berfungsi untuk mempertahankan pH pada kondisi basa (pH > 7). Adapun contoh larutan penyangga basa adalah campuran antara NH4OH dan NH4Cl. Campuran tersebut mengandung asam konjugasi NH4+.
Setelah Quipperian tahu jenis-jenis larutan penyangga, kini saatnya mempelajari bagaimana sihpembuatan larutan penyangga.
Pembuatan Larutan Penyangga
Seperti pembahasan sebelumnya, bahwa larutan penyangga dibedakan menjadi dua jenis, yaitu larutan penyangga asam dan basa. Berikut ini akan dijabarkan tentang proses pembuatan keduanya.
1. Pembuatan larutan penyangga asam
Larutan penyangga asam terdiri dari asam lemah dan basa konjugasi. Untuk membuat larutan ini, hal yang harus dilakukan adalah mencampurkan asam lemah dan garamnya atau bisa juga dengan mencampurkan asam lemah berlebih dengan basa kuat.
2. Pembuatan larutan penyangga basa
Larutan penyangga basa terdiri dari basa lemah dan asam konjugasinya. Untuk membuat larutan ini, hal yang harus dilakukan adalah mencampurkan basa lemah dan garamnya atau bisa juga dengan mencampurkan basa lemah berlebih dengan asam kuat.
Kapasitas Larutan Penyangga
Pada dasarnya, larutan penyangga memegang peranan penting untuk mempertahankan pH dalam rentang tertentu. Artinya, semakin besar kemampuan larutan penyangga untuk mempertahankan pH, semakin baik pula kualitasnya. Nah, kemampuan larutan penyangga untuk mempertahankan pH inilah yang disebut sebagai kapasitas larutan penyangga. Terdapat dua faktor yang memengaruhi kapasitas larutan penyangga, yaitu sebagai berikut.
1. Jumlah mol
Semakin besar jumlah mol asam/basa dan asam konjugasi/basa konjugasi, semakin besar pula kemampuan larutan untuk mempertahankan pH. Contohnya, 2 mol CH3COOH dan 2 mol CH3COONa memiliki kapasitas larutan penyangga lebih besar daripada 1 mol CH3COOH dan 1 mol CH3COONa.
2. Perbandingan jumlah mol
Perbandingan jumlah mol juga memegang peranan penting untuk menentukan kapasitas larutan penyangga. Semakin besar perbandingannya, semakin baik sifat larutan penyangga tersebut. Sebagai contoh, yaitu kapasitas larutan penyangga 1 mol CH3COOH dan 1 mol CH3COONa lebih besar daripada 1 mol CH3COOH dan 2 mol CH3COONa. Hal itu dikarenakan perbandingan jumlah 1 mol CH3COOH dan 1 mol CH3COONa adalah 1 : 1 (bernilai 1), sedangkan 1 mol CH3COOH dan 2 mol CH3COONa adalah 1 : 2 (bernilai 0,5).
Sampai sini, semakin paham kan Quipperian? Selanjutnya, akan dijelaskan cara kerja larutan penyangga, sehingga diharapkan mampu menjawab pertanyaan Quipperian, mengapa kok larutan penyangga bisa mempertahankan pH dalam larutan.
Cara Kerja Larutan Penyangga
Di dalam larutan penyangga terdapat asam/basa beserta asam konjugasi/basa konjugasi. Keduanya akan membentuk kesetimbangan ion di dalam air. Kesetimbangan ion itulah yang nantinya membuat larutan penyangga bisa bertahan pada rentang pH tertentu saat ditambahkan sedikit asam atau basa. Bagaimana bisa? Contohnya sebagai berikut.
- Jika di dalam campuran asam lemah CH3COOH dan basa konjugasi CH3COO–ditambahkan sedikit asam, maka ion H+akan bereaksi dengan ion negatif dari basa konjugasi CH3COO–. Akibatnya, penambahan asam tersebut tidak akan mengubah pH larutan secara signifikan.
- Jika di dalam campuran basa lemah NH4OH dan asam konjugasi NH4+ditambahkan sedikit basa, maka ion OH–akan bereaksi dengan ion positif dari asam konjugasi NH4+. Akibatnya, penambahan basa tersebut tidak akan mengubah pH larutan secara signifikan.
Perhitungan Larutan Penyangga
Masalah hitung menghitung tidak hanya ada di Matematika saja ya, Quipperian. Ternyata, Kimia juga menerapkan hitung-hitungan di setiap pemecahan masalahnya. Kali ini, Quipperian akan diajak untuk memahami perhitungan larutan penyangga.
1. Larutan penyangga asam
Larutan penyangga asam mengandung ion H+di dalamnya. Tugas Quipperian nantinya adalah menentukan konsentrasi ion H+di dalam larutan dengan persamaan berikut.
[H+] = konsentrasi ion H+;
Ka = konstanta ionisasi asam lemah;
a = mol asam dalam larutan penyangga;
g = mol garam dalam larutan penyangga; valensi = jumlah anion sisa asam yang dilepaskan garam; dan
g x valensi = mol basa konjugasi.
2. Larutan penyangga basa
Nah, kebalikan dari larutan penyangga asam, larutan penyangga basa mengandung ion OH–di dalamnya. Tugas Quipperian nantinya adalah menentukan konsentrasi ion OH–di dalam larutan dengan persamaan berikut.
[OH–] = konsentrasi ion OH–;
Kb = konstanta ionisasi basa lemah;
b = mol asam dalam larutan penyangga;
g = mol garam dalam larutan penyangga; valensi = jumlah kation sisa basa yang dilepaskan garam; dan
g x valensi = mol asam konjugasi.
Paparan di atas merupakan ulasan singkat tentang larutan penyangga ya, Quipperian. Selanjutnya, kamu akan diajak untuk mempelajari manfaat larutan penyangga dalam kehidupan.
Manfaat Larutan Penyangga
Ternyata, larutan penyangga juga bermanfaat lhodalam kehidupan. Ingin tau apa saja?
1. Mempertahankan pH dalam darah
Sebagai zat transportasi di dalam tubuh, darah memegang peranan penting dalam sistem metabolisme, khususnya pengangkutan oksigen dan karbondioksida. Oleh karena itu, darah harus selalu berada pada pH tertentu, yaitu 7,4. Untuk mempertahankan pH tersebut, di dalam darah terdapat beberapa jenis larutan penyangga, contohnya larutan penyangga karbonat, larutan penyangga hemoglobin, dan larutan penyangga fosfat.
2. Larutan penyangga di dalam air ludah
Makanan yang masuk ke dalam mulut, tentu akan memengaruhi tingkat keasaman di dalamnya. Kadar pH di dalam mulut harus selalu konstan agar tidak merusak email gigi, yaitu pada kisaran 6,8. Jika mulut berada pada kondisi yang terlalu asam, maka email gigi akan terkikis sedikit demi sedikit. Akibatnya, kuman-kuman bisa dengan mudah masuk ke dalam gigi. Untuk mempertahankan pH tersebut, air ludah akan mengeluarkan larutan penyangga fosfat. Larutan penyangga ini bisa menetralkan asam sisa-sisa makanan.
3. Menjaga keseimbangan pH pada tanaman
Beberapa tahun terakhir, masyarakat mulai beralih menggunakan sistem hidroponik untuk menanam berbagai jenis tanaman. Saat menerapkan hidroponik, media tumbuh yang digunakan bukanlah tanah, tetapi air. Tanaman akan tumbuh dan berkembang dengan baik jika berada pada pH tertentu. Nah, untuk mempertahankan agar pH tanaman konstan dalam media air, dibutuhkanlah suatu larutan penyangga.
Biar kamu makin jago dalam materi larutan penyangganya, coba deh kerjakan contoh soal dari Quipper Video di bawah ini. Pasti bisa, kok!
Contoh Soal 1
Pembahasan: Nah, kira-kira jawabannya apa ya Quipperian?
Larutan penyangga asam terdiri dari asam lemah dan basa konjugasinya. Di antara lima pilihan jawaban di atas, yang termasuk asam lemah adalah CH3COOH, sedangkan basa konjugasinya adalah CH3COO–. Jadi, pilihan jawaban yang tepat adalah CH3COOH dan CH3COO–.
Jawaban: 5
Contoh Soal 2
Pembahasan: Berdasarkan soal di atas, diketahui;
a = Mol HCN = 100 mL x 0,1 M = 10 mmol
g= Mol NaCN = 50 mL x 0,2 M = 10 mmol Valensi = 1
KaHCN = 4 x 10-5
Jawab:Untuk menjawabnya, Quipperian harus melihat kembali persamaan untuk mencari konsentrasi ion H+, yaitu sebagai berikut.
Berdasarkan konsentrasi ion H+di atas, diperoleh pH sebagai berikut.
Jawaban: 3
Contoh Soal 3
Pembahasan: Berdasarkan soal di atas, diketahui;
b = Mol NH3= 50 mL x 0,2 M = 10 mmol
g= Mol NH4Cl = 100 mL x 0,1 M = 10 mmol Valensi = 1
KbNH3= 1 x 10-5
Jawab:Untuk menjawabnya, Quipperian harus melihat kembali persamaan untuk mencari konsentrasi ion OH–, yaitu sebagai berikut.
Berdasarkan konsentrasi ion OH–di atas, diperoleh pH sebagai berikut.
Jawaban: 4
Sudah jelas kan Quipperian, belajar Kimia itu mudah, lho. Terlebih lagi, Kimia erat kaitannya dengan kehidupan, contohnya saja materi larutan penyangga yang telah Quipperian pelajari. Jangan lupa tonton terus Quipper Video ya dan kerjakan latihan soal di dalamnya. Jika Quipperian mau tahu pembahasan materi lain atau materi ini lebih dalam, langsung saja gabung sama Quipper Video!
Sumber:
Penulis: Eka Viandari
matematika kelas 11