Larutan Penyangga : Pengertian, Prinsip Kerja, Fungsi, Contoh Soal

Larutan Penyangga : Pengertian, Prinsip Kerja, Fungsi, Contoh Soal – Dalam tubuh kita ada larutan penyangga yang sangat bermanfaat yaitu darah, dimana darah tersebut dapat mempertahankan pH pada saat penambahan asam atau basa.

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang dapat menahan perubahan PH apabila ditambah sedikit asam, basa, atau pengenceran.

Perhatikan gambar dibawah ini untuk membedakan larutan buffer atau bukan buffer :

Larutan penyangga asam dan basa

Pada larutan A

  • pH awal = 3
  • ketika ditambah sedikit asam (HCl) pH berubah dari 3 menjadi 1
  • ketika ditambah sedikit basa (NaOH) pH berubah dari 3 menjadi 5,5
  • ketika diencerkan pH tidak berubah

Pada larutan B

  • pH awal = 5
  • ketika ditambah sedikit asam (HCl) pH berubah dari 5 menjadi 4,9
  • ketika ditambah sedikit basa (NaOH) pH berubah dari 5 menjadi 5,1
  • ketika diencerkan pH tidak berubah


Berdasarkan gambar diatas dapat disimpulkan bahwa larutan A bukan buffer, sedangkan larutan B adalah buffer. Kenapa larutan B adalah buffer? karena larutan B dapat mempertahankan pH awal.

Larutan penyangga/buffer dibagi menjadi 2, yaitu penyangga asam dan penyangga basa.

Larutan Penyangga Asam

Penyangga asam penyusunnya adalah asam lemah dan basa konjugasi/garamnya

Contoh Penyangga Asam

  • HF dan F atau boleh ditulis HF dan NaF
  • CH3COOH dan CH3COO atau boleh ditulis CH3COOH dan CH3COONa
  • H2PO4 dan HPO42- atau boleh ditulis NaH2PO4 dan Na2HPO4

Catatan :

Jika komponen larutan penyangganya terdiri dari asam lemah, maka garamnya harus terbentuk dari kation dari basa kuat dan basa konjugasinya.

Rumus Penyangga Asam

larutan penyangga asam

Keterangan :

[H+] = konsentrasi ion H+
Ka = tetapan kesetimbangan asam
valensi = jumlah basa konjugasi atau jumlah ion yang lemah

Larutan Penyangga Basa

Penyangga basa penyusunnya adalah basa lemah dan asam konjugasi/garamnya

Contoh Penyangga Basa

  • NH3 dan NH4+ atau boleh ditulis NH3 dan NH4Cl
  • N2H4 dan N2H5+ atau boleh ditulis N2H4 dan N2H5Br

Catatan :

Jika komponen larutan penyangganya terdiri dari basa lemah, maka garamnya harus terbentuk dari anion dari asam kuat dan asam konjugasinya.

Rumus Penyangga Basa

larutan penyangga basa

Keterangan :

[OH] = konsentrasi ion OH
Kb = tetapan kesetimbangan basa
valensi = jumlah asam konjugasi atau jumlah ion yang lemah

Baca Juga : Teori Asam Basa Arrhenius, Bronsted-Lowry dan Lewis

Prinsip Kerja Larutan Penyangga

Sebagai contoh ada larutan buffer asam yang terdiri dari 10 mol CH3COOH (asam asetat) dan 10 mol CH3COONa (natrium asetat).

Ingat buffer asam terdiri dari : asam lemah dan basa konjugasinya/garamnya 

  • Penambahan sedikit HCl ke dalam larutan (misal, HCl yang ditambahkan 1 mol)

Ketika ditambahkan HCl, maka HCl (asam kuat) akan bereaksi dengan CH3COONa (basa konjugasi/garamnya) menghasilkan CH3COOH (asam lemah) karena tidak mungkin HCl akan bereaksi dengan CH3COOH. (karena asam dengan asam tidak bereaksi).

HCl+CH3COONaCH3COOH+NaCl
M :1 mol10 mol10 mol
R :-1 mol-1 mol+ 1 mol+ 1 mol
S :9 mol11 mol1 mol
  • Penambahan sedikit NaOH ke dalam larutan (misal, NaOH yang ditambahkan 1 mol)

Ketika ditambahkan NaOH, maka NaOH (basa kuat) akan bereaksi dengan CH3COOH (asam lemah) menghasilkan CH3COONa (basa konjugasinya), karena tidak mungkin NaOH akan bereaksi dengan CH3COONa (karena basa basa basa tidak bereaksi.

NaOH+CH3COOHCH3COONa+H2O
M :1 mol10 mol10 mol
R :-1 mol-1 mol+1 mol+1 mol
S :9 mol11 mol1 mol

Dengan demikian pH larutan tetap terjaga karena masih terdapat asam lemah dan basa konjugasinya/garamnya kembali.

Fungsi Larutan Penyangga 

Dalam tubuh manusia buffer terdapat pada intra sel sekitar 60 % dan 40 % nya dalam ektra sel.

larutan penyangga darah
  1. Dalam intra sel (cairan di dalam sel), komponen buffernya adalah H2PO4 (ion dihidrogen fosfat) dan HPO42- (ion hidrogen fosfat).
  2. Dalam ektra sel (pada darah dan cairan antar sel), komponen buffernya adalah H2CO3 (asam karbonat) dan HCO3 (ion bikarbonat) perbandingan komponen H2CO3 : HCO3 dalam darah sekitar 20 : 1, untuk dapat mempertahankan pH darah sekitar 7,4. Apabila pH darah kurang dari 7,4 disebut asidosis yang dapat terjadi karena penyakit gula/diabetes millitus, ginjal, jantung, diare. Sedangkan apabila pH darah lebih dari 7,4 disebut alkalosis yang dapat terjadi karena hiperventilasi (bernapas tidak wajar/sangat cepat), muntah, berada di ketinggian.

Baca Juga : Cara Menghitung pH Asam Basa

Contoh Soal Larutan Penyangga

Untuk menyelesaikan soal yang berkaitan dengan penyangga ada 2 cara yang bisa dilakukan, yaitu :

Type Langsung Masuk Rumus

Type ini bisa digunakan kalau di soal sudah terbentuk larutan penyangga secara langsung, baik itu penyangga asam atau basa.


Contoh Soal 1

Apabila 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M (Ka = (10-5) dicampur dengan 100 mL larutan CH3COONa 0,1 M. Tentukan pH campuran yang terjadi !

Penyelesaian :

  • mol CH3COOH = M.V = 0,1 . 100 = 10 mmol
  • mol CH3COONa = M.V = 0,1 . 100 = 10 mmol

Karena CH3COOH dan CH3COONa merupakan larutan penyangga asam, maka untuk menghitung pH nya tinggal masuk rumus.

[H+] = Ka . mol asam lemah / ( mol garam .valensi )
[H+]
= 10-5 . 10 mmol / ( 10 mmol . 1 )
[H+]
= 10-5

pH = – log [H+]
pH
= – log 10-5
pH = 5

Contoh Soal 2

Apabila 200 mL larutan  NH3 0,1 M (Kb = 10-5) dicampur dengan 100 mL larutan NH4Cl  0,1 M. Tentukan pH campuran yang terjadi !

Penyelesaian :

  • mol NH3 = M.V = 0,1 . 200 = 20 mmol  
  • mol NH4Cl = M.V = 0,1 . 100 = 10 mmol 

Karena NH3 dan NH4Cl merupakan larutan penyangga basa, maka untuk menghitung pH nya tinggal masuk rumus.

[OH] = Kb . mol basa lemah / ( mol garam .valensi )
[OH] = 10-5 . 20 mmol / ( 10 mmol . 1 )
[OH] = 2.10-5

pOH = – log [OH]
pOH
= – log 2.10-5
pOH
= 5 – log 2

pH = 14 – pOH
pH = 14 – ( 5 – log 2)
pH = 9 + log 2

Type Reaksi Asam Basa

Type ini dipakai kalau di soal ada reaksi asam dan basa, dimana untuk membentuk larutan penyangga, maka syaratnya adalah :

  • Asam lemah + Basa kuat harus sisa Asam Lemah 
  • Asam kuat + Basa lemah harus sisa Basa Lemah

Contoh soal 3

Hitunglah pH campuran dari 100 mL larutan HF 0,5 M (Ka = 10-5) yang ditambahkan kedalam 200 mL Ca(OH)2  0,1 M !

Penyelesaian :

  • mol HF = M.V = 0,5 . 100 = 50 mmol
  • mol Ca(OH)2 = M.V = 0,1 . 200 = 20 mmol

Asam lemah HF bereaksi dengan basa kuat Ca(OH)2 menurut persamaan reaksi :

2 HF+Ca(OH)2CaF2+2 H2O
M :50 mmol20 mmol
R :-40 mmol-20 mmol+20 mmol+40 mmol
S :10 mmol20 mmol40 mmol

Karena setelah akhir reaksi sisa asam lemah HF dan garam CaF2 (basa konjugasinya) maka larutan campuran tersebut membentuk penyangga asam.

[H+] = Ka . mol asam lemah / ( mol garam .valensi )
[H+] = 10-5 . 10 mmol / ( 20 mmol . 2 )
[H+] = 2,5.10-6

pH = – log [H+]
pH = – log 2,5.10-6
pH = 6 – log 2,5

Contoh Soal 4

Hitunglah pH campuran dari 100 mL larutan NH4OH 0,2 M (Kb = 10-5) yang ditambahkan kedalam 50 mL H2SO4  0,1 M !

Penyelesaian :

  • mol NH4OH = M.V = 0,2 . 100 = 20 mmol
  • mol H2SO4 = M.V = 0,1 . 50 = 5 mmol

Basa lemah NH4OH bereaksi dengan asam kuat H2SO4 menurut reaksi :

2 NH4OH+H2SO4(NH4)2SO4+2 H2O
M :20 mmol5 mmol
R :-10 mmol-5 mmol+5 mmol+10 mmol
S :10 mmol5 mmol10 mmol

Setelah akhir reaksi sisa basa lemah NH4OH dan garam (NH4)2SO4 (asam konjugasinya) maka larutan campuran tersebut membentuk penyangga basa.

[OH] = Kb . mol basa lemah / ( mol garam .valensi )
[OH] = 10-5 . 10 mmol / ( 5 mmol . 2 )
[OH] = 10-5

pOH = – log [OH]
pOH = – log 10-5
pOH = 5

pH = 14 – pOH
pH = 14 – 5
pH = 9

Baca Juga : Hidrolisis Garam : Pengertian, Jenis, Rumus, Contoh Soal

You may also like...

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *