pH merupakan salah satu bagian penting dari kehidupan. Perubahan pH pada sistem seringkali mengakibatkan dampak yang tidak kita inginkan. Seorang penderita diabetes memiliki terlalu banyak asam organik yang akan mengakibatkan pH darahnya turun dari pH darah normal, sekitar 7,35-7,45; menjadi kurang dari 7,00. Jika hal ini tidak segera ditangani, maka akan berdampak buruk bahkan bisa berakibat kematian bagi penderita tersebut.
Kita lanjutkan pembahasan pada artikel ini yaitu tentang Larutan Penyangga atau Buffer atau kadang disebut larutan Dapar. Pada dasarnya, di dalam tubuh manusia terdapat suatu sistem yang bisa mempertahankan pH darah terhadap gangguan yang bisa mengubah pH. Sistem ini disebut penyangga. Begitu juga pada beberapa minuman botol yang berguna untuk mempertahankan pH digunakan larutan penyangga.
Larutan penyangga adalah larutan yang dapat menyangga (mempertahankan) pH. Larutan penyangga memiliki pH yang konstan, terhadap pengaruh pengenceran atau ditambah sedikit asam atau basa. Secara teoritis berapa pun diencerkannya pH tidak akan berubah, tetapi dalam praktiknya jika pengenceran besar sekali, jelas pH-nya akan berubah. Nama lain larutan penyangga adalah larutan dapar atau larutan buffer. Larutan penyangga dapat terbentuk dari asam lemah dengan garamnya, dan basa lemah dengan garamnya.
1. Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A$^-$).
Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7), contoh CH$_3$COOH/CH$_3$COO$^-$. Persamaan umum reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut.
Secara umum, harga pH larutan penyangga dari campuran asam lemah dan basa konjugatnya hanya dipengaruhi oleh konsentrasi asam lemah dan konsentrasi basa konjugatnya, yang dinyatakan dalam persamaan berikut ini:
$\begin{align} [H^+] = K_a \times \frac{[asam]}{[basa \, konjugat]} \end{align} $
Jika konsentrasi asam dan basa kojugatnya dinyatakan dalam mol per volume, maka dari persamaan tersebut dapat dituliskan:
$\begin{align} [H^+] = K_a \times \frac{mol \, asam \, lemah/volume}{mol \, basa \, konjugat/volume} \end{align} $
Atau dapat disederhanakan menjadi:
$\begin{align} [H^+] = K_a \times \frac{mol \, asam \, lemah }{mol \, basa \, konjugat } \end{align} $
Dari persamaan di atas dapat dicari harga pH suatu larutan penyangga campuran asam lemah dan basa kuat sebagai berikut:
pH $ = - \log \, [H^+] $
2. Larutan penyangga basa mengandung basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH$^+$).
Larutan penyangga basa mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7), contoh NH$_3$/NH$_4^+$. Persamaan umum reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut.
Begitu pula untuk memen tukan pH dari larutan penyangga campuran basa lemah dan asam kuat, dipengaruhi oleh konsentrasi basa lemah dan konsentrasi asam konjugatnya, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut:
$\begin{align} [OH^-] = K_b \times \frac{mol \, basa \, lemah }{mol \, asam \, konjugat } \end{align} $
Dengan demikian dari persamaan di atas akan diperoleh besarnya harga pOH, dengan rumus:
pOH $ = - \log \, [OH^-] $
pH $ = 14 - \, $ pOH
Untuk lebih memahaminya, mari perhatikan beberapa contoh soal mengenai larutan penyangga berikut ini:
Contoh soal Larutan Penyangga:
Soal 1
Berapa pH campuran yang terdiri atas 50 mL larutan CH$_3$COOH 0,2 M dan 50 mL larutan CH$_3$COONa 0,1 M bila Ka = $10^{-5}$?Jawab:
$\begin{align} [H^+] & = K_a \times \frac{[asam]}{[basa \, konjugat]} \\ & = 10^{-5} \times \frac{0,2 \, M}{0,1 \, M} \\ & = 2 \times 10^{-5} \\ pH & = - \log \, [H^+] \\ & = - \log \, 2 \times 10^{-5} \\ & = 5 - \log \, 2 \end{align} $
soal 2:
Tentukan pH larutan bila 25 mL larutan CH$_3$COOH 0,2 M dicampurkan dengan 25 mL larutan KOH 0,1 M jika Ka = $10^{-5}$!Jawab :
soal 3:
Larutan penyangga dibuat dengan mencampurkan 60 mL larutan NH$_3$ 0,1 M dan 40 mL larutan NH$_4$Cl 0,1 M. $K_b $ NH$_3 = 1,8 \times 10^{-5} $. Berapakah pH larutan penyangga tersebut?Jawab :
Untuk menentukan pH larutan penyangga tersebut, kita hitung dulu mol basa dan asam konjugatnya secara stoikiometri menggunakan rumus $ n = M \times V $, kita peroleh :
$\begin{align} mol \, NH_3 & = M \times V \\ & = 0,1 mol/L \times 60 mL \\ & = 6 mmol \\ mol \, NH_4Cl & = M \times V \\ & = 0,1 mol/L \times 40 mL \\ & = 4 mmol \\ mol \, NH_4^+ & = mol NH_4Cl \\ & = 4 mmol \\ [OH^-] & = K_b \times \frac{mol \, basa \, lemah }{mol \, asam \, konjugat } \\ & = 1,8 \times 10^{-5} \times \frac{6 \, mmol }{ 4 \, mmol } \\ & = 2,7 \times 10^{-5} \, M \\ pOH & = -\log \, [OH^-] \\ & = -\log \, (2,7 \times 10^{-5}) \\ & = 5 -\log \, 2,7 = 4,57 \\ pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - ( 4,57 ) \\ & = 9,43 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga tersebut adalah 9,43.
Soal 4:
Sebanyak 50 mL larutan NH$_4$OH 0,1 M dicampur dengan 50 mL (NH$_4)_2$SO$_4$ 0,1 M. Hitung pH campuran yang terjadi jika Kb = 10$^{-5}$!Jawab:
Campuran berisi larutan NH$_4$OH dan NH$_4^+$ maka bersifat buffer basa.
[NH$_4$OH] = 5 mmol
[NH$_4^+$] = 10 mmol
$(NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-} $
5 mmol 10 mmol
$\begin{align} [OH^-] & = K_b \times \frac{[basa]}{[asam \, konjugasi]} \\ & = 10^{-5} \times \frac{5 \, mmol }{ 10 \, mmol } \\ & = \frac{1}{2} \times 10^{-5} \, M \\ pOH & = -\log \, [OH^-] \\ & = -\log \, (\frac{1}{2} \times 10^{-5}) \\ & = 5 -\log \, \frac{1}{2} = 5 + \log 2 \\ pH & = 14 - pOH \\ & = 14 - ( 5 + \log 2 ) \\ & = 9 - \log 2 \end{align} $
Jadi, pH larutan penyangga tersebut adalah $ 9 - \log 2 $ .
Soal 5:
Bila 50 mL larutan NH4OH 0,2 M dicampurkan ke dalam 50 mL larutan HCl 0,1 M. Hitung pH campuran yang terjadi jika Kb = $ 2 \times 10^{-5}$!Jawab :
Jadi, pH larutan penyangga tersebut adalah $ 9 + \log 2 $ .
Demikian pembahasan materi Larutan Penyangga atau Buffer dan contoh-contohnya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar