Prinsip Kerja dan Pembuatan Larutan Penyangga

Materi: buffer
Prinsip Kerja dan Pembuatan Larutan Penyangga. Kita bagi menjadi dua bagian pembahasan yaitu pertama prinsip kerja larutan penyangga yang kemudian kita lanjutkan dengan kedua yaitu pembuatan larutan penyangga.

Prinsip Kerja Larutan Penyangga

       Larutan penyangga berperan untuk mempertahankan pH pada kisarannya. Jika ke dalam air murni dan larutan penyangga CH$_3$COOH/CH$_3$COO$^-$ ditambahkan sedikit basa kuat NaOH 0,01 M pada masing-masing larutan, maka apa yang akan terjadi?

       pH air murni akan naik drastis dari 7,0 menjadi 12,0; sedangkan pada larutan penyangga hanya naik sedikit dari 4,74 menjadi 4,82. Mengapa bisa demikian? Larutan penyangga CH$_3$COOH/CH$_3$COO$^-$ mengandung asam lemah CH$_3$COOH dan basa konjugasi CH$_3$COO$^-$. Jika ditambah NaOH, maka ion OH$^-$ hasil ionisasi NaOH akan dinetralisir oleh asam lemah CH$_3$COOH. Akibatnya, pH dapat dipertahankan.

Gambar: Perbandingan larutan nonpenyangga dan larutan penyangga jika ditambah sedikit basa kuat NaOH.

       Bagaimana jika basa kuat NaOH diganti dengan asam kuat HCl? Pada prinsipnya sama saja. Ion H+ hasil ionisasi HCl akan dinetralisir oleh basa konjugasi CH$_3$COO$^-$, sehingga pH dapat dipertahankan. Larutan penyangga akan mempertahankan pH pada kisarannya jika ditambahkan sedikit asam, sedikit basa, dan pengenceran.

       Apa yang terjadi jika ke dalam larutan penyangga CH$_3$COOH/CH$_3$COO$^-$ ditambah asam kuat atau basa kuat terlalu banyak? Jika asam kuat (HCl) ditambahkan terlalu banyak, maka basa konjugasi CH$_3$COO$^-$ akan habis bereaksi. Sedangkan jika basa kuat (NaOH) ditambahkan terlalu banyak, maka asam CH$_3$COOH akan habis bereaksi. Akibatnya larutan penyangga tidak dapat mempertahankan pH. Jadi, larutan penyangga mempunyai keterbatasan dalam menetralisir asam atau basa yang ditambahkan.

Pembuatan Larutan Penyangga

       Mungkin kalian berpikir, mengapa CH$_3$COOH bukan merupakan larutan penyangga? Bukankah CH$_3$COOH terionisasi menjadi CH$_3$COO$^-$ di dalam air? CH$_3$COOH terionisasi menjadi CH$_3$COO$^-$ dan H$^+$ di dalam air, tetapi jumlah CH$_3$COOH yang terionisasi sangat kecil, sehingga basa konjugasi CH$_3$COO$^-$ yang terbentuk sangat sedikit. Molaritas basa konjugasi CH$_3$COO$^-$ dapat dinaikan dengan menambah suatu zat. Berikut ini adalah cara membuat larutan penyangga yang biasa dilakukan.

1). Pembuatan Larutan Penyangga Asam

       Larutan penyangga asam yang akan dibuat di sini adalah CH$_3$COOH/CH$_3$COO$^-$. Asam asetat (CH$_3$COOH) di dalam air akan terionisasi sebagian sebesar $\alpha$ (derajat ionisasinya).

Molaritas basa konjugasi CH$_3$COO$^-$ dapat dinaikan dengan dua cara, yaitu
a. Menambahkan garam (misal : CH$_3$COONa) ke dalam asam lemah CH$_3$COOH. Garam tersebut akan terionisasi menurut reaksi berikut.
$CH_3COONa (aq) \rightarrow CH_3COO^- (aq) + Na^+ (aq)$
b. Menambahkan basa kuat (misal : NaOH) ke dalam asam lemah CH$_3$COOH berlebih. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.
$CH_3COOH (aq) + NaOH(aq) \rightarrow Na^+(aq) + CH_3COO^-(aq) + H_2O (aq)$

2). Pembuatan Larutan Penyangga Basa

       Larutan penyangga basa yang akan dibuat di sini adalah NH$_3$/NH$_4^+$. NH$_3$ akan terionisasi sebagian sebesar $\alpha$ (derajat ionisasinya) di dalam air. Reaksi yang terjadi:
$NH_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_4^+ (aq) + OH^-(aq)$
Seperti halnya pada pembuatan larutan penyangga asam, molaritas asam konjugasi NH$_4^+$ dapat dinaikan dengan dua cara, yaitu
a. Menambahkan garam (misal : NH$_4$Cl) ke dalam asam lemah NH$_3$. Garam tersebut akan terionisasi menurut reaksi:
$NH_4Cl(aq) \rightarrow NH_4^+ (aq) + Cl^- (aq)$
b. Menambahkan asam kuat (misal : HCl) ke dalam basa lemah NH$_3$ berlebih. Reaksi yang terjadi
$NH_3(aq) + HCl(aq) \rightarrow NH_4^+(aq) + Cl^-(aq)$

       Demikian pembahasan materi Prinsip Kerja dan Pembuatan Larutan Penyangga.