Halaman
189Larutan Buffer SMA Jilid 2Pada bab keenam ini akan dipelajari tentang pengertian larutan buffer,macam-macam larutan buffer, sifat larutan buffer, dan fungsi larutan buffer.BAB 6LARUTAN BUFFERGambar 6.1 Larutan bufferSumber: Jendela Iptek Materi
190KIMIA SMA Jilid 2Larutan buffer adalah larutan yang mengandung asamlemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dan asamkonjugasinya. Larutan buffer mempunyai sifat menyanggausaha untuk mengubah pH seperti penambahan asam, basa,atau pengenceran. Artinya, pH larutan buffer praktis tidakberubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuatatau basa kuat atau bila larutan diencerkan.A. Pengertian Larutan BufferLarutan buffer adalah larutan yang dapat menyangga(mempertahankan) pH. Larutan buffer memiliki pH yangkonstan, terhadap pengaruh pengenceran atau ditambahsedikit asam atau basa. Secara teoritis berapa pun diencer-kannya pH tidak akan berubah, tetapi dalam praktiknya jikapengenceran besar sekali, jelas pH-nya akan berubah. Namalain larutan buffer adalah larutan dapar atau larutan penyang-ga.Tujuan PembelajaranSetelah merancang dan melakukan percobaan, diharapkan siswa mampu:1. Mengukur pH larutan buffer dan bukan buffer setelah ditambah sedikit asam, basa,atau pengenceran.2. Menghitung pH atau pOH larutan buffer dengan menggunakan prinsip kesetim-bangan.3. Menjelaskan fungsi larutan buffer dalam kehidupan sehari-hari.Bab 6Larutan Buffer
191Larutan Buffer SMA Jilid 2B. Macam-macam Larutan Buffer1. Larutan buffer yang mengandung campuran asamlemah dan basa konjugasinyaContoh:Larutan yang terdiri atas: CH3COOH dan CH3COONaRumus:[H+] = [asam][basa konjugasi]aKpH = –log [H+]Keterangan:Ka = tetapan ionisasi asam[asam] = konsentrasi asam[basa konjugasi] = konsentrasi basa konjugasiContoh soal:a. Berapa pH campuran yang terdiri atas 50 mLlarutan CH3COOH 0,2 M dan 50 mL larutanCH3COONa 0,1 M bila Ka = 10–5?Jawab:[H+]=[asam][basa konjugasi]aK= 10–5 (0,2 )(0,1 )MM= 2 10–5pH = –log 2 10–5= 5 – log 2b. Tentukan pH larutan bila 25 mL larutan CH3COOH0,2 M dicampurkan dengan 25 mL larutan KOH 0,1 Mjika Ka = 10–5!
192KIMIA SMA Jilid 2Jawab:[H+]=[asam][basa konjugasi]aK=10–5 (2,5 mmol)(2,5 mmol)=10–5pH = –log 10–5=52. Larutan buffer yang mengandung campuran basalemah dan asam konjugasinyaContoh: larutan yang terdiri atas NH4OH dan NH4ClRumus: [OH–] = [basa][asam konjugasi]bKpOH = –log [OH–]pH = 14 – pOHKeterangan:Kb = tetapan ionisasi basa[basa] = konsentrasi basa[asam konjugasi] = konsentrasi asam konjugasiContoh soal:a. Sebanyak 50 mL larutan NH4OH 0,1 M dicampurdengan 50 mL (NH4)2SO4 0,1 M. Hitung pH cam-puran yang terjadi jika Kb = 10–5!Jawab:Campuran berisi larutan NH4OH dan +4NH makabersifat buffer basa. CH3COOH + KOH o CH3COOK + H2Ot = 0: 5 mmol 2,5 mmol 0yang bereaksi: 2,5 mmol 2,5 mmol –setelah reaksi: 2,5 mmol 0 2,5 mmol
193Larutan Buffer SMA Jilid 2[NH4OH] = 5 mmolªº¬¼+4NH = 10 mmol(NH4)2SO4o+2442NH SO5 mmol ~ 10 mmol[OH–]=[basa][asam konjugasi]bK=10–5(5 mmol)(10 mmol)=12 10–5pOH = –log 12105 = 5 + log 2pH= 14 – (5 + log 2)= 9 – log 2b. Bila 50 mL larutan NH4OH 0,2 M dicampurkan kedalam 50 mL larutan HCl 0,1 M. Hitung pH cam-puran yang terjadi jika Kb = 2 10–5!Jawab:NH4OH + HCl o NH4Cl + H2Ot = 0:10 mmol 5 mmol 0yang bereaksi: 5 mmol 5 mmol –setelah reaksi: 5 mmol – 5 mmol[OH–]=[basa][asam konjugasi]bK=2 10–5(5 mmol)(5 mmol)=2 10–5pOH= –log 2 u 10–5= 5 – log 2pH= 14 – (5 – log 2)= 9 + log 2
194KIMIA SMA Jilid 2Untuk lebih memahami sifat larutan buffer, maka akandipelajari pengaruh penambahan asam kuat, basa kuat, danpengenceran terhadap pH larutan buffer dan larutan bukanbuffer. Sebagai larutan buffer digunakan larutan yang me-ngandung CH3COOH 0,1 M dan NaCH3COO 0,1 M, sedangkanlarutan bukan buffer digunakan larutan NaCl 0,1 M. Kegiatan6.1 dilakukan sebagai berikut. Sebanyak 9 gelas kimia ukuran100 mL diisi dengan larutan buffer masing-masing 10 mL.Kemudian, ke dalam gelas:1 ditambahkan 1 mL larutan HCl 0,1 M2 ditambahkan 5 mL larutan HCl 0,1 M3 ditambahkan 10 mL larutan HCl 0,1 M4 ditambahkan 11 mL larutan HCl 0,1 M5 ditambahkan 1 mL larutan NaOH 0,1 M6 ditambahkan 5 mL larutan NaOH 0,1 M7 ditambahkan 10 mL larutan NaOH 0,1 M8 ditambahkan 11 mL larutan NaOH 0,1 M9 ditambahkan 20 mL air suling.Setelah itu pH larutan pada setiap gelas diukur denganindikator universal. Hal yang sama dilakukan pula terhadaplarutan bukan buffer. Secara teori, pH larutan-larutan yangdiuji pada Kegiatan 6.1 di atas adalah sebagai berikut.pH awal: Larutan buffer: (4,75) Larutan bukan buffer: 7pH setelah penambahan larutan HCl dan NaOH serta setelahpengenceran:C. Sifat Larutan Buffer
195Larutan Buffer SMA Jilid 2Perubahan pH larutan buffer dan bukan buffer di atas dalambentuk grafik ditunjukkan oleh gambar 6.2.Berdasarkan keterangan tersebut dapat disimpulkansifat-sifat larutan buffer sebagai berikut.1.pH larutan buffer praktis tidak berubah pada penambahansedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau peng-enceran.2.pH larutan buffer berubah pada penambahan asam kuatatau basa kuat yang relatif banyak, yaitu apabila asamkuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskankomponen larutan buffer itu, maka pH larutan akan ber-ubah drastis.3. Daya penyangga suatu larutan buffer bergantung padajumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemahdan basa konjugasinya atau jumlah mol basa lemah danasam konjugasinya.Jenis larutanLarutan bufferLarutan bukan buffer14,732,3224,701,7034,661,4844,641,4554,7511,6864,7912,3074,8312,5284,8112,5594,757Gambar 6.2Grafik perubahan pH larutan buffer (a) dan larutan bukan buffer (b) pada penambahanasam kuat dan basa kuat(a)(b)107mol OH–10mol H+pH1086410,5 0mol OH–0,51mol H+pH
196KIMIA SMA Jilid 2½¾¿ditambah 0,001 mol HClUntuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal berikut.Contoh soal:100 mL larutan yang mengandung CH3COOH 0,01 mol dan CH3COONa0,02 mol dan Ka = 10–5.Tentukan:1.pH larutan;2.pH larutan bila ditambah 0,001 mol HCl;3.pH larutan bila ditambah 0,001 mol NaOH;4.pH larutan bila diencerkan dengan menambah 100 mL air!Jawab:1. [CH3COOH] = 0,01 mol/0,1 liter = 0,1 M[CH3COONa] = 0,02 mol/0,1 liter = 0,2 M[H+]=[asam][basa konjugasi]aK=10–5 (0,1)(0,2)=12 10–5pH = –log 12 10–5= 5 + log 2= 5 + 0,3010=5,302. CH3COOH = 0,01 molCH3COONa = 0,02 molReaksi: CH3COONa + HCl o CH3COOH + NaClt = 0: 0,02 mol 0,001 mol 0,01 molyang bereaksi: 0,001 mol 0,001 mol –setelah reaksi: 0,019 mol – 0,011 mol(Reaksi bergeser ke kanan)
197Larutan Buffer SMA Jilid 2½¾¿ditambah 0,001 mol NaOH[H+]=[asam][basa konjugasi]aK=10–5 (0,011)(0,019)=10–5 1119pH = –log 1119 10–5= 5 – log 1119=5,243. CH3COOH = 0,01 molCH3COONa = 0,02 molReaksi: CH3COOH + NaOH o CH3COONa + H2Ot = 0:0,01 mol 0,001 mol 0,02 molyang bereaksi: 0,001 mol 0,001 mol –setelah reaksi: 0,009 mol – 0,021 mol(Reaksi bergeser ke kanan)[H+]=[asam][basa konjugasi]aK=10–5 (0,009)(0,021)=10–5 921pH = –log 921 10–5= 5 – log 921=5,37
198KIMIA SMA Jilid 2Larutan buffer digunakan secara luas dalam kimiaanalitis, biokimia, dan bakteriologi, juga dalam fotografi, industrikulit, dan zat warna. Dalam tiap bidang tersebut, terutamadalam biokimia dan bakteriologi, diperlukan rentang pHtertentu yang sempit untuk mencapai hasil optimum. Kerjasuatu enzim, tumbuhnya kultur bakteri, dan proses biokimialainnya sangat sensitif terhadap perubahan pH.Cairan tubuh, baik cairan intra sel maupun cairan luarsel, merupakan larutan buffer. Sistem buffer yang utama dalamD. Fungsi Larutan Buffer4. CH3COOH = 0,01 molCH3COONa = 0,02 mol[H+]=[asam][basa konjugasi]aK=10–5 (0,01 mol/0,2 l)(0,02 mol/0,2 l)=12 10–5pH = –log 12 10–5= 5 + log 2= 5 + 0,3010= 5,3010Berdasarkan contoh soal di atas dapat dilihat peru-bahan harga pH sangat kecil maka dapat disimpulkan bahwasifat larutan buffer bila ditambah sedikit asam, basa, ataupengenceran pH-nya tetap.½¾¿ditambah 100 mol airmaka volume larutanmenjadi 200 mL = 0,2 liter
199Larutan Buffer SMA Jilid 2cairan intra sel adalah pasangan asam basa konjugasi dihidro-genfosfat-monohidrogenfosfat (24HPO– 24HPO ). Sistem inibereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut.24HPO ()aq+ H+(aq) 24HPO ( )aq24HPO ( )aq+ OH–(aq) 24HPO ()aq+ H2O(l)Adapun sistem penyangga utama dalam cairan luarsel (darah) adalah pasangan asam basa konjugasi asamkarbonat bikarbonat (H2CO3 – 3HCO ).Sistem ini bereaksidengan asam dan basa sebagai berikut.H2CO3(aq) + OH–(aq)3HCO ()aq+ H2O(l)3HCO ()aq+ H+(aq) H2CO3(aq)Sistem penyangga di atas membantu menjaga pHdarah hampir konstan, yaitu sekitar 7,4.Perbandingan konsentrasi 3HCO terhadap H2CO3yang diperlukan untuk menjadikan pH = 7,4 adalah 20 : 1.Jumlah 3HCO yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengertikarena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyakyang bersifat asam. Proses metabolisme dalam jaringan terus-menerus membebaskan asam-asam seperti asam laktat, asamfosfat, dan asam sulfat. Ketika asam-asam itu memasuki pem-buluh darah maka ion 3HCO akan berubah menjadi H2CO3,kemudian H2CO3 akan terurai membentuk CO2. Pernapasanakan meningkat untuk mengeluarkan kelebihan CO2 melaluiparu-paru. Apabila darah harus menerima zat yang bersifatbasa maka H2CO3 akan berubah menjadi 3HCO. Untuk mem-pertahankan perbandingan 3HCO/H2CO3 tetap 20 : 1 makasebagian CO2 yang terdapat dalam paru-paru akan larut kedalam darah membentuk H2CO3.
200KIMIA SMA Jilid 2Apabila mekanisme pengaturan pH dalam tubuh gagal,seperti dapat terjadi selama sakit, sehingga pH darah turundi bawah 7,0 atau naik ke atas 7,8, dapat menyebabkan keru-sakan permanen pada organ tubuh atau bahkan kematian.Faktor-faktor yang dapat menyebabkan keadaanasidosis (penurunan pH) adalah penyakit jantung, penyakitginjal, diabetes mellitus (penyakit gula), diare yang terus-menerus, atau makanan berkadar protein tinggi dalam jangkawaktu lama. Keadaan asidosis sementara dapat terjadi karenaolahraga intensif yang dilakukan terlalu lama. Alkalosis(peningkatan pH darah) dapat terjadi sebagai akibat muntahyang hebat, hiperventilasi (bernapas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas atau histeris atau berada di ketinggian).Suatu penelitian yang dilakukan terhadap para pendaki gunungyang mencapai puncak Everest (8.848 m) tanpa oksigentambahan menunjukkan pH darah mereka berada di antara77,7–7,8. Hiperventilasi diperlukan untuk mengatasi tekananoksigen yang amat rendah (kira-kira 43 mmHg) di tempatsetinggi itu.PercobaanpH Larutan BufferTujuan: mengamati perubahan pH larutan bufferAlat dan Bahan:- erlenmeyer- CH3COOH 0,1 M- tabung reaksi- CH3COONa 0,1 M- indikator universal- NaOH 0,1 M- pipet tetes- akuades/air- NaCl 0,1 MCara Kerja:1. Masukkan 3 mL CH3COOH 0,1 M dengan 3 mLCH3COONa 0,1 M dalam erlenmeyer dan kocoklah.2. Ambillah masing-masing 1 mL campuran tersebut da-lam 3 tabung reaksi kemudian ukurlah pH-nya de-ngan indikator universal.
201Larutan Buffer SMA Jilid 23. Tambahkan tetes demi tetes NaOH 0,1 M sampai pH-nya berubah dan catat berapa tetes NaOH yangdiperlukan.4. Tambahkan tetes demi tetes HCl 0,1 M pada tabungkedua sampai pH-nya berubah dan catat HCl yangdiperlukan.5. Tambahkan akuades ke dalam tabung reaksi ketigasampai pH-nya berubah dan catat H2O yang diperlukan.6. Ulangi percobaan di atas dengan mengganti cam-puran pada langkah nomor 1 dengan larutan NaCl0,1 M lalu bandingkan hasilnya dan buatlah kesim-pulan.1. Larutan buffer (penyangga) adalah larutan yang mengandung asam lemahdan basa konjugasinya atau basa lemah dan asam konjugasinya.2. Rumus menghitung pH larutan buffer adalah sebagai berikut.a. Larutan buffer yang mengandung asam lemah dan basa konjugasinya.pH = pKa + log >@>@basa konjugasiasamb. Larutan buffer yang mengandung basa lemah dan asam konjugasinya.pOH = pKb + log >@>@asam konjugasibasa3. Sifat-sifat larutan buffer:a.pH larutan tidak berubah jika larutan diencerkan;b.pH larutan tidak berubah jika ditambah sedikit asam atau basa.
202KIMIA SMA Jilid 2A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau E di depan jawabanyang tepat!1. Sebanyak 8 gram kristal NaOHdilarutkan dalam 1 liter larutan HCN0,3 M. Bila Ka = 2 u 10–5 dan Ar Na= 23, maka besarnya pH campuranadalah ....A. 5 – log 2B. 5C. 6 – log 2D. 9 + log 2E. 102. Sebanyak 50 mL larutan NH4OH0,01 M (Kb = 10–6) dicampur de-ngan 100 mL larutan NH4Cl 0,5 M.Maka pH campurannya adalah ....A. 5B. 6C. 7D. 8E. 93. Larutan 100 mL CH3COOH 0,15 Mdicampurkan dengan 50 mL larutanKOH 0,2 M. (Ka CH3COOH = 10–5),maka pH campuran adalah ....A. 3 – log 6B. 6 – log 5C. 5 – log 3D. 6 – log 3E. 3 – log 54. Sebanyak 100 mL larutan NH3 0,8 Mdicampurkan dengan 50 mL la-rutan HCl 0,2 M. Bila Kb NH3 = 10–4,maka pH campuran adalah ....A. 5 – log 3B. 4 + log 3C. 10 – log 3D. 9 + log 3E. 10 + log 35. Pada 1 liter larutan asam lemah HA0,3 M (Ka = 2 u 10–5) ditambah 0,2mol KOH padat, maka pH larutanmenjadi ....A. 4 – log 2B. 4C. 5D. 5 – log 2E. 96. Campuran buffer yang dapat mem-pertahankan pH darah dalamtubuh kita adalah ....A. HCN/CN–B. HCl/Cl–C. H2CO3/HCO3–D. CH3COOH/CH3COO–E. HCOOH/HCCO–
203Larutan Buffer SMA Jilid 27. Larutan buffer dapat dibuat de-ngan mencampurkan 100 mL la-rutan CH3COOH 0,1 M dengan la-rutan ....A. 80 mL natrium hidroksida 0,1 MB. 100 mL natrium hidroksida 0,1 MC. 120 mL natrium hidroksida 0,1 MD. 50 mL asam klorida 0,1 ME. 100 mL asam klorida 0,1 M8. Campuran larutan di bawah iniyang merupakan campuran bufferadalah ....A. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mL NaOH0,1 MB. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mLNH4CH 0,5 MC. 50 mL HCl 0,2 M + 50 mLNH4OH 0,5 MD. 50 mL HCl 0,5 M + 50 mLNH4OH 0,1 ME. 50 mL HCl 0,1 M + 50 mL NaOH0,5 M9. Ke dalam 300 mL larutan CH3COOH0,1 M dicampurkan 50 mL larutanNaOH 0,2 M. (Ka CH3COOH = 10–5),pH larutan akan berubah dari ....A. 3 menjadi 13 – log 2B. 1 menjadi 5C. 3 menjadi 5 – log 2D. 1 menjadi 13 – log 2E. 3 menjadi 1410. Bila larutan NH3 dan HCl dengankonsentrasi yang sama dicampur-kan akan didapat larutan yangmempunyai harga pH = 9. JikaKb = 10–5, maka perbandingan vo-lume kedua larutan tersebut adalah....A. 1 : 1D. 3 : 2B. 1 : 2E. 3 : 4C. 2 : 111. Pada 1 liter larutan asam lemahHA 0,3 M (Ka = 2 u 10–5) ditambah0,2 mol NaOH padat, maka pHcampuran menjadi ....A. 3 – log 2D. 5B. 4E. 6C. 5 – log 212. Ke dalam 1 liter larutan asam asetat0,1 M yang pH-nya = 3 ditambah-kan garam natrium asetat supayapH-nya menjadi dua kali semula(Ka = 10–5). Garam natrium asetatyang ditambahkan sebanyak ....A. 0,0001 mol D. 0,1 molB. 0,001 molE. 1,0 molC. 0,01 mol13. Banyaknya amonium sulfat(NH4)2SO4 yang dilarutkan dalam200 mL larutan NH3 0,1 M, agarpH-nya = 9 + log 2 adalah .... (Ar N= 14; S = 32; dan O = 16 serta Kb= 10–5).A. 330 mgB. 660 mgC. 132 mgD. 464 mgE. 960 mg
204KIMIA SMA Jilid 214. Volume KOH 0,1 M yang harus di-tambahkan ke dalam 50 mL larutanasam asetat 0,3 M agar diperolehlarutan penyangga dengan pHsebesar = 5 – log 2 (Ka = 10–5)adalah ....A. 15 mLD. 50 mLB. 25 mLE. 75 mLC. 30 mLB. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat!1. Tentukan pH campuran berikut!a. 0,1 M asam asetat + 0,04 M natrium asetat (Ka = 10–5)b. 100 mL NH3(aq) 0,4 M + 100 mL HCl 0,1 M (Kb = 10–5)c. 50 mL CH3COOH 0,2 M + 100 mL CH3COOK 0,1 M (Ka = 10–5)d. 100 mL NH4OH 0,5 M + 50 mL H2SO4 0,2 M (Kb = 10–5)2. Sebanyak 100 mL larutan CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 100 mL larutanNaOH 0,1 M (Ka CH3COOH = 10–5). Tentukan pH larutan sebelum dan sesudahdicampurkan!3. Sebanyak 900 mL larutan berisi campuran dari CH3COOH 0,1 M danCH3COONa 0,1 M ditambahkan 100 mL larutan HCl 0,1 M (Ka = 10–5).Bandingkan harga pH-nya sebelum dan sesudah ditambah HCl!4. Berapa mL larutan NH3 0,1 M dan larutan HCl 0,1 M masing-masing yangdiperlukan untuk membuat larutan buffer dengan pH = 9 sebanyak 120 mL(Kb = 10–5)?5. Berapa gram amonium sulfat (NH4)2SO4 yang harus ditambahkan ke dalam 200mL larutan NH3 0,1 M untuk mendapatkan larutan buffer dengan pH = 9?(Kb = 10–5; Ar N = 14; S = 32; dan O = 16).15. Besarnya pH campuran dari 100 mLlarutan NH3 0,4 M yang dicampur-kan dengan 50 mL H2SO4 0,2 M(Kb = 10–5) adalah ....A. 5B. 5 – log 2C. 8 + log 2D. 9E. 9 + log 2