Halaman
183BBa b 7 La ruta n PenyanggaBAB 7-menggambarkan sifat larutan penyangga dan perananlarutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup.Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu:Jika kalian menambahkan asam atau basa pada larutanpenyangga, maka harga pH larutan akan berubah. Salahsatu cara mengetahui pH larutan penyangga denganperhitungan. Hal ini dapat kalian pelajari dalam bab ini.LARUTAN PENYANGGASumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Silberberg M. STujuan Pembelajaran
184MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Peta KonsepPrasyarat Pembelajaran1. Larutan penyangga digunakan untuk mempertahankan pHsuatu larutan. Apa yang dimaksud dengan larutan penyangga?2. Ada dua larutan penyangga, yaitu larutan penyangga asam danbasa. Bagaimana cara membuat larutan penyangga asam?Kata Kunci• Larutanpenyangga• Asam konjugasi• Basa konjugasi• pH larutanpenyanggamempunyaiLarutan PenyanggadibagimenjadipH darahObat-obatanIndustripH tetappH penyanggaPenyanggaasamPenyanggabasadisebutdigunakanmempunyai
185BBa b 7 La ruta n PenyanggaPada pelajaran sebelumnya, kalian telah belajar tentang pHlarutan. pH merupakan salah satu bagian penting dari kehidupan.Perubahan pH pada sistem seringkali mengakibatkan dampakyang tidak kita inginkan. Seorang penderita diabetes memilikiterlalu banyak asam organik yang akan mengakibatkan pHdarahnya turun dari pH darah normal, sekitar 7,35-7,45; menjadikurang dari 7,00. Jika hal ini tidak segera ditangani, maka akanberdampak buruk bahkan bisa berakibat kematian bagi penderitatersebut.Pada dasarnya, di dalam tubuh manusia terdapat suatusistem yang bisa mempertahankan pH darah terhadap gangguanyang bisa mengubah pH. Sistem ini disebut ppenyangga.L a r u t a n pe n y a n g g a atau seringdisebut llarutan bufferadalah larutanyang dapat mempertahankan pH padakisarannya apabila ada upaya untukmenaikan atau menurunkan pH. Larutanpenyangga memiliki dua komponen yaituasam dan basa. Asam akan berperan jikaada upaya untuk menaikan pH,sedangkan basa akan berperan jika adaupaya untuk menurunkan pH. Asamdan basa di sini merupakan pasanganasam dan basa konjugasi.Larutan penyangga dapat dibagi menjadi dua, yaitu larutanpenyangga asam dan larutan penyangga basa.1. Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah(HA) dan basa konjugasinya (A–). Larutan penyangga asammempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7), contohCH3COOH/CH3COO–. Persamaan umum reaksinya dapatdituliskan sebagai berikut.HA(aq) H+(aq) + A–(aq)2. Larutan penyangga basa mengandung basa lemah (B) danasam konjugasinya (BH+). Larutan penyangga basamempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7), contohA. Pengertian Larutan PenyanggaSumber: DokumentasiPenerbitGambar 7.1Minuman sarijeruk dalamkemasanditambahkan asamsitrat dan natriumsitrat untukmengontrol pHagar tidak mudahrusak oleh bakteri. Asam lemah Basa konjugasiom
186MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2NH3/NH4+. Persamaan umum reaksinya dapat dituliskansebagai berikut.B(aq) + H2O(l) BH+(aq) + OH–(aq)Larutan penyangga berperan untuk mempertahankan pHpada kisarannya. Jika ke dalam air murni dan larutan penyanggaCH3COOH/CH3COO– ditambahkan sedikit basa kuat NaOH0,01 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 4,74menjadi 4,82. Mengapa bisa demikian? Larutan penyanggaCH3COOH/CH3COO– mengandung asam lemah CH3COOHdan basa konjugasi CH3COO–. Jika ditambah NaOH, maka ionOH– hasil ionisasi NaOH akan dinetralisir oleh asam lemahCH3COOH. Akibatnya, pH dapat dipertahankan.Bagaimana jika basa kuat NaOH diganti dengan asam kuatHCl? Pada prinsipnya sama saja. Ion H+ hasil ionisasi HCl akandinetralisir oleh basa konjugasi CH3COO–, sehingga pH dapatdipertahankan. Larutan penyangga akan mempertahankan pHpada kisarannya jika ditambahkan sedikit asam, sedikit basa, danpengenceran.Untuk lebih memahami prinsip kerja larutanpenyangga, lakukan aktivitas kimia berikut.B. Prinsip Kerja Larutan PenyanggaAir murniDitambahNaOH 0,01 MAir murni+NaOH 0,01 MpH = 7,0pH = 12,0 Basa lemah Asam konjugasiCH3COOH/CH3COO–pH = 4,74DitambahNaOH 0,01 MCH3COOH/CH3COO–+NaOH 0,01 MpH = 4,82Gambar 7.2Perbandinganlarutan non-penyangga danlarutan penyanggajika ditambahsedikit basa kuatNaOH.Sumber: Dokumentasi Penerbitom
187BBa b 7 La ruta n PenyanggaMemahami prinsip kerja larutan penyanggaAlat-beker gelas-gelas ukur-pH meter atau indikator universal-pengaduk gelasBahan-larutan CH3COOH 0,1 M-larutan CH3COONa 0,1 M-larutan HCl 0,1 M-larutan NaOH 0,1 M-akuadesCara kerjaa. Menyiapkan larutan penyangga1. Masukkan 30 mL CH3COOH 0,1 M dalam beker gelas.2. Tambahkan 30 mL CH3COONa 0,1 M.3. Aduk sampai bercampur sempurna dan ukur pH-nya.Gunakan sebagai larutan penyangga CH3COOH/CH3COO–.b. Menyiapkan larutan non-penyangga1. Masukkan 60 mL CH3COOH dalam beker gelas.2. Ukur pH-nya. Gunakan sebagai larutan non-penyangga.c. M engetahui pengaruh penambahan s edikit as am kuatterhadap pH larutan penyangga1. Masukkan 20 mL larutan penyangga dalam beker gelas.2. Tambahkan 20 mL larutan non-penyangga dalam bekergelas lainnya.3. Siapkan 10 mL HCl 0,1 M.4. Tambahkan HCl ke masing-masing larutan secara bertahapsesuai dengan tabel di bawah ini.V ditambahkan (mL)V total (mL)001112131415HCl
188MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 25. Aduk sampai bercampur sempurna, kemudian ukur pH-nya.d. M en getah ui pen garuh pena mbaha n s ed ikit b as a k uatterhadap pH larutan penyangga.Lakukan cara kerja seperti cara kerja mengetahui pengaruhpenambahan sedikit asam kuat tetapi HCl diganti dengan NaOH0,1 M. Perhatikan tabel penambahan NaOH di bawah ini.e. Mengetahui pengaruh pengenceran terhadap pH larutanpenyangga.Tambahkan akuades seperti cara kerja pada kegiatan c dan d.Perhatikan tabel penambahan akuades di bawah ini.Hasil pengamatanBuat dan lengkapi tabel berikut pada buku kerja kalian.a. Mengetahui pengaruh penambahan sedikit asam kuatV ditambahkan (mL)V total (mL)001112131415NaOHV ditambahkan (mL)V total (mL)0010101020103010401050AkuadesV ditam bahkan (mL)V total (mL)00........11........12........13........14........15........HClpH La rutan Pe nyangga (CH3COOH/CH3COO–)pH Larutan Non Penyangga (CH3COOH)
189BBa b 7 La ruta n Penyanggab. Mengetahui pengaruh penambahan sedikit basa kuatc. Mengetahui pengaruh pengenceranEvaluasi dan kesimpulanKerjakan di buku kerja kalian.1. Apa yang terjadi ketika CH3COOH dicampur denganCH3COONa? Apakah terjadi reaksi? Jika ya, maka tuliskanpersamaan reaksinya.2. Apakah terjadi perubahan harga pH larutan penyangga,ketika dilakukan penambahan HCl dan NaOH? Jelaskan.3. Bagaimana pengaruh pengenceran terhadap pH larutanpenyangga dan non penyangga?4. Buat kesimpulan dari kegiatan kalian dan diskusikandengan teman kalian.Apa yang terjadi jika ke dalam larutan penyanggaCH3COOH/CH3COO– ditambah asam kuat atau basa kuat terlalubanyak? Jika asam kuat (HCl) ditambahkan terlalu banyak, makabasa konjugasi CH3COO– akan habis bereaksi. Sedangkan jikabasa kuat (NaOH) ditambahkan terlalu banyak, maka asamCH3COOH akan habis bereaksi. Akibatnya larutan penyanggatidak dapat mempertahankan pH. Jadi, larutan penyanggamempunyai keterbatasan dalam menetralisir asam atau basayang ditambahkan.V ditambahkan (mL)V to tal (mL)00........11........12........13........14........15........NaOHpH Larutan Penyangga (CH3COOH/CH3COO–)pH Larutan Non-Penyangga (CH3COOH)V ditambahkan (mL)V total (mL)00........1010........1020........1030........1040........1050........AkuadespH Larutan Penyangga (CH3COOH/CH3COO–)pH Larutan Non-Penyangga (CH3COOH)
190MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Mungkin kalian berpikir, mengapa CH3COOH bukanmerupakan larutan penyangga? Bukankah CH3COOH terionisasimenjadi CH3COO– di dalam air?CH3COOH terionisasi menjadi CH3COO– dan H+ di dalamair, tetapi jumlah CH3COOH yang terionisasi sangat kecil,sehingga basa konjugasi CH3COO– yang terbentuk sangat sedikit.Molaritas basa konjugasi CH3COO– dapat dinaikan denganmenambah suatu zat. Berikut ini adalah cara membuat larutanpenyangga yang biasa dilakukan.1. Membuat larutan penyangga asamLarutan penyangga asam yang akan dibuat di sini adalahCH3COOH/CH3COO–. Asam asetat (CH3COOH) di dalam airakan terionisasi sebagian sebesar D (derajat ionisasinya).CH3COOH(aq) CH3COO–(aq) + H+(aq)Molaritas basa konjugasi CH3COO– dapat dinaikan dengandua cara, yaitua. Menambahkan garam (misal : CH3COONa) ke dalam asamlemah CH3COOH. Garam tersebut akan terionisasi menurutreaksi berikut.CH3COONa(aq) o CH3COO–(aq) + Na+(aq)b.Menambahkan basa kuat (misal : NaOH) ke dalam asamlemah CH3COOH berlebih. Reaksi yang terjadi dapatdituliskan sebagai berikut.CH3COOH(aq) + NaOH(aq) o Na+(aq)+CH3COO–(aq)+ H2O(aq)Kerjakan di buku latihan kalian.1. Apa yang kalian ketahui tentang larutan penyangga?Jelaskan.2.Sebutkan komponen penyusun larutan penyangga. Berikancontohnya.3. Bagaimana pengaruh penambahan HBr terhadap pHlarutan penyangga asam? Jelaskan.C. Membuat Larutan PenyanggaAsam lemah Basa konjugasiom
191BBa b 7 La ruta n Penyangga2. Membuat larutan penyangga basaLarutan penyangga basa yang akan dibuat di sini adalahNH3/NH4+. NH3 akan terionisasi sebagian sebesar D (derajationisasinya) di dalam air. Reaksi yang terjadiNH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH–(aq)Seperti halnya pada pembuatan larutan penyangga asam,molaritas asam konjugasi NH4+ dapat dinaikan dengan dua cara,yaitua. Menambahkan garam (misal : NH4Cl) ke dalam asam lemahNH3. Garam tersebut akan terionisasi menurut reaksiNH4Cl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)b.Menambahkan asam kuat (misal : HCl) ke dalam basa lemahNH3 berlebih. Reaksi yang terjadiNH3(aq) + HCl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)Kerjakan di buku latihan kalian.1. Pada larutan berikut, mana yangtermasuk larutan penyangga.Jelaskan.a. 0,1 M NaClb. 0,1 M NaCl dicampur 0,1 MNH4Clc.0,1 M CH3NH2 dicampur 0,15M CH3NH3+Cl–d. 0,1 M HCl dicampur 0,05 MNaNO2e.0,1 M HCl dicampur 0,2 MNaC2H3O2(Petunjuk: pertimbangkan reaksiyang terjadi pada kedua komponenlarutan tersebut)12. Campuran H2PO4–-HPO42– meru-pakan larutan penyangga yangterdapat dalam darah. Tuliskanpersamaan reaksi larutan penyanggatersebut dalam darah.3. Jelaskan bagaimana cara pem-buatan larutan penyangga asamH3PO4/H2PO4–.4. Jika ke dalam larutan asam kuatHNO3 ditambah garam NaNO3,maka apa akan terbentuk larutanpenyangga? Jelaskan.5. Jika ke dalam larutan basa kuatNaOH ditambah garam Na2SO4,maka apa akan terbentuk larutanpenyangga? Jelaskan.om
192MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2pH larutan penyangga asam tergantung dari tetapan ionisasiasam (Ka) dan perbandingan molaritas asam lemah dan basakonjugasinya. Sedangkan pH larutan penyangga basa tergantungdari tetapan ionisasi basa (Kb) dan perbandingan molaritas basalemah dan asam konjugasinya.Untuk lebih memahami konsep perhitungan pH larutanpenyangga, simak penjelasan di bawah ini.1. pH larutan penyangga asamPerhatikan larutan penyangga CH3COOH/CH3COO– yangterbuat dari asam lemah CH3COOH dan garam CH3COONa.Asam lemah CH3COOH akan mengion sebagian menurutpersamaan reaksi kesetimbangan berikut.CH3COOH(aq) CH3COO–(aq) + H+(aq)Penambahan garam CH3COONa akan menaikan molaritasbasa konjugasi CH3COO–.CH3COONa(aq) o CH3COO–(aq) + Na+(aq)Kenaikan molaritas CH3COO– hanya menggeser hargatetapan kesetimbangan sedikit sekali, sehingga dapatdirumuskan>@3-3CH COOH HCH COOaKªº¬¼ªº¬¼Atau dapat dituliskan>@3-3CH COOHHCH COOaKªº¬¼ªº¬¼Karena pH = –log [H+] dan pKa = –log Ka maka :>@3-3CH COOHlog HloglogCH COOaKªº ¬¼ªº¬¼Sehingga>@33CH COOHpH p logCH COOaK ªº¬¼D. Menghitung pH Larutan Penyanggaom
193BBa b 7 La ruta n PenyanggaKarena asam lemah CH3COOH dan basa konjugasi CH3COOdalam volume sama, maka kita tidak perlu menuliskan molaritasasam lemah CH3COOH dan basa konjugasi CH3COO dalammolaritas (mol L–1) cukup dengan mol saja. Sehingga secaraumum, pH larutan penyangga asam HA/A– dapat dirumuskansebagai berikut.pH = AHAlogpnnKadengan pH= derajat keasaman larutan penyanggaKa= tetapan ionisasi asamnHA= jumlah mol asam lemah HA ............. (mol)An= jumlah mol basa konjugasi A–.......... (mol)Suatu larutan penyangga mengandung CH3COONa 0,4 moldan CH3COOH 0,25 mol. Jika Ka = 1,8 × 10–5, maka tentukanpH larutan penyangga.JawabJumlah mol basa konjugasi (CH3COO–) diperoleh dari garamCH3COONa CH3COONa(aq) o CH3COO–(aq) + Na+(aq)Mula-mula0,4 mol - -Reaksi0,4 mol0,4 mol 0,4 molAkhir 00,4 mol 0,4 molpH larutan penyangga dapat dihitung sebagai berikut.>@3-3CH COOHpH p logCH COOaK ªº¬¼pH = 4,025,0log108,1log5upH = (log 1,8 + log 105) log 0,625pH = 4,74 – (– 0,20)pH = 4,94Jadi, pH larutan penyangga sebesar 4,94.ContohKe dalam 2 LlarutanCH3COOH 0,1 Mditambahkanpadatan NaOHsehinggamembentuklarutanpenyanggadengan pH = 6.Jika KaCH3COOHsebesar 1,8 × 10–5dan Mr NaOH = 40,maka tentukanNaOH yangditambahkan.Komunikasikandengan temankalian.KegiatanMandiriKegiatanMandiri
194MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 22. pH larutan penyangga basaPerhatikan larutan penyangga NH-3/NH4+ yang terbuat daribasa lemah NH3 dan asam konjugasi NH4+. Di dalam air, NH3akan terionisasi sebagian menurut persamaan reaksikesetimbangan berikut.NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH–(aq)Molaritas asam konjugasi NH4+ dapat dinaikan denganmenambahkan garam NH4Cl.NH4Cl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)Kenaikan molaritas NH4+ hanya menggeser kesetimbangansedikit sekali, sehingga tetapan kesetimbangannya dapatdituliskan>@+-43NH OHNHaKªºªº¬¼¬¼Atau dapat dituliskan>@3-4NHOHNHbKªº¬¼ªº¬¼Karena pOH = –log [OH–] dan pKb = –log Kb, maka>@3–4NHlog OHloglogNHbKªº ¬¼ªº¬¼Sehingga>@34NHpOH plogNHbK ªº¬¼Secara umum, untuk larutan penyangga basa B/BH+,persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut.pOH = pKbBHBlognnenganpOH = derajat kebasaan larutan penyangga Kb= tetapan ionisasi basa nB= jumlah mol basa lemah B ............. (M)BHn= jumlah mol basa lemah BH+......... (M)om
195BBa b 7 La ruta n PenyanggaSehingga pH larutan penyangga basa dapat ditentukandengan rumus berikut.pH = 14 – pOHdengan pH = pH larutan penyangga basa pOH = derajat kebasaan larutan penyanggaHitung pH suatu larutan penyangga yang mengandung NH4Cl0,2 mol dan NH3 0,15 mol jika pKb NH3 = 4,74.JawabJumlah mol asam konjugasi (NH4+) diperoleh dari ionisasi NH4ClNH4Cl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)Mula-mula0,2 mol - -Reaksi0,2 mol 0,2 mol0,2 molAkhir 0 0,2 mol0,2 molpOH larutan penyangga dapat ditentukan sebagai berikut.>@34NHpOH plogNHbK ªº¬¼pOH = 4,74 0,15log0,2pOH = 4,74 – (–0,12)pOH = 4,86pH larutan penyangga basa NH3/NH4+ dapat dihitung dengancara berikut.pH = 14 – pOHpH = 14 – 4,86 = 9,14Jadi, larutan penyangga basa NH3/NH4+ sebesar 9,14.3. Pengaruh pengenceran, penambahan sedikitasam, dan basa terhadap pH larutan penyanggapH suatu larutan penyangga ditentukan oleh komponen-komponennya. Komponen-komponen itu dalam perhitunganmembentuk perbandingan tertentu. Jika campuran tersebutdiencerkan, maka harga perbandingan komponen-komponennyatidak berubah sehingga pH larutan juga tidak berubah. SecaraContohkalian dapatmenggunakankalkulator untukmempermudahperhitungan.
196MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2teoritis, berapapun tingkat pengencerantidak akan merubah pH. Akan Tetapidalam praktiknya, jika dilakukanpengenceran yang berlebihan, maka pHlarutan penyangga akan berubah. Misal1 L larutan penyangga diencerkandengan 100 L akuades, maka pH larutanakan berubah. Rumus pengencerandapat dituliskan sebagai berikut. V1M1 = V2M2dengan V1= volume sebelum pengenceran ......... (L) V2= volume sesudah pengenceran ......... (L)M1= molaritas sebelum pengenceran ..... (M)M2= molaritas sesudah pengenceran ..... (M)Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian sebelumnya,larutan penyangga mempunyai kemampuan mempertahankanpH walaupun ditambah sedikit asam atau basa. pH larutanpenyangga hanya berubah sedikit saja, sehingga perubahannyabisa diabaikan.Larutan penyangga sebanyak 1 L mengandung NH3 0,1 Mdan NH4Cl 0,1 M. Jika diketahui Kb NH3 = 1,8 × 10–5, makatentukana. pH larutan penyangga,b.pH larutan penyangga jika ditambahkan akuades sebanyak19 L.Jawaba. Molaritas asam konjugasi NH4+ diperoleh dari ionisasiNH4ClNH4Cl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)Mula-mula 0,1 mol - -Reaksi 0,1 mol 0,1 mol0,1 molAkhir 0 0,1 mol0,1 molpOH larutan penyangga dapat ditentukan sebagai berikut.>@34NHpOH loglogNHbK ªº¬¼ContohGambar 7.3Pengenceran suatularutan penyanggatidak akanmerubah pH, jikaair yangditambahkanberlebihan tanpabatas.Sumber: DokumentasiPenerbitJika volume asamlemah dan basakonjugasinyasama, maka tidakperlu menuliskanmolaritasnyacukup denganjumlah mol.
197BBa b 7 La ruta n PenyanggapOH = – log(1,8 × 10–5) 1,01,0logpOH = –(log 1,8 + log 10–5) – log 1= –(0,26 – 5) – 0= 4,74pH larutan penyangga NH3/NH4+ dapat dihitung sebagaiberikut.pH = 14 – pOHpH = 14 – 4,74 = 9,26Jadi, pH larutan penyangga NH3/NH4+ sebesar 9,26.b.Setelah ditambah akuades, maka volume larutan menjadi20 L. Dengan rumus pengenceran, molaritas masing-masing zat setelah pengenceran dapat diketahui.[NH3] = total11VMVu = L20M1,0L1u = 0,005 M[NH4Cl] = 22totalVMVu = L20M1,0L1u = 0,005 MSeperti sebelumnya, molaritas asam konjugasi (NH4+)diperoleh dari ionisasi NH4Cl.NH4Cl(aq) o NH4+(aq) + Cl–(aq)Mula-mula 0,005 mol - -Reaksi 0,005 mol 0,005 mol 0,005 molAkhir 0 0,005 mol 0,005 molpOH larutan penyangga setelah pengenceran dapatdihitung sebagai berikut.>@34NHpOH loglogNHbK ªº¬¼pOH = – log(1,8 × 10–5)005,0005,0log= –(log 1,8 + log 10–5) – log 1= –(0,26 – 5) – 0= 4,74pH larutan penyangga NH3/NH4+ setelah pengencerandapat dihitung sebagai berikut.pH = 14 – pOHpH = 14 – 4,74 = 9,26Jadi, pH larutan penyangga NH3/NH4+ setelah pengenceransebesar 9,26.
198MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Perubahan pH larutan penyangga oleh penambahan sedikitasam kuat atau basa kuat kecil sekali, sehingga pH larutanpenyangga dianggap tidak berubah. Perhatikan contoh berikut.Sebanyak 1 L larutan penyangga mengandung CH3COOH 0,1 Mdan CH3COONa 0,1 M. Jika KaCH3COOH = 1,8 × 10–5, makatentukana. pH larutan penyangga,b.pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL HCl 0,1 M,c.pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL NaOH 0,1 M.Jawaba. Jumlah mol basa konjugasi (CH3COO–) diperoleh darigaram CH3COONa CH3COONa(aq) o CH3COO–(aq) + Na+(aq)Mula-mula 0,1 mol - -Reaksi 0,1 mol 0,1 mol 0,1 molAkhir 0 0,1 mol 0,1 molpH larutan penyangga dapat dihitung sebagai berikut.>@33CH COOHpH p logCH COOaK ªº¬¼= 1,01,0log108,1log5u= –(log 1,8 + log 10–5) – log 1= –(0,26 – 5) – 0= 4,74Jadi, pH larutan penyangga adalah 4,74.b.Jumlah mol masing-masing zat dapat ditentukan dengancara sebagai berikut.Jumlah mol CH3COOH = 1 L × 0,1 mol L1= 0,1 molJumlah mol CH3COONa = 1 L × 0,1 mol L1= 0,1 molJumlah mol HCl = 0,01 L × 0,1 mol L1= 0,001 molPada larutan penyangga, CH3COONa akan menetralisirHCl dan membentuk CH3COOH CH3COONa(aq)+HCl(aq)oCH3COOH(aq)+NaCl(aq)Mula-mula 0,1 mol0,001 mol 0,1 –Reaksi (– 0,001) mol0,001 mol 0,001 mol 0,001 molAkhir0,099 mol 0 0,101 mol 0,001 molContoh
199BBa b 7 La ruta n PenyanggaDari reaksi diperoleh[CH3COO–] = [CH3COONa] = 0,099[CH3COOH] = 0,101pH larutan penyangga setelah ditambah asam kuat HCldapat dihitung sebagai berikut.>@33CH COOHpH p logCH COOaK ªº¬¼= 099,0101,0log108,1log5u= –(log 1,8 + log 10–5) – log 1,02= –(0,26 – 5) – 0,01= 4,73Jadi, pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL HCl 0,1 Madalah 4,73.c.Pada larutan penyangga, CH3COOH akan menetralisirbasa kuat NaOH yang ditambahkan. Jumlah mol NaOHyang ditambahkan. Dapat dihitung dengan cara sebagaiberikut.Jumlah mol NaOH = 0,01 L × 0,1 mol L–1 = 0,001 molPersamaan reaksi yang terjadi CH3COOH(aq)+NaOH(aq)oCH3COONa(aq)+H2O(l)Mula-mula 0,1 mol 0,001 mol 0,1 –Reaksi (– 0,001) mol0,001 mol 0,001 mol 0,001 molAkhir 0,099 mol 0 0,101 mol 0,001 molDari reaksi diperoleh[CH3COO–] = 0,101[CH3COOH] = 0,099pH larutan penyangga setelah penambahan basa kuatdapat dihitung sebagai berikut.>@33CH COOHpH p logCH COOaK ªº¬¼pH = 101,0099,0log108,1log5u= –(log 1,8 + log 10–5) – log 1,02= –(0,26 – 5) – (–0,01)= 4,75Jadi, pH larutan penyangga jika ditambah 10 mL NaOH0,1 M adalah 4,75.Sebanyak 300 mLlarutanCH3COOH 0,2 Mdicampurkandengan 300 mLlarutanCH3COONa 0,3M sehinggaterbentuk larutanpenyangga. Jikadiketahui KaCH3COOH = 1,8× 10–5 mol L–1,maka tentukana. pH larutanpenyanggajikaditambahkan5 mL larutanHCl 0,1 M kedalamcampuran,b. pH larutanpenyanggajika ditambah-kan 5 mLlarutan NaOH0,1 M kedalamcampuran.Komunikasikanhasilnya denganteman kalian.KegiatanMandiriKegiatanMandiri
200MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Larutan penyangga sangat berperan dalam kehidupansehari-hari. Beberapa fungsi larutan penyangga dalamkehidupan dapat kalian pelajari pada uraian di bawah ini.1. Larutan penyangga dalam darahpH darah tubuh manusia berkisarantara 7,35-7,45. pH darah tidak bolehkurang dari 7,0 dan tidak boleh melebihi7,8 karena akan berakibat fatal bagimanusia. Organ yang paling berperanuntuk menjaga pH darah adalah paru-paru dan ginjal.Kondisi di mana pH darah kurangdari 7,35 disebut aasidosis. Faktor-faktorE. Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-hariKerjakan di buku latihan kalian.1. Sebanyak 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M dicampurkandengan 50 mL larutan CH3COONa 0,2 M membentuklarutan penyangga. Jika Ka CH3COOH = 1,8 × 10–5, makatentukan pH larutan penyangga tersebut.2. Suatu larutan penyangga yang dibuat dari larutan HCOOH0,5 M dan (HCOO)2Ba 0,2 M mempunyai pH = 4. Jika KaHCOOH = 2 × 10–4, maka tentukan perbandingan volumeHCOOH dan (HCOO)2Ba yang dicampurkan.3. Berapa gram garam amonium sulfat, (NH4)2SO4, yangharus ditambahkan pada 500 mL larutan NH3 0,1 M untukmemperoleh larutan penyangga dengan pH = 9? (DiketahuiAr N = 14, H = 1, S = 32, O = 16, Kb NH3 = 1,8 × 10–5)4. Sebanyak 600 mL larutan CH3COOH 0,1 M dicam-purkan dengan 600 mL larutan CH3COONa 0,15 Msehingga terbentuk larutan penyangga. Jika diketahuiKa CH3COOH = 1,8 × 10–5, maka tentukana. pH larutan penyangga,b. pH larutan penyangga jika ditambahkan akuadessebanyak 4,8 L.Sumber: Science Vision,Textbook for Secondary 1,Segaran R Palmine danSiew Kit YuenGambar 7.4Sel darah merah.
201BBa b 7 La ruta n Penyanggayang mempengaruhi terjadinya kondisi asidosis antara lainpenyakit jantung, penyakit ginjal, kencing manis, dan diare yangterus-menerus. Sedangkan kondisi di mana pH darah lebih dari7,45 disebut aalkolosis. Kondisi ini disebabkan muntah yanghebat, hiperventilasi (kondisi ketika bernafas terlalu cepat karenacemas atau histeris pada ketinggian).Untuk menjaga pH darah agar stabil, di dalam darahterdapat beberapa larutan penyangga alami, yaitua.Penyangga hemoglobinOksigen merupakan zat utama yang diperlukan oleh seltubuh yang didapatkan melalui pernapasan. Oksigen diikat olehhemoglobin di dalam darah, di mana O2 sangat sensitif terhadappH. Reaksi kesetimbangan yang terjadi dapat dituliskan sebagaiberikut.HHb+ + O2 H+ + HbO2Asam hemoglobinProduk buangan dari tubuh adalah CO2 yang di dalamtubuh bisa membentuk senyawa H2CO3 yang nantinya akanterurai menjadi H+ dan HCO3–. Penambahan H+ dalam tubuhakan mempengaruhi pH, tetapi hemoglobin yang telahmelepaskan O2 dapat mengikat H+ membentuk asam hemoglobin.b. Penyangga karbonatPenyangga karbonat juga berperan dalam mengontrol pHdarah. Reaksi kesetimbangan yang terjadi sebagai berikut.H+(aq) + HCO–(aq) H2CO3(aq) H2O(aq) + CO2(aq)Perbandingan molaritas HCO3– terhadap H2CO3 yangdiperlukan untuk mempertahankan pH darah 7,4 adalah 20:1.Jumlah HCO3– yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengertikarena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyakbersifat asam.c.Penyangga fosfatPenyangga fosfat merupakan penyangga yang berada didalam sel. Penyangga ini adalah campuran dari asam lemahH2PO4– dan basa konjugasinya, yaitu HPO42–. Jika dari prosesmetabolisme sel dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, makaakan segera bereaksi dengan ion HPO42–,HPO42–(aq) + H+(aq) H2PO4–(aq)omomomom
202MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2Dan jika pada proses metabolisme sel menghasilkan senyawayang bersifat basa, maka ion OH– akan bereaksi dengan ionH2PO4–,H2PO4–(aq) + OH–(aq) HPO4–(aq) + H2O(l)Sehingga perbandingan [H2PO4–]/[HPO42–] selalu tetap danakibatnya pH larutan tetap.Penyangga ini juga ada di luar sel, tetapi jumlahnya sedikit.Selain itu, penyangga fosfat juga berperan sebagai penyanggaurin.2. Larutan penyangga dalam obat-obatanSebagai obat penghilang rasa nyeri, aspirin mengandungasam asetilsalisilat. Beberapa merek aspirin juga ditambahkanzat untuk menetralisir kelebihan asam di perut, seperti MgO.Obat suntik atau obat tetes mata, pH-nya harus disesuaikandengan pH cairan tubuh. Obat tetes mata harus memiliki pHyang sama dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasiyang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu pula obatsuntik harus disesuaikan dengan pH darah.3. Larutan penyangga dalam industriDalam industri, larutan penyanggadigunakan untuk penanganan limbah.Larutan penyangga ditambahkanpada limbah untuk mempertahankanpH 5-7,5. Hal itu untuk memisahkanmateri organik pada limbah sehinggalayak di buang ke perairan.Gambar 7.5Industri harusmempunyaiinstalasipengolahan airlimbah yang baik.Sumber: Dokumentasi PenerbitDarah dalam tubuh mempunyai sistem penyanggahemoglobin dan karbonat. Selain kedua sistem penyanggatersebut masih ada sistem penyangga lainnya, salah satunyaadalah sistem penyangga asam amino. Asam aminoTahukah KalianTahukah Kalian??om
203BBa b 7 La ruta n PenyanggaKerjakan di buku latihan kalian.1. Larutan 0,1 M HCl sebanyak 25 mLdititrasi dengan 0,1 M NaOH. Titikekuivalen tercapai saat penam-bahan NaOH mencapai 25 mL.Hitung pH larutan.2. Berapa pH larutan penyangga yangdibuat dari melarutkan 25,5 gNaC2H3O2 di dalam larutan 0,55 MHC2H3O2 sampai volume larutanpenyangga mencapai 500 mL?3. Larutan penyangga sebanyak 5 Lmengandung NH3 0,1 M danNH4Cl 0,1 M. Jika diketahui KbNH3 = 1,8 ×10–5, maka tentukanpH larutan penyangga jika ditam-bahkan akuades sebanyak 10 L.4. Sebanyak 10 mL larutan cukadapur (20 % CH3COOH dalam air)ditambah air sampai volumenya 2 L.Massa jenis larutan cuka dapursekitar 1 kg L1 dan Ka CH3COOHsebesar 4 × 106. Tentukana. derajat ionisasi asam cukasebelum dan sesudah di-encerkan,b.pH larutan asam cuka sesudahdiencerkan.25. Ke dalam 200 mL larutan H2SO4dengan pH = 2-log 2 dimasukkanlarutan 0,05 M NaOH. pH larutancampuran akan tepat samadengan 7 pada saat volume larutancampuran menjadi berapa mL?6. pH darah tubuh manusia berkisarantara 7,35-7,45. Mengapa pHdarah tidak boleh kurang dari7,35? Jelaskan.7. Cairan intra sel merupakan mediapenting untuk berlangsungnyareaksi metabolisme tubuh yangdapat menghasilkan zat-zat yangbersifat asam atau basa. Adanyazat hasil metabolisme ini meng-akibatkan pH cairan intra seldapat turun atau naik. Sebutkanlarutan penyangga yang dapatmenjaga pH cairan intra sel.Jelaskan cara kerjanya.mengandung gugus yang bersifat asam dan basa. Jika adakelebihan ion H+, maka akan diikat oleh gugus yang bersifatbasa. Begitu juga sebaliknya, jika ada kelebihan ion OH–, makaakan diikat oleh gugus asam. Oleh karena itu, asam aminodapat berfungsi sebagai sistem penyangga di dalam tubuh.
204MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 21. Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yangdapat mempertahankan pH dari adanya pengenceran ataupenambahan sedikit asam atau basa.2. Larutan buffer dapat dibuat dari asam lemah dengangaramnya atau basa lemah dengan garamnya.3. pH larutan buffer dapat dicari dengan menggunakanrumus berikut.a. Untuk buffer yang terdiri atas asam lemah dengangaramnya>@>@garampH plogAsamaK b.Untuk buffer yang terdiri atas basa lemah dengangaramnya>@>@garampOH plogBasabK 4. Manfaat larutan buffer dalam kehidupan sehari-hari,adalaha. penyangga pH darah,b. larutan penyangga untuk obat-obatan (perut, obatmata, dsb),c.dalam industri, untuk penyangga limbah.
205BBa b 7 La ruta n PenyanggaA. Jawab pertanyaan di bawah ini dengan benar pada buku latihan kalian.B. Pilih salah satu jawaban yang paling tepat pada buku latihan kalian.1. Larutan penyangga adalah larutanyang mampu mempertahankan pHpada kisarannya kecuali padapengaruh ....a. penambahan air 5 kali semulab. penambahan sedikit asamlemahc.penambahan sedikit asam kuatd. penambahan banyak asamkuate.penambahan sedikit basa kuat2. Larutan penyangga merupakancampuran dari ....a. asam lemah dan basa lemahb.asam lemah dan basa kuatc.asam kuat dan garamnyad. asam kuat dan basa kuate.asam lemah dan garamnya3. Perhatikan tabel di bawah ini.Dari tabel di atas, yang merupakanlarutan penyangga adalah ....a. 1d. 4b. 2e. 5c. 31. Tentukan pH larutan penyanggayang dibuat dengan mencam-purkan 100 mL NH3 0,1 M dengan500 mL NH4Cl 0,1 M. DiketahuiKb NH3 = 1,8 × 10–5.2. Sebanyak 100 mL CH3COOH 0,2 Mdicampur dengan 100 mL NaOH0,1 M. Tentukan pH larutansebelum dan sesudah dicampurkan(Ka CH3COOH = 1 × 10–5).3. Bagaimana cara kalian menye-diakan 100 mL 0,4 M MgSO4 darilarutan MgSO4 2M? Jelaskan.4. Berapa mL NaOH 0,1 M danCH3COOH 0,1 M masing-masingdiperlukan untuk membuat 120 mLlarutan penyangga dengan pH = 5(Ka CH3COOH = 1 × 10–5)?5. Suatu larutan penyangga dibuatdengan mencampurkan 50 mLCH3COOH 1 M dengan 50 mLCH3COONa 1 M. Berapa pH larutanjikaa. ditambah 10 mL HCl 0,1 M;b.ditambah 10 mL NaOH 0,1 M;c.ditambah 100 mL akuades.(KaCH3COOH = 1 × 10–5 M).AirAsam KuatBasa Kuat12,48 2,32 13,4522,32 1,70 13,0134,73 4,66 12,5244,75 4,76 4,7654,75 1,45 12,55LarutanPerubahan pH Setelah Ditambah
206MMa ri Belaja r Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 24. Sebanyak 25 mL CH3COOH 0,2 M(Ka = 10–5 M) dicampurkan dengan25 mL NaOH 0,1 M membentuklarutan penyangga dengan pH ....a. 2,0d. 5,0b. 2,5e. 5,5c. 3,05. Perbandingan volume CH3COOH0,1 M (Ka = 10–5 M) dan NaOH 0,1 Myang harus dicampurkan untukmemperoleh larutan penyanggadengan pH = 6 adalah ....a. 2 : 1d. 11 : 1b. 1 : 10e. 11 : 10c. 10 : 16. Jika ke dalam 50 mL larutanpenyangga dengan pH = 5 ditam-bahkan 50 mL akuades maka ....a. pH akan naik drastisb.pH akan turun drastisc.pH akan naik sedikitd. pH akan turun sedikite.pH tidak berubah7. Sebanyak 200 mL NH4OH 0,4 M(Kb = 10–5 M) dicampurkan dengan200 mL HCl 0,2 M membentuklarutan penyangga dengan pH ....a. 5d. 11b. 9e. 12c. 108. Ke dalam 1 L asam asetat 0,2 Mditambahkan padatan NaOHsehingga pH larutan menjadi 4. JikaMr NaOH = 40 dan Ka = 2 × 10–5 M,maka padatan NaOH yangditambahkan ... gram.a. 1,33d. 3,00b. 2,00e. 3,33c. 2,339. Sebanyak 0,1 L HCOOH memilikipH = 3 (Ka = 10–5 M). Agar bisadiperoleh larutan penyanggadengan pH = 6, maka ditambahkanHCOONa sebanyak ... mol.a. 0,1d. 10b. 1e. 20c. 510. Pak Nyoman membuat larutanpenyangga dari 0,24 M NH3 dan0,2 M NH4Cl. Jika pada larutanpenyangga Pak Nyoman ditambah0,005 mol NaOH sebanyak 0,5Liter, maka pH larutan menjadi .... (Kb = 10–5).a. 9,26d. 9,34b. 9,38e.9,35c.9,62