Rumus Larutan Penyangga dalam Ilmu Kimia dan Contoh Soalnya

Larutan penyangga dalam ilmu kimia berfungsi untuk mempertahankan pH tertentu. Rumus larutan penyangga digunakan untuk menghitung pH larutan penyangga pada berbagai kondisi.

Tubuh manusia juga ternyata membutuhkan larutan penyangga ini agar bisa menjalankan fungsinya serta tidak membahayakan kesehatan. Seperti misalnya pada reaksi pemecahan protein di dalam asam lambung oleh enzim peptidase yang akan berjalan dengan baik jika cairan lambung mempunyai pH=3.

Dalam artikel ini akan dibahas tentang pengertian larutan penyangga, jenis-jenis, sifat-sifat, rumus, dan contoh soalnya

Pengertian Larutan Penyangga

Dikutip dari Modul Pembelajaran SMA Kimia, larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan pH tertentu terhadap penambahan asam, basa, ataupun pengenceran.

Dengan kata lain pH larutan penyangga tidak akan berubah walaupun pada larutan tersebut ditambahkan sedikit asam kuat, basa kuat atau larutan tersebut diencerkan.

Dalam berbagai aktivitas yang melibatkan reaksi-reaksi dalam larutan seringkali diperlukan pH yang harganya tetap. Misalnya kita memerlukan suatu larutan dengan pH = 4 selama melakukan percobaan yang ph-nya tidak berubah-ubah.

Dalam industri bahan makanan misalnya ditambahkan zat aditif untuk mempertahankan PH larutan selama proses atau hasil produksi.

Zat aditif yang digunakan misalnya asam asetat, dan asam sitrat untuk membentuk larutan penyangga.

Secara umum, larutan penyangga digambarkan sebagai campuran yang terdiri dari asam lemah dan basa konjugasinya disebut larutan yang bersifat asam.

Sedangkan campuran basa lemah dan basa konjugasi disebut larutan bersifat basa.

Jenis Larutan Penyangga

a. Larutan Penyangga Asam

Larutan ini mempertahankan pH pada kondisi asam (pH < 7). Dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang merupakan basa konjugasi dari asamnya.

Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat, asam lemahnya dicampurkan dalam jumlah berlebih.

Campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan. Pada umumnya basa kuat yang digunakan seperti natrium hidroksida, kalium hidroksida, barium hidroksida, kalsium hidroksida, dan lain-lain.

Contoh asam lemah dan basa konjugasinya adalah :

HCOOH dengan HCOO-

H2CO3 dengan HCO3-

H2PO4 dengan HPO42-

HF dengan F-

b. Larutan Penyangga Basa

Larutan ini mempertahankan pH pada kondisi basa (pH > 7). Larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam yang berasal dari asam kuat.

Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dan basa lemahnya dicampurkan berlebih.

Contoh basa lemah dan asam konjugasinya adalah C6H5NH2 - C6H5NH3Cl

Sifat Larutan Penyangga

Sifat larutan penyangga adalah PH larutannya dianggap tidak berubah apabila ditambahkan sedikit asam/basa atau diencerkan. Sifat larutan penyangga ini dapat dibuktikan dengan perhitungan. Berikut sifat-sifatnya:

· PH larutan penyangga/buffer tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran.

· PH larutan penyangga/buffer berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak.

· Daya penyangga larutan penyangga/buffer tergantung pada jumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya, atau jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.

Rumus Larutan Penyangga

1. Asam Lemah dan basa konjugasi

[H+] = Ka . [Asam]/ [Basa Konjugasi]

PH = pKa + log [Basa Konjugasi]/ [Asam]

Keterangan

· Ka = Tetapan ionisasi asam lemah

· pH = nilai pH larutan penyangga

· pKa = konstanta asam dari zat asam lemah yang terkandung dalam larutan

· [Asam] = konsentrasi basa konjugat dalam larutan

· [Basa Konjugasi] = konsentrasi asam lemah dalam larutan

2. Basa Lemah dan Asam Konjugasi

[OH-] = Kb . [Basa]/[Asam Konjugasi]

pOH = pKb + log [Asam Konjugasi]/ [Basa]

pH = 14 - (pKB + log [Asam Konjugasi]/ [Basa])

Keterangan

· Kb = Tetapan ionisasi basa lemah

· pH = nilai pH larutan penyangga

· pKb = konstanta asam dari zat basa lemah yang terkandung dalam larutan

· [Asam] = konsentrasi basa konjugat dalam larutan

· [Basa Konjugasi] = konsentrasi asam lemah dalam larutan

Contoh Soal untuk Rumus Larutan Penyangga

1. Hitunglah pH larutan penyangga yang dibuat dari 50 ml CH3COOH ditambah 50 ml 0,1 M larutan CH3COOH (Ka = 1,8 x10-5)...

Penyelesaian:

CH3COOH = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol

CH3COOHNa = 50 ml x 0,1 M = 5 mmol

[H+] = Ka x [mol asam]/ [mol basa konjugasi]

= 1,8 x 10 -5 x (5 mmol/ 5 mmol)

= 1,8 x 10 -5

pH = - log 1,8 x 10 -5

= 5 - log 1,8 = 4,7

2. Hitunglah pH campuran 1 liter larutan yang terdiri atas 0,2 mol NH4OH dengan 01 mol HCL! (Kb = 10-5 )

Penyelesaian:

NH4OH + HCL à NH4CL + H2O

Mol NH4OH = mol HCL = 0,1 mol

Mol NH4OH sisa = 0,2 - 0,1 = 0,1 mol

Mol NH4CL yang terbentuk = mol NH4OH yang bereaksi = 0,1 mol

Karena basa lemahnya tersisa dan terbentuk garam (NH4CL), campurannya akan membentuk larutan penyangga.

[basa] sisa = 0,1 mol/liter = 10-1

[Asam konjugasi] yang terbentuk = 0,1 mol/liter = 10-1 M

pOH = pKb + log [asam konjugasi]/[basa] = - log 10-5 = log 10-1 /10-1

= 5 + log 1 = 5

pH = 14 - pOH = 14-5 = 9

3. Ke dalam 50 mL larutan yang terdiri dari CH3COOH 1,0 M dan CH3COONa 1,0 M, ditambahkan 50 ml air. Bagaimanakah perubahan pH larutan tersebut setelah pengenceran?

Penyelesaian:

Rumus pengenceran = V1 x M1 = V2 x M2

Untuk CH3COOH = 50 x 1 = 100 x M2

= 0,5M

Untuk CH3COONa = 50 x 1 = 100 x M2

= 0,5 M

[H+] = [CH3COOH]/ [CH3COONa] X Ka

= (0,5/0,5) x 1,8 x 10-5

= 1,8 x 10-5

pH = - log [H+]

= - log 1,8 x 10-5

= 5 - log 1,8

=4,74

Video Ngerinya Ledakan Pabrik Kimia di China: 5 Tewas, 19 Luka

Video Ngerinya Ledakan Pabrik Kimia di China: 5 Tewas, 19 Luka