modul + lks sifat koligatif lar

Upload: moeliawan-kresnanto

Post on 12-Jul-2015

502 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

LARUTAN BUFFER / LARUTAN PENYANGGA

KOMPETENSI DASARDapat menyelidiki sifat larutan penyangga dan menerapkannya untuk menjelaskan peranan larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup dan dalam kehidupan sehari-hari.

PENGALAMAN BELAJARBila anda telah selesai mempelajari modul ini diharapkan dapat : Pertemuan 1 Menjelaskan pengertian larutan penyangga Menjelaskan komponen larutan penyangga Membedakan antara larutan yang bersifat Buffer dengan larutan yang bukan Buffer. Melakukan percobaan untuk mengukur pH larutan Buffer Membuat laporan dan mempresentasikan hasil laporan Pertemuan 2 Menghitung pH dan pOH secara teoritis Melakukan percobaan untuk menghitung pH larutan Penyangga Membuat laporan dan mempresentasikan hasil laporan Pertemuan 3 Menghitung pH larutan penyangga setelah ditambah sedikit asam, basa atau diencerkan Menentukan sifat larutan penyangga setelah ditambah sedikit asam, basa atau diencerkan Menjelaskan fungsi larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup dan dalam kehidupan sehari-hari

151

KEGIATAN I ( Waktu Belajar 2 X 45 menit ) LARUTAN PENYANGGA / BUFFER

Sebelum kalian mempelajari tentang larutan Buffer, kamu harus mengingat kembali: Zat apa saja yang termasuk asam lemah. Zat apa saja yang termasuk basa lemah. Apa yang dimaksud dengan asam konjugasi. Apa yang di maksud dengan basa konjugasi.

Soal1. Sebutkan 3 zat yang termasuk asam lemah 2. Sebutkan 3 zat yang termasuk basa lemah 3. Tentukan pasangan asam-basa konjugasinya a. HCl + H2O b. NH3 + H2O c. HClO4 + H2O Cl+ H3O+ OHH3O+ NH4+ + ClO4- +

4. Tentukan asam konjugasi dari NH4OH 5. Tentukan basa konjugasi dari: a. HCN b. CH3COOH

152

Coba kamu fikirkan kenapa cairan darah kita, mempunyai pH yang konstan, walaupun kita minum air yang banyak atau makan makanan yang masam-masam. Hal itu terjadi karena dalam cairan darah mengandung H2CO3 dan HCO3- yang berfungsi menjaga pH darah hampir konstan yaitu sekitar 7,4 walaupun zat-zat yang bersifat asam dan basa terus menerus masuk ke aliran darah. Campuran H 2CO3 dengan HCO3- tersebut yang disebut larutan Buffer. Larutan penyangga atau Buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan harga pH tertentu terhadap usaha mengubah pH seperti penambahan asam, basa atau pengenceran.

1). Komponen Larutan PenyanggaLarutan penyangga mengandung : a).Campuran asam lemah dengan basa konjugasinya yang berasal dari ionisasi garamnya. Contoh : Campuran CH3COOH dengan CH3COONa

Ataub).Campuran basa lemah dengan asam konjugasinya yang berasal dari ionisasi garamnya. Contoh : Campuran NH4OH dengan NH4Cl

Contoh soal :Periksalah apakah campuran larutan berikut bersifat Buffer atau tidak a) 50 ml larutan CH3COOH 0,1 M dicampur dengan 50 ml larutan Ca(CH3COO)2 0,1 M b) 50 ml larutan CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 M c) 50 ml larutan CH3COOH 0,1 M dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,1 M d) 50 ml larutan CH3COOH 0,1 M dicampur dengan 50 ml larutan NaOH 0,2 M

Jawab :a) Campuran 50 ml larutan CH3COOH 0,1 M dengan 50 ml larutan Ca(CH3COO)2 0,1 M bersifat Buffer karena mengandung asam lemah (CH3COOH) dan basa konjugasinya yaitu ion CH3COO- yang berasal dari ionisasi Ca(CH3COO)2. b) CH3COOH (asam) jika dicampur dengan NaOH (basa) maka akan terbentuk garam dan air. Reaksinya dapat ditulis sbb: CH3COOH (aq) + NaOH (aq) Mula mula 10 mmol 5 mmol CH3COONa (aq) + H2O (l) -

153

Bereaksi Akhir

5 mmol 5 mmol

5 mmol -

terbentuk

5 mmol 5 mmol

5 mmol 5 mmol

Jadi pada keadaan akhir terdapat campuran 5 mmol CH3COOH (asam lemah) dan 5 mmol CH3COONa (garam yang menghasilkan CH3COO- yang merupakan basa konjugasi dari CH3COOH) sehingga larutan bersifat Buffer. c) CH3COOH (asam) jika dicampur dengan NaOH (basa) maka akan terbentuk garam dan air. Reaksinya dapat ditulis sbb: CH3COOH (aq) + NaOH (aq) Mula mula Bereaksi Akhir 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol terbentuk CH3COONa (aq) + H2O (l) 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol

Pada keadaan akhir terdapat 5 mmol CH3COONa (yang mengandung ion CH3COO-) tetapi tanpa CH3COOH sehingga larutan tidak bersifat Buffer. d) CH3COOH (asam) jika dicampur dengan NaOH (basa) maka akan terbentuk garam dan air. Reaksinya dapat ditulis sbb: CH3COOH (aq) + NaOH (aq) Mula mula Bereaksi Akhir 5 mmol 5 mmol 10 mmol 5 mmol 5 mmol terbentuk CH3COONa (aq) + H2O (l) 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol

Pada keadaan akhir terdapat campuran 5 mmol CH3COONa (yang mengandung ion CH3COO-) dan 5 mmol NaOH (basa kuat) sehingga larutan tidak bersifat Buffer.

SOAL :Dari campuran larutan berikut tentukan mana yang buffer dan mana yang bukan buffer, dengan diberi penjelasan. 1. 100 ml larutan HNO3 0,1 M + 100 ml larutan NaNO3 0,1 M. 2. 100 ml larutan H3PO4 0,2 M + 100 ml larutan NaCl 0,2 M. 3. 100 ml larutan HCN 0,1 M + 100 ml larutan NaCN 0,1 M 4. 100 ml larutan NH4OH 0,2 M + 100 ml larutan HCl 0,2 M 5. 200 ml larutan NH4OH 0,4 M + 100 ml larutan H2SO4 0,2 M

154

KUNCI JAWABAN1. Campuran HNO3 dengan NaNO3 bukan Buffer, karena HNO3 termasuk asam kuat . 2. Campuran H3PO4 dengan NaCl bukan Buffer, karena hasil ionisasi NaCl tidak mengandung basa konjugasi dari H3PO4. 3. Campuran HCN dengan NaCN bersifat Buffer, karena HCN termasuk asam lemah dan ionisasi garam NaCN menghasilkan ion CN- yang merupakan basa konjugasi dari HCN. 4. HCl (asam) jika dicampur dengan NH4OH (basa) maka akan terbentuk garam dan air. Reaksinya dapat ditulis sbb: HCl (aq) + NH4OH (aq) Mula mula Bereaksi Akhir 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol terbentuk NH4Cl (aq) + H2O (l) 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol

Pada keadaan akhir terdapat 10 mmol NH4Cl (yang mengandung ion NH4+) tetapi tanpa NH4OH larutan tidak bersifat Buffer. 5. H2SO4 (asam) jika dicampur dengan NH4OH (basa) maka akan terbentuk garam dan air. Reaksinya dapat ditulis sbb: H2SO4 (aq) + 2 NH4OH (aq) Mula mula Bereaksi Akhir 20 mmol 20 mmol 80 mmol 40 mmol 40 mmol terbentuk (NH4)2SO4 (aq) + 2 H2O (l) 20 mmol 20 mmol 40 mmol 40 mmol

Pada keadaan akhir terdapat 10 mmol (NH4)2SO4 ( yang mengandung ion NH4+) dan NH4OH yang merupakan basa lemah sehingga larutan bersifat Buffer

Keterangan : Masing-masing soal mendapat skor 2. Untuk menentukan nilai hitung jumlah betul x 2. Jika anda mendapatkan nilai 6 atau lebih dapat dilanjutkan ke materi berikutnya dan jika nilainya kurang dari 6 silahkan mempelajari lagi

155

KEGIATAN 2 ( Waktu 6X45 menit) MENGHITUNG pH PENYANGGA

A. Larutan Penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinyaLarutan penyangga yang berasal dari asam lemah dan basa konjugasinya bersifat asam / mempunyai pH < 7. Mari kita cari rumus pH larutan Buffer yang berasal dari asam lemah dan basa konjugasinya. Contoh larutan penyangga golongan ini adalah larutan yang mengandung asam asetat (CH3COOH) dan ion asetat (CH3COO -). Larutan tersebut dapat dibuat dengan mencampur a mol CH3COOH dan b mol CH3COONa dilarutkan dalam air sampai volumenya 1 liter, maka susunan kesetimbangan dapat diperinci sbb: CH3COOH (aq) Mula mula Terurai Setimbang a mol x mol ( a-x ) mol x mol CH3COO- (aq) + H+ (aq) x mol x mol x mol

Selain CH3COOH maka CH3COONa juga akan terurai CH3COONa (aq) Mula-mula Terurai Akhir b mol b mol CH3COO- (aq) + Na+ (aq) b mol b mol b mol b mol

156

Tetapan ionisasi asam dapat dituliskan : [ CH3COO- ] [ H+ ] Ka = [ CH3COOH ] Maka konsentrasi ion H+ dalam larutan dapat dituliskan menjadi: [ CH3COOH ] [ H+ ] = Ka X [ CH3COO- ] Atau dapat juga dituliskan [Asam] [H+] = Ka x [Basa Konjugasi] pH = - Log [ H+ ] Dalam larutan, CH3COO- berasal dari ionisasi asam dan dari ionisasi garam CH3COONa. Kesetimbangan ionisasi asam akan terdesak kekiri, sehingga jumlah mol CH3COOH dalam larutan dapat dianggap tetap a mol. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa jumlah ion CH 3 COO-

dalam

larutan

berasal dari ionisasi CH 3 COONa, [ionisasi garamnya ). Ion CH3COO- yang berasal dari CH3COOH dapat diabaikan.

Contoh soal :Tentukan pH larutan penyangga, yang dibuat dengan mencampurkan 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M (Ka = 10-5) dengan 100 mL larutan CH3COONa 0,1 M Jawab : Larutan CH3COOH (asam lemah) sedangkan CH3COONa (garam yang mengandung basa konjugasi dari CH3COOH) sehingga larutan tersebut bersifat Buffer asam, rumus yang digunakan adalah [ Asam ] 157

[H+] = Ka X [ Basa konjugasi] [ Asam ] = mol asam/ volume campuran. 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M = 100 X 0,1 = 10 mmol Sehingga [Asam] = 10 mmol / 200 mL CH3COONa (aq) CH3COO-(aq) + Na+ (aq) 0,05 M [ Basa konjugasi ] berasal dari ionisasi CH3COONa dengan reaksi ionisasinya sbb : dari reaksi ionisasi tersebut koefisien reaksi CH3COONa = CH3COO- maka [ CH3COO- ] = [ CH3COONa ]. [ CH3COONa ] = mol CH3COONa / volume campuran 100 mL CH3COONa 0,1 M = 100 X 0,1 =10 mmol. Sehingga [ CH3COONa ] = 10/200 = 0,05 M [ H+ ] = 10-5 X 0,05 / 0,05 [H+] = 10-5 pH = - log 10-5 pH = 5

B.Larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya.Larutan penyangga yang berasal dari basa lemah dan asam konjugasinya bersifat basa / mempunyai pH > 7. Mari kita cari rumus pH larutan Buffer yang berasal dari basa lemah dan asam konjugasinya. Contoh larutan penyangga golongan ini adalah larutan yang mengandung NH4OH dan ion NH4+. Larutan tersebut dapat dibuat dengan mencampur a mol NH4OH dengan b mol NH4Cl yang dilarutkan dalam air sampai volumenya 1 liter, maka susunan kesetimbangan dapat diperinci sbb: NH4OH (aq) Mula-mula Terurai Setimbang a mol x mol ( a-x ) mol NH4+ (aq) x mol x mol NH4+ (aq) b mol b mol + H+ (aq) x mol x mol + Cl- (aq) b mol b mol

Selain NH4OH maka NH4Cl juga akan terurai: NH4Cl (aq) Mula-mula b mol Terurai Akhir b mol -

158

Tetapan ionisasi basa untuk reaksi diatas dapat dituliskan sebagai berikut : [ NH4+ ] [ OH- ] Kb = [ NH4OH ] Maka konsentrasi ion OH- dalam larutan dapat dituliskan menjadi: [ NH4OH ] [ OH- ] = Kb X [ NH4+ ] Atau dapat juga dituliskan [basa] [OH-] = Kb x [Asam Konjugasi] pOH = - log [ OH- ] pOH + pH = 14 [Asam Konjugasi] berasal dari ionisasi garamnya.

Contoh soal :Tentukan pH larutan yang terjadi bila 100 mL larutan HCl 0,1 M dicampur dengan 200 mL larutan NH4OH 0,1 M (Kb = 10 5). Jawab : Jika NH4OH (basa lemah) dicampur dengan HCl (asam) maka akan terbentuk garam dan air. Dengan reaksi : HCl Mula mula Bereaksi Akhir + NH4OH 20 mmol 10 mmol 10 mmol NH4Cl 10 mmol 10 mmol + H2O 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol -

159

Pada keadaan akhir terlihat bahwa dalam larutan terdapat campuran NH4OH ( basa lemah ) dan NH4Cl (garam yang menghasilkan asam konjugasi dari NH4OH) . Sehingga larutan yang terbentuk bersifat buffer basa, rumus yang digunakan : [ basa ] [ OH- ] = Kb X [ Asam konjugasi ] [ basa ] = 10 mmol /300 ml [ asam konjugasi ] berasal dari ionisasi NH4Cl dengan reaksi NH4Cl dari ionisasi tersebut [ NH4+ ] sebanding dengan [ NH4Cl ], untuk [ NH4Cl ] =10 mmol / 300 ml sehingga [ NH4 + ] juga sama 10 mmol / 300 ml 10 / 300 sehingga [ OH- ] = 10 5 X 10 / 300 [ OH- ] = 10-5 X 1 pOH = - log 10 5 [ OH- ] = 10 5 pOH = 5 pOH = - log [ OH- ] pH = 14 -5 = 9 NH4+ + Cl-

Soal :1. 100 ml larutan CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 100 ml larutan CH3COONa 0,2 M. Tentukan pH larutan setelah dicampur (Ka CH3COOH = 1X10-5) 2. 100 ml larutan CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 100 ml NaOH 0,1 M. Tentukan pH larutan setelah dicampur. 3. 100 ml larutan NH4OH 0,4 M dicampur dengan 100 ml larutan H2SO4 0,1 M. Tentukan pH larutan yang terjadi. (Kb NH4OH = 1 X 10-5) 4. Berapa ml larutan CH3COOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 200 ml larutan CH3COONa 0,1 M untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 5 5. Berapa ml larutan NaOH 0,1 M harus ditambahkan ke dalam 100 ml larutan CH3COOH 0,1 M untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 5. 6. Berapa ml larutan NaOH 0,1 M dan larutan CH3COOH 0,1 M masing-masing yang diperlukan untuk membuat 120 ml larutan penyangga dengan pH = 5

160

Kegiatan praktikumPada kegiatan ini akan dipelajari bagaimana cara menghitung larutan penyangga secara praktek. Alat dan Bahan : Gelas kimia 100 ml 4 buah Gelas ukur 100 ml 2 buah Pengaduk Kertas indicator universal. Larutan CH3COOH 0,1 M Larutan CH3COONa 0,1 M Larutan HCl 0,1 M Larutan NH4OH 0,1 M

Cara kerja : 1. Ambil 25 ml larutan CH3COOH 0,1 M dan 25 ml larutan CH3COONa 0,1 M dengan gelas ukur. 2. Campur kedua larutan ke dalam gelas kimia, aduk dan catat pHnya dengan kertas indicator universal 3. Ambil 25 ml larutan HCl 0,1 M dan 50 ml larutan NH4OH 0,1 M dengan gelas ukur. 4. Campur kedua larutan ke dalam gelas kimia, aduk dan catat pH nya dengan kertas indicator universal Tabel Pengamatan LARUTAN 25 mL CH3COOH 0,1 M + 25 mL CH3COONa 0,1 M 20 mL HCl 0,1 M + 50 mL NH4OH 0,1 M Pertanyaan : 1. Hitung pH larutan yang dicampur secara teori, bandingkan dengan pH yang diamati, jika ada selisih berikan alasan penyebabnya. KUNCI JAWABAN 161 pH

1. Jumlah mol CH3COOH = 20 mmol dan jumlah mol CH3COONa 20 mmol Setelah dicampur [ CH3COOH ] menjadi 20 mmol/200 mL = 0,1 M dan [ CH3COONa ] menjadi 20 mmol / 200mL = 0,1 M Campuran CH3COOH dengan CH3COONa merupakan larutan Buffer yang bersifat asam, sehingga rumus yang digunakan adalah: [ asam ] [ H+ ] = Ka X [ basa konjugasi ] [ H+ ] = 10-5 X 0,1/0,1 [ H+ ] = 10-5 pH = -log 10-5 CH3COONa + H2O 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol pH = 5

2. CH3COOH dicampur dengan NaOH akan terjadi reaksi: CH3COOH + NaOH Mula mula Bereaksi Akhir Reaksi 20 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol -

Pada keadaan akhir terlihat bahwa dalam larutan terdapat campuran CH3COOH (asam lemah) dan CH3COONa ( garam yang menghasilkan basa konjugasi dari CH3COOH ) . Sehingga larutan yang terbentuk bersifat asam , rumus yang digunakan : [ H+ ] = Ka X [ Basa konjugasi ] [ Asam ] = 10 mmol/200 mL dan [ Basa konjugasi ] = 10mmol/200mL [ H+ ] = 10-5 X 1 H2SO4 + 2 NH4OH Mula mula Bereaksi Akhir Reaksi 10 mmol 10 mmol 40 mmol 20 mmol 20 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol 20 mmol [ H+] = 10-5 (NH4)2SO4 + 2 H2O pH = 5 3. NH4OH dicampur dengan H2SO4 akan terjadi reaksi: [ Asam ]

Pada keadaan akhir terlihat bahwa dalam larutan terdapat campuran NH4OH (basa lemah) dan (NH4)2SO4 (garam yang menghasilkan asam konjugasi dari NH4OH) . Sehingga larutan yang terbentuk bersifat buffer basa , rumus yang

162

digunakan adalah [ Basa lemah ] [ OH-] = Kb X [ Asam konjugasi ] [ Basa lemah ] = 20mmol / 300 mL dan [ (NH4)2SO4 ] = 10 mmol / 300 mL sehingga [ NH4+ ] atau [ Asam konjugasi ] = 2 X 10mmol / 300 mL 20 mmol/300 mL [ OH- ] = 10-5 X 20 mmol/300 mL [ OH- ] = 10-5 pOH = 5 dan pH = 9

4. Misal volume larutan CH3COOH yang digunakan a mL, maka jumlah mol CH3COOH adalah 0,1a mmol. Jumlah mol CH3COOH adalah 20 mmol. Rumus yang digunakan [ Asam ] [H+] = Ka X [ Basa konjugasi ] 10-5 = 10-5 X 0,1a / 20 1 = 0,1a /20 a = 200 mL

Sehingga volume larutan CH3COOH yang dicampur ada 200 mL. 5. Misal volume NaOH a mL, maka jumlah mol NaOH adalah 0,1a mmol dan jumlah mol CH3COOH adalah 10 mmol. NaOH Mula-mula Bereaksi Akhir [H+] = Ka X [ Basa konjugasi ] 0,1a mmol 0,1a mmol [ Asam ] 10-5 = 10-5 X ( 0,1a ) + CH3COOH 10 mmol 0,1a mmol ( 10-0,1 ) mmol CH3COONa + 0,1a mmol 0,1a mmol (10 0,1 ) a = 50 mL H2O 0,1a mmol 0,1a mmol

6. Misal volume NaOH a mL dan volume CH3COOH b mL maka jumlah mol NaOH

163

adalah 0,1a mmol dan jumlah mol CH3COOH 0,1b mmol. NaOH Bereaksi Akhir 10-5 = 10-5 X 0,1a a/b = Volume NaOH 1/3 X 120 mL = 40 mL dan volume CH3COOH adalah 120 40 = 80 mL + CH3COOH 0,1b mmol 0,1a mmol ( 0,1b-0,1a ) mmol 0,1( b-a) 0,1a = 0,1b-0,1a 0,2a = 0,1b 2a = b CH3COONa + 0,1a mmol 0,1a mmol H2O 0,1a mmol 0,1a mmol Mula-mula 0,1a mmol 0,1a mmol -

Keterangan: No 1 dan 2 mempunyai skor 1 No 3 s/ 6 mempunyai skor 2 Untuk mencari nilai jumlahkan semua skor yang telah anda capai Jika anda mendapatkan nilai 6 atau lebih, dapat melanjutkan ke materi berikutnya Jika anda mendapatkan nilai di bawah 6 silahkan pelajari

164

KEGIATAN 3 Waktu 4 x 45 menit

Sifat dan kegunaan larutan Buffer

A. SIFAT LARUTAN BUFFER Pada kegiatan ini akan dipelajari perbedaan perubahan pH larutan penyangga dan bukan penyangga akibat penambahan sedikit asam, sedikit basa atau pengenceran. Untuk itu lakukan percobaan berikut : Alat dan bahan : a. Gelas ukur 25 ml 3 buah b. Gelas Kimia 100 ml 2 buah c. Gelas kimia 50 ml 6 buah d. Pipet tetes 3 buah e. Larutan CH3COOH 0,1 M f. Larutan CH3COONa 0,1 M g. Larutan NaOH 0,1 M h. Larutan HCl 0,1 M i. Larutan NaCl 0,1 M j. Air Suling k. Kertas indicator universal Cara Kerja : 1. Campurkan 15 ml larutan CH3COOH 0,1 M dengan 15 ml larutan CH3COONa 0,1 M . Ukur dan pH campuran itu dengan kertas indicator universal. 2. Bagi larutan dari prosedur 1 ke dalam 3 gelas kimia 3. Ambil 11 ml larutan HCl 0,1 M kedalam gelas ukur . 1 gelas kimia yang berisi larutan dari prosedur 2 ditetesi dengan larutan HCl 0,1 M dan ukur pH larutan dalam tabung reaksi pada saat volume HCl yang ditambahkan 1 ml, 5 ml, 10 ml dan 11 ml.

165

4. Ambil 11 ml larutan NaOH 0,1 M kedalam gelas ukur. 1 gelas kimia yang berisi larutan dari prosedur 2 ditetesi dengan larutan NaOH 0,1 M dan ukur pH larutan dalam gelas kimia pada saat volume NaOH yang ditambahkan 1 ml, 5ml, 10 ml dan 11 ml. 5. Larutan dari prosedur 2 lainnya ditambah dengan 10 ml air suling. 6. Campurkan 15 ml larutan HCl 0,1 M dengan 15 ml larutan NaCl 0,1 M. Ukur pH campuran dan catat hasilnya . Bagilah larutan itu ke dalam 3 gelas kimia , lalu kerjakan seperti prosedur 3, 4, dan 5 di atas.

Hasil PercobaanJenis Larutan pH mula-mula pH setelah ditambah HCl 0,1 M NaOH 0,1 M 1 mL 5mL 10mL 11mL 1 mL 5mL 10 mL 11mL

Penyangga CH3COOH + CH3COONa Bukan Penyangga HCL + NaCl

1. Bagaimana perubahan pH larutan penyangga pada penambahan asam, basa, dan air 2. Bagaimana perubahan pH pada larutan bukan penyangga dibandingkan terhadap larutan penyangga pada penambahan jumlah yang sama asam, basa, dan air 3. Buat kesimpulan tentang sifat larutan penyangga pada penambahan asam, basa dan air Contoh soal : Ke dalam 50 ml larutan CH3COOH 0,1 M ( Ka = 10-5 ) ditambahkan 50 ml larutan NaOH 0,05 M. a. Tentukan pH larutan yang terjadi b. Tentukan pH larutan yang terjadi jika larutan tersebut ditambah air hingga volumenya 250 ml. c. Tentukan pH larutan yang terjadi jika larutan tersebut ditambah 2 ml HCl 0,1 M d. Tentukan pH larutan jika ditambah 2 ml NaOH 0,1 M

166

Jawab : a. bereaksi akhir CH3COOH (aq) + NaOH (aq) mula-mula 5 mmol 2,5 mmol 2,5 mmol 2,5 mmol 2,5 mmol CH3COONa (aq) + H2O (aq) 2,5 mmol 2,5 mmol 2,5 mmol 2,5 mmol

Pada keadaan akhir terdapat campuran antara CH3COOH (asam lemah) dan CH3COONa (garam yang mengandung basa konjugasinya) sehingga larutan bersifat buffer asam, Rumus yang digunakan adalah : [ H+ ] = Ka X [ asam ] / [ basa konjugasi ] Setelah dicampur [ CH3COOH ] menjadi 2,5 mmol/100 ml dan [ CH3COONa ] menjadi 2,5 mmol / 100 ml. Sehingga pH nya menjadi : [ H+ ] = 10-5 X 0,025 / 0,025 [ H+ ] = 10-5 pH = -log 10-5 pH = 5 b. Setelah ditambah air hingga volumenya 250 ml. [ CH3COOH ] menjadi 2,5 mmol / 250 ml dan [ CH3COONa ] menjadi 2,5 mmol / 250 Sehingga [ H+ ] = 10-5 X 10-2 / 10-2 [ H+ ] = 10-5 pH=-log [ H+ ] pH = 5 c. Setelah ditambah 2 ml HCl 0,1 M (berarti HCl yang ditambahkan 0,2 mmol) HCL yang ditambahkan akan bereaksi dengan CH3COONa menjadi : HCl (aq) + CH3COONa (aq) Mula mula 0,2 mmol Bereaksi Akhir 0,2 mmol 2,5 mmol 0,2 mmol 2,3 mmol CH3COOH (aq) 2.5 mmol 0,2 mmol 2,7 mmol + NaCl (aq) 0,2 mmol 0,2 mmol

Dari keadaan akhir tersebut maka [ CH 3COOH ] menjadi 2,7 mmol / 102 ml dan [CH3COONa ] menjadi 2,3 mmol / 102 ml sehingga pH nya menjadi: 2,7 / 102 [ H+ ] = 10-5 X 2,3 / 102 pH = - log 10-5 X 1,17 pH = 5 log 1,17 = 4,93 [ H+ ] = 10-5 X 2,7 / 2,3 [ H+ ] = 10-5 X 1,17

d. Setelah ditambah 2 ml larutan NaOH 0,1 M (berarti NaOH yang ditambahkan 0,2 mmol), maka akan terjadi reaksi sbb : NaOH (aq) + CH3COOH (aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)

167

Mula-mula 0,2 mmol Bereaksi Akhir 0,2 mmol 2,3 / 102 [ H+ ] = 10-5 X 2,7 / 102 pH = - log 8,5 X 10-6

2,5 mmol 0,2 mmol 2,3 mmol

2,5 mmol 0,2 mmol 2,7 mmol

0,2 mmol 0,2 mmol

[ CH3COOH ] menjadi 2,3 mmol / 102 ml dan [ CH3COONa ] menjadi 2,7 mmol/102 [ H+ ] = 10-5 X 2,3 / 2,7 pH = 6 log 8,5 = 5,07 [ H+ ] = 10-5 X 0.85

Dari contoh perhitungan di atas dapat dilihat bahwa pengenceran larutan penyangga tidak mempengaruhi harga pH nya dan penambahan sedikit asam atau basa hanya menyebabkan perubahan yang sangat kecil dan bisa diabaikan, dan ini merupakan sifat dari larutan buffer.

SoalSuatu larutan penyangga dibuat dengan mencampur 300 ml larutan KNO2 0,1 M dan 200 ml larutan HNO2 1 M. (Ka = 2 x 10-4). a. Tentukan pH larutan yang terjadi b. Berapa pH larutan yang terjadi jika ke dalam larutan tersebut ditambah 0,4 gram kristal NaOH (Mr = 40) . c. Hitung pH larutan yang terjadi jika dalam larutan penyangga ditambah 5 ml larutan HCl 0,1 M

168

Kunci Jawaban NaNO2 dicampur dengan dengan HNO2 berarti larutannya bersifat Buffer Asam. a. [ H+] = 2 X 10-4 X 200 / 30 = 2 X 10-4 X 6,7 = 13,4 X 10-4 pH 4 log 13,4

b. Jika ditambah 0,4 gram kristal NaOH (Mr=40) maka akan terjadi reaksi : NaOH Mula mula Bereaksi Akhir 0,01 mol 0,01 mol + HNO2 0,2 mol 0,01 mol 0,09 mol NaNO3 0,03 mol 0,01 mol 0,04 mol + H2O 0,01 mol 0,01 mol

Jumlah mol HNO2 = 0,19 Jumlah mol NaNO3 = 0,04 0,19 + -4 [ H ] = 2 X 10 X 0,04 2 X 10-4 X 4,75

[ H+ ] = 2 X 10-4 X 19/4 [ H+ ] = 9,5 X 10-4 pH = 3,03

c. Jika ditambah HCl, maka HCl akan bereaksi dengan NaNO3 : HCl Mula mula Bereaksi Akhir + NaNO2 30 mmol 0,5 mmol 29,5 mmol HNO2 + NaCl 0,5 mmol 0,5 mmol

0,5 mmol 0,5 mmol -

200 mmol 0,5 mmol 200,5 mmol

[ H+ ] = 2 X 10-4 X 200,5 / 29,5 [ H+ ] = 13,6 X 10-4

[ H+] = 2 X 10-4 X 6,797 pH = 4-log 13,6 pH = 2,899

169

B KEGUNAAN LARUTAN BUFFER Larutan penyangga berfungsi dalam tubuh makhluk hidup, cairan tubuh baik intra sel maupun ekstra sel merupakan larutan penyangga. Sisten penyangga yang utama dalam cairan intra sel adalah pasangan asam basa konjugasi dari H2PO4- dan HPO4-2. Sistem ini akan bereaksi dengan asam dan basa dengan reaksi sbb: HPO4-2 (aq) + H+ (aq) H2PO4- (aq) + OH- (aq) H2PO4- (aq) HPO4-2 (aq) + H2O (l)

Adapun system penahan utama dalam cairan luar sel (darah) adalah pasangan asam basa konjugasi dari asam karbonat bikarbonat (H2CO3 HCO3-). Sistem ini jika bereaksi dengan asam dan basa akan terjadi reaksi sbb : H2CO3 (aq) HCO3- (aq) + OH- (aq) + H + (aq) HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq)

Sistem penyangga tersebut akan membantu pH darah hampir konstan yaitu sekitar 7,4 Perbandingan konsentrasi HCO3- terhadap H2CO3 yang diperlukan untuk menjadikan pH 7,4 adalah 20 : 1. Jumlah HCO3- yang relatif lebih banyak berasal dari hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak yang bersifat asam. Proses metabolisme dalam jaringan terus menerus membebaskan asam- asam seperti asam laktat, asam fosfat, dan asam sulfat. Ketika asam asam itu memasuki pembuluh darah maka ion HCO 3- akan berubah menjadi H2CO3, kemudian H2CO3 akan berubah menjadi H2O dan CO2. Pernapasan akan meningkat untuk mengeluarkan kelebihan CO2 melalui paru paru. Apabila darah menerima zat yang bersifat basa maka H2CO3 akan berubah menjadi HCO3- ( seperti reaksi diatas ). Selain fungsi diatas larutan penyangga digunakan secara luas dalam kimia analitis, biokimia, bakteriologi, fotografi, industri kulit dan zat warna. Dalam bidang tersebut terutama biokimia dan bakteriologi diperlukan rentang pH tertentu yang sempit untuk mencapai hasil yang optimum.

170

171