BUFFER

Pengertian Larutan Penyangga
Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan harga pH tertentu terhadap usaha mengubah pH seperti penambahan asam, basa, atau pengenceran. Artinya, pH larutan penyangga praktis tidak berubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila larutan diencerkan (Purba, 2003: 23).
2. pH larutan penyangga
Larutan penyangga dapat dibedakan atas:
a. Larutan Penyangga Asam
Mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasi (A-). Larutan seperti itu dapat dibuat dengan mencampurkan asam lemah (HA) dengan garamnya (LA, garam LA menghasilkan ion A- yang merupakan basa konjugasi dari asam HA) atau dengan mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam lemahnya dicampurkan berlebih.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran asam lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH < 7).
Contoh larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya adalah larutan yang dibuat dengan mencampurkan larutan asam asetat (CH3COOH) dengan larutan garam Natrium asetat (CH3COONa).
Campuran larutan tersebut terionisasi sebagai berikut.
CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq)
CH3COONa(aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq)
Karena CH3COOH merupakan asam lemah, maka dalam larutannya zat ini akan terionisasi secara tidak sempurna yang reaksinya dapat membentuk sistem kesetimbangan. Sementara itu, CH3COONa merupakan garam, sehingga dalam larutannya zat ini akan terurai atau terionisasi secara sempurna. Berdasarkan uraian di atas, maka dalam sistem campuran CH3COOH dan CH3COONa terdapat spesi-spesi zat yaitu CH3COOH yang tidak terurai (karena asam lemah); ion CH3COO- (hasil ionisasi CH3COOH dan CH3COONa); ion hidrogen (H+) yang dihasilkan dari ionisasi CH3COOH; dan ion natrium (Na+) yang dihasilkan dari ionisasi CH3COONa. Dalam hal ini, CH3COO- merupakan basa konjugasi dari asam lemah, CH3COOH. Oleh karena itu, larutan penyangga semacam ini sering disebut larutan penyangga dari asam lemah dengan basa konjugasinya atau campuran asam lemah dengan garamnya.
Besarnya pH larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya bergantung pada besarnya tetapan ionisasi asam tersebut (Ka) dan konsentrasi basa konjugasinya, [A-]. Dalam hal ini, konsentrasi basa konjugasi yang digunakan dalam menentukan pH larutan penyangga ini adalah konsentrasi basa konjugasi yang berasal dari garam.
Berdasarkan alasan di atas, maka konsentrasi ion H+ dalam larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya dapat ditentukan sebagai berikut :
atau

Sehingga

Keterangan :
Ka = tetapan ionisasi asam
[H+] = konsentrasi ion H+
[A-] = konsentrasi basa konjugasi
[HA] = konsentrasi asam lemah
a = jumlah mol asam lemah
bk = jumlah mol basa konjugasi
(Sunardi, 2008: 314)
Contoh :
100 mL larutan CH3COOH 0.1 M dicampur dengan 50 mL larutan NaOH 0.1 M.Tentukan berapa pH campuran larutan tersebut jika Ka CH3COOH= 10-5?
Diketahui :100 mL larutan CH3COOH 0.1 M
50 mL larutan NaOH 0.1 M
Ka CH3COOH= 10-5
Ditanya :pH campuran?
Jawab : mol CH3COOH = M x V
= 0.1 M x 100 mL
= 10 mmol
mol NaOH = M x V
= 0.1 M x 50 mL
= 5 mmol
CH3COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l)
Atau dengan reaksi ion
CH3COOH(aq) + OH-(aq) CH3COO- (aq) + H2O(l)
Mula-mula: 10 mmol 5 mmol
Terurai : 5 mmol 5 mmol 5 mmol 5 mmol
Sisa : 5 mmol - 5 mmol 5 mmol


= 10-5

= - log (10-5)
= 5
Jadi pH campuran tersebut adalah 5.


b. Larutan penyangga basa
Mengandung suatu basa lemah (B) dan asam konjugasi (BH+). Larutan seperti itu dapat dibuat dengan mencampurkan basa lemah (B) dengan garamnya atau dengan mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran basa lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH > 7).
Contoh larutan penyangga dari asam lemah dan asam konjugasinya adalah larutan yang dibuat dengan mencampurkan larutan basa amoniak (NH4+) dengan larutan garam amonium klorida (NH4Cl).
Campuran itu akan terionisasi sebagai berikut :
NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq)
Karena NH3 merupakan basa lemah, maka dalam larutannya zat ini akan terionisasi secara tidak sempurna yang reaksinya dapat membentuk sistem kesetimbangan. Sementara itu, NH4Cl merupakan garam, sehingga dalam larutannya zat ini akan terurai atau terionisasi secara sempurna. Berdasarkan uraian di atas, maka dalam sistem campuran NH3 dan NH4Cl terdapat spesi-spesi zat yaitu NH3 yang tidak terurai (karena basa lemah); ion NH4+ (hasil ionisasi NH3 dan NH4Cl ); ion hidroksida (OH-) yang dihasilkan dari ionisasi NH3 ; dan ion klorida (Cl-) yang dihasilkan dari ionisasi NH4Cl. Dalam hal ini, NH4+ merupakan asam konjugasi dari basa lemah, NH3. Oleh karena itu, larutan penyangga semacam ini sering disebut larutan penyangga dari basa lemah dengan asam konjugasinya atau campuran basa lemah dengan garamnya.
Besarnya pH larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya bergantung pada besarnya tetapan ionisasi asam tersebut (Kb) dan konsentrasi asam konjugasinya, [BH+]. Dalam hal ini, konsentrasi asam konjugasi yang digunakan dalam menentukan pH larutan penyangga ini adalah konsentrasi asam konjugasi yang berasal dari garam.
Berdasarkan alasan di atas, maka konsentrasi ion OH- dalam larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya dapat ditentukan sebagai berikut :


Sehingga

Keterangan :
Kb = tetapan ionisasi basa
[OH-] = konsentrasi ion OH-
[BH+] = konsentrasi asam konjugasi
[B] = konsentrasi basa lemah
b = jumlah mol basa lemah
ak = jumlah mol asam konjugasi
(Sunardi, 2008: 316)
Contoh:
50 mL larutan NH3 0.2 M dicampurkan dengan 50 mL larutan HCl 0.1 M. Tentukan berapa pH campuran larutan tersebut jika Kb NH3 = 10-5?
Diketahui :50 mL larutan NH3 0.2 M
50 mL larutan HCl 0.1 M.
Kb NH3 = 10-5
Ditanya :pH campuran?
Jawab : mol NH3 =M x V
= 0.2 M x 50 mL
= 10 mmol
mol HCl = M x V
= 0.1 M x 50 mL
= 5 mmol
NH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)
Atau dengan reaksi ion
NH3(aq) + H+(aq) NH4+(aq)
Mula-mula: 10 mmol 5 mmol
Terurai : 5 mmol 5 mmol 5 mmol
Sisa : 5 mmol - 5 mmol



= - log (10-5)
= 5
pH =14-pOH
= 14- 5 = 9
3. Sifat dan prinsip kerja larutan penyangga
Larutan penyangga merupakan larutan yang dapat mempertahankan pH. Pada batas-batas tertentu, pengenceran, penambahan ion H+ (asam), atau penambahan ion OH- (basa) relatif tidak mengubah pH larutan penyangga (perubahan pH-nya sangat kecil).
a. larutan penyangga asam
1. Bila dalam sistem penyangga tersebut ditambahkan asam maka asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan basa konjugasi atau garamnya.
Sehingga didapatkan rumus :

x adalah jumlah mol asam yang ditambahkan.
2. Bila dalam sistem penyangga tersebut ditambahkan basa maka basa yang ditambahkan akan bereaksi dengan asam lemah.
Sehingga didapatkan rumus :

x adalah jumlah mol basa yang ditambahkan
b. larutan penyangga basa
1. Bila dalam sistem penyangga tersebut ditambahkan asam maka asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan basa lemah.
Sehingga didapatkan rumus :

2. Bila dalam sistem penyangga tersebut ditambahkan basa maka basa yang ditambahkan akan bereaksi dengan asam konjugasi atau garamnya.
Sehingga didapatkan rumus :

(Purba, 2003: 25)
4. Fungsi Larutan Penyangga
1. Larutan Penyangga Asam Karbonat Bikarbonat dalam Darah
Proses-proses kimia yang terjadi dalam tubuh dapat menghasilkan beberapa zat kimia seperti karbondioksida dan ion hidrogen. Dalam hal ini, keberadaan zat-zat kimia tersebut dapat menyebabkan pH darah turun atau naik. Jika pH darah sangat rendah, maka kondisi pada saat tersebut dikenal dengan asidosis, sedangkan jika pH darah sangat tinggi, maka kondisi pada saat tersebut dikenal dengan alkalosis. Larutan penyangga yang paling penting untuk mempertahankan keseimbangan asam basa dalam darah adalah sistem penyangga asam karbonat bikarbonat. Dua buah reaksi kesetimbangan penyangga asam karbonat bikarbonat tersebut dituliskan sebagai berikut :
Bukan reaksi asam basa

H3O+(aq) + HCO3-(aq) H2CO3(aq) + H2O(l) 2H2O(l) + CO2(g)

Reaksi asam basa
Asam karbonat (H2CO3) merupakan asam dan air merupakan basa. Basa konjugasi untuk H2CO3 adalah HCO3- (ion karbonat). Asam karbonat juga terurai dengan cepat untuk menghasilkan air dan karbondioksida. Meskipun kesetimbangan antara gas CO2 dengan asam karbonat bukan merupakan reaksi asam basa, tetapi reaksi ini berperan dalam mempertahankan perbandingan konsentrasi H2CO3 dengan konsentrasi HCO3- dalam darah 20 : 1. Selain itu, hal ini juga dipengaruhi oleh keseimbangan kelarutan gas CO2 dari paru-paru dengan gas CO2 yang terlarut dalam darah.
Ketika suatu senyawa asam dimasukkan ke dalam darah, maka ion H+ dari asam tersebut segera bereaksi dengan ion karbonat (HCO3-) dalam darah yang menghasilkan asam karbonat menurut reaksi sebagai berikut:
H+(aq) + HCO3-(aq) H2CO3(aq)
Jika dalam darah banyak terlarut H2CO3, maka pH darah menjadi lebih rendah, sehingga H2CO3 segera terurai menjadi air dan CO2, dimana gas CO2 ini dibuang ke paru-paru. Akibatnya pH darah relatif tetap. Akan tetapi, ketika suatu asam basa dimasukkan ke dalam darah, mak ion OH- dari basa tersebut segera bereaksi dengan asam karbonat (H2CO3) dalam drah yang menghasilkan ion bikarbonat dan air menurut reaksi sebagai berikut :
OH-(aq) + H2CO3(aq) HCO3-(aq) + H2O(l)
Akibatnya, asam karbonat dalam darah berkurang dan untuk menggantinya, gas CO2 disuplai dari paru-paru ke dalam darah.
2. Larutan Penyangga Fosfat dalam Darah
Larutan penyangga fosfat terdiri dari asam fosfat (H3PO4) dalam kesetimbangan dengan ion dihidrogen fosfat (H2PO4-) dan H+. Larutan penyangga fosfat ini hanya berperan kecil dalam darah, hal ini karena H3PO4 dan H2PO4- ditemukan dalam konsentrasi yang sangat rendah dalam darah.
3. Larutan Penyangga Hemoglobin dalam Darah
Hemoglobin juga bertindak sebagai penyangga pH dalam darah. Hal ini karena protein hemoglobin dapat secara bergantian mengikat H+ (pada protein) maupun O2 (pada Fe dari “gugus heme”), tetapi ketika salah satu dari zat tersebut diikat, maka zat yang lain dilepaskan. Hemoglobin membantu mengontrol pH darah dengan mengikat beberapa proton berlebih yang dihasilkan dalam otot. Pada saat yang sama, molekul oksigen dilepaskan untuk digunakan oleh otot tersebut.
4. Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-hari
Larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari digunakan dalam berbagai bidang, seperti biokimia, bakteriologi, kimia analisis, industri farmasi, juga dalam fotografi dan zat warna. Dalam industri farmasi, larutan penyangga digunakan pada pembuatan obat-obatan, agar obat tersebut mempunyai pH tertentu dan tidak berubah.
(Sunardi, 2008: 326- 329).

5. Hipotesis
H0 : tidak ada keefektifan pembelajaran berbasis elektronik bervisi SETS kimia larutan penyangga terhadap hasil belajar siswa.
Ha : ada keefektifan pembelajaran berbasis elektronik bervisi SETS kimia larutan penyangga terhadap hasil belajar siswa.