Selamat Datang dan Selamat Belajar di Wardaya College! Kamu dapat download modul & contoh soal serta kumpulan latihan soal Larutan Penyangga dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Definisi
Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH dengan penambahan sedikit asam/basa/diencerkan.
Larutan penyangga dikenal dengan nama atau biasa disebut sebagai larutan buffer adalah larutan yang mengandung asam lemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dan asam konjugasinya.
pH larutan buffer praktis tidak berubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila larutan diencerkan.
Buffer Asam & Buffer Basa
Dalam jmateri larutan penyangga kita akan belajar tentang dua macam larutan buffer yaitu buffer asam dan buffer basa juga rumus larutan penyangga yang dapat kamu pelajari dibawah ini.
1. Buffer asam
Pada larutan penyangga asam, buffer asam adalah larutan buffer yang mengandung campuran asam lemah dan basa konjugasinya.
Cara membuat buffer asam:
- mencampurkan asam lemah dengan garamnya, misalnya campuran
$\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ dan $\mbox{CH}_{3}\mbox{COONa}$
– - mereaksikan asam lemah berlebih dengan basa kuat, misalnya 25 mL $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ 0,2 M direaksikan dengan 25 mL larutan KOH 0,1 M.
–
$\begin{array}{cccccccc}
& \mbox{CH}_{3}\mbox{COOH} & + & \mbox{KOH} & \rightarrow & \mbox{CH}_{3}\mbox{COOK} & + & \mbox{H}_{2}\mbox{O}\\
m & 5{ \mbox{mol}} & & 2,5{ \mbox{mol}}\\
r & 2,5{ \mbox{mol}} & & 2,5{ \mbox{mol}}\\
s & 2,5{ \mbox{mol}} & & – & & 2,5{ \mbox{mol}} & & 2,5{ \mbox{mol}}
\end{array}$
–
Dari hasil reaksi terdapat komponen asam lemah $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ dengan basa konjugasinya $\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}$.
– - pengenceran: pada pengenceran hanya memperbesar volume komponen-komponen larutan penyangga.
Cara kerja buffer asam
- Penambahan asam $(\mbox{H}^{+})$: ion $\mbox{H}^{+}$dari asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan komponen basa konjugasinya.
Misalnya larutan buffer asam $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ / $\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}$:$\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}\rightleftarrows\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}+\mbox{H}^{+}$$\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}+\mbox{H}^{+}\rightarrow\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$
– - Penambahan basa $(\mbox{OH}^{-})$: ion $\mbox{OH}^{-}$ dari asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan komponen asam lemah.
Misalnya larutan buffer asam $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ / $\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}$:$\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}\rightleftarrows\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}+\mbox{H}^{+}$$\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}+\mbox{OH}^{-}\rightarrow\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}$
2. Buffer Basa
Buffer basa: Larutan buffer yang mengandung campuran basa lemah dan asam konjugasinya
Cara membuat buffer basa:
- basa lemah dengan garamnya, misalnya campuran $\mbox{NH}_{3}$ dengan $\mbox{NH}_{4}\mbox{Cl}$
- basa lemah berlebih dengan asam kuat, misalnya 25 mL $\mbox{NH}_{3}$ 0,2M direaksikan dengan 25 mL $\mbox{HCl}$ 0,1 M
–
$\begin{array}{cccccc}
& \mbox{NH}_{3} & + & {\mbox{HCl}} & \rightarrow & \mbox{NH}_{4}\mbox{Cl}\\
m & 5{ \mbox{mol}} & & 2,5{ \mbox{mol}}\\
r & 2,5{ \mbox{mol}} & & 2,5{ \mbox{mol}}\\
s & 2,5{ \mbox{mol}} & & – & & 2,5{ \mbox{mol}}
\end{array}$
–
Dari hasil reaksi terdapat komponen basa lemah $(\mbox{NH}_{3})$ dengan basa konjugasinya $(\mbox{NH}_{4}^{+})$.
Cara kerja buffer basa
- Penambahan asam $(\mbox{H}^{+})$: ion $\mbox{H}^{+}$dari asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan komponen basa.
Misal larutan buffer basa $\mbox{NH}_{3}/\mbox{NH}_{4}^{+}$: $\mbox{NH}_{3}+\mbox{H}^{+}\rightleftarrows\mbox{NH}_{4}^{+}$$\mbox{NH}_{3}+\mbox{H}^{+}\rightarrow\mbox{NH}_{4}^{+}$
– - Penambahan basa $(\mbox{OH}^{-})$: ion $\mbox{OH}^{-}$ dari asam yang ditambahkan akan bereaksi dengan komponen asam konjugasinya.
Misal larutan buffer basa $\mbox{NH}_{3}/\mbox{NH}_{4}^{+}$: $\mbox{NH}_{3}+\mbox{H}^{+}\rightleftarrows\mbox{NH}_{4}^{+}$$\mbox{NH}_{4}^{+}+\mbox{OH}^{-}\rightarrow\mbox{NH}_{3}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}$
– - pengenceran: pada pengenceran hanya memperbesar volume komponen-komponen larutan penyangga.
Kapasitas larutan buffer
Kemampuan larutan untuk mempertahankan pH. Dipengaruhi oleh :
- jumlah mol komponen: semakin besar jumlah mol
komponen (asam/basa lemah dan konjugasinya), semakin besar kemampuan mempertahankan pH. - perbandingan mol komponen penyangga, paling efektif berkisar antara 0,1 hingga 10.
pH Larutan Penyangga
Secara umum terdapat dua macam larutan penyangga yaitu penyangga asam dan penyangga basa, dan untuk menentukan pH nya sebagai beriku panduan lengkap dalam belajr materi ini atau rangkuman larutan penyangga buffer asam dan buffer basa:
1. Buffer asam
Sebagai contoh larutan penyangga $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}/\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}$
$\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}\rightleftarrows\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}+\mbox{H}^{+}$
Karena merupakan reaksi setimbang, maka dapat dicari $K_{a}$/ tetapan kesetimbangan asam
$\begin{alignedat}{1}K_{a} & =\frac{[\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}][\mbox{H}^{+}]}{[\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}]}\\
{}[\mbox{H}^{+}] & =K_{a}\cdot\frac{[\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}]}{[\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-}]}\\
& =K_{a}\times\frac{\frac{n_{\mbox{asam}}}{V_{\mbox{larutan}}}}{\frac{n_{\mbox{basa konjugasi}}}{V_{\mbox{larutan}}}\times\mbox{valensi}}\\
& =K_{a}\times\frac{n_{\mbox{asam}}}{n_{\mbox{basa konjugasi}}\times\mbox{valensi}}\\
pH & =-\log[\mbox{H}^{+}]
\end{alignedat}
$
2. Buffer basa
Sebagai contoh larutan penyangga $\mbox{NH}_{3}/\mbox{NH}_{4}^{+}$
$\mbox{NH}_{3}+\mbox{H}_{2}\mbox{O}\rightleftarrows\mbox{NH}_{4}^{+}+\mbox{OH}^{-}$
Karena merupakan reaksi setimbang, maka dapat dicari $K_{b}$/ tetapan kesetimbangan basa
$\begin{alignedat}{1}K_{b} & =\frac{[\mbox{NH}_{4}^{+}][\mbox{OH}^{-}]}{[\mbox{NH}_{3}]}\\
{}[\mbox{OH}^{-}] & =K_{b}\cdot\frac{[\mbox{NH}_{3}]}{[\mbox{NH}_{4}^{+}]}\\
& =K_{b}\times\frac{\frac{n_{\mbox{basa}}}{V_{\mbox{larutan}}}}{\frac{n_{\mbox{asam konjugasi}}}{V_{l\mbox{arutan}}}\times\mbox{valensi}}\\
& =K_{b}\times\frac{n_{\mbox{basa}}}{n_{\mbox{asam konjugasi}}\times\mbox{valensi}}\\
pOH & =-\log[\mbox{OH}^{-}]\\
pH & =14-pOH
\end{alignedat}
$
Contoh Soal Larutan Penyangga dan Pembahasan
- Diantara campuran larutan di bawah ini yang merupakan campuran buffer adalah … .
a. 50 mL ${\mbox{HCl}}$ 0,5 M + 50 mL NaOH 0,1 M
b. 50 mL ${\mbox{HCl}}$ 0,5 M + 50 mL $\mbox{NH}_{4}\mbox{OH}$ 0,5 M
c. 50 mL ${\mbox{HCl}}$ 0,2 M + 50 mL $\mbox{NH}_{4}\mbox{OH}$ 0,5 M
d. 50 mL ${\mbox{HCl}}$ 0,5 M + 50 mL $\mbox{NH}_{4}\mbox{OH}$ 0,1 M
e. 50 mL ${\mbox{HCl}}$ 0,1 M + 50 mL NaOH 0,5 M
Jawaban C
Masing-masing dicari hasil reaksi, dimana yang terdapat komponen asam lemah dengan garamnya atau basa lemah dengan garamnya adalah yang merupakan larutan buffer.
a. pilihan A terdapat sisa asam kuat (${\mbox{HCl}}$)
b. pilihan B, terdapat komponen garamnya saja $(\mbox{NH}_{4}\mbox{Cl})$, untuk basa lemahnya habis bereaksi.
c. pilhan C, terdapat komponen basa lemah $(\mbox{NH}_{4}\mbox{OH})$ dan garamnya $(\mbox{NH}_{4}\mbox{Cl})$
d. pilihan D, terdapat komponen asam kuat (${\mbox{HCl}}$)
e. pilihan E, terdapat komponen basa kuat (NaOH).
Sehingga yang tergolong larutan buffer adalah pilihan C saja
– - 400 mL larutan $\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}$ 0,1 M direaksikan dengan 100 mL larutan $\mbox{Ca(OH)}_{2}$ 0,1 M. Tentukan: $(K_{a}=10^{-5})$
a. pH larutan
b. pH larutan jika ditambahkan 0,001 $\mbox{mol}$ ${\mbox{HCl}}$
c. pH larutan jika ditambahkan 0,001 $\mbox{mol}$ NaOH
d. pH larutan jika diencerkan dengan menambah 100 mL air.
Jawaban
a. Reaksi yang terjadi $\begin{array}{cccccccc}
& 2\mbox{CH}_{3}\mbox{COOH} & + & \mbox{Ca(OH)}_{2} & \rightarrow & \left(\mbox{CH}_{3}\mbox{COO}\right)_{2}\mbox{Ca} & + & \mbox{H}_{2}\mbox{O}\\
m & 0,04{ \mbox{mol}} & & 0,01{ \mbox{mol}}\\
r & 0,02{ \mbox{mol}} & & 0,01{ \mbox{mol}} & & 0,01{ \mbox{mol}} & & 0,01{ \mbox{mol}}\\
s & 0,02{ \mbox{mol}} & & – & & 0,01{ \mbox{mol}} & & 0,01{ \mbox{mol}}
\end{array}$
–
Karena setelah reaksi terdapat komponen asam lemah dan garamnya, maka
larutan ini termasuk buffer asam.
$\begin{alignedat}{1}[\mbox{H}^{+}] & =K_{a}\times\frac{n_{\mbox{asam}}}{n_{\mbox{basa konjugasi}}\times\mbox{valensi}}\\
& =10^{-5}\times\frac{0,02}{0,01\times2}\\
& =10^{-5}\\
pH & =-\log(10^{-5})\\
& =5
\end{alignedat}
$
–
b. Reaksi pada penambahan 0,001 $mol$ asam ${\mbox{HCl}}$
$\begin{array}{cccccc}
& {\mbox{HCl}} & \rightarrow & \mbox{H}^{+} & + & \mbox{Cl}^{-}\\
& 0,001{ \mbox{mol}} & & 0,001{ \mbox{mol}} & & 0,001{ \mbox{mol}}\\
& \mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-} & + & \mbox{H}^{+} & \rightarrow & \mbox{CH}_{3}\mbox{COOH}\\
m & 0,02{ \mbox{mol}} & & 0,001{ \mbox{mol}} & & 0,02{ \mbox{mol}}\\
r & 0,001{ \mbox{mol}} & & 0,001{ \mbox{mol}} & & 0,001{ \mbox{mol}}\\
s & 0,019{ \mbox{mol}} & & – & & 0,021{ \mbox{mol}}
\end{array}$
–
$\begin{alignedat}{1}[\mbox{H}^{+}] & =K_{a}\times\frac{n_{\mbox{asam}}}{n_{\mbox{basa konjuasi}}\times\mbox{valensi}}\\
& =10^{-5}\times\frac{0,021}{0,019}\\
& =1,11\times10^{-5}\\
pH & =-\log(1,11\times10^{-5})\\
& =4,955
\end{alignedat}
$
–
c. Reaksi pada penambahan 0,001 $\mbox{mol}$ asam NaOH
$\begin{array}{cccccccc}
& \mbox{NaOH} & \rightarrow & \mbox{Na}^{+} & + & \mbox{OH}^{-}\\
& 0,001\,{\mbox{mol}} & & 0,001\,{\mbox{mol}} & & 0,001\,{\mbox{mol}}\\
& \mbox{CH}_{3}\mbox{COOH} & + & \mbox{OH}^{-} & \rightarrow & \mbox{CH}_{3}\mbox{COO}^{-} & + & \mbox{H}_{2}\mbox{O}\\
m & 0,02\,{\mbox{mol}} & & 0,001\,{\mbox{mol}} & & 0,02\,{\mbox{mol}}\\
r & 0,001\,{\mbox{mol}} & & 0,001\,{\mbox{mol}} & & 0,001\,{\mbox{mol}}\\
s & 0,019\,{\mbox{mol}} & & – & & 0,021\,{\mbox{mol}}
\end{array}$
–
$\begin{alignedat}{1}[\mbox{H}^{+}] & =K_{a}\times\frac{n_{\mbox{asam}}}{n_{\mbox{basa konjuasi}}\times\mbox{valensi}}\\
& =10^{-5}\times\frac{0,019}{0,021}\\
& =9,05\times10^{-6}\\
pH & =-\log(9,05\times10^{-6})\\
& =5,043
\end{alignedat}
$
–
d. Dengan penambahan 100 mL, maka volume larutan menjadi 600 mL = 0,6 L
$\begin{alignedat}{1}[\mbox{H}^{+}] & =K_{a}\cdot\frac{[\mbox{asam}]}{[\mbox{basa konjugasi}]}\\
& =10^{-5}\times\frac{\frac{0,02\,\mbox{mol}}{0,6\mbox{ L}}}{\frac{0,02\,{\mbox{mol}}}{0,6\mbox{ L}}}\\
& =10^{-5}\\
pH & =-\log(10^{-5})\\
& =5
\end{alignedat}
$