Larutan
penyangga atau larutan buffer atau dapar merupakan suatu larutan yang
dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Adapun sifat yang paling
menonjol dari larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya
berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat.
Disamping itu
larutan penyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam
lemah dengan basa konjugatnya ataupun oleh basa lemah dengan asam
konjugatnya. Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi.
Disamping itu mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen
pembentuknya.
Secara umum,larutan
penyangga dibuat dengan campuran antara asam lemah dan asam
konjugasinya, campuran ini menghasilkan larutan bersifat asam. Kemudian
campuran antara basa lemah dan asam konjugasinya,campuran ini
menghasilkan larutan bersifat basa.
Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:
1. Larutan penyangga yang bersifat asam
Larutan
ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Untuk mendapatkan
larutan ini 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 dimana 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, kalium, barium, kalsium, dan
lain-lain.
2. Larutan penyangga yang bersifat basa Larutan ini
mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Untuk mendapatkan
larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang garamnya
berasal dari asam kuat. Adapun cara lainnya yaitu dengan mencampurkan
suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan
berlebih.
Adanya larutan penyangga ini dapat kita lihat dalam
kehidupan sehari-hari seperti pada obat-obatan, fotografi, industri
kulit dan zat warna. Selain aplikasi tersebut, terdapat fungsi penerapan
konsep larutan penyangga ini dalam tubuh manusia seperti pada cairan
tubuh.
Cairan tubuh ini bisa dalam cairan intrasel maupun cairan
ekstrasel. Dimana sistem penyangga utama dalam cairan intraselnya
seperti H2PO4- dan HPO42- yang dapat bereaksi dengan suatu asam dan
basa. Adapun sistem penyangga tersebut, dapat menjaga pH darah yang
hampir konstan yaitu sekitar 7,4.
Selain itu penerapan larutan penyangga ini dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari seperti pada obat tetes mata.
CARA MENGHITUNG LARUTAN BUFFER1.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran asam lemah dengan
garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH < 7) digunakan rumus:
[H+] = Ka. Ca/Cg pH = pKa + log Ca/Cg dimana: Ca = konsentrasi asam
lemah Cg = konsentrasi garamnya Ka = tetapan ionisasi asam lemah 2.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran basa lemah dengan
garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH > 7), digunakan rumus:
[OH-] = Kb . Cb/Cg
pOH = pKb + log Cg/Cb
dimana:
Cb = konsentrasi base lemah
Cg = konsentrasi garamnya
Kb = tetapan ionisasi basa lemah
Prinsip
kerja larutan buffer sebenarnya penambahan sedikit asam, basa, atau
pengenceran pada larutan penyangga menimbulkan sedikit perubahan pH
(tetapi besar perubahan pH sangatlah kecil) sehingga pH larutan dianggap
tidak bertambah atau pH tetap pada kisarannya. Namun, jika asam atau
basa ditambahkan ke larutan bukan penyangga maka perubahan pH larutan
akan sangat mencolok.Prinsip kerja dari larutan penyangga yang dapat
mempertahankan harga pH pada kisarannya adalah sebagai berikut.
a. Larutan Penyangga Asam HA/A -
HA (aq) --> A - (aq) + H + (aq)
- Jika ditambah sedikit asam kuat (H + )
Ion
H + dari asam kuat akan menaikkan konsentrasi H + dalam larutan,
sehingga reaksi kesetimbangan larutan terganggu; reaksi akan bergeser ke
kiri. Namun, basa konjugasi (A - ) akan menetralisir H + dan membentuk
HA
A - (aq) + H + (aq) → HA (aq)
sehingga pada kesetimbangan yang
baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H + yang berarti, besarnya pH
dapat dipertahankan pada kisarannya.
- Jika ditambah sedikit basa kuat (OH - )
Ion
OH - dari basa kuat akan bereaksi dengan H + dalam larutan, sehingga
konsentrasi H + menurun dan kesetimbangan larutan terganggu. Oleh karena
itu, HA dalam larutan akan terionisasi membentuk H + dan A - ; reaksi
kesetimbangan bergeser ke kanan
OH - (aq) + H + (aq) → H 2 O (l)
HA (aq) → A - (aq) + H + (aq)
sehingga,
pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H +
yang nyata; pH larutan dapat dipertahankan pada kisarannya. Asam lemah
dapat menetralisir penambahan sedikit basa OH - .
HA (aq) + OH - (aq) → A - (aq) + H 2 O (l)
- Jika larutan penyangga diencerkan
Pengenceran
larutan merupakan penambahan air (H 2 O) pada larutan. Air (H 2 O) akan
mengalami reaksi kesetimbangan menjadi H + dan OH -, namun H 2 O yang
terurai sangat sedikit. Jadi, konsentrasi H + dan OH - sangat kecil,
sehingga dapat diabaikan.
b. Larutan Penyangga Basa B/BH +
B (aq) + H 2 O (l) ----> BH + (aq) + OH - (aq)
- Penambahan sedikit asam kuat (H + )
H
+ dari asam kuat dapat bereaksi dengan OH - pada larutan, sehingga
konsentrasi OH - menurun dan reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri.
Basa lemah (B) dalam larutan akan bereaksi dengan H 2 O membentuk asam
konjugasinya dan ion OH - .
H + (aq) + OH - (aq) → H 2 O (l)
B (aq) + H 2 O (l) → BH + (aq) + OH - (aq)
Pada
kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan pH yang nyata,
besarnya pH dapat dipertahankan. Basa lemah dapat menetralkan penambahan
sedikit asam (H + ).
B (aq) + H + (aq) → BH + (aq)
- Penambahan sedikit basa kuat (OH - )
Adanya
basa kuat (OH - ) dapat meningkatkan konsentrasi OH - dalam larutan,
sehingga reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Namun adanya asam
konjugasi (BH + ) dapat menetralkan kehadiran OH - dan membentuk B dan H
2 O. Sehingga pada kesetimbangan tidak terdapat perubahan konsentrasi
OH - yang nyata, dan pH larutan dapat dipertahankan.
BH + (aq) + OH - (aq) → B (aq) + H 2 O (l)
- Penambahan air (pengenceran)
Penambahan
H 2 O dalam larutan akan langsung terionisasi menjadi H + dan OH -,
namun konsentrasi H + dan OH - sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.