KONTROL KEASAMAAN : LARUTAN PENYANGGA (BUFFER)

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR

PERCOBAAN C-2

KONTROL KEASAMAAN : LARUTAN PENYANGGA (BUFFER)

Nama NIM Prodi / Fakultas Kelompok Partner Hari / tanggal Asisten

: Rohma Nur Azmi : 10/301221/BI/8453 : Biologi / Biologi : V : Afiifah Rahmalia : Selasa, 19 Oktober 2010 : Widya Primanti

LABORATORIUM KIMIA DASAR

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2010

A.    TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini yaitu :

1.      Memahami menfaat mengontrol pH, terutama dalam sistem biologis.

2.      Mempelajari teknik mempertahankan nilai pH larutan dalam berbagai aplikasi.

3.      Memahami sistem buffer dan bagaimana sistem itu berfungsi.

B. DASAR TEORI

Sebagaian besar proses fisiologi sangat sensitif terhadap perubahan pH. Sebagai contoh, pH darah manusia dipertahankan konstan pada 7,2. Hanya pada pH ini, darah mampu membawa oksigen dan karbondioksida dengan baik. Jika pH turun di bawah 7,2 (konsentrasi H+ lebih tinggi), hemoglobin dalam darah tidak akan bereaksi dengan oksigen dan jika pH meningkat ( konsentrasi ion OH- lebih tinggi), bikarbonat tidakakan diubah menjadi karbondioksida dalam paru-paru. Untung, tubuh manusia dapat mengontrol dan mempertahankan pH dengan menggunakan campuran senyawa tertentu yang disebut buffer.

Larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan penyangga yang bersifat asam adalah sesuatu yang memiliki pH kurang dari 7. Larutan penyangga yang bersifat asam biasanya terbuat dari asam lemah dan garammya – acapkali garam natrium. Contoh yang biasa merupakan campuran asam etanoat dan natrium etanoat dalam larutan.

Larutan penyangga yang bersifat basa

Larutan penyangga yang bersifat basa memiliki pH diatas 7. Larutan penyangga yang bersifat basa biasanya terbuat dari basa lemah dan garamnya. Seringkali yang digunakan sebagai contoh adalah campuran larutan amonia dan larutan amonium klorida.

Konsep dari cara kerja larutan buffer

Larutan buffer merupakan campuran dari asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat atau basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat. Seperti pada larutan Natrium Asetat yang merupakan larutan yang dapat berdisosiasi secara sempurna. Namun, pada larutan asam asetat tidak terdisosiasi secara sempurna,

CH₃COOH  CH₃COO^- + H⁺

Karena adanya ion – ion asetat dalam jumlah banyak (yang berasal dari disosiasi natrium asetat), akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan asam asetat yang tidak terdisosiasi (yaitu, ke arah ruas kiri persamaan di atas). Larutan ini akan memiliki pH yang tertentu dan pH ini akan bertahan baik sekali, bahkan jika ditambahkan asam atau basa. Jika ion hidrogen (yaitu, suatu asam kuat) ditambahkan, ini akan bergabung dengan ion asetat dalam larutan untuk membentuk asam asetat yang tidak terdisosiasi :

CH₃COO^- + H⁺ → CH₃COOH

Karena konsentrasi ion hidrogen tidak berubah, apa yang terjadi hanyalah bahwa jumlah ion asetat berkurang, sementara jumlah asam asetat yang tidak terdisosiasi bertambah.

Mekanisme kerja larutan buffer adalah menetralkan asam maupun basa dari luar. Masing-masing komponen dalam larutan buffer mampu menetralkan asam maupun basa dari luar. Dalam larutan buffer asam (sebagai contoh : CH₃COOH/CH₃COONa), terjadi kesetimbangan sebagai berikut :

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) <——> CH₃COO^-(aq) + H₃O⁺(aq)

Komponen asam lemah dan basa konyugasi dalam larutan buffer asam membentuk sistem kesetimbangan asam lemah. Saat sejumlah larutan asam ditambahkan dari luar, komponen CH₃COO^- bekerja untuk menetralkan ion H⁺ larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Jumlah ion CH₃COO^- akan berkurang dan sebaliknya, jumlah molekul CH₃COOH akan meningkat.

CH₃COO^-(aq) + H⁺(aq) → CH₃COOH(aq)

Di sisi lain, saat sejumlah larutan basa ditambahkan dari luar, komponen CH₃COOH bekerja untuk menetralkan ion OH^- larutan basa. Akibatnya, kesetimbangan asam lemah bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul CH₃COOH akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion CH₃COO^- akan meningkat.

CH₃COOH(aq) + OH^-(aq) → CH₃COO^-(aq) + H₂O(l)

Dalam larutan buffer basa (sebagai contoh : NH3/NH4Cl), terjadi kesetimbangan sebagai berikut :

NH₃(aq) + H₂O(l) <——> NH₄⁺(aq) + OH^-(aq)

Komponen basa lemah dan asam konyugasi dalam larutan buffer basa membentuk sistem kesetimbangan basa lemah. Saat sejumlah larutan asam ditambahkan dari luar, komponen NH₃ bekerja untuk menetralkan ion H⁺larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul NH₃ akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion NH₄⁺ akan meningkat.

NH₃(aq) + H⁺(aq) → NH₄⁺(aq)

Di sisi lain, saat sejumlah larutan basa ditambahkan dari luar, komponen NH4⁺ bekerja untuk menetralkan ion OH^- larutan basa. Akibatnya, kesetimbangan basa lemah bergeser ke arah kiri. Jumlah ion NH4⁺ akan berkurang dan sebaliknya jumlah molekul NH3 akan bertambah.

NH₄⁺(aq) + OH^-(aq) → NH₃(aq) + H₂O(l)

Larutan buffer berkaitan dengan sistem kesetimbangan asam-basa lemah. Dengan demikian, persamaan matematis untuk menentukan pH larutan penyangga dapat diturunkan melalui persamaan reaksi kesetimbangan asam-basa lemah.

C.     PROSEDUR PERCOBAAN

a.       Alat :

-          Corong kecil

-          Gelas beker 50 ml

-          Gelas ukur 50 ml & 100 ml

-          Labu takar 50 ml

-          Pengaduk pinset

-          Pipet gondok 5 ml

-          Pipet pump

-          Tabung  reaksi

-          Well plate

b.      Bahan :

-          HCl 0,1 M & 1 M

-          NaOH 0,1 M &  1 M

-          NH₄Cl 1 M

-          Na₂H₂PO4 0,5 M

-          NaH₂PO₄ 0,5 M

-          CH₃COOH 1 M

-          NH₄OH 1 M

-          CH₃COONa 1 M

c.  Cara Kerja

D.     Hasil Percobaan

Data Pengamatan dan Hasil

1.      Perubahan PH dalam larutan non bufferP

		Larutan 1 : Air	Larutan 2 : 0,0001 M HCl	Larutan 3 : 0,0001 NaOH
a.	Penentuan PH larutan non buffer
	PH larutan	7	6	7
b.	Penentuan PH larutan setelah penambahan asam
	PH larutan	3	3	5
	Pergeseran setelah penambahan asam	4	3	2
c.	Penentuan pH larutan setelah penambahan basa
	PH larutan	10	10	8
	Pergeseran setelah penambahan basa	3	4	1

2.      Perubahan PH dalam larutan buffer

		Larutan 4 : H2PO4- dan HPO42-	Larutan 5 : HC2H3O2 dan C2H3O2-	Larutan 6 : NH4OH dan NH4+ 1:1	Larutan 7 : NH4OH dan NH4+ 1: 4
a.	Penentuan PH larutan non buffer
	PH larutan	7	4	10	9
b.	Penentuan PH larutan setelah penambahan asam
	PH larutan	7	4	10	9
	Pergeseran setelah penambahan asam	-	-	-	-
c.	Penentuan pH larutan setelah penambahan basa				9
	PH larutan	7	4	10
	Pergeseran setelah penambahan basa	-	-	-	-

3.      Rangkuman pergesaran pH akibat penambahan asam atau basa pada larutan non buffer dan buffer

Perlakuan	Pergesaran
	Larutan non buffer	Larutan buffer
Asam ditambahkan ke larutan asam	2 : 2	5 : -
Basa ditambahkan ke larutan asam	2 : 1	5 : -
Asam ditambahkan ke larutan basa	3 : 3	6 : -
Basa ditambahkan ke larutan basa	3 : 4	6 : -
Asam ditambahkan ke larutan netral	1 : 4	4 : -
Basa ditambahkan ke larutan netral	1 : 3	4 : -

E.     PEMBAHASAN

Larutan buffer dapat didefinisikan sebagai larutan yang dapat menahan atau mempertahankan konsentrasi ion H⁺ atau pH, meskipun ke dalam larutan ditambahkan basa  atau asam kuat. Pengaruh penambahan asam dan basa terhadap pH larutan buffer yaitu tidak terjadi perubahan pH. Larutan buffer mengandung komponen asam dan basa yang tidak saling bereaksi. Komponen asam dan basa tersebut menyebabkan larutan buffer dapat bereaksi atau menangkap ion H⁺ maupun OH^-, sehingga penambahan asam atau basa tidak mengubah konsentrasi ion H⁺ dan ion OH^- dalam larutan, sehingga pH larutan tetap. Daya tahan terhadap perubahan pH dari larutan buffer paling baik bila asam atau basa dan  garam dicampur dengan perbandingan mol 1 : 1.

Larutan I adalah larutan akuades yang bukan merupakan larutan buffer. Persamaan yang terjadi pada larutan ini adalah :

H₂O D  H⁺(aq) + OH^- (aq)

Apabila pada larutan ini ditambahkan larutan asam maka nilai pH larutan yang terbentuk akan berubah, sehingga terbentuk kesetimbangan antara akuades dengan larutan asam yang ditambahkan. Persamaan reaksinya adalah :

H₂O(l)   D H⁺ (aq) + OH^- (aq)

HCl(aq)  D H⁺ (aq) + Cl^- (aq)

HCl (aq) + H₂O(l)  " 2H⁺ + OH^- + Cl^-

Apabila larutan ini ditambahkan larutan basa, maka akan terbentuk larutan basa yang encer, persamaannya yaitu :

H₂O (l) D H⁺ + OH^-

NaOH (aq) D Na⁺ + OH^-

H₂O (l) + NaOH (aq) " NaOH (aq) + H₂O (l)

Secara teoritis, larutan akuades merupakan air murni yang mempunyai pH 7 (netral).

Larutan II adalah larutan HCl yang merupakan salah satu larutan asam kuat yang dapat menghasilkan ion H⁺ secara sempurna. Persamaannya yaitu :

HCl(aq) D H⁺ (aq) + Cl^- (aq)

Apabila larutan tersebut ditambahkan larutan asam, maka konsentrasi asam klorida yang terbentuk lebih besar,maka pH HCl akan cenderung lebih kuat.

HCl (aq) D H⁺(aq) + Cl^-(aq)

HCl (aq) D H⁺(aq) + Cl^-(aq)

2HCl (aq) " 2H⁺(aq) + 2Cl^-(aq)

Jika ditambahkan larutan NaOH pekat (basa), maka garam yang terbentuk sedikit bersifat basa. Persamaannya yaitu :

HCl (aq) + NaOH (aq) " NaCl (aq) + H₂O (l)

Larutan III adalah larutan NaOH (basa kuat), karena senyawa ini menghasilkan ion OH^- secara sempurna, maka seluruh molekul basa membentuk ion.

NaOH (aq) " Na⁺(aq) + OH^-(aq)

Jika pada larutan ini ditambahkan larutan asam kuat (HCl) maka larutan yang telah terbentuk mempunyai sifat sedikit asam.

NaOH (aq) + HCl (aq) " NaCl (aq) +H₂O (l)

Apabila pada larutan ini ditambahkan basa pekat (NaOH) maka konsentrasi basa yang terbentuk akan semakin besar, jadi pHnya juga semakin besar.

NaOH (aq) + NaOH (aq) " 2NaOH (aq)

Larutan IV. Larutan NaH₂PO₄ 0,5M dan larutan Na₂HPO₄ 0,5 M merupakan larutan penyangga yang terbentuk dari garam yang bersifat asam lemah dan basa konjugasinya.

Jika ke dalam larutan ditambahkan asam atau basa, maka persamaannya,

HCl + Na₂HPO₄ ↔ NaH₂PO₄ + NaCl
NaOH + NaH₂PO₄ ↔ Na₂HPO₄ + H₂O

Penambahan asam pada larutan penyangga akan menurunkan konsentrasi basa konjugasinya dan meningkatkan konsentrasi asam. Pada penambahan basa, jumlah H₂PO₄^- akan berkurang dan basa konjugasinya bertambah.

Larutan V adalah campuran larutan CH₃COOH dan CH₃COONa. Persamaannya yaitu :

CH₃COOH (aq) + H₂O (aq) D CH₃COO^- (aq) + H₃O⁺ (aq)

CH₃COONa(aq) " CH₃COO^- (aq) + Na⁺ (aq)

Apabila larutan ini ditambahkan larutan asam, maka persamaannya,

CH₃COO^- (aq) + HCl (aq) " CH₃COOH (aq) + Cl^- (aq)

Apabila larutan ini ditambahkan larutan basa, maka persamaannya,

CH₃COOH^- (aq) + NaOH (aq) " CH₃COO^- (aq) + Na⁺ (aq) + H₂O (l)

Berdasarkan persamaan tersebut berarti asam lemah akan berkurang dan basa konjugasi akan bertambah. Terdapat sedikit perbedaan harga pH terukur ......

Larutan VI dan VII memiliki kesamaan komponen atau senyawa pada persamaan reaksi yaitu berasal dari basa lemah dan asam konjugasinya yang dapat dilihat dari persamaan reaksi berikut :

NH₄OH (aq) + H₂O (l) D  NH₄⁺ (aq) + OH^- (aq) + H₂O (l)

NH₄Cl (aq)  " NH₄⁺ (aq) + Cl^- (aq)

Apabila larutan tersebut ditambahkan larutan asam, didapat reaksi :

NH₄OH (aq) + NaOH (aq) " NH₄⁺ + Cl^- (aq) + H₂O (l)

Dan apabila larutan tersebut ditambahkan larutan basa, maka persamaan reaksinya :

NH₄⁺(aq) + NaOH (aq) " NH₄OH (aq) + Na⁺ (aq)

Pengaruh penambahan asam dan basa terhadap pH larutan non buffer yaitu menyebabkan fluktuasi (perubahan nilai pH). Hal ini disebabkan karena tidak adanya kapasitas penahan atatu penyangga. Bila ditambahkan asam pada larutan non buffer nilai pH larutan cenderung bergeser menjadii lebih kecil dari pH awal (<7). Bila ditambahkan basa, nilai pH larutan cenderung bergeser menjadi lebih besar dari pH awal (>7).

Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya data yang diperoleh dari percobaan kontrol keasaman larutan penyangga (buffer). Pada larutan I mempunyai pg awal 7, setelah ditambah 1 tetes HCl 1 M pHnya menjadi 3 dan setelah ditambah NaOH 1 M 1 tetes pH menjadi 10. Danseterusnya, hasil dapat dilihat pada tabel percobaan.

Di bawah ini adalah tabel perbandingan nilai pH secara teoritis dan percobaan. 

No	Larutan	pH teoritis			pH percobaan
		Tanpa penambahan	Penambahan Asam	Penambahan Basa	Tanpa Penambahan	Penambahan Asam	Penambahan Basa
1.	I	7	4	10	7	3	10
2.	II	4	1,2	10,72	6	3	10
3.	III	10	1,28	12, 78	7	5	8
4.	IV	5	4, 82	5, 017	7	7	7
5.	V	4, 745	4, 66	4, 84	4	4	4
6.	VI	9, 255	9, 164	9, 34	10	10	10
7.	VII	8, 65	8, 92	8, 57	9	9	9

Larutan I, II dan III merupakan larutan non buffer sehingga larutan ini tidak mampu mempertahankan pH yang dimiliki. Nilai pH yang terbentuk setelah penambahan larutan asam dan basa adalah mengikuti pH larutan asam atau basa (konsentrasi lebih tinggi / pekat). Hal tersebut tampak dari pergeseran pH setelah penambahan larutan asam dan basa yang sangat besar. Berbeda dengan larutan IV, V, VI, dan VII yang merupakan larutan buffer sehingga larutan tersebut dapat mempertahankan nilai pH yang dimiliki. Pernyataan ini deperkuat dengan pergeseran pH setelah penambahan asam atau basa yang sangat kecil. pH larutan yang terbentuk setelah penambahan asam atau basa tidak akan mengubah nilai pH seperti harga OH^- sebelum penambahan larutan asam atau basa kalaupun harga pH berubah, perubahannya pun sangat kecil.

Pada beberapa larutan, nilai pHh teoritis berbeda dengan nilai pH percobaan, akan tetapi nilainya mendekati dengan nilai hasil percobaan. Hal ini bisa jadi disebabkan oleh indikator yang digunakan dalam percobaan mempunyai nilai ralat yang besar (dengan selisih satu satuan), peralatan dan bahan-bahan di laboratorium yang telah terkontaminasi sehingga menimbulkan perbedaan hasil dengan hasil teoritis dan kecermatan pengamat sendiri dalam menentukan warna indikator pH.

F.     KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan ini adalah :

1.      Dalam sistem biologis, pH darah manusia merupakan  salat satu macam manfaat larutan buffer. PH darah manusia dipertahankan konstan pada pH 7,2. Hanya pada pH ini darah mampu membawa oksigen dan karbondioksida dengan baik. Jika pH turun di bawah 7,2, hemoglobin dalam darah tidakakan bereaksi dengan oksigen dna jika pH meningkat, bikarbonat tidak akan diubah menjadi karbondioksida dalam paru-paru.

2.      Teknik mempertahankan nilai pH larutan  yaitu apabila ion H⁺ dari suatu asam ditambahkan ke dalam sistem buffer, sebagian besar ion H⁺ bereaksi dengan garam dari asam lemah membentuk asam yang terionisasi sebagian dan konsentrasi ion H⁺ meningkat hanya sedikit.

3.      Sistem buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH apabila larutan tersebut ditamba hkan sejumlah asam atau basa. Fungsi larutan buffer dapat dilihat dalam kehidupan sehari-hari seperti pada obat-obatan, fotografi, industri kulit dan cat warna. Selain aplikasi tersebut terdapat fungsi penerapan konsep larutan buffer ini dalam tubuh manusia seperti pada cairan tubuh manusia.

G.      DAFTAR PUSTAKA

H.      PENGESAHAN

Asisten Pembimbing, Widya Primanti

Yogyakarta,    Oktober 2010 Praktikan, Rohma Nur Azmi