Laporan Aksi Buffer

PERCOBAAN V

KESEIMBANGAN DAN AKSI BUFFER

I.             TUJUAN PERCOBAAN

1.      Mempelajari cara kerja larutan buffer

2.      Mempelajari pengaruh penambahan asam kuat, basa kuat dan sedikit air terhadap buffer

3.      Menghitung nilai Ka dan konsentrasi ion asetat

II.          DASAR TEORI

Larutan buffer merupakan sistem larutan yang dapat mempertahankan pH lingkungannya dari pengaruh seperti oleh penambahan sedikit asam/basa kuat atau oleh pengenceran. Sistem buffer terdiri atas dua komponen, yakni komponen pelarut (umumnya air) dan komponen zat terlarutnya.

Komponen-komponen ini berupa :

a.       Asam lemah dan garam kuatnya

b.      Basa lemah dan garam kuatnya

c.       Sepasang asam-basa konjugat, atau

d.      Sepasang pemberi-penerima proton

Kapasitas suatu buffer merupakan ukuran kemampuan buffer untuk mempertahankan pH lingkungannya terutama dari pengaruh luar oleh panambahan ion H⁺ (asam) atau ion OH^- (basa). Yang paling menentukan kemampuan buffer ialah kualitas atau konsentrasi masing-masing campurannya (misalnya asam/basa dan garam kuatnya atau asam dan basa konjugatnya). Makin tinggi konsentrasi zat-zat ini, makin tinggi pula kapasitas buffer untuk mempertahankan pHnya terhadap pengaruh dari luar (Mulyono, 2006).

Mari kita tinjau campuran suatu asam lemah dan garamnya, misalnya campuran asam asetat dan natrium asetat. Dalam larutan demikian natrium asetat, hampir sempurna berdisosiasi tetapi disosiasi asam asetat hampir dapat diabaikan karena adanya ion-ion asetat dalam jumlah yang banyak (yang berasal dari disosiasi natrium asetat), akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan asam asetat yang tak terdisosiasi (yaitu ke arah ruas kiri).

           CH₃COOH Û CH₃COO^- + H⁺

Larutan ini akan mempunyai pH yang tertentu dan pH ini akan bertahan baik sekali. Jika ion hidrogen (asam kuat) ditambahkan, ini akan bergabung dengan ion asetat dalam larutan untuk membentuk asam asetat yang tak terdisosiasi :

          CH₃COO^- + H⁺ ® CH₃COOH

dan karenanya konsentrasi ion hidrogen tidak berubah, jumlah ion asetat berkurang sementara asam asetat bertambah. Di lain pihak, jika ion hidroksil yang ditambahkan akan bereaksi dengan asam asetat. Reaksi yang terjadi :

               CH₃COOH + OH^- ® CH₃COO^- + H₂O 

dan konsentrasi ion hidrogen (ion hidroksil) tidak akan berubah banyak hanya jumlah ion asetat akan bertambah, sementara jumlah asam asetat berkurang. Jadi larutan demikian menunjukkan ketahanan tertentu baik terhadap asam maupun basa, maka dinamakan larutan buffer atau penyangga.

Larutan buffer juga dapat dibuat dengan melarutkan suatu basa lemah dan garamnya bersama-sama. Campuran ammonium hidroksida dan ammonium klorida menunjukkan ketahanan terhadap ion hidrogen, karena ion hidrogen bereaksi dengan ammonium hidroksida (yang tak berdisosiasi) itu :

        NH₄OH + H⁺ ® NH₄⁺ + H₂O

sedangkan ketahanannya terhadap ion hidroksil didasarkan atas pembentukkan basa yang tak terdisosiasi dari ion-ion ammonium yang berasal dari garamnya (Svehla, 1985) :

             NH₄⁺ + OH^- ® NH₄OH

Keengganan suatu larutan untuk mengubah konsentrasi ion hidrogennya dengan penambahan sedikit asam atau basa disebut kerja buffer. Dikatakan larutan itu memiliki keasaman cadangan dan kebasaan cadangan. Biasanya larutan buffer mengandung suatu campuran asam lemah HA dan garam natrium atau kaliumnya (A^-), atau suatu basa lemah B dan garamnya (BH⁺). Maka suatu buffer biasanya adalah campuran suatu asam dan basa konjugatnya.

Konsentrasi ion hidrogen dapat dihitung dari tinjauan-tinjauan kesetimbangan kimia yang terdapat dalam larutan. Kesetimbangan antara suatu asam lemah dan garamnya, maka kesetimbangan disosiasinya :

      HA Û  H⁺ +  A^-

dan besarnya dicerminkan oleh harga tetapan disosiasi Ka :

                 

Ungkapan itu dapat didekati dengan menggantikan aktivitas dengan konsentrasi :

        

Kesetimbangan ini berlaku untuk campuran suatu asam HA dan garamnya, katakan MA. Jika konsentrasi asam adalah Ca dan konsentrasi garam Cs, maka konsentrasi bagian asam yang tak terdisosiasi adalah Ca – [H⁺]. Larutan ini netral secara listrik, jadi [A^-] = Cs + [H⁺] (garam itu terdisosiasi sempurna). Bila harga-harga ini dimasukkan dalam persamaan kesetimbangan (2), akan diperoleh :

                    

Dalam suatu asam lemah dan garamnya, disosiasi asam itu ditekan kembali oleh efek ion sekutu dan H⁺ dapat diabaikan dibandingkan dangan Ca dan Cs. Persamaan (3) akan disederhanakan menjadi :

                     

Serupa pula suatu garam campuran basa lemah dengan tetapan disosiasi Kb dan garamnya dengan asam kuat (Bassett, 1994) :

                   

III.         ALAT DAN BAHAN

A.    Alat yang digunakan

1.      Tabung reaksi                                     

2.      Rak tabung reaksi                              

3.      Pipet tetes                                          

4.      Pipet volum 10ml                               

   5.      Kertas pH universal                  

B.     Bahan yang digunakan

1.   Larutan CH₃COOH 0,1M

2.   Larutan CH₃COONa 0,1M

3.   Larutan CH₃COONa 1M

4.   Larutan HCl 0,1M

5.   Larutan HCl 1M

6.   Larutan NaOH 1M

7.   Aquadest 

IV.       CARA KERJA

A.    Penambahan ion asetat dan hidrogen

1.   Disiapkan 4 buah tabung reaksi

2.   Pada tabung reaksi pertama dimasukkan 3 ml CH₃COOH 0,1M

3.  Pada tabung reaksi kedua dimasukkan 3 ml CH₃COOH 0,1 M kemudian ditambahkan 3 ml HCl 0,1 M

4.  Pada tabung reaksi ketiga dimasukkan 3ml CH₃COOH 0,1M dan ditambahkan CH₃COONa 0,1M

5. Pada tabung reaksi keempat dimasukkan 3 ml CH₃COOH 0,1 M dan ditambahkan CH₃COONa 1 M

6.   Kemudian cek pH masing-masing larutan menggunakan kertas pH, kemudian dihitung nilai Ka untuk tabung pertama, hitung konsentrasi ion asetat untuk tabung kedua, kemudian hitung nilai Ka untuk tabung ketiga dan keempat.

B.     Aksi buffer

1.   Dibuat larutan buffer dari campuran 5 ml CH3COOH 0,1 M dan 5 ml CH3COONa 0,1 M

2.   Dibuat larutan buffer 5 ml CH3COOH 0,1 M

3.   Kemudian disiapkan 5 buah tabung reaksi

4.   Pada tabung pertama dimasukkan 2 ml larutan buffer

5.   Pada tabung kedua dimasukkan 2 ml aquadest dan ditambahkan 2 tetes HCl 1 M

6.   Pada tabung ketiga dimasukkan 2 ml larutan buffer dan ditambahkan 2 tetes NaOH 1 M

7.   Pada tabung keempat dimasukkan 2 ml aquadest dan ditambahkan 2 tetes NaOH 1 M

8.   Pada tabung kelima dimasukkan 2 ml buffer dan ditambahkan 2 tetes HCl 1 M

9.   Kemudian cek pH masing-masing larutan dalam tabung reaksi menggunakan kertas pH

V.          DATA PERCOBAAN

         Tabel V.I  Penambahan ion asetat dan hidrogen

No.	Larutan	No. kertas pH	pH
1	3 ml CH3COOH 0,1 M	1	4
2	3 ml CH3COOH 0,1 M + 3 ml HCl 0,1 M	2	1
3	3 ml CH3COOH 0,1 M + 3 ml CH3COONa 0,1 M	3	5
4	3 ml CH3COOH 0,1 M + 3 ml CH3COONa 1  M	4	6

         Tabel V.II  Aksi Buffer

No.	Larutan	No. kertas pH	pH
1	2 ml larutan buffer	1	4
2	2 ml aquadest + 2 tetes HCl 1 M	2	1
3	2 ml larutan buffer + 2 tetes NaOH 1 M	3	5
4	2 ml aquadest + 2 tetes NaOH 1 M	4	13
5	2 ml larutan buffer + 2 tetes HCl 1 M	5	1

VI.        PERHITUNGAN

1.      Nilai Ka pada tabung reaksi pertama

              

2.      Konsentrasi ion asetat pada tabung reaksi kedua

              

3.      Nilai Ka pada tabung reaksi ketiga

             

4.      Nilai Ka pada tabung reaksi keempat

             

VII.    PEMBAHASAN

Pada praktikum terakhir ini dengan judul kesetimbangan dan aksi buffer, kita dapat melihat prinsip kerja dari larutan buffer. Larutan buffer memiliki dua sifat yaitu bersifat asam dengan pH < 7 dan larutan buffer yang bersifat basa dengan pH > 7. Penambahan sedikit asam ataupun basa pada larutan buffer hanya menimbulkan sedikit perubahan pH sehingga pH larutan dianggap tidak bertambah. Jadi, prinsip kerja larutan buffer atau lebih dikenal dengan larutan penyangga ialah dapat mempertahankan pH lingkungannya dari penambahan asam (ion H⁺) ataupun penambahan basa (ion OH^-).

Pada percobaan yang pertama, tabung pertama dimasukkan 3 ml larutan CH₃COOH 0,1 M dan di peroleh pH 4. Larutan ini tergolong tidak bersifat buffer karena hanya berupa asam lemah dan tidak memiliki basa konjugasi, pada tabung kedua dimasukkan 3ml CH₃COOH 0,1 M dan 3ml HCl 0,1 M  dengan nilai pH 5. Kedua larutan tersebut merupakan suatu asam, yang membedakan hanya CH₃COOH asam lemah sedangkan HCl merupakan asam kuat. Pada tabung ketiga dimasukkan 3 ml CH₃COOH 0,1 M dan 3ml CH₃COONa 0,1 M  dengan pH sebesar 1 dan pada tabung keempat dimasukkan 3ml CH₃COOH 0,1 M dan 3ml CH₃COONa 1 M dengan  pH sebesar 6. Kedua larutan dalam tabung ketiga dan keempat bersifat buffer karena memiliki asam lemah dan garamnya.

Pada percobaan yang kedua, tabung reaksi pertama berisi 2 ml larutan buffer yang dibuat dari campuran 5 ml CH₃COOH 0,1 M dan 5 ml CH₃COONa 0,1 M dengan pH 4. Pada tabung kedua, ditambahkan 2 tetes HCl ke dalam aqudest yang akan membentuk pH asam yaitu 1. Pada tabung reaksi ketiga, ditambahkan 2 tetes NaOH ke dalam 2 ml buffer dengan pH 5. Dalam hal ini garam asetat akan berperan untuk mempertahankan pH larutan, sehingga perubahan pH larutan yang terjadi hanya sedikit dari pH larutan buffer. Pada tabung reaksi keempat, ditambahkan 2 tetes NaOH ke dalam aquadest yang akan membentuk pH basa yaitu 13. Sedangkan pada tabung reaksi kelima, 2 ml larutan buffer ditambahkan 2 tetes HCl memiliki pH 1. Seharusnya dalam larutan ini pH yang terbentuk sama dengan pH larutan buffer atau sedikit berlebih karena ditambahkan asam kuat, tetapi dalam percobaan yang dilakukan pH yang terbentuk berkurang. Hal ini kemungkinan disebabkan larutan yang terkontaminasi.

Dalam percobaan yang dilakukan, larutan buffer yang digunakan adalah campuran asam asetat 0,1M dengan garamnya natrium asetat dimana asam asetat termasuk asam lemah. Sesuai dengan hasil yang diperoleh, pH larutan adalah 4, kemudian ditambahkan beberapa tetes larutan HCL yang termasuk asam kuat dan beberapa tetes larutan NaOH yang termasuk basa kuat. Jika ditambahkan sedikit ion H⁺ ke dalam larutan, ion H⁺ ini akan bersenyawa dengan ion asetat dari garam natriumnya yang akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan asam asetat dimana jumlah asam asetat akan bertambah. Sedangkan penambahan ion OH^- akan bereaksi dengan ion H+ dari asam asetat dan terbentuk H₂O dimana jumlah ion asetat akan bertambah dan jumlah asam asetat akan berkurang. Dalam hal ini terlihat jelas, bahwa penambahan asam atau basa tidak mempengaruhi pH atau konsentrasi sesuai dengan prinsip kerja larutan buffer.

Buffer atau larutan penyangga dapat didefinisikan sebagai campuran asam/basa lemah dengan garamnya yang dapat mempertahankan pH lingkungannya. Larutan buffer digunakan untuk mempertahankan pHnya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran oleh air. Larutan buffer dapat dibedakan atas larutan buffer asam dan buffer basa.

Untuk menghitung pH asam dan basa dapat dilihat dari konsentrasi ion hidrogen maupun ion hidroksil. Persamaan pH larutan campuran asam lemah dan garamnya dapat dihitung dengan cara :

sedangkan persamaan pH larutan campuran basa lemah dan garamnya dapa dihitung dengan cara :

Pada suhu 25^oC terhadap air berlaku Kw = [H⁺][OH^-], dimana Kw adalah tetapan ionisasi air. Dengan kata lain berlaku juga hubungan :

          PH + pOH = 14  

Dengan demikian untuk larutan dengan pelarut air, bila nilai pH larutan diketahui maka nilai pOH larutannya juga akan diketahui.

VIII. KESIMPULAN

1.      Pada dasarnya, prinsip kerja larutan buffer ialah mempertahankan pH lingkungannya dari pengaruh penambahan asam, basa, atau oleh pengenceran larutan, sehingga penambahan asam atau basa tidak akan mempengaruhi pH larutan buffer.

2.      Penambahan sedikit asam ataupun basa pada larutan buffer hanya menimbulkan sedikit perubahan pH sehingga pH larutan dianggap tidak bertambah.

3.      Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan nilai Ka dan konsentraasi ion asetat, yaitu :

a.    Tabung I nilai Ka = 10^-7

b.   Tabung II [CH3COO-] = 5 x 10^-5,3

c.    Tabung III nilai Ka = 10^-1

d.   Tabung IV nilai Ka = 10^-5

DAFTAR PUSTAKA

Basset, J. Dkk. 1994. Buku Ajar Vogel : Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran.

HAM, Mulyono. 2006. Membuat Reagen Kimia di Laboratorium. Jakarta : Bumi Aksara.

Svehla, G. 1985. Vogel : Buku Teks Analisis Anorganik Kulitatif Makro dan Semimakro. Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka.