Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
LARUTAN BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER I. TUJUAN Mampu membuat larutan penyangga dengan pH yang berbeda dan menghitung kapasitas kelarutan buffer.
I. TEORI Larutan buffer adalah larutan yang terdiri dari asam lemah atau basa lemah dan garamnya; kedua komponen ini harus ada.Larutan ini mampu melawan perubahan pH ketika terjadi sedikit penambahan asam atau sedikit penambahan basa.Buffer sangat penting dalam sistem kimia dan biologi.Besar pH dalam tubuh manusia sangat beragam dari suatu cairan ke cairan lainnya. Misalnya pH darah adalah sekitar 7,4 sementara pH cairan lambung adalah sekitar 1,5. Nilai-nilai pH ini yang penting agar enzim dapat bekerja dengan benar dan agar tekanan osmotik tetap seimbang, dalam banyak kasus dipertahankan oleh buffer [1]. Larutan buffer harus meng andung konsentrasi asam yang cukup tinggi untuk bereaksi dengan OH- yang ditambahkan kepadanya dan mengandung konsentrasi basa yang sama tingginya untuk
bereaksi
dengan ion H+ yang ditambahkan. Selain itu, komponen asam dan basa dari buffer tidak boleh saling menghabiskan dalam suatu reaksi penetralan. Persyaratan ini dipenuhi oleh pasangan asam-basa konjugat (asam lemah dan basa konjugatnya atau basa lemah dengan asam konjugatnya) [1]. Cara membuat larutan buffer ada dua yaitu sebagai berikut: 1. Campuran asam lemah dengan garamnya, contohnya: a. HNO2 dengan NaNO2 b. CH3COOH dengan CH3COOK 2. Campuran basa lemah dengan garamnya, contohnya: a. NH4OH dengan NH4Cl b. N2H5OH dengan N2H5NO3[2]
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
Larutan buffer dapat mempertahankan pH karena mengandung ion garam, kesetimbangan asam lemah, dan kesetimbangan air, yang membentuk suatu sistem [1].
H2O H+
HNO2
NaNO2
+
NO2-
+
+
OH-
Na+
+
Jika ditambah asam atau H+, sesuai dengan asas le Chatelier, kesetimbangan asam akan bergeser ke kiri sehingga kesetimbangan air tidak terganggu. Artinya, [H+] larutan akan tetap seperti semula. Bila ditambahkan basa atau OH-, kesetimbangan air bergeser keatas, [H+]
akibatnya
berkurang.
Kekurangan
ini
akan
menyebabkan
kesetimbangan asam bergeser ke kanan sehingga akhirnya [H +] relatif sama dengan semula [1]. Hal serupa akan dapat dijelaskan untuk buffer basa lemah dengan garamnya:
H2O
NH4OH
H+
Na4Cl
+
+ H+
NO2+
+
Cl-
Jika ditambah H+, maka kesetimbangan air bergeser keatas dan akibatnya kesetimbangan akan bergeser ke kanan sehingga (OH-) relatif konstan. Bila diberi OH- maka kesetimbangan basa bergeser ke kiri sehingga konsentrasinya seperti semula [1]. Sekarang misalkan kita akan membuat larutan buffer dengan pH spesifik. Bagaimana kita melakukannya? Dengan mengacu pada sistem
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
buffer asam asetat-natrium asetat, kita dapat menuliskan konstanta kesetimbangannya sebagai:
Ka
=
[CH3COO-] [H+] [CH3COOH]
Perhatikan bahwa persamaan ini berlaku baik ketika kita hanya memiliki asam asetat saja atau campuran asam asetat dan natrium asetat dalam larutan. Dengan menata ulang persamaan kita peroleh: [H+] = Ka [CH3COOH] [CH3COO-]
Persamaan ini diturunkan sehingga didapatkan persamaan Henderson-Hasselbalch yang dapat dinyatakan sebagai berikut:
pH = pKa + log [basa konjugat] [asam]
Dalam organisme terdapat berbagai macam cairan, seperti air sel, darah dan kelenjar.Cairan ini berfungsi sebagai pengangkut zat makanan dan pelarut reaksi kimia didalamnya.Tiap reaksi dipercepat oleh enzim tertentu,
dan
tiap enzim
bekerja
efektif
pada pH tertentu
(pH
optimum).Oleh sebab itu, cairan dalam organism mengandung sistem buffer untuk mempertahankan pH-nya. Sistem buffernya berupa asam lemah dengan basa konjugasinya [2]. Darah manusia dalam keadaan normal mempunyai pH = 7,35 – 7,45, yang dipertahankan oleh tiga sistem buffer, yaitu buffer karbonat, buffer hemoglobin, dan oksihemoglobin, sedangkan di dalam sel terdapat buffer fosfat [2].
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
1. Buffer karbonat, yaitu pasangan asam karbonat (H2CO3) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO3-) HCO3-(aq)
H2CO3 (aq) Asam
H+(aq)
+
basa konjugasi
Kesetimbangan bergeser ke kanan jika diberi H+, dan akan bergeser ke kiri bila diberi OH-, karena reaksi H+ + OH-
H2O.
hasil pergeseran itu menyebabkan [H+] relatif tetap. 2. Buffer hemoglobin, adalah pasangan hemoglobin (bersifat asam, HHb) dengan ion hemoglobin (Hb- sebagai basa konjugasinya).
3. Buffer
HHb
Hb-
Asam
basa konjugasi
oksihemoglobin,
adalah
+
pasangan
H+
HHb
dengan
ion
oksihemoglobin (HbO2-).
HHb
+
HbO2-
O2
Asam
+
H+
basa konjugasi
4. Buffer Fosfat, adalah keseimbangan antara asam H2PO4- dengan basa konjugasinya HPO4-2 H2PO4-
+
H+
HPO4-2
Jika diberi OH-, kesetimbangan bergesr ke kiri, karena OH- diikat H+ menjadi H2O. Sebaliknya, jika ditambah OH- kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga [H+] relatif tetap. Suatu buffer dapat mempertahankan pH larutan dalam daerah pH tertentu.Dalam membuat buffer, perlu diperhatikan konsentrasi asam dan konsentrasi garam, atau konsentrasi basa dan konsentrasi basa.
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
Perbandingan itu jangan terlalu besar atau terlalu kecil, karena akan mengganggu pergeseran kesetimbangan [3]. Jika konsentrasi asam terlalu kecil maka pergeseran ke kanan akan cepat terganggu (berhenti), sebaliknya jika konsentrasi garam terlalu kecil maka pergeseran ke kiri akan mudah berhenti. Keterbatasan nilai konsentrasi asam/konsentrasi garam dan konsentrasi basa/konsentrasi garam mengakibatkan buffer mempunyai daerah pH tertentu yang secara umum ketentuannya adalah: 1. Buffer asam lemah dan garamnya untuk daerah pH lebih besar dari 7. 2. Buffer basa lemah dan garamnya untuk daerah pH lebih kecil dari 7.
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 Alat dan bahan a. Alat Labu ukur 100 ml
: Sebagai tempat pengenceran atau
pembuatan larutan buffer Indikator universal
: Sebagai alat untuk mengukur pH
Gelas piala
: Wadah sampel sementara
Neraca
: Untuk menimbang
b. Bahan Larutan Na2HPO4
: Sebagai asam lemah
Larutan NaH2PO4
: Sebagai garam
Larutan Na4Cl
: Sebagai bahan dasar pembuatan buffer pH 10
NaOH
: Digunakan dalam menentukan kapasitas buffer
Air murni
: Sebagai pelarut
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
3.2 Cara Kerja I. Membuat Larutan Buffer pH 6,0, 7,0, dan 8,0 a. Larutan Na2HPO4 0.1 M dan larutan NaH2PO4 0,1 M dibuat dalam labu ukur 100 mL. b. 6,2 mL Na2HPO4 0,1 M dan 43,8 mL NaH2PO4 0,1 M dimasukkan ke dalam labu 100 mL dan diencerkan sampai tanda batas. c. 30,5 mL Na2HPO4 0,1 M dan 19,5 mL NaH2PO4 0,1 M dimasukkan ke dalam labu 100 mL dan diencerkan sampai tanda batas. d. 47,4 mL Na2HPO4 0,1 M dan 2,6 mL NaH2PO4 0,1 M dimasukkan ke dalam labu 100 mL dan diencerkan sampai tanda batas. e. Ditentukan pH masing-masing larutan nomor 2, 3, dan 4 dengan pH meter.
II. Membuat Larutan buffer pH 10 a. 57 mL amoniak pekat dimasukkan ke dalam gelas piala b. 7,0 g NH4Cl ditimbang dan dimasukkan ke dalam gelas piala diatas c. Larutan diatas diencerkan dalam labu ukur 100 mL d. Ditentukan pH larutan diatas dengan pH meter
III. Kapasitas Larutan Buffer a. Disediakan 1000 mL air murni dan ditentukan pH. Diteteskan 0,1 mL NaOH 0,1 M. Ditentukan pH. b. 1000 mL larutan buffer pH diatas diteteskan 0,1 mL NaOH 0,1 M, ditentukan pH. c. Dibandingkan perubahan pH yang terjadi pada prosedur 1 dan 2.
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
3.3 Skema Kerja a. Membuat Larutan Buffer pH 6.0, 7.0, 8,0
Na2HPO4 dibuat dalam labu ukur 100 mL
6.2 mL Na2HPO4 0.1 M + 43.8 mL NaH2PO4 0.1 M dimasukkan kedalam labu ukur 100 mL diencerkan sampai tanda batas dihitung pH
30.5 mL Na2HPO4 0.1 M + 19.5 mL NaH2PO4 0.1 M dimasukkan kedalam labu ukur 100 mL diencerkan sampai tanda batas dihitung pH
47.4 mL Na2HPO4 0.1 M + 2.6 mL NaH2PO4 0.1 M dimasukkan kedalam labu ukur 100 mL diencerkan sampai tanda batas dihitung pH Hasil
b. Membuat Larutan Buffer pH = 10 57 mL Amonia pekat dimasukkan kedalam gelas piala + 7 g NH4Cl encerkan Hitung pH
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
c. Kapasitas Larutan buffer 1000 mL air murni Tentukan pH + 0.1 mL NaOH 0.1 M Tentukan pH 1000 mL larutan buffer + 0.1 ml NaOH 0.1 M Tentukan pH Bandingkan perubahan pH
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data dan Perhitungan a.Pada pH larutan 6,0 [Na2HPO4] = 6,2 mL Na2HPO4 x x = 0,0062 M [NaH2PO4] = 43,8 mL NaH2PO4 x x = 0,0438 M pH = pka – log pH = - log 6,2x10ˉ8 - log = 6,35
b. Pada pH larutan 7,0 [Na2HPO4] = 19,5 mL Na2HPO4 x x = 0,0195 M [NaH2PO4] = 30,5 mL NaH2PO4 x x = 0,0305 M pH = pka – log pH = – log 6,2x10ˉ8 – log = 7,39
b. Pada pH larutan 8,0 [Na2HPO4] = 47,4 mL Na2HPO4 x x = 0,0474 M [NaH2PO4] = 2,6 mL NaH2PO4 x x = 0,0026 M pH = pka – log pH = – log 6,2x10ˉ8 – log = 8,40
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer
Praktikum Kimia Dasar II Tahun Akademik 2013/2014
DAFTAR PUSTAKA
1. Syukri S: Kimia Dasar 2. ITB,1999, hal.214-230. 2. Chang Raymond: Kimia Dasar Jilid 2. Erlangga, 2003, hal.132-134. 3. Svehla G: Vogel: Analisis Anorganik Kualitatif Mikro dan Semimikro. Media Cita, 1977, hal.278-280.
Larutan Buffer dan Kapasitas Buffer