Definisi Larutan Penyangga
Larutan penyangga (buffer solution) merupakan suatu larutan yang mampu menahan perubahan pH pada saat ditambahkan sedikit asam, basa ke dalamnya ataupun dilakukan proses pengenceran. Larutan penyangga terbentuk dari campuran asam lemah atau basa lemah dengan basa kuat atau asam kuat. Larutan penyangga sangat penting dalam dunia biologi dan kimia karena dapat menjaga pH suatu sistem dan mempertahankan fungsi biologis yang optimal.
Jenis-jenis Larutan Penyangga
Larutan penyangga/bufer terdiri dari 2 jenis yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa.
Larutan Penyangga Asam
Larutan penyangga asam terbentuk dari asam lemah dan garam dari asam tersebut yang disebit juga basa konjugasi. Contohnya larutan asam asetat (CH₃COOH) dan natrium asetat (CH₃COONa).
Larutan Penyangga Basa
Larutan penyangga basa terbentuk dari basa lemah dan garam dari basa tersebut yang disebut juga sebagai asam konjugasi. Contohnya larutan basa lemah amonium hidroksida (NH₄OH) dengan garam amonium klorida (NH₄Cl).
Cara Pembuatan Larutan Penyangga
Larutan penyangga asam maupun penyangga basa dapat dibuat dengan dua cara sebagai berikut.
Pembuatan secara Langsung
Kita membuat larutan penyangga asam dengan mencampurkan asam lemah dengan basa konjugasi (garam) seperti campuran CH₃COOH - CH₃COONa. Sedangkan larutan penyangga basa dibuat dengan mencampurkan langsung basa lemah dengan asam konjugasi (garam) seperti NH₄OH - NH₄Cl.
Pembuatan secara Tidak Langsung
Larutan penyangga yang dibuat dengan metode tidak langsung umumnya mereaksi asam lemah dengan basa kuat ataupun basa lemah dan asam kuat sehingga terbentuk komponen penyangga asam dan penyangga basa.
Larutan Penyangga Asam
Larutan penyangga asam dapat dibuat dengan cara mereaksikan suatu asam lemah dengan dengan basa kuat, dimana pada akhir reaksi asam lemah akan bersisa, sedangkan basa kuat habis bereaksi.
CH₃COOH(aq) + KOH(aq) → CH₃COOK(aq) + H₂O(l)
KOH habis bereaksi dan masih terdapat sisa CH₃COOH, sehingga pada akhir reaksi terdapat campuran CH₃COOH dan CH₃COOK yang merupakan komponen pembentuk larutan bufer. Dalam larutan, campuran keduanya akan membentuk kesetimbangan sebagai berikut.
CH₃COOH(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq)
Jika ditambahkan sedikit asam (H⁺) atau basa (OH-) ke dalam larutan tersebut, akan terjadi reaksi berikut.
CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq) ⇌ CH₃COOH(aq)
CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l)
Persamaan reaksi kesetimbangan di atas menunjukkan bahwa asam yang ditambahkan ke dalam larutan akan bereaksi dengan ion CH₃COO⁻ membentuk asam asetat (CH₃COOH). Sebaliknya, basa akan bereaksi dengan CH₃COOH membentuk ion CH₃COO⁻. Pada dasarnya telah terjadi perubahan pada nilai perbandingan [CH₃COO⁻]/[CH₃COOH], tetapi perubahan tersebut begitu kecil (tidak signifikan) sehingga dapat dikatakan konstan.
Larutan Penyangga Basa
Larutan penyangga basa dapat juga dibuat dengan cara mereaksikan suatu basa lemah dengan asam kuat dengan syarat basa lemah bersisa di akhir reaksi, sedangkan asam kuat habis bereaksi.
NH₄OH(aq) + HBr(aq) → NH₄Br(aq) + H₂O(l)
HBr habis bereaksi dan terdapat sisa NH₄OH sehingga pada akhir reaksi terdapat komponen campuran NH₄OH dan NH₄Br yang mengandung NH₄⁺ (asam konjugasi dari NH₄OH).
Dalam larutan, campuran keduanya akan membentuk kesetimbangan sebagai berikut.
NH₄OH(aq) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)
Persamaan reaksi kesetimbangan di tas menunjukkan bahwa penambahan asam (H⁺) akan menggeser kesetimbangan ke arah kanan (produk). Ion H⁺ bereaksi dengan ion OH⁻ membentuk air (H₂O) dan amonium hidroksida akan mengion untuk membentuk lebih banyak ion OH⁻. Sebaliknya, penambahan basa (OH⁻) akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri (reaktan).
Ion NH₄⁺ yang bersifat asam bereaksi dengan ion OH⁻ tambahan untuk membentuk molekul-molekul amonium hidroksida. Oleh karena itu, pH larutan dapat dipertahankan (tidak banyak berubah).
Penambahan sedikit asam atau basa tidak akan mengubah pH larutan penyangga secara signifikan.
Untuk penentuan pH larutan penyangga, silahkan kunjungi postingan berikut.
Semoga bermanfaat.