Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang mengandung asam lemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dan asam konjugasinya yang tahan terhadap perubahan pH.

Dengan kata lain, buffer adalah larutan yang mampu mempertahankan kondisi pH suatu larutan.

Seperti halnya pada tubuh manusia menerapkan sistem buffer sebagai larutan untuk mempertahankan pH darah tetap pada kondisi netral. Oleh karena itu larutan penyangga ini sangat bermanfaat bagi kehidupan.

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah larutan yang mampu mempertahankan derajat keasaman (pH) pada saat asam atau basa dimasukkan dalam suatu larutan. Larutan penyangga disebut juga “buffer” atau “penahan”.

Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat berbagai reaksi kimia yang merupakan reaksi asam basa. Misalnya, reaksi beberapa enzim pencernaan dalam sistem biologis.

Enzim pepsin yang berfungsi memecah protein dalam lambung hanya dapat bekerja optimal dalam suasana asam, yakni pada sekitar pH 2. Dengan kata lain, jika enzim berada pada kondisi pH yang jauh berbeda dari pH optimal tersebut, maka enzim dapat menjadi tidak aktif bahkan rusak.

Oleh karena itu, perlu ada suatu sistem yang menjaga nilai pH di mana enzim tersebut bekerja. Sistem untuk mempertahankan nilai pH inilah yang disebut dengan larutan penyangga.

Berikut ini yang termasuk dalam larutan buffer.

1. Campuran asam lemah dengan garam yang berasal dari asam lemah tersebut.

Contoh: CH3COOH dengan CH3COOK

2. Campuran basa lemah dengan garam yang berasal dari basa lemah tersebut.

Contoh: NH4OH dengan (NH4)2SO4

Larutan buffer memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

  1. Jika diencerkan maka pH larutan hanya sedikit berubah bahkan tidak terjadi perubahan.
  2. Jika ditambahkan ke dalamnya sedikit asam atau basa maka pH larutan hanya sedikit berubah bahkan tidak terjadi perubahan.

Dengan sifat-sifat tersebut, tentunya larutan buffer memiliki bermacam fungsi supaya pH larutan tetap stabil/konstan.

Konsep Larutan Penyangga

Pengertian Larutan Penyangga, Komponen, dan Fungsinya - Pinterkelas

a. Larutan penyangga asam

Larutan buffer asam mempertahankan pH pada suasana asam (pH < 7). Larutan buffer asam terdiri dari komponen asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A−).

Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

  • mencampurkan asam lemah (HA) dengan garam basa konjugasinya (LA, yang dapat terionisasi menghasilkan ion A−)
  • mencampurkan suatu asam lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu basa kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam basa konjugasi dari asam lemah tersebut.

Contoh: larutan penyangga yang mengandung CH3COOH dan CH3COO−

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan kimia:

CH3COOH(aq) ⇌ CH3COO−(aq) + H+(aq)

Pada penambahan asam (H+), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan CH3COOH. Dengan kata lain, asam yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen basa konjugasi (CH3COO−).

Pada penambahan basa (OH−), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan CH3COO− dan H+, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion H+ yang menjadi berkurang karena OH− yang ditambahkan bereaksi dengan H+ membentuk H2O.

b. Larutan penyangga basa

Larutan buffer basa mempertahankan pH pada suasana basa (pH > 7). Larutan buffer basa terdiri dari komponen basa lemah (B) dan basa konjugasinya (BH+).

Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

  • mencampurkan basa lemah (B) dengan garam asam konjugasinya (BHX, yang dapat terionisasi menghasilkan ion BH+)
  • mencampurkan suatu basa lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu asam kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam asam konjugasi dari basa lemah tersebut. Contoh: larutan penyangga yang mengandung NH3 dan NH4+

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan:

NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH−(aq)

Pada penambahan asam (H+), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan NH4+ dan OH−, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion OH− yang menjadi berkurang karena H+ yang ditambahkan bereaksi dengan OH− membentuk H2O.

Pada penambahan basa (OH−), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan NH3 dan air. Dengan kata lain, basa yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen asam konjugasi (NH4+).

pH Larutan Penyangga

Larutan Penyangga : Pengertian, Prinsip Kerja, Fungsi, Contoh Soal - kimia-science7.com

a. Larutan penyangga asam

Dalam larutan buffer asam yang mengandung CH3COOH dan CH3COO−, terdapat kesetimbangan:

CH3COOH(aq) ⇌ CH3COO−(aq) + H+(aq)

reaksi larutan penyangga asam

Setelah disusun ulang, persamaan pH larutan di atas akan menjadi persamaan larutan penyangga yang dikenal sebagai persamaan Henderson – Hasselbalch sebagaimana persamaan berikut ini:

pH = pK_a + log \frac{basa konjugasi}{asam lemah}

Jika a = jumlah mol asam lemah, g = jumlah mol basa konjugasi, dan V = volum larutan penyangga,

persamaan Henderson - Hasselbalch

b. Larutan penyangga basa

Dalam larutan buffer basa yang mengandung NH3 dan NH4+, terdapat kesetimbangan:

NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH−(aq)

larutan buffer basa

Jika b = jumlah mol basa lemah, g = jumlah mol asam konjugasi, dan V = volum larutan penyangga,

Rumus Larutan Penyangga

1. Buffer asam (asam lemah + basa konjugasinya)[H+] = Ka . 

Rumus Larutan Penyangga Asam

pH = – log [H+]

2. Buffer basa (basa lemah + asam konjugasi)[OH–] = Kb . 

Rumus Larutan Penyangga Basa

pOH = – log [OH–]

pH = 14 – pOH

Contoh Soal Larutan Penyangga dan Pembahasannya

Sebanyak 200 ml larutan penyangga mangandung NH3 dan NH4Cl masing-masing 0,05 M.

  1. Tentukan pH larutan tersebut
  2. Tentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml HCl 0,05 M
  3. Tentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml NaOH 0,05 M

(Kb NH3 = 1 . 10-5)

Jawaban:

1. Menentukan pH Larutan
  • mmol NH3 = M . V = 0,05 . 200 = 10 mmol
  • mmol NH4Cl = M . V = 0,05 . 200 = 10 mmol

   NH4Cl      →      NH4+     +      Cl–

 (garam)   (asam konjugasi)

10 mmol          10 mmol[OH–] = Kb . Rumus Larutan Penyangga Basa[OH–] = 10-5 . Contoh Soal Larutan Penyangga Basa[OH–] = 10-5

pOH = – log [OH–]

pOH = – log 10-5

pOH = 5

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 5

pH = 9

Jadi, pH larutan penyangga tersebut adalah 9.

2. Menentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml HCl 0,05 M

mmol HCl = M . V = 0,05 . 2 = 0,1 mmol

      HCl        →          H+       +       Cl–

0,1 mmol          0,1 mmol

[OH–] = Kb . Rumus Larutan Penyangga Basa[OH–] = 10-5 . Contoh Soal Larutan Penyangga Basa 2[OH-] = 10-5 . 0,9802

pOH = – log 10-5. 0,9802

pOH = – log 10-5 – log 0,9802

pOH = 5 – (-0,0087)

pOH = 5,0087

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 5,0087

pH = 8,9913

Jadi, pH larutan penyangga setelah ditambah larutan HCl tersebut adalah 8,9913.

3. Menentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml NaOH 0,05 M

mmol NaOH = M . V = 0,05 . 2 = 0,1 mmol

  NaOH      →     Na+ +    OH– 

0,1 mmol                    0,1 mmol

[OH–] = Kb . Rumus Larutan Penyangga Basa[OH–] = 10-5 . Contoh Soal Larutan Penyangga Basa 3[OH-] = 10-5 . 1,0202

pOH = – log 10-5 . 1,0202

pOH = – log 10-5 – log 1,0202

pOH = 5 – log 1,0202

pOH = 5 – 0,0087

pOH = 4,9913

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 4,9913

pH = 9,0087

Jadi, pH larutan penyangga setelah ditambah larutan NaOH tersebut adalah 9,0087.

Dari perhitungan-perhitungan di atas, terbukti bahwa dengan ditambahkannya sedikit asam atau basa ke dalam larutan penyangga, pH relatif konstan.

Demikianlah pembahasan tentang Larutan Penyangga atau buffer, baik dari segi pengertian, konsep komponennya, rumus dan contoh soal. Semoga bermanfaat!

Referensi:
  • studiobelajar.com
  • rumuspintar.com
  • pakarkimia.com