Pengertian dan Aplikasi Larutan Penyangga

Pengertian dan Aplikasi Larutan Penyangga – Sebagaimana diuraikan sebelumnya, jika ke dalam larutan garam yang kation atau anionnya terhidrolisis, misalnya larutan NH₄Cl ditambahkan NH₃ maka akan terbentuk kesetimbangan antara ion NH₄⁺ dan NH₃. Sistem larutan seperti ini dinamakan larutan penyangga. Salah satu sifat penting dari larutan penyangga adalah dapat mempertahankan pH larutan.

 

Pengertian Larutan Penyangga

Berdasarkan Teori Asam-Basa Arrhenius, larutan yang mengandung campuran asam lemah dan garam yang anionnya senama dengan asam lemah tersebut akan membentuk larutan penyangga. Contohnya, NH₃COOH dan CH₃COONa. Demikian juga jika larutan mengandung campuran basa lemah dan garam yang kationnya senama dengan basa lemah akan membentuk larutan penyangga. Contohnya, NH₄OH dan NH₄Cl.

Berdasarkan Teori Asam-Basa Bronsted-Lowry, larutan yang mengandung campuran dari pasangan asam lemah dan basa konjugat atau basa lemah dan asam konjugatnya akan membentuk larutan penyangga.

Jadi pengertian larutan penyangga adalah larutan yang bisa mempertahankan pH, jika ditambahka asam atau basa kuat. Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang pH-nya tidak berubah sama sekali jika ditambahkan air.

 

Contoh Larutan Penyangga

Contoh aplikasi larutan penyangga:
a. NH₃(aq) + H₂O(l)⇄ NH₄⁺(aq) + OH^–(aq)
^{Basa lemah                                          Asam konjugat}

b. H₂PO₄^–(aq) ⇄ HPO₄^2–(aq) + H⁺(aq)
^{Asam lemah                            Basa konjugat}

Prinsip larutan penyangga berdasarkan teori asam basa Arrhenius terbatas hanya untuk campuran asam lemah dan garamnya atau basa lemah dan garamnya, sedangkan prinsip berdasarkan Bronsted-Lowry lebih umum, selain asam lemah dan garamnya (contoh a), juga mencakup campuran garam dan garam (contoh b). Tinjau contoh (b), sistem kesetimbangan asam lemah dan basa konjugatnya dapat berasal dari garam NaH₂PO₄ dan Na₂HPO₄. Jika kedua garam ini dicampurkan, akan terbentuk larutan penyangga.

Misalkan kita mencampurkan 50 mL larutan CH₃COOH 0,5 M dan 50 ml larutan CH₃COONa 0,5 M. spesi utama yang terdapat dalam larutan penyangga adalah CH₃COOH, CH₃COO^–, Na⁺, H⁺, dan H₂O. Asam asetat adalah asam lemah dan dalam larutan terionisasi sebagian membentuk kesetimbangan:

CH₃COOH(aq)⇄ CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq)

Garam natrium asetat terionisasi sempurna membentuk ion Na⁺ dan ion CH₃COO^–. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

CH₃COONa(aq)→Na⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)

Konsentrasi ion CH₃COO^– dari garam lebih banyak dibandingkan dari hasil ionisasi asam asetat. Akibatnya, di dalam larutan, konsentrasi ion CH₃COO^– ditentukan oleh konsentrasi garam. Dengan demikian, konsentrasi ion-ion dalam sistem kesetimbangan ditentukan oleh konsentrasi asam asetat dan konsentrasi ion asetat yang berasal dari garam.

CH₃COOH(aq)⇄ CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq)
^{Asam asetat                            Ion asetat}

Kemudian kita campurkan kembali 50 mL NaH₂PO₄ 0,5 M dan 50 mL Na₂HPO₄ 0,5 M. spesi utama yang terdapat dalam larutan penyangga adalah: Na⁺, H₂PO₄^–, HPO₄^2–, H⁺, dan H₂O. Dalam larutan, garam natrium dihidrogen fosfat dan natrium hydrogen fosfat terionisasi sempurna, persamaan reaksinya sebagai berikut.

NaH₂PO₄(aq)→Na⁺(aq) + H₂PO₄^–(aq)

Na₂HPO₄(aq)→2Na⁺(aq) + HPO₄^2–(aq)

Kedua anion tersebut membentuk asam basa konjugat dan berada dalam keadaan kesetimbangan. Oleh karena ion H₂PO₄^– memiliki tingkat keasaman lebih kuat dibandingkan ion HPO₄^2– maka H₂PO₄^– berperan sebagai asam dan HPO₄^2– sebagai basa konjugatnya. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

H₂PO₄^–(aq)⇄ HPO₄^2–(aq) + H⁺(aq)

Oleh karena ion H₂PO₄^– berasal dari garam NaH₂PO₄ dan ion HPO₄^2–dari garam Na₂HPO₄ maka konsentrasi ion-ion dalam system kesetimbangan ditentukan oleh konsentrasi garam-garamnya.

 

Aplikasi Prinsip Larutan Penyangga

Cairan darah dalam tubuh manusia memiliki sifat penyangga karena mampu mengendalikan pH dalam darah. Salah satu fungsi darah adalah membawa oksigen untuk disebarkan ke seluruh sel. Fungsi ini bergantung pada pH darah.

Sel darah merah, khususnya atau hemoglobin bekerja optimal sebagai pembawa oksigen pada pH sekitar 7,4. Jika pH cairan darah berubah maka kerja hemoglobin akan menurun, bahkan kemampuannya akan hilang jika pH cairan darah di atas 10 atau di bawah 5. Cairan darah mengandung asam lemah H₂CO₃ dan basa konjugatnya:

HCO₃^– (dari garam NaHCO₃ dan KHCO₃). Kedua spesi ini bertanggung jawab dalam mempertahankan pH cairan darah agar sel darah merah bekerja secara optimal. Jika seseorang meminum sedikit asam atau basa, seperti air jeruk atau minuman bersoda maka minuman tersebut akan terserap oleh darah.

Kemudian, cairan darah akan mempertahankan pH-nya dari gangguan asam atau basa yang dimakan atau diminum seseorang. Jika cairan darah tidak memiliki sifat penyangga maka akan bersifat asam, yang tentunya mengganggu kinerja darah. Akan tetapi, karena cairan darah memiliki sifat penyangga, penambahan sedikit asam atau basa tidak mengubah pH cairan darah sehingga kinerja darah tetap optimal.

Air laut juga memiliki sifat penyangga yang berasal dari garam-garam dan udara yang terlarut dalam air laut. Di dalam air laut terkandung garam-garam natrium, kalium, magnesium, dan kalsium dengan anion-anion seperti klorida, sulfat, karbonat, dan fosfat. Sifat penyangga air laut dapat berasal dari NaHCO₃ dan gas CO₂ dari udara yang terlarut. Di dalam air laut, gas CO₂ terlarut dan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

H₂O(l) + CO₂(g)⇄ H₂CO₃(aq)

Oleh karena asam karbonat adalah asam lemah dan dalam air laut terkandung garam natrium hidrogen karbonat maka kedua senyawa itu akan membentuk larutan penyangga, melalui reaksi kesetimbangan:

H₂CO₃(aq)⇄ HCO₃^–(aq) + H⁺(aq)

Konsentrasi H₂CO₃ berasal dari gas CO₂ terlarut dan konsentrasi HCO₃^–berasal dari garam yang terkandung dalam air laut. Jika air hujan yang umumnya besifat asam tercurah ke laut atau air dari sungai-sungai mengalir ke laut dengan berbagai sifat asam dan basa maka sifat asam dan basa itu tidak akan mengubah pH air laut. Dengan kata lain, pH air laut relatif tetap.

Jika Anda ingin memiliki larutan yang mempunyai nilai pH mulai dari 1 sampai 14 dan tahan lama di laboratorium, Anda dapat membuat larutan-larutan tersebut dari larutan penyangga. Nilai pH larutan penyangga tidak berubah walaupun disimpan dalam kurun waktu yang lama.

 

Demikianlah bahasan kami mengenai pengertian dan aplikasi larutan penyangga. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi di lain kesempatan dan bahasan (maglearning.id).