buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

BUFEER DAN KAPASITAS BUFFER

A. Tujuan

Adapun tujuan pada percobaan ini adalah untuk memperkenalkan cara pembuatan buffer dan penetapan pH larutan, serta penentuan kapasitasny kapasitasnya. a.

B. Landasan Teori

Menurut teori Arrhenius, zat yang dalam air menghasilkan ion H

+

disebut

asam danbasa adalah zat yang dalam air terionisasi menghasilkan ion OH

-

.

Kemudian Bronsted –  Bronsted  – Lowry Lowry mengemukakan teori bahwa asam adalah spesi yang memberi H

+

( donor proton ) dan basa adalah spesi yang menerima H

+

(akseptor

proton). Namun Lewis lebih menekankan pada perpindahan elektron bukan pada perpindahan proton, sehingga ia mendefinisikan : asam penerima pasangan elektron dan basa adalah donor pasangan elekton (Milady, 2010). Asam lemah adalah asam yang tidak  terionisasi secara signifikan dalam +

larutan. Semakin besar nilai K a, maka semakin banyak pembentukan H , sehingga pH larutan semakin kecil. Nilai K a asam lemah berkisar antara 1.8×10

-16

dan 55.5

(http://id.wikipedia.org). Basa lemah adalah salah satu yang tidak berubah seluruhnya menjadi ion hidroksida dalam larutan. Contohnya Amonia, Amonia adalah basa lemah yang khas. Sudah sangat jelas amonia tidak mengandung ion hidroksida, tetapi amonia bereaksi dengan air untuk menghasilkan ion amonium dan ion hidroksida (Clark, 2007).

Asam lemah yang bereaksi CH 3COOH dititrasi oleh basa kuat NaOH.Sebelum basa tersebut ditambahkan larutan hanya berisi asam lemah, sehingga harga pH diberikan oleh perhitungan keadaan equilibriumnya. Jika kemudian basa kuat ditambahkan, maka basa kuat menerima 4 kuantitas stokiometrik dari asam lemah dengan persamaan: CH3COOH + NaOH

-

CH3COO + H2O

Saat titik ekivalen semua asam asetat dan NaOH terlarut, sehingga -

terbentuk CH3COO dan harga pH-pun ditentukan oleh larutan CH3COO- atau pH>7 (perhatikan untuk titrasi asam lemah- basa kuat pH ≠ 7.Setelah titik ekivalen tersebut nilai pH ditentukan oleh sisa basa kuatnya.Untuk titrasi asam lemah oleh basa luat, harga pH awal lebih tajam dari titrasi asam-basa kuat.Semakin lemah asam, maka titik ekivalen makin inflection.Untuk asam yang sangat lemah tidak  mungkin untuk mendeteksi titik ekivalen.Bagi aspek sistem pengendalian kondisi lemah lebih mudah untuk dikendalikan. Hal tersebut terjadi oleh karena gain yang diperlukan untuk menaiikan pH dari asam-netral ke kondisi basanya mempunyai rentang penguatan yang lebar (Irawan et al, 2004) Larutan penyangga atau larutan buffer atau dapar merupakan suatu larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu.Adapun sifat yang paling menonjol dari larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat.Disamping itu it u larutan penyangga p enyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam lemah dengan basa konjugatnya

ataupun oleh basa lemah dengan asam konjugatnya.Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen komponen-komponen pembentuknya (Zulfiky, 2003). Buffer (larutan penyangga, dapar) merupakan larutan yang menahan pH bila asam atau basa ditambahkan atau bila larutan larutan diencerkan.Buffer asam -

terdiri dari dari asam lemah dengan garam asam. Garam menyebabkan ion A , yaitu basa konjugat konjugat dari asam HA. Buffer basa terdiri dari basa lemah lemah dan garam dari basa itu untuk (untuk menyediakan asam konjugatnya) (Daintith, 2010). Larutan buffer adalah larutan yang terdiri dari (1) asam lemah atau basa lemah dan (2) garamnya; keduaa komponen itu harus ada.Larutan ini mampu melawan perubahan pH ketika terjadi penambahan sedikit asam atau sedikit basa.Buffer sangat penting dalam system kimia dan bioloi.pH dalam tubuh manusia sangat beragam dari satu cairan ke cairan lainnya; misalnya, pH darah adalah sekitar 7,4, sementara pH cairan lambung sekitar 1,5. Nilai-nolai pH ini, yang penting agar enzim dapat bekerja dengan benar dan agar tekanan osmotik  tetap seimbang, dalam kasus dipertahankan oleh buffer (Chang, 2006). Derajat keasaman pH dan kapasitas buffer  saliva ditentukan oleh susunan kuantitatif dan kualitatif elektrolit di dalam saliva terutama ditentukan oleh susunan bikarbonat, karena susunan bikarbonat sangat konstan dalam saliva dan berasal dari kelenjar saliva. Derajat keasaman saliva dalam keadaan normal antara 5,6 – 7,0 7,0 dengan rata-rata pH 6,7. Dengan bertambahnya sekresi saliva akan menyebabkan menyebabkan peningkatan kapasitas buffer  saliva sehingga dapat menetralkan pH

-

plak yang asam, karena bertambahnya ion bikarbonat (HCO3 ) yang berperan dalam kapasitas buffer saliva (Soesilo et al, 2005). Larutan buffer buffer harus mengandung konsentrasi asam yang yang culup tinggi untuk bereaksi denagn ion OH

-

yang ditambahkan kepadanya dan harus

mengandung konsentrasi konsentrasi basa yang sama tingginya untuk bereaksi dengan ion H

+

yang ditambahkan. Selain itu, komponen asam dan basa dari buffertidak boleh saling menghabiskan dalam suatu reaksi penetralan.Persyaratan ini dipenuhi oleh pasangan asam-basa asam-basa konjugat (asam lemah dan basa konjugatnya atau basa lemah dan asam konjugatnya) (Chang, 2006). Kasitas buffer yaitu keefektifan larutan buffer, bergantung pada jumlah asam dan basa konjugat yang menyusun buffer tersebut. Semakin besar  jumlahnya, semakin semakin besar buffernya buffernya (Chang, 2006). 2006).

C. Alat dan Bahan

1. Alat Adapun alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu erlenmeyer 250 mL, gelas ukur 10 dan 100 mL, corong, gelas kimia 250 mL, buret 50 mL, statif dan klem, pH meter, dan pipet tetes. 2. Bahan Adapun bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu Asam fosfat 0,1 M, Natrium Hidroksida 0,1 M dan Buffer asetat 0,1 M dengan ß sama dengan0,01, 0,05, dan 0,100, serta tissue.

D. Prosedur Kerja 

Titrasi H3PO4 0,1 M dengan NaOH 0,1 M Asam Fosfat 0,1 M -

Dititrasi dengan NaOH 0,1 M Perlahan-lahan dengan tiap-tiap penambahan sebanyak 1 mL sampai pH larutan stabil. Amati dan catat perubahan pH yang terjadi pada tiap penambahan NaOH dengan menggunakan pH meter.

-

Hasil pengamatan pengamatan



Titrasi Buffer Asetat Asetat dengan NaOH NaOH 0,1 M Buffer asetat 0,01 M, ß = 0,01, 0,05, dan 0,100

-

-

Dititrasi dengan NaOH 0,1 M Perlahan-lahan dengan tiap-tiap penambahan sebanyak 0,5 ml sampai pH larutan stabil. Amati dan catat perubahan pH yang terjadi pada tiap penambahan NaOH dengan menggunakan menggunakan pH meter.

Hasil pengamatan

E. Hasil Percobaan 1) Hasil Pengamatan a. Titrasi H3PO4 0,1 M

Volume H3PO4

Volume NaOH 0,1 M

No

pH 0,1 M

(ml)

1

10 ml

1

7,11

2

10 ml

2

7,12

3

10 ml

3

7,13

4

10 ml

4

7,14

5

10 ml

5

7,14

6

10 ml

6

7,10

7

10 ml

7

7,06

8

10 ml

8

7,08

9

10 ml

9

7,06

10

10 ml

10

7,07

11

10 ml

11

7,02

12

10 ml

12

7,02

13

10 ml

13

7,02

14

10 ml

14

7,03

15

10 ml

15

7,02

b. Titrasi CH3COONa (β = 0,1)

Volume CH3COONa

Volume NaOH 0,1 M

No

pH 0,1 M

(ml)

1

10 ml

1

7,13

2

10 ml

2

7,15

3

10 ml

3

7,15

4

10 ml

4

7,06

5

10 ml

5

7,08

6

10 ml

6

7,06

7

10 ml

7

7,03

8

10 ml

8

7,34

9

10 ml

9

7,22

10

10 ml

10

7,11

11

10 ml

11

7,15

12

10 ml

12

7,14

13

10 ml

13

7,13

c. Titrasi CH3COONa (β = 0,01), 0,01), pH awal = 7,04

Volume CH3COONa

Volume NaOH 0,1 M

No

pH 0,1 M

(ml)

1

10 ml

1

6,88

2

10 ml

2

7,08

3

10 ml

3

7,04

4

10 ml

4

6,98

5

10 ml

5

7,10

6

10 ml

6

7,00

7

10 ml

7

7,31

8

10 ml

8

7,27

9

10 ml

9

7,00

10

10 ml

10

7,20

11

10 ml

11

7,11

d. Titrasi CH3COONa (β = 0,015), pH awal = 7,07

Volume CH3COONa

Volume NaOH 0,1 M

No

pH 0,1 M

(ml)

1

10 ml

1

7,05

2

10 ml

2

7,05

3

10 ml

3

7,04

4

10 ml

4

7,03

5

10 ml

5

7,10

6

10 ml

6

7,29

7

10 ml

7

7,14

8

10 ml

8

7,15

9

10 ml

9

7,14

10

10 ml

10

7,11

2). Perhitungan 

Penyusun larutan Buffer Fosfat pH = 3 +

H3PO4 + H2O

H3O + H2PO4

-

pKa = 2,23 pH

[] []

=

pKa +

[] []



pH –  pH – pKa pKa

[] []



3 – 2,23  – 2,23

[] []



0,77

log log log

[] []



5,8

Jadi, [garam] : [asam] = 5,8 :1



Penyusun larutan Buffer pH = 8 -

+

H2PO4 + H2O

H3O + HPO4

-

pKa = 7,21 pH

[] [ [] ]

=

pKa +

[] []



pH –  pH – pKa pKa

[] []



8 – 7,21  – 7,21

log

[] []



0,79

[] []



6,6166

log log

Jadi, [garam] : [asam] = 6,6166 :1

Reaksi : H3PO4 + NaOH



Na3PO4 + H2O

Cara penentuan kapasitas buffer asetat pH = 5 Jika tersedia 0,1 M CH 3COONa dan 0,1 M CH 3COOH, maka : β = 2,303 x C

 [   ] [ [  ]

= 2,303 x 0,2 x = 2,303 x 0,2 x = 0,0658 x 10



            

-5

Penyusun larutan Buffer Fosfat pH = 3 +

H3PO4 + H2O

H3O + H2PO4

-

pKa = 2,23 pH

[] []

=

pKa +

[] []



pH –  pH – pKa pKa

[] []



 – 2,23 3 – 2,23

log

[] []



0,77

[] []



5,8

log log

Jadi, [garam] : [asam] = 5,8 :1

Jika H3PO4 0,1 M dalam 100 mL maka setara 100 mL x 0,1 M = 10 mmol garam : asam

x

=

5,8 : 1

=

5,8 : x

=

    

=

1,724 mmol x 98

=

168,965 mg

=

0,168 gr Na2HPO4

⁄ 

Maka untuk membuat buffer fosfat pH 3 larutkan 0,168 gr Na 2HPO4 dalam larutan H3PO4 0,1 M 100 mL.

3). Kurva hasil Percobaan

Kurva Titrasi H 3PO4 7.25 7.2 7.15    H    p

7.1

pH

7.05 7 0

5

10

Volume NaOH (mL)

15

20

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,1) 7.4 7.35 7.3 7.25    H    p

7.2

7.15

pH

7.1 7.05 7 0

2

4

6

8

10

12 12

14 14

Volume NaOH (mL)

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,01) 7.4 7.3 7.2    H    p

7.1 pH

7 6.9 6.8 0

2

4

6

8

10

12 12

Volume NaOH (mL)

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,015) 7.35 7.3 7.25    H    p

7.2

7.15 pH

7.1 7.05 7 0

2

4

6

8

Volume NaOH (mL)

10

12 12

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond. 2006. Kimia Dasar Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Clark,

Lemah.http://www.che-isJim. 2007.  Basa Kuat dan Basa Lemah. try.org/materi_kimia/kima_fisika1/kesetimbanga try.org/materi_kimia/kima_fisika 1/kesetimbangan_asam_bas n_asam_basa/basa_kuat a/basa_kuat _dan_basa_lemah/.Diakses _dan_basa_lemah/.Diakses 21 Mareet 2011.

Daintith, Jonh. 2010. Kamus Lengkap Kimia. Erlangga: Jakarta. http://id.wikipedia.org/wiki/asam-lemah. Diakses 21 Maret 2011. Irawan, M.K., Hendra, C. 2004. Perancangan Kontrol Ph Pada Proses Titrasi  Jurnal Proses Penetralan pH . Jurusan Teknik Fisika  –  Asam Basa. Jurnal Fakultas Teknologi Industri. Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya. Mildy, Sahri David. 2010. Teori Asam Basa. http://sahri.ohlog.com/teori-asambasa.oh80823.html. Diakses 21 Maret 2011. Soesilo, Diana, Rinna E.S., Indeswati D. 2005. Peranan sorbitol dalam mempertahankan kestabilan pH saliva pada proses pencegahan karies. Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Airlangga: Surabaya. Zulkifly,

Oktavian. 2003. http://zulfiky.blogspot.com/2010/03/larutanpenyangga.html. Diakses pada 18 maret 2011.

F. Pembahasan

Buffer merupakan campuran dari asam lemah dengan garamnya yang berasal dari basa kuat atau basa lemah dengan garamnya yang berasal dari asam kuat. Bufer adalah sistem cairan yang cenderung mempertahankan perubahan pH +

-

 jika terjadi penambahan penambahan sedikit asam (H ) atau basa (OH ). Suatu sistem bufer terdiri dari asam lemah l emah (donor proton) dan basa konjugasinya (akseptor proton). Larutan buffer sederhana dapat dibuat dengan menambahkan asam asetat (CH3COOH) dan natrium asetat (CH 3COONa) dalam jumlah yang sama ke dalam air. Konsentrasi kesetimbangan baik asam maupun basa konjugat (dari CH3COONa) diasumsikan sama dengan konsentrasi awalnya. Ini karena (1) -

CH3COOH adalah asam lemah dari hidrolisis ion CH 3COO sangat kecil dan (2) -

keberadaan ion CH 3COO

menekan ionisasi CH 3COOH dan keberadaan -

CH3COOH menekan hidrolisis ion CH 3COO . Larutan yang mengandung kedua zat ini mampu menetralkan asam atau basa yang ditambahkan.Natrium asetat, suatu elektrolit kuat, terionisasi sempurna -

dalam air. Dalam buffer asam misalnya molekul HA dan ion A ada bersama. Bila asam ditambahkan, maka sebagian besar kelebihan proses diambil oleh basa. Bila basa ditambahkan, maka sebagian besar ion hidroksida bereaksi dengan asam yang tak teroksidasi. Proses pembuatan buffer dicontohkan pada pembuatan buffer fosfat pH 3. Pembuatan dimulai dengan perhitungan yang diawali dengan memilih pKa asam fosfat yang mendekati pH buffer fosfat yang diinginkan. Karena pH buffer fosfat yang diinginkan pH 3, maka kita memilih pKa dari asam fosfat yaitu 2,33. Setelah

itu untuk mencari nilai perbandingan asam dan garamnya, maka digunakan persamaan Henderson-Hasselbalch. Hasil dari persamaan tersebut kemudian didapatkan perbandingan anatara garam dan asamnya adalah 5,8 : 1. Begitupun dengan penyusun larutan buffer pH 8, dipilih pKa 7,21, sehingga didapatkan hasil perbandingan antara garam dan asaam yaitu 6,6166 : 1. Pada percobaan dilakukan proses titrasi H 3PO4 0,1 M dengan NaOH 0,1 M (β=0,1 , 0,01, dan 0,015) dengan NaOH 0,1 M. tiap mL. Juga CH 3COONa 0,1 M (β=0,1, ini menggunakan proses titrasi atau pengenceran. Pengujian nilai pH dilakukan menggunakan alat pH meter. Dan berdasarkan hasil pengamatan didapatkan nilai pH hanya sedikit menimbulkan perubahan pH. Bahkan perubahan pH-nya tidak  teratur dan naik turun. Ini dikarenakan alat pH meter yang digunakan tidak bagus atau dengan kata lain pH meter tersebut kemungkinan rusak.

G. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat duambil dari percobaan yaitu:

1. Buffer dibuat dengan mencampurkan asam lemah/basa lemah dan garamnya dengan perbandingan tertentu. 2. Penetapan pH larutan menggunakan metode titrasi dan pengukurannya dapat menggunakan pH meter. 3. Penentuan kapasitas buffer berdasarkan persamaan Koppel dan Spiro, serta Van Slyke, yaitu:

      [    ]