Buffer dan kapasitas buffer

      

BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER

A.    Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum kali ini yakni memperkenalkan cara pembuatan buffer dan menetapkan pH larutan, serta penentuan kapasitasnya.

B.     Landasan Teori.

Larutan adalah campuran homogen dua zat atau lebih yang saling melarutkan dan masing-masing zat penyusunnya tidak dapat dibedakan lagi secara fisik.  Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven. Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan ini dinyatakan dalam konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi (Ghinina, 2011).

Buffer dapat didefinisikan sebagai campuran asam/basa lemah dengan garamnya yang dapat mempertahankan Ph larutan saat ditambahkan asam/basa dalam jumlah relatif sedikit. Mekanisme buffer dapat mempertahankan pH larutan adalha akibat pengaruh ion yang sama (common ion effect) (Anonim : 2012). Adanya alkalinitas dalam reactor dengan konsentrasi tertentu dapat menjadi penyangga (Buffer) agar pH tetap pada kondisi netral apabila terjadi penambahan asam, sehingga kesetimbangan proses dengan normal (Padmono,Djoko,2007)

secara keseluruhan dapat tetap berjalanPada referensi lain dijelaskan larutan penyangga atau larutan buffer atau larutan dapar merupakan suatu larutan yang dapat menahan perubahan pH yang besar ketika ion – ion hidrogen atau hidroksida ditambahkan, atau ketika larutan itu diencerkan (Underwood, A.L., 2002 ). Buffer dapat mempertahankan pH nya tidak berarti pH tidak akan berubah. Perubahan dan gangguan yang besar dalam sistem dapat merubah pH meskipun telah ditambahkan buffer ke dalamnya. Hal ini karena buffer hanya menjaga agar pH tidak terlalu berubah signifikan dengan adanya perubahan konsentrasi ion hidrogen dalam system (Alpiopiot : 2012).

Larutan penyangga terjadi karena adanya campuran asam lemah dengan basa konjugasinya (dalam garam) atau campuran basa lemah dengan basa konjugasinya (dalam garam) (Forum Tentor : 2011). Kebutuhan buffer kadang menyulitkan karena hampir setiap analisa membutuhkan kondisi pH tertentu yang relatif stabil. Karena banyaknya macam dan jenis buffer, pemilihan buffer yang akan digunakan menjadi masalah tersendiri. Dalam memilih buffer, yang harus diperhatikan adalah pH optimum serta sifat-sifat biologisnya. Banyak jenis buffer yang mempunyai impact terhadap sistem biologis, aktivitas enzim, substrate, atau kofaktor (wahyu : 2008).

Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:

1.         Larutan penyangga yang bersifat Asam.

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang merupakan basa konjugasi dari asamnya. Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam lemahnya dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan. Pada umumnya basa kuat yang digunakan seperti natrium, kalium, barium, kalsium, dan lain-lain.

2.         Larutan  penyangga yang bersifat basa.

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang garamnya berasal dari asam kuat. Adapun cara lainnya yaitu dengan mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih (Pencinta Lingkungan:2010).

Larutan Penyangga asam :

HA                  H⁺ + A^-

Penambahan asam kuat atau ion H+ pada larutan ini akan meningkatkan jumlah ion H+ dalam larutan, maka akan mendesak ion H+ yang ada, sehingga menggeser reaksi kesetimbangan ke kiri. Pergeseran ini menyebabkan jumlah ion A- dalam larutan berkurang karena digantikan oleh jumlah ion A- dari garam sehingga jumlahnya relatif tetap untuk mempertahankan kesetimbangan tersebut. Ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO- membentuk molekul CH3COOH. Jika yang ditambahkan ke dalam larutan adalah basa, maka ion OH- yang berasal dai basa tersebut akan bereaksi dengan ion H+ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ dapat dipertahankan atau pH larutan buffer asam tersebut tetap stabil atau bertahan. Apabila suatu basa lemah dicampur dengan asam konjugasinya maka akan terbentuk suatu larutan buffer basa. Larutan ini akan mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Misalnya larutan campuran NH3 dengan ion amonium (NH4+). Larutan buffer basa juga dapat terjadi dari campuran suatu basa lemah dengan suatu asam kuat di mana basa lemah dicampurkan berlebih (Underwood, A.L., 2002 ).

Larutan penyangga basa :

Jika ke dalam larutan ditambahkan suatu asam kuat, maka ion H+ yang berasal dari asam itu akan mengikat atau bereaksi dengan ion OH-. Hal itu menyebabkan kesetimbangan larutan menjadi bergeser ke kanan sehingga konsentasi ion OH- dapat dipertahankan atau dengan kata lain pH larutan stabil atau dapat bertahan. Demikian juga pada penambahan suatu basa kuat, jumlah ion OH- dalam larutan akan bertambah. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan larutan menjadi bergeser ke kiri sehingga konsentasi ion OH- dapat dipertahankan dan pH larutan tidak berubah (Underwood, A.L., 2002 ).

Contoh :  NH₄OH dengan NH₄Cl. Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung NH₃ dan NH₄⁺ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

       Pada penambahan asam

Jika ditambahkan suatu asam, maka ion H⁺ dari asam akan mengikat ion OH^-. Hal tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Disamping itu penambahan ini menyebabkan berkurangnya komponen basa (NH₃), bukannya ion OH^-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH₃ membentuk ion NH₄⁺.

NH₃ (aq)  +  H⁺(aq)  →  NH₄⁺ (aq)

       Pada penambahan basa

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH₄⁺), membentuk komponen basa (NH₃) dan air.

NH₄⁺ (aq) +  OH^-(aq)  →  NH₃ (aq)  +  H₂O(l)  (Anonim : 2011).

Keefektifan suatu larutan penyangga dalam menahan perubahan pH persatuan asam atau basa kuat ditambahkan, mencapai nilai maksimumnya ketika rasio asam penyangga terhadap garam adalah satu. Dalam titrasi asam lemah, titik maksimum keefektifan ini dicapai bila asam tersebut ternetralkan separuh, atau pH = pKa. Kapasitas suatu penyangga merupakan ukuran keefektifannya dalam perubahan pH pada penambahan asam atau basa. Semakin besar konsentrasi asam dan basa konjugasinya, semakin besar kapasitas penyangga. Kapasitas penyangga dapat didefinisikan secara kuantitatif dengan jumlah mol basa kuat dibutuhkan untuk mengubah pH 1 L larutan sebesar 1 pH satuan (Vogel : 1979).

C.       Alat dan Bahan

·            Alat

Adapun Alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu :

1.      Statif dan klem

2.      Buret

3.      Erlenmeyer

4.      Corong

5.      Gelas kimia 250 mL

6.      Gelas ukur 50 mL

7.      Filler

8.      Piper ukur 10 mL dan 25 mL

9.      Pipet tetes

·            Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu :

1.      NaOH 0,1 M

2.      CH₃COOH 0,1 M 65 mL, 4 mL, 7 mL

3.      Asam Sitrat 0,1 M 39,8 mL

4.      CH₃COONa 0,1 M 135 mL, 196 mL, 193 mL.

5.      Indicator phenolftalein

6.      NaH₂PO₄

A.    Pembahasan

Pada praktikum ini, dilakukan pembentukan buffer dengan menggunakan pasangan asam lemah dan garamnya. Asam lemah yang digunakan yaitu asam asetat dengan garamnya natrium asetat

CH₃COOH + NaOH                            CH₃COONa + H₂O

     Asam                                                   Garam

dan asam sitrat dan natrium sitrat. Berdasarkan pengertian buffer pada literature, maka asam lemah akan dicampur dengan garamnya dengan volume yang telah ditentukan hingga membentuk larutan. Selain dilakukan pembentukan buffer, kali ini juga akan diukur pH awal dan pH setiap 1 ml NaOH pada  proses titrasi dengan menggunakan pH meter.

Buffer yang telah dibuat diambil 10 ml lalu disimpan pada gelas ukur, lalu diukur pH awal. Setelah itu, larutan buffer ditambahkan beberapa tetes indicator phenolftalein lalu dititrasi dengan menggunakan NaOH sebagai basa kuat pentitran. Pada buffer asetat dibuat dalam 3 kapasitas, yaitu kapasitas 0,01 0,015 dan 0,10. Angka 0,01 0,015 dan 0,10 adalah nilai resisten atau kemampuan untuk mempertahankan pH suatu larutan buffer. Buffer asetat untuk kapasitas 0,01 10 ml mempunyai pH awal 7,88 yang bila dibandingkan dengan pH yang seharusnya dimiliki suatu larutan asam tidak sesuai. Pada literature, larutan asam memiliki pH < 7. Perbedaan pH asam ini mungkin terjadi karena kelalaian pada saat praktikum. Selanjutya buffer 0,01 tadi ditambahkan 2 tetes indicator fenolftalein dan dititrasi dengan NaOH. Tujuan awal adalah mengukur pH setiap titrasi 1 ml NaOH, tetapi  buffer asetat telah mencapai batas titrasi pada volume 0,2 ml NaOH yang ditandai dengan perubahan warna dengan pH akhir 12. Bila dibandingkan pH awal dan pH akhir terjadi kenaikan pH sebesar 4,12. Hal ini membuktikan teori bahwa pH pada buffer dapat berubah dengan adanya pengenceran. Selanjutnya dilakukan perlakuan yang sama pada buffer asetat dengan kapasitas 0,015 dan 0,10. Diperoleh pH awal untuk buffer asetat kapasitas 0,015 sebesar 7,1 dan mencapai akhir titran pada volume 0,2 ml NaOH dengan pH akhir 11,7. Buffer asetat kapasitas 0,10 diperoleh pH awalnya sebesar 6,2 dan mencapai batas titrasi pada volume 0,4 ml NaOH dengan pH akhir 11,5.

Pada pembuatan buffer fosfat, diambil sejumlah volume asam sitrat dan NaH₂PO₄ yang disatukan dalam gelas kimia 250 ml, dilarutkan kedua larutan ini hingga menjadi larutan buffer fosfat. Lalu diambil 10 ml sampel dan diukur pH awal dan diperoleh pH awal sebesar 2,6. Selanjutnya ditetesi 2 tetes indicator, dan dititrasi seperti pada percobaan buffer asetat. Dilakukan titrasi hingga terjadi perubahan warna, dan setiap 1 ml NaOH diukur pH larutan. Pada 1 ml NaOH awal, diperoleh pH larutan sebesar 5,2. Pada 2 ml NaOH, pH larutan naik menjadi 6,2. pH terus bertambah setiap ml penambahan NaOH pada proses titrasi. Hingga akhir titrasi, pH larutan sebesar 11,1 pada volume 4,6 ml NaOH.

Dari percobaan ini, kemampuan buffer asetat dengan kapasitas 0,01 dalam mempertahankan pH lebih baik dibandingkan buffer fosfat, buffer asetat kapasitas 0,015 dan 0,1, dimana buffer asetat dengan kapasitas 0,01 mencapai titik akhir titrannya pada volume NaOH 0,2 ml dengan merubah pH dari 7,8 menjadi 12, terjadi kenaikan sebesar 4,2. Sedangkan pada buffer fosfat, untuk mencapai akhir titrasinya dibutuhkan 4,6 ml dan merubah pH dari 2,6 menjadi 11,1. Terjadi kenaikan yang sangat besar yaitu 8,5.

B.                 Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari praktikum ini :

Diperoleh pH larutan buffer. pH awal buffer fosfat 2,6 dan mencapai akhir tittasi pada volume 4,6 ml NaOH dengan pH akhir 11,1. Ph awal buffer asetat kapasitas 0,01 adalag 7,8 dan mencapai akhir titrasi pada volume 0,2 ml NaOH dengan pH akhir 12. Ph awal buffer asetat kapasitas 0,015 yairu 7,1 dan mencapai akhir titrasi pada volume 0,2 ml NaOH dengan pH akhir 11,7. pH awal buffer asetat kapasitas 0,10 adalah 6.2 dan mencapai akhir titrasi pada volume 0,4 ml NaOH dengan pH akhir 11.5.