buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

26
BUFEER DAN KAPASITAS BUFFER A. Tujuan Adapun tujuan pada percobaan ini adalah untuk memperkenalkan cara pembuatan buffer dan penetapan pH larutan, serta penentuan kapasitasnya. 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 – 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

Upload: ismayani-arifin

Post on 05-Aug-2015

203 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: 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 kapasitasnya.

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 – 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 Ka, maka semakin banyak pembentukan H+, sehingga

pH larutan semakin kecil. Nilai Ka 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).

Page 2: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

Asam lemah yang bereaksi CH3COOH 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 larutan penyangga merupakan

larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam lemah dengan basa konjugatnya

Page 3: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

ataupun oleh basa lemah dengan asam konjugatnya.Reaksi ini disebut sebagai

reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu mempunyai sifat berbeda dengan

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 dari asam HA. Buffer basa terdiri dari basa 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 dengan rata-rata pH 6,7. Dengan bertambahnya sekresi saliva akan

menyebabkan peningkatan kapasitas buffer saliva sehingga dapat menetralkan pH

Page 4: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

plak yang asam, karena bertambahnya ion bikarbonat (HCO3-) yang berperan

dalam kapasitas buffer saliva (Soesilo et al, 2005).

Larutan buffer harus mengandung konsentrasi asam yang culup tinggi

untuk bereaksi denagn ion OH- yang ditambahkan kepadanya dan harus

mengandung 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 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 besar buffernya (Chang, 2006).

Page 5: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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.

Page 6: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

Asam Fosfat0,1 M

Buffer asetat 0,01 M, ß = 0,01, 0,05, dan 0,100

D. Prosedur Kerja

Titrasi H3PO4 0,1 M dengan NaOH 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

Titrasi Buffer Asetat dengan NaOH 0,1 M

- 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 pH meter.

Hasil pengamatan

Page 7: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

E. Hasil Percobaan

1) Hasil Pengamatan

a. Titrasi H3PO4 0,1 M

NoVolume H3PO4

0,1 M

Volume NaOH 0,1 M

(ml)pH

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

Page 8: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

b. Titrasi CH3COONa (β = 0,1)

NoVolume CH3COONa

0,1 M

Volume NaOH 0,1 M

(ml)pH

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

Page 9: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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

NoVolume CH3COONa

0,1 M

Volume NaOH 0,1 M

(ml)pH

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

Page 10: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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

NoVolume CH3COONa

0,1 M

Volume NaOH 0,1 M

(ml)pH

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

Page 11: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

2). Perhitungan

Penyusun larutan Buffer Fosfat pH = 3

H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4-

pKa = 2,23

pH = pKa + log [ garam ]log [ asam ]

log[ garam][asam]

=¿ pH – pKa

log[ garam][asam]

=¿ 3 – 2,23

log[ garam][asam]

=¿ 0,77

[ garam][asam]

=¿ 5,8

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

Penyusun larutan Buffer pH = 8

H2PO4- + H2O H3O+ + HPO4

-

pKa = 7,21

pH = pKa + log [ garam ]log [ asam ]

log[ garam][asam]

=¿ pH – pKa

log[ garam][asam]

=¿ 8 – 7,21

log[ garam][asam]

=¿ 0,79

Page 12: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

[ garam][asam]

=¿ 6,6166

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

Reaksi :

H3PO4 + NaOH Na3PO4 + H2O

Cara penentuan kapasitas buffer asetat pH = 5

Jika tersedia 0,1 M CH3COONa dan 0,1 M CH3COOH, maka :

β = 2,303 x C Ka ¿¿

= 2,303 x 0,2 x 1,75 x 10−5

¿¿

= 2,303 x 0,2 x 1,75 x10−5

12,25 x 10−10

= 0,0658 x 10-5

Penyusun larutan Buffer Fosfat pH = 3

H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4-

pKa = 2,23

pH = pKa + log [ garam ]log [ asam ]

log[ garam][asam]

=¿ pH – pKa

log[ garam][asam]

=¿ 3 – 2,23

log[ garam][asam]

=¿ 0,77

Page 13: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

[ garam][asam]

=¿ 5,8

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

Page 14: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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

garam : asam = 5,8 : 1

= 5,8 : x

x =1 x (10 mmol)

5,8

= 1,724 mmol x 98 mgmol

= 168,965 mg

= 0,168 gr Na2HPO4

Maka untuk membuat buffer fosfat pH 3 larutkan 0,168 gr Na2HPO4 dalam

larutan H3PO4 0,1 M 100 mL.

3). Kurva hasil Percobaan

0 2 4 6 8 10 12 14 166.9

6.95

7

7.05

7.1

7.15

7.2

7.25

Kurva Titrasi H3PO4

pH

Volume NaOH (mL)

pH

Page 15: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

0 2 4 6 8 10 12 146.8

6.9

7

7.1

7.2

7.3

7.4

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,1)

pH

Volume NaOH (mL)

pH

0 2 4 6 8 10 126.9

6.957

7.057.1

7.157.2

7.257.3

7.35

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,015)

pH

Volume NaOH (mL)

pH

0 2 4 6 8 10 126.66.76.86.97

7.17.27.37.4

Kurva Titrasi Buffer Asetat (β = 0,01)

pH

Volume NaOH (mL)

pH

Page 16: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

DAFTAR PUSTAKA

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

Clark, Jim. 2007. Basa Kuat dan Basa Lemah.http://www.che-is-try.org/materi_kimia/kima_fisika1/kesetimbangan_asam_basa/basa_kuat_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 Asam Basa.Jurnal Proses Penetralan pH. Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri. Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya.

Mildy, Sahri David. 2010. Teori Asam Basa. http://sahri.ohlog.com/teori-asam-basa.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/larutan-penyangga.html. Diakses pada 18 maret 2011.

Page 17: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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 sedikit asam (H+) atau basa (OH-). Suatu sistem bufer

terdiri dari asam lemah (donor proton) dan basa konjugasinya (akseptor proton).

Larutan buffer sederhana dapat dibuat dengan menambahkan asam asetat

(CH3COOH) dan natrium asetat (CH3COONa) 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 CH3COO- sangat kecil dan (2)

keberadaan ion CH3COO- menekan ionisasi CH3COOH dan keberadaan

CH3COOH menekan hidrolisis ion CH3COO-.

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

Page 18: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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 H3PO4 0,1 M dengan NaOH 0,1 M

tiap mL. Juga CH3COONa 0,1 M (β=0,1, 0,01, dan 0,015) dengan NaOH 0,1 M.

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.

Page 19: buffer dan kapasitas buffer (ismayani)

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:

β=2,303. C H 3O+¿

¿¿¿ ¿