laporan praktikum biologi sel dan molekuler buffer ajeng
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
Pembuatan Larutan Buffer
Kelompok :
Ruchyan Intani (13304241073)
Nurul Endah R (13304241074)
Ajeng Narulita Kusumas Tuti (13304244005)
Lanna Murpi Pertiwi (13304244010)
Yosi Titriasari Arumadewi (13304244014)
Pendidikan Biologi Internasional 2013
JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2014
PEMBUATAN LARUTAN PENYANGGA (BUFFER)
A. Tujuan
Membuat larutan penyangga Na-fosfat 0,2 M yang mempunyai pH 6,5 – 7,5.
B. Dasar Teori
1. PENGERTIAN LARUTAN BUFFER
Larutan penyangga (buffer) adalah larutan yang dapat menjaga
(mempertahankan) pH-nya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran
oleh air. pH larutan buffer tidak berubah (konstan) setelah penambahan sejumlah
asam, basa, maupun air. Larutan buffer mampu menetralkan penambahan asam
maupun basa dari luar.
Larutan buffer merupakan campuran dari asam lemah dan basa konyugasinya
maupun basa lemah dan asam konyugasinya. Sebagai contoh, campuran dari
larutan CH3COOH (asam lemah) dan larutan CH3COONa (basa konjugasi)
membentuk larutan buffer asam. Sedangkan salah satu contoh buffer basa yang
sering digunakan di laboratorium adalah campuran dari larutan NH3 (basa lemah)
dan NH4Cl (asam konjugasi).
Larutan buffer atau larutan penyangga adalah larutan yang terdiri dari asam
lemah dan garamnya yang dapat mempertahankan dan menjaga pH. Dalam
memilih buffer yang harus diperhatikan adalah pH optimum serta sifat biologisnya.
Banyak jenis buffer yang mempunyai dampak terhadap sistem biologis, aktivitas
enzim, serta substrat atau kofaktor. Sebagai contoh, buffer fosfat akan menghambat
aktivitas dari beberapa metabolik enzim termasuk karboksilase, fumarase, dan
phospoglukomutase. Barbitruate menghambat proses fosforilai ksidatif.
Buffer yang paling sering digunakan dalam membuat preparat elektron
adalah buffer fosfat (baik natrium fosfat atau campuran sodium dan kalium fosfat)
dan buffer dibuat dari asam cacodylic. Keduanya memiliki kisaran pH 6,5-7,5,
yang cukup efektif dalam pembuatan larutan buffer dalam membuat preparat,
selain itu pH tersebut merupakan kisaran pH pada sebagian besar jaringan dan sel.
Buffer fosfat lebih murah jika dibandingkan degan buffer dari asam caccodlac
dan tidak beracun. Sayangnya, molekul fosfat memiliki dampak negatif karena dapat
bereaksi dengan reagen sitokimia atau garam yang mengandung organisme. Buffer
asam caccodilac beracun karena mengandung arseik dan lebih mahal, namun tidak
memiliki gugus yang reaktif dan sangat cocok digunakan untuk pH yang mendekati
netral dengan bahan yang mengandung muatan positif yang dapat bereaksi dengan
buffer fosfat.
Saat bekerja dengan beragai prosedur sitokimia, seringkali diperlukan
mempersiapkan media inkubasi dengan pH tinngi atau rendah, sehingga diperlukan
penggunaan buffer yang lain. Buffer yang lain akan menghasilkan gambar dengan
kualitas lebih rendah daripada bufer fosfat dan asam cacodylat, tetapi kondisi pH
diperlukan untuk beberapa reaksi yang diingikan membutuhkan jenis buffer yang lain.
Buffer Tris misalnya, digunakan untuk konsentrasi pH tinggi sedangkan buffer asetat
digunakan untuk kondisi pH rendah.
Semua larutan penyangga digunakan untuk menjaga pH yang diinginkan dan
tonisitas dari larutan pada level yang dapat mencegah peristiwa plasmolisis atau
pembengkakan sel dan jaringan.
Dalam mengatur pH larutan buffer, komponen pada buffer dan larutan fiksatif
juga harus diperhatikan. Jika buffe sodium fosfat digunakan pada sel yang sebelumnya
telah tumbuh pada medium yang mengandung garam, akan lebih sesuai jika
mengginakan NaOH atau HCl untuk mengatur pH, karena ion baru akan diperkenalkan
ke sistem. Selain itu, Senyawa yang digunakan akan bereaksi dengan ion clorida maka
asam asetat adalah alternatif terbaik untuk pH yang lebih rendah.
2. SIFAT LARUTAN BUFFER
Larutan penyangga atau larutan buffer atau 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 ataupun oleh basa lemah dengan asam
konjugatnya. Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu
mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen pembentuknya.
3. KOMPONEN LARUTAN BUFFER
Secara umum, larutan penyangga digambarkan sebagai campuran yang terdiri
dari:
a. Asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A-), campuran ini menghasilkan
larutan bersifat asam.
b. Basa lemah (B) dan basa konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan
larutan bersifat basa.
Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:
a) 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.
b) 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.
4. CARA KERJA LARUTAN BUFFER
Pada bahasan sebelumnya telah disebutkan bahwa larutan penyangga
mengandung komponen asam dan basa dengan asam dan basa konjugasinya, sehingga
dapat mengikatbaik ion H+ maupun ion OH-. Sehingga penambahan sedikit asam
kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Berikut ini cara kerja
larutan penyangga:
a. Larutan penyangga asam
Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung
CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses
sebagai berikut:
1). Pada penambahan asam
Penambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke kiri.
Dimana ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO-
membentuk molekul CH3COOH.
CH3COO-(aq) + H+(aq) → CH3COOH(aq)
2). Pada penambahan basa
Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH- dari basa itu
akan bereaksi dengan ion H+ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan
kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ dapat
dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan berkurangnya komponen
asam (CH3COOH), bukan ion H+. Basa yang ditambahkan tersebut bereaksi
dengan asam CH3COOH membentuk ion CH3COO- dan air.
CH3COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l)
b. Larutan penyangga basa
Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung
NH3 dan NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai
berikut:
1). 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)
2). 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)
5. MENGHITUNG pH LARUTAN BUFFER
a. Larutan penyangga asam
Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam
suatu larutan dengan rumus berikut:
atau
dengan, Ka = tetapan ionisasi asam lemah
a = jumlah mol asam lemah
g = jumlah mol basa konjugasi
b. Larutan penyangga basa
Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+
dalam suatu larutan dengan rumus berikut:
atau
dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah
b = jumlah mol basa lemah
g = jumlah mol asam konjugasi
Sedangkan mol dapat dihitung dengan rumus:
Dan Ka atau Kb dapat dihitung dengan rumus:
6. FUNGSI LARUTAN BUFFER
Adanya larutan penyangga ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari
seperti pada obat-obatan, fotografi, industri kulit dan zat warna. Selain aplikasi
tersebut, terdapat fungsi penerapan konsep larutan penyangga ini dalam tubuh
manusia seperti pada cairan tubuh.
Cairan tubuh ini bisa dalam cairan intrasel maupun cairan ekstrasel. Dimana
sistem penyangga utama dalam cairan intraselnya seperti H2PO4- dan HPO42- yang
dapat bereaksi dengan suatu asam dan basa. Adapun sistem penyangga tersebut,
dapat menjaga pH darah yang hampir konstan yaitu sekitar 7,4.
Selain itu penerapan larutan penyangga ini dapat kita temui dalam kehidupan
sehari-hari seperti pada obat tetes mata.
7. MACAM-MACAM LARUTAN BUFFER
a. Buffer asam caccodylat
Buffer cacodylate digunakan untuk pH fisiologi dan biasanya dibentuk
dari garam sodium dan asam cacodylat dengan rumus kimia (CH3)3AsO2Na.
Bahan yang dibutuhkan
Air suling
Sodium cacodylat
HCL
pH meter
Prosedure
Untuk membuat 0,1M buffer cacodylat dengan pH 6,4-7,4, harus
dipersiapkan dua macam larutan. Larutan A adalam 0,2M sodium cacodylat.
Untuk membuat 0,2M sodium cacodylat, larutkan 4,28g sodium cacodylat
dalam 100 ml air suling dan atur pH hingga 7,2-7,4 dengan 0,1N HCl. Larutan
B adalah 0,2N HCl dibuat dengan menambahkan 16,6 mL HCl kedalam 1L air
suling. Untuk membuat larutan buffer, larutkan 50ml larutan A dengan larutan
B kemudian tambahkan air suling hingga volumemencapai 100 ml. Volume
larutan B bergantung pada pH yang diinginkan. Volume larutan B yang
dibutuhkan untuk pH beberapa pH dapat dilihat pada tabel dibawah
pH yang diinginkan pada suhu ruang Volume larutan B (mL)
6,4
6,6
6,8
7,0
7,2
7,4
36,8
26,8
18,8
12,8
8,4
5,6
b. Buffer Tris
Buffer Tris tidak dianjurkan sebaga salah satu buffer yang dignakan
dalam membuat preparat mikroskop elektron, karena akan bereaksi dengan
aldehid . Tetapi buffer ini merupakan iliha terbaik jika menginginkan pH
diatas 7,4.
Bahan yang dibutuhkan
o Air suling
o Tris (hidroksimetil) aminomethan
o HCl
Prosedur
o Larutan A: 0,2 Tris (2,4g tris dalam 100 ml air)
o Larutan B: 0,1 HCL (1,8 mL 36-38% HCL dalam 100 mL air)
o Untuk mempersiapkan 0,05 M buffer tris pada pH yang spesifik, 25
larutan A ditambahkan pada larutan B. Volume larutan B dan pH
dapat dilihat pada tabel dibawah. Kedua larutan kemudian dilarutkan
dalam air suling hingga 100 ml.
pH yang diinginkan pada suhu ruang Volume larutan B (mL)
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8
9,0
9,2
42,0
38,5
34,5
29,0
23,0
17,5
13,0
9,0
6,5
4,0
c. Buffer Sodium Asetat
Buffer sodium asetat digunakan apabila diperlukan pada pH rendah.
Bahan yang dibutuhkan:
o Air Suling
o Sodium astat (CH3COONa)
Prosedur :
o Menyiapkan larutan:
Larutan A: 0,2M sodium asetat (2,72g sodium asetat dalam 1L air)
Larutan B: 0,2M asam asetat (1,2g asam asetat dalam 100 mL air)
o Untuk mempersiapkan buffer asam asetat pada pH tertentu kedua
larutan dicampur dengan perbandingan yang dapat dilihat pada tabel
dibawah.
pH yang diinginkan pada
suhu ruang
Volume larutan A (mL) Volume larutan B (mL)
3,6
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4
5,6
8
13
20
30
40
50
60
70
80
90
92
87
80
70
60
50
40
30
20
10
C. Alat dan Bahan
1. Alat
Gelas beker 250 ml
Gelas kimia 1000 m
Erlenmeyer 100 ml
Gelas ukur 100 ml
Kaca pengaduk
pH meter
Timbangan
Pipet
Spatula
Kalkulator
Lemari es
2. Bahan
Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O : 27,6 gram
Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O : 53,6 gram
Aquades
3. Cara Kerja4.
Menimbang Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O 27.6 gram dengan menggunakan timbangan
Menentukan pH yaitu pH 6,5 dan pH 7,5
Melarutkan Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O 53.6 gram dalam aquades hingga mencapai volume yang ditentukan dengan menggunakan magnetic stir di
dalamgelas kimia 1000ml
Menimbang Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O 53.6 gram dengan menggunakan timbangan
Melarutkan Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O 27.6 gram dalam aquades hingga mencapai volume 1liter dengan menggunakan magnetic stir di dalam gelas kimia
1000 ml
Menghitung volume perbandingan monobasis dan dibasis yang akan dicampurkan yaitu Ph 6,5 dengan perbandingan monobasis sebanyak 69,4 ml dan dibasis
sebanyak 30,6 ml. sedangkan untuk pH 7,5 monobasis sebanyak 18,7 ml dan dibasis sebanyak 81,3 ml.
D. Pembahasan1. Perhitungan volume larutan :
a. Diketahui: Larutan natrium fosfat monobasis (NaH2PO4.H2O) (massa: 27,6g) Larutan natrium fosfat dibasis (Na2HPO4.7H2O) (massa: 52,6 g) Larutan buffer fosfat 0,2M
Ditanya:
Volume larutan natrium fosfat monobasis dan natrium fosfat monobasis yang diperlukan
untuk membuat larutn buffer dengan pH 6,5 dan 7,5
Jawab:
Asam lemah = NaH2PO4.H2O
Garam = Na2HPO4.7H2O
n=massaMr
M= nV (L)
Mol NaH2PO4.H2O = 27,6139
=0,2
Mol Na2HPO4.7H2O = 52,6268
=0,2
Konsentrasi NaH2PO4.H2O dalam 1 L larutan = 0,21
=0,2M
Jika telah sesuai, dimasukkan ke dalam lemari pendingin.
Jika telah sesuai dengan pH yang diinginkan, dimasukkan ke dalam lemari pendingin dengan menggunakan tabung erlemeyer
Konsentrasi Na2HPO4.7H2O dalam 1 L larutan = 0,21
=0,2 M
a. Larutan buffer dengan pH 6,5
PH=-log [H+]
6,5= -log [H+]
[H+]= 10-6,5
¿
10-6,5 ¿1,38 ×10−7 mol asammol garam
10-13 ¿0,19 ×10−13( mol asammol garam )
2
( mol asammol garam )
2
=¿ 10,19
mol garammol asam ¿ 1
0,44
n=M × V
Perbandingan mol NaH2PO4.H2O dan Na2HPO4.7H2O =M NaH 2 PO4
× V NaH 2 PO4
M Na2 H PO4×V Na2 H PO4
;
karena Molaritas keduanya sama maka perbandingan mol NaH2PO4.H2O dan Na2HPO4.7H2O sama dengan perbandingan volume keduanya
Misal volume NaH2PO4.H2O = x dan volume Na2HPO4.7H2O = y maka:
xy= 1
0,44→ y=0,44 x
x+ y=100
x+0,44 x=100
1,44 x=100 → x=69,4 ; y=30,6
Maka volume NaH2PO4.H2O yang dibutuhkan adalah 69,4 mL dan volume Na2HPO4.7H2O yang dibutuhkan adalah 30,6 mL
b. Larutan buffer dengan pH 7,5
PH=-log [H+]
7,5= -log [H+]
[H+]= 10-6,5
¿
10-7,5 ¿1,38 ×10−7 mol asammol garam
10-15 ¿19 ×10−15( mol asammol garam )
2
( mol asammol garam )
2
=¿ 119
mol garammol asam ¿ 1
4,36
Misal volume NaH2PO4.H2O = x dan volume Na2HPO4.7H2O = y maka:
xy= 1
4,36→ y=4,36 x
x+ y=100
x+4,36 x=100
5,36 x=100 → x=18,7 ; y=81,3
Maka volume NaH2PO4.H2O yang dibutuhkan adalah 18,7 mL dan volume Na2HPO4.7H2O yang dibutuhkan adalah 81,3 mL
E. KesimpulanLarutan buffer atau penyangga Na-fosfat 0,2 M yang mempunyai pH 6,5 dan 7,5 dapat dibuat dengan perbandingan volume sebagai berikut :
Larutan buffer ke Volume NaH2PO4.H2O Volume Na2HPO4.7H2O pH
Pertama 69,4 mL 30,6 mL 6,5
Kedua 18,7 mL 81,3 mL 7,5
DAFTAR PUSTAKA
Brown, Theodore L and H. Eugene Lemay. 1981. Chemistry The Central Science. 2nd edition.
New Jersey: Prentice Hall Inc.
Chayen, J. Bitensky dkk. 1969. A Guide to Practical Histochemistry. Philladelphia:
Lippincott.
Dykstra, Michael J. 1993. A Manual of Applied Techniques for Biological Electron
Microscope. New York: Plenum Pulishing Corporation.
Heslop, R.B. and P.L. Robinson. 1960. Anorganic Chemistry. New York: Elsevier Publishing
Company.
Wilbraham, Antony C, dkk. 1993. Chemistry. California: Addison-Wesley Publishing
Company.