PRINSIP KERJA LARUTAN PENYANGGA
Seperti yang kita ketahui, konsentrasi ion H+ dan ion OH– baik pada asam, basa, maupun air menentukan nilai pH suatu larutan. Namun, penambahan sedikit asam, sedikit basa, atau sedikit air (pengenceran) pada larutan penyangga tidak menyebabkan perubahan pH. Hal ini dikarenakan adanya sistem kerja pada larutan penyangga yang dapat meniadakan atau mengurangi jumlah ion H+ atau OH– yang ditambahkan melalui reaksi kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan merupakan reaksi bolak balik yang menyebabkan laju reaktan dan produk sama dan konsentrasi keduanya tetap. Jika konsentrasi salah satu zat ditambah, maka reaksi kesetimbangan akan bergeser menjauhi zat yang ditambah konsentrasinya. Namun, jika konsentrasi suatu zat dikurangi, maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang dikurangi konsentrasinya.
Kita telah mengetahui bahwa 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. Lalu, tahukah kamu bagaimana prinsip atau cara kerja dari larutan penyangga agar dapat mempertahankan pH-nya jika ditambahkan sedikit asam atau basa. Yuk, simak video berikut untuk memahami prinsip kerja larutan penyangga.
Berdasarkan video di atas, dapat diketahui bahwa pH larutan penyangga tidak banyak berubah atau bisa dikatakan tetap, meskipun ke dalam larutan ditambahkan sedikit air, sedikit asam, ataupun sedikit basa karena komponen asam berfungsi menahan kenaikan pH, sedangkan komponen basa berfungsi menahan penurunan pH. Berdasarkan video juga diketahui bahwa prinsip dari larutan penyangga, yaitu:
A. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Asam
Untuk mengetahui prinsip kerja larutan penyangga asam, kita gunakan salah satu contoh larutan penyangga seperti yang terdapat dalam video yaitu larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH (asam lemah) dan CH₃COO– (basa konjugasinya). Dalam larutan tersebut, terdapat reaksi kesetimbangan:
CH₃COOH (aq) ⇄ CH₃COO– (aq) + H+ (aq)
a. Pada penambahan asam
).png)
Gambar 1. Penambahan Asam Pada Larutan Penyangga Asam
Ion H+ dari asam akan menambah konsentrasi H+ pada larutan. Adanya penambahan konsentrasi ion H+ dalam larutan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri. Kemudian, ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH₃COO– membentuk molekul CH₃COOH.
CH₃COO– (aq) + H+ (aq) ⇄ CH₃COOH (aq)
Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion H+, sehingga pH dapat dipertahankan.
b. Pada penambahan basa
)%20(1).png)
Gambar 2. Penambahan Basa Pada Larutan Penyangga Asam
Ion OH– dari basa akan bereaksi dengan ion H+ dan membentuk air. Adanya reaksi antara ion OH– dan ion H+ menyebabkan konsentrasi H+ berkurang sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan. Asam CH₃COOH dalam larutan akan terionisasi membentuk H+.
OH– (aq) + H+ (aq) ⇄ H₂O (l)
CH₃COOH (aq) ⇄ CH₃COO– (aq) + H+ (aq)
Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion H+, sehingga pH dapat dipertahankan.
c. Pada penambahan air (pengenceran)
Derajat ionisasi asam lemah CH₃COOH akan bertambah besar, yang berarti jumlah ion H+ dari ionisasi CH₃COOH juga bertambah. Akan tetapi, karena volume larutan juga bertambah, pengaruh penambahan konsentrasi H+ menjadi tidak berarti. Dengan demikian, nilai pH larutan tidak mengalami perubahan.
B. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Basa
Untuk mengetahui prinsip kerja larutan penyangga basa, kita gunakan salah satu contoh seperti yang terdapat dalam video yaitu larutan penyangga yang mengandung NH₃ (basa lemah) dan NH₄+ (asam konjugasinya). Dalam larutan tersebut, terdapat reaksi kesetimbangan:
NH₃ (aq) + H₂O (l) ⇄ NH₄+ (aq) + OH– (aq)
a. Pada penambahan asam
)%20(2).png)
Gambar 3. Penambahan Asam Pada Larutan Penyangga Basa
Ion H+ dari asam akan mengikat ion OH– dalam larutan. Hal ini menyebabkan konsentrasi ion OH– berkurang dan kesetimbangan bergeser ke kanan. Kemudian, basa NH₃ dalam larutan akan terionisasi membentuk OH–.
H+ (aq) + OH– (aq) ⇄ H₂O (l)
NH₃ (aq) + H₂O (l) ⇄ NH₄+ (aq) + OH– (aq)
Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion OH–, sehingga pH dapat dipertahankan.
b. Pada penambahan basa
)%20(3).png)
Gambar 4. Penambahan Basa Pada Larutan Penyangga Basa
Ion OH– dari basa akan menambah konsentrasi OH– dalam larutan. Hal ini menyebabkan reaksi kesetimbangan bergeser ke kiri. Kemudian, NH₄+ akan mengikat ion OH– membentuk NH₃ dan H₂O.
NH₄+ (aq) + OH– (aq) ⇄ NH₃ (aq) + H₂O (l)
Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion OH–, sehingga pH dapat dipertahankan.
c. Pada penambahan air (pengenceran)
Derajat ionisasi basa lemah akan bertambah besar, yang berarti jumlah OH– dari ionisasi NH₃ bertambah. Akan tetapi, karena volume larutan juga bertambah, pengaruh penambahan konsentrasi OH– menjadi tidak berarti. Dengan demikian, nilai pH larutan tidak mengalami perubahan.
Referensi:
Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Lew, Kristi. 2009. Essential Chemistry: Acids and Bases. New York: Chelsea House.
McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Petrucci, Ralph H. et al. 2017. General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.
Purba, Michael. 2006. Kimia 2B untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.
Retnowati, Priscilla. 2005. SeribuPena Kimia SMA Kelas XI
Jilid 2. Jakarta: Erlangga.