Kinerja Larutan Penyangga

Bagaimana cara kerja / kinerja larutan penyangga? Sobat Materi Kimia SMA, larutan penyangga memiliki kemampuan untuk mempertahankan pH larutan jika ke dalam larutan itu ditambahkan sedikit asam atau basa; atau diencerkan. Bagaimanakah kinerja larutan penyangga bekerja dalam mempertahankan pH larutannya dari pengaruh asam, basa, atau pengenceran?
Mengapa larutan penyangga dapat mempertahankan pH jika ditambah sedikit asam atau basa? Tinjau larutan penyangga dengan komponen asam lemah CH₃COOH dan basa konjugatnya CH₃COO^–.
Jika asam kuat ditambahkan ke dalam larutan penyangga, berarti memasukkan ion H⁺ yang dapat bereaksi dengan basa konjugatnya.

Jika basa kuat ditambahkan ke dalam larutan penyangga, berarti memasukkan ion OH– yang bereaksi dengan asam lemahnya.

Penambahan H+ atau OH– ke dalam larutan penyangga akan menggeser posisi kesetimbangan CH₃COOH ↔ CH₃COO^– ke arah pengurangan gangguan sekecil mungkin (prinsip Le Chatelier).

Pergeseran posisi kesetimbangan menyebabkan konsentrasi asam lemah dan basa konjugatnya berubah. Jika H⁺ ditambahkan, konsentrasi asam bertambah, sedangkan konsentrasi basa konjugat berkurang. Pada penambahan OH^– terjadi sebaliknya.
Perubahan konsentrasi asam lemah dan basa konjugat akibat penambahan H⁺ atau OH^– cukup berarti, tetapi pH larutan penyangga relatif tidak berubah sebab pH larutan ditentukan oleh perbandingan [asam]:[basa konjugat], di samping pKa atau pKb.
Grafik disamping menunjukkan perubahan pH larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH dan CH₃COONa terhadap penambahan ion H⁺ dan OH^–. pH berkurang sekitar 0,5 satuan jika ditambahkan ion H⁺ atau ion OH^– tidak lebih dari 0,5 mol.

a) Penambahan Asam atau Basa Secara Kuantitatif

Ada dua prinsip utama dalam menentukan pH larutan penyangga ketika sejumlah kecil asam atau basa ditambahkan, yaitu:

1) Prinsip Stoikiometri: diasumsikan bahwa penambahan asam atau basa bereaksi sempurna dengan ion-ion dalam larutan penyangga.
2) Prinsip kesetimbangan: ion-ion dalam larutan penyangga membentuk kesetimbangan yang baru setelah ditambah sedikit asam atau basa.
Contoh:
Berapakah pH larutan penyangga yang dibuat dari CH₃COOH 0,5 M dan CH₃COONa 0,5 M  jika ke dalam 100 mL larutan itu ditambahkan HCl 0,01 mol? Bagaimanakah perubahan pH yang terjadi?
Penyelesaian:
Spesi utama yang terdapat dalam larutan adalah: H⁺, CH₃COO^–, dan CH₃COOH, persamaan reaksi kesetimbangannya: CH3COOH(aq) ↔ CH3COO^–(aq) + H⁺(aq)
Aspek Stoikiometri:
Jumlah mol CH₃COOH, CH₃COO^–, H⁺ sebelum penambahan HCl adalah:
CH₃COOH = 0,05 mol; CH₃COO^– = 0,05 mol; H⁺ = x mol.
Setelah HCl ditambahkan, jumlah mol H⁺ sama dengan jumlah mol HCl yang ditambahkan: H⁺ = 0,01 mol (hasil ionisasi asam asetat diabaikan).
Diasumsikan semua ion H⁺ (dari HCl) yang ditambahkan bereaksi sempurna dengan basa konjugatnya, CH3COO–.
H⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)→ CH₃COOH(aq)
Berdasarkan reaksi ini akan dihasilkan komposisi mol yang baru:

• CH₃COOH = (0,05 + 0,01) mol = 0,06 mol = 60 mmol
• CH₃COO^– = (0,05 – 0,01) mol = 0,04 mol = 40 mmol
• H⁺ = 0 mol

Aspek Kesetimbangan:
Setelah terjadi reaksi antara H⁺ (dari HCl) dengan basa konjugat dari larutan penyangga, sistem membentuk kesetimbangan yang baru.
Konsentrasi molar sebelum dan sesudah tercapai kesetimbangan yang baru dapat dihitung sebagai berikut.
[CH3COOH]₀ = 60 mmol/100mL = 0,6 M
[CH3COO^–]₀ = 40 mmol/100 mL = 0,4 M
Setelah kesetimbangan yang baru tercapai, konsentrasi molar dalam keadaan setimbang adalah sebagai berikut.

Persamaan tetapan ionisasi kesetimbangannya adalah:

Catatan:
Nilai x pada pembilang (0,6–x) relatif kecil sehingga dapat diabaikan.
Penyelesaian terhadap persamaan tersebut, diperoleh nilai x = 2,7 × 10^–5. Jadi, konsentrasi H⁺ setelah penambahan HCl sebesar 2,7 × 10^–5 M.
Nilai pH larutan penyangga setelah penambahan HCl 0,01 mol:
pH = –log [H⁺] = –log (2,7 × 10^–5) = 4,57.
Nilai pH sebelum penambahan HCl = 4,74. Setelah HCl ditambahkan, pH larutan berubah menjadi 4,57 (berubah sekitar 0,17 satuan).

b. Pengenceran Larutan Penyangga

Mengapa pH larutan penyangga tidak berubah jika diencerkan? Untuk memahami hal ini, dapat ditinjau dari persamaan Henderson- Hasselbalch.

Nilai pH larutan penyangga hanya ditentukan oleh pKa dan perbandingan konsentrasi molar pasangan asam basa konjugat. Nilai Ka atau pKa dari asam lemah tidak bergantung pada konsentrasi asam, tetapi bergantung pada suhu. Oleh sebab itu, pengenceran larutan penyangga tidak akan mengubah nilai pKa.
Konsentrasi molar pasangan asam basa konjugat akan berubah jika volume larutan berubah sebab konsentrasi bergantung pada volume total larutan. Pengenceran larutan akan mengubah semua konsentrasi spesi yang ada dalam larutan, tetapi karena perubahan konsentrasi dirasakan oleh semua spesi maka perbandingan konsentrasi molar pasangan konjugat asam basa tidak berubah. Akibatnya, pH larutan tidak berubah.
Sobat-sobat di kelas XI, selanjutnya akan mempelajari kesetimbangan kelarutan garam yang sukar larut

Related Articles

BY WAILAN SUNANDRI