LARUTAN PENYANGGA

Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang pH-nya relatif tetap (tidak berubah) pada penambahan sedikit asam atau sedikit basa. Ditinjau daru komposisi zat penyusunnya, sistem larutan penyangga dibagi menjadi dua, yaitu sistem penyangga asam dan basa konjugasinya serta sistem penyangga basa dan asam konjugasinya.
Sistem penyangga asam dan basa konjugasinya
Larutan penyangga ini dibuat secara langsung dari campuran asam lemah dengan basa konjugasinya atau campuran asam lemah dengan garamnya.
Contoh :
Mereaksikan :
CH₃COOH dari CH₃COONa            :
CH₃COOH           : asam lemah
CH₃COONa         : basa konjugasi
H3PO₄ dan NaH₂PO₄                      :
H3PO₄                      : asam lemah
NaH₂PO₄                 : basa konjugasi
Selain dibuat secara langsung, juga dapat dibuat secara tidak langsung, yakni dengan mereaksikan asam lemah berlebihan dengan basa kuat.
Contoh :
Mereaksikan 100 mL larutan  CH₃COOH 0,1M dengan 50 mL NaOH 0,1M sehingga secara stokiometri dalam 150 mL campuran yang dihasilkan terdapat 0,005 mol CH₃COOH (sisa reaksi) dan CH₃COO^– (hasil reaksi)

Sistem penyangga basa dan asam konjugasinya
Larutan penyangga ini dibuat secara langsung dari campuran basa lemah dengan asam konjugasinya atau campuran basa lemah dengan garamnya.
Contoh :
Mereaksikan larutan NH_3­ atau NH₄OH dengan larutan NH₄Cl sehingga terdapat NH₄OHdan NH₄⁺ yang berasal dari ionisasi NH₄Cl.
Selain dibuat secara langsung juga dapat dibuat secara tidak langsung, yakni dengan mereaksikan basa lemah berlebihan dengan asam kuat.
Contoh :
Mereaksikan 100 mL larutan NH_4­OH 0,1M dengan 50 mL larutan HCl 0,1M sehingga secara stokiometri dalam 150 mL campuran yang dihasilkan terdapat 0,005 mol NH₄OH (sisa reaksi) dan NH₄⁺ (hasil reaksi)

pH larutan penyangga

1. Sistem penyangga asam dengan basa konjugasinya

• Disebut juga buffer asam
• Buffer asam → asam lemah + basa konjugasinya
• Harga pH lebih kecil dari 7 (pH < 7)
• Tergantung dari harga Ka asam lemah dan perbandingan mol asam lemah (n_A) dan mol basa konjugasinya (n_G).

    atau     
Contoh :
Hitung pH larutan penyangga yang dibuat dari 100 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 200 mL CH₃COONa 0,1 M (Ka CH₃COOH = 10⁵)
Jawab :
CH₃COOH            = 100 mL x 0,1 mol L^-1      = 10 mmol (asam)
CH₃COONa          = 200 mL x 0,1 mol L^-1      = 20 mmol (basa konjugat)

2. Sistem penyangga basa dengan asam konjugasinya

• Disebut juga buffer basa
• Buffer basa → basa lemah + asam konjugasinya
• Harga pH lebih besar dari 7 (pH > 7)
• Tergantung dari harga Kb pada basa lemah dan perbandingan mol basa lemah (n_B) serta mol asam konjugasinya (n_G)

    atau    
Contoh :
Dalam 1 liter larutan terdapat 0,01 mol NH₃  dan 0,02 mol NH₄⁺ yang berasal dari kristal (NH₄)SO₄. Jika Kb NH₃ = 10^-5, maka berapa pH larutan tersebut?
Jawab :

Hitung pH larutan yang dibuat dari campuran 100 mL larutan NH₄OH 0,1 M dengan 50 mL larutan HCl 0,1 M (Kb NH₄OH = 10^-5)
Jawab :
NH₄OH = 100 mL x 0,1 mol L^-1 = 10 mmol
HCl = 50 mL x 0,1 mol L^-1 = 5 mmol



Daya penahan larutan penyangga
Pada dasarnya suatu larutan yang tersusun dari asam lemah dan basa konjugasi merupakan suatu sistem kesetimbangan dalam air, yang melibatkan kesetimbangan air dan asam lemah. Penambahan larutan asam lemah atau basa ke dalam suatu larutan penyangga dalam batas-batas tertentu dapat dipertahankan, tetapi pada penambahan yang berlebihan atau pengenceran yang berlebihan tetap akan mengalami perubahan.
Contoh:
Dalam 1 liter larutan penyangga yang mengandung larutan CH₃COOH 0,1M dan CH₃COO^– 0,1 M ditambahkan 10 mL larutan HCl 0,1M. (Ka CH₃COOH = 10^-5) Tentukan pH larutan penyangga :

1. Sebelum ditambah HCl dan
2. Setelah ditambah HCl

Jawab :
1. Sebelum ditambah HCl

2. Setelah ditambah HCl
Jumlah mol sebelum ditambah HCl
CH₃COOH = 0,1 mol/L x 1 L = 0,1 mol
CH₃COO^– = 0,1 mol/L x 1 L = 0,1 mol
HCl yang ditambahkan = 0,1 mol/L x 0,01 L = 0,01 mol
Jumlah mol H⁺ = 0,01 mol
Pada penambahan HCl, ion H⁺ dari HCl bereaksi dengan ion CH₃COO^–,
CH₃COO^– + H⁺ → CH₃COOH
Sehingga jumlah mol :
CH₃COOH = 0,1 + 0,001 mol = 0,101 mol
CH₃COO^– = 0,1 – 0,001 mol = 0,099 mol
Maka

pH = 5- log 1,02
maka perubahan pH yang terhadi sebesar 0,005.
Larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari
Reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh manusia melibatkan enzim sebagai katalisator yang hanya dapat bekerja dengan baik pada pH tertentu (pH optimumnya) sehingga diperlukan adanya pH yang relatif tetap. Di dalam tubuh terdapat pasangan asam-basa konjugasi yang berfungsi sebagai larutan penyangga untuk mempertahankan harga pH.
Contoh sistem penyangga dalam tubuh :

1. Penyangga karbonat (H₂CO₃/HCO₃), berfungsi untuk menjaga pH darah (ekstra sel)
2. Penyangga fosfat (H₂PO₄/HPO₄), berfungsi menjaga pH cairan intra sel
3. Penyangga asam amino/protein.

Apabila mekanisme pengaturan pH dalam tubuh gagal (dapat terjadi saat kira sakit jantung, ginjal, diabetes, diare terus menerus) maka pH dapat turun ke bawah 7 atau naik di atas 7,8 sehingga menyebabkan kerusakan permanen pada organ tubuh atau bahkan kematian.

SUMBER  http://bisakimia.com/2014/02/16/larutan-penyangga/