larutan penyangga

Komponen Larutan Penyangga

Secara umum, larutan penyangga digambarkan sebagai campuran yang terdiri dari:

1. Asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A-), campuran ini menghasilkan larutan bersifat asam.
2. Basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan larutan bersifat basa.
   Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:

1. 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 natriumNa), kalium, barium, kalsium, dan lain-lain.

2. 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.

Cara kerja larutan penyangga

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:

1. Larutan penyangga asam

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

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)

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)

2. Larutan penyangga basa

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung NH3 dan NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

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)

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)

[sunting] Perhitungan pH Larutan Penyangga

1. Larutan penyangga asam

Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:

[H+] = Ka x a/valxg

atau

pH = p Ka - log a/g

dengan, Ka = tetapan ionisasi asam lemah

              a  = jumlah mol asam lemah

              g  = jumlah mol basa konjugasi

2. Larutan penyangga basa

Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:

[OH-] = Kb x b/valxg

atau

pH = p Kb - log b/g

dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah

              b  = jumlah mol basa lemah

              g  = jumlah mol asam konjugasi

Fungsi Larutan Penyangga

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. Pada obat tetes mata mempunyai pH yang sama dengan cairan tubuh kita, agar tidak menimbulkan efek samping.

Dalam ilmu kimia, garam adalah senyawa ionik yang terdiri dari ion positif (kation) dan ion negatif (anion), sehingga membentuk senyawa netral (tanpa bermuatan). Garam terbentuk dari hasil reaksi asam dan basa. Komponen kation dan anion ini dapat berupa senyawa anorganik seperti klorida (Cl⁻), dan bisa juga berupa senyawa organik seperti asetat (CH₃COO⁻) dan ion monoatomik seperti fluorida (F⁻), serta ion poliatomik seperti sulfat (SO₄²⁻). Natrium klorida (NaCl), bahan utama garam dapur adalah suatu garam.
Ada banyak macam-macam garam. Garam yang terhidrolisa dan membentuk ion hidroksida ketika dilarutkan dalam air maka dinamakan garam basa. Garam yang terhidrolisa dan membentuk ion hidronium di air disebut sebagai garam asam. Garam netral adalah garam yang bukan garam asam maupun garam basa. Larutan Zwitterion mempunyai sebuah anionik dan kationik di tengah di molekul yang sama, tapi tidak disebut sebagai garam. Contohnya adalah asam amino, metabolit, peptida, dan protein.
Larutan garam dalam air (Misalnya natrium klorida dalam air) merupakan larutan elektrolit, yaitu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Cairan dalam tubuh makhluk hidup mengandung larutan garam, misalnya sitoplasma dan darah. Tapi, karena cairan dalam tubuh ini juga mengandung banyak ion-ion lainnya, maka tidak akan membentuk garam setelah airnya diuapkan.

Ciri-ciri

Warna

Kalium dikromat, garam berwarna jingga yang digunakan sebagai pigmen

Mangan dioksida, garam yang berwarna hitam

Garam dapat berwarna cerah dan transparan (contohnya natrium klorida), Buram, dan kadang juga berwarna metalik dan berkilau (Besi disulfida).
Garam dapat berwarna macam-macam, seperti misalnya di bawah ini:

• kuning (natrium kromat),
• jingga (kalium dikromat),
• merah (kalium ferisianida),
• mauve (kobalt klorida heksahidrat),
• biru (tembaga sulfat pentahidrat, ferric hexacyanoferrate),
• ungu (kalium permanganat),
• hijau (nikel klorida heksahidrat),
• putih (natrium klorida/garam dapur),
• tidak berwarna (Magnesium Sulfate Heptahidrat) dan
• hitam (mangan dioksida).

Rasa

Di semua garam, ada 5 rasa berbeda, yaitu: asin (natrium klorida), manis (timbal (II) asetat, beracun kalau sampai tertelan), asam (kalium bitartrat), pahit (magnesium sulfat), dan gurih (monosodium glutamat).

Bau

Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat ("garam kuat") biasanya stabil dan tidak berbau, sedangkan garam yang terbentuk dari asam lemah maupun basa lemah ("garam lemah") lebih berbau karena disebabkan oleh asam konjugasinya (contohnya asetat (asam asetat) pada (cuka) dan sianida seperti hidrogen sianida) atau bisa juga karena basa konjugasinya (contohnya garam amonium seperti amonia). Dekomposisi parsial ini bisa dipercepat dengan penambahan air, karena hidrolisis merupakan setengah bagian lain dari reaksi reversibel yang membentuk garam lemah.

Ion

Nama-nama garam diawali dengan nama ion kation (contohnya, natrium atau amonium) diikuti dengan nama ion anion (contohnya, klorida atau asetat).
Ion yang termasuk kation diantaranya:

Besi (II) oksida (FeO)

Besi (III) oksida (Fe₂O₃)                                                                                                                                                                                                                  

• Amonium NH₄⁺
• Kalsium Ca²⁺
• Besi Fe²⁺ and Fe³⁺
• Magnesium Mg²⁺
• Kalium K⁺
• Pyridinium C₅H₅NH⁺
• Quaternary ammonium NR₄⁺
• Natrium Na⁺

Ion yang termasuk anion termasuk:

• Asetat CH₃COO⁻ (asam asetat)
• Karbonat CO₃²⁻ (asam karbonat)
• Klorida Cl⁻ (asam klorida)
• Sitrat HOC(COO⁻)(CH₂COO⁻)₂ (asam sitrat)
• Sianida C≡N⁻ (asam sianida)
• Hidroksida OH⁻ (air)
• Nitrat NO₃⁻ (asam nitrat)
• Nitrit NO₂⁻ (asam nitrit)
• Oksida O²⁻ (air)
• Fosfat PO₄³⁻ (asam fosfat)
• Sulfat SO₄²⁻ (asam sulfat)

Pembentukan garam

Timbal(II) sulfat (PbSO₄)

Reaksi kimia untuk menghasilkan garam antara lain:

1. Reaksi antara asam dan basa, misalnya asam klorida (HCl) + amoniak (NH₃) → amonium klorida (NH₄Cl).
2. Reaksi antara logam dan asam kuat encer, misalnya Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂. Keterangan: logam mulia umumnya tidak bereaksi dengan cara ini.
3. Reaksi antara logam dan nonlogam, misalnya, Ca + Cl₂ → CaCl₂
4. Reaksi antara basa dan oksida asam, misalnya, 2 NaOH + Cl₂O → 2 NaClO + H₂O
5. Reaksi antara asam dengan oksida basa, misalnya, 2 HNO₃ + Na₂O → 2 NaNO₃ + H₂O
6. Garam juga dapat dibentuk apabila 2 garam yang berbeda dicampur. Ion-ion mereka akan membentuk campuran baru, misalnya:

Pb(NO₃)₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → PbSO₄(s) + 2 NaNO₃(aq)

• Garam asam juga dikenal sebagai garam hidrogen.
• Garam alkali juga dikenal sebagai garam basa.