Larutan Penyangga Dan Hidrolisis Garam

Larutan penyangga

Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat.

Larutan penyangga tersusun dari asam lemah dengan basa konjugatnya atau oleh basa lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi di antara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi.

Komponen Larutan Penyangga

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

·         Asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A-), campuran ini menghasilkan larutan bersifat asam.

·         Basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan larutan bersifat basa.

Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:

·         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.

·         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 mengikat baik 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:

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)

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)

Perhitungan pH Larutan Penyangga

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

Larutan penyangga basa

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

[OH-] = Kb x b/valxg

atau

pOH = p Kb - log b/g

pH = 14 - pOH

dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah

b = konsentrasi basa lemah

g = konsentrasi 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.

Hidrolisis Garam

Definisi Hidolisis Garam

Peristiwa pelarutan suatu garam tidak selalu menghasilkan larutan yang bersifat netral. Sebagai contoh, larutan tembaga (II) sulfat bersifat asam, sementara natrium asetat bersifat basa. Sedangkan larutan natrium klorida bersifat netral. Hal tersebut dikarenakan reaksi disosiasi garam di dalam air yang membentuk ion. Proses sebuah reaksi dari anion atau kation garam yang membentuk larutan asam atau basa disebut reaksi hidrolisis. Dengan kata lain, reaksi hidrolisis adalah kebalikan darireaksi netralisasi. Konstanta (tetapan) kesetimbangan pada reaksi disebut dengan tetapan hidrolisis (K_h).

Hidrolisis Garam Asam

Garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam. Amonia adalah contoh basa lemah, dan reaksinya dengan asam kuat akan menghasilkan garam dengan pH kurang dari 7. Sebagai contoh, perhatikan reaksi berikut:

HCl + NH₄OH  NH₄⁺ + Cl^- + H₂O

Di dalam larutan, ion NH₄⁺ bereaksi lebih lanjut dengan air (melakukan reaksi hidrolisis) menurut reaksi berikut:

NH₄⁺ + H₂O  NH₃ + H₃O⁺

Tetapan keasaman dapat diturunkan dari harga K_w dan K_b.

        [H3O+] [NH3] [OH-]

Ka = ------------------------

           [NH4+][OH-]

   = Kw / Kb 

Hidrolisis Garam Basa

Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa. Kebasaan tersebut dikarenakan reaksi hidrolisis basa konjugat dari asam (lemah) yang digunakan pada reaksi netralisasi. Sebagai contoh, natrium asetat terbentuk pada reaksi antara asam asetat (asam lemah) dan natrium hidroksida (basa kuat). Ketika garam terlarut, ionisasi yang terjad adalah:

NaAc  Na⁺ + Ac^-

Dengan adanya air, ion asetat akan mengalami hidrolisis sebagai berikut:

H₂O + Ac^-  HAc + OH^-

Dan tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini adalah K_b dari basa konjugat Ac^- dari asam HAc sebagai berikut:

                  [HAc] [OH-]

      Kb  =  -----------

                [Ac-]

             [HAc] [OH-]  [H+]

      Kb  =  -----------  ---

                 [Ac-]    [H+]

               [HAc]    [OH-][H+]

      Kb  =  ---------- ---------

               [Ac-]       [H+]

          =  Kw / Ka