Materi SMA : Rangkuman Kimia Bab Larutan Penyangga

Oleh Naufaldi

Wednesday, February 27, 2013

Bagikan :

Tweet

Assalamu’alaikum . . . .

Hari ini baru aja di terangin masalah Materi SMA : Rangkuman Kimia Bab Larutan Penyangga. Ya sebenarnya sih hari kemarin. Tapi cuman sekilas. Langsung saja deh saya browsing dari internet. Jadi materi ini dari website http://www.chem-is-try.org dan http://budisma.web.id. Jadi kalau sobat butuh materi SMA silahkan ke sana.

Tapi jika ingin silahkan membaca Materi SMA : Rangkuman Kimia Bab Larutan Penyangga. SMA memang zamannya belajar. Gak cuman pacaran doing. Hehehe Selamat belajar ya kawan. Semoga materinya bermanfaat agi kalian semua.

Apakah yang dimaksud dengan larutan penyangga?

Definisi

Larutan penyangga adalah satu zat yang menahan perubahan pH ketika sejumlah kecil asam atau basa ditambahkan kedalamnya.

Larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan penyangga yang bersifat asam adalah sesuatu yang memiliki pH kurang dari 7. Larutan penyangga yang bersifat asam biasanya terbuat dari asam lemah dan garammya – acapkali garam natrium.

Contoh yang biasa merupakan campuran asam etanoat dan natrium etanoat dalam larutan. Pada kasus ini, jika larutan mengandung konsentrasi molar yang sebanding antara asam dan garam, maka campuran tersebut akan memiliki pH 4.76. Ini bukan suatu masalah dalam hal konsentrasinya, sepanjang keduanya memiliki konsentrasi yang sama.

Anda dapat mengubah pH larutan penyangga dengan mengubah rasio asam terhadap garam, atau dengan memilih asam yang berbeda dan salah satu garamnya.

Larutan penyangga yang bersifat basa

larutan penyangga yang bersifat basa memiliki pH diatas 7. Larutan penyangga yang bersifat basa biasanya terbuat dari basa lemah dan garamnya.

Seringkali yang digunakan sebagai contoh adalah campuran larutan amonia dan larutan amonium klorida. Jika keduanya dalam keadaan perbandingan molar yang sebanding, larutan akan memiliki pH 9.25. Sekali lagi, hal itu bukanlah suatu masalah selama konsentrasi yang anda pilih keduanya sama.

Bagaimana cara larutan penyangga bekerja?

Larutan penyangga mengandung sesuatu yang akan menghilangkan ion hidrogen atau ion hidroksida yang mana anda mungkin menambahkannya – sebaliknya akan merubah pH. Larutan penyangga yang bersifat asam dan basa mencapai kondisi ini melalui cara yang berbeda.

Larutan penyangga yang bersifat asam

Kita akan mengambil campuran asam etanoat dan natrium etanoat sebagai contoh yang khas.

Asam etanoat adalah asam lemah, dan posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri:

Penambahan natrium etanoat pada kondisi ini menambah kelebihan ion etanoat dalam jumlah yang banyak. Berdasarkan Prinsip Le Chatelier, ujung posisi kesetimbangan selanjutnya bergeser ke arah kiri.

Karena itu larutan akan mengandung sesuatu hal yang penting:

• Banyak asam etanoat yang tidak terionisasi;
• Banyak ion etanoat dari natrium etanoat:
• Cukup ion hidrogen untuk membuat larutan menjadi bersifat asam.

Sesuatu hal yang lain (seperti air dan ion natrium) yang ada tidak penting pada penjelasan.

Penambahan asam pada larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan penyangga harus menghilangkan sebagian besar ion hidrogen yang baru sebaliknya pH akan turun dengan mencolok sekali.

Ion hidrogen bergabung dengan ion etanoat untuk menghasilkan asam etanoat. Meskipun reaksi berlangsung reversibel, karena asam etanoat adalah asam lemah, sebagaian besar ion hidrogen yang baru dihilangkan melalui cara ini.

Karena sebagian besar ion hidrogen yang baru dihilangkan, pH tidak akan berubah terlalu banyak – tetapi karena kesetimbangan ikut terlibat, pH akan sedikit menurun.

Penambahan basa pada larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan basa mengandung ion hidroksida dan larutan penyangga menghilangkan ion hidroksida tersebut.

Kali ini situasinya sedikit lebih rumit karena terdapat dua proses yang dapat menghilangkan ion hidroksida.

Penghilangan ion hidroksida melalui reaksi dengan asam etanoat

Sebagian besar zat yang bersifat asam yang mana ion hidroksida bertumbukan dengan molekul asam etanoat. Keduanya akan bereaksi untuk membentuk ion etanoat dan air.

Karena sebagian besar ion hidroksida dihilangkan, pH tidak berubah terlalu besar.

Penghilangan ion hidroksida melalui reaksi dengan ion hidrogen

Harus diingat bahwa beberapa ion hidrogen yang ada berasal dari ionisasi asam aetanoat.

Ion hidroksida dapat bergabung dengannya untuk membentuk air. Selama hal itu terjadi, ujung kesetimbangan menggantikannya. Hal ini tetap terjadi sampai sebagian besar ion hidrogen dihilangkan.

Sekali lagi, karena anda memiliki kesetimbangan yang terlibat, tidak semua ion hidroksida dihilangkan – karena terlalu banyak. Air yang terbentuk terionisasi kembali menjadi tingat yang sangat kecil untuk memberikan beberapa ion hidrogen dan ion hidroksida.

Larutan penyangga yang bersifat basa

Kita akan menganbil campuran larutan amonia dan amonium klorida sebagai contoh yang khas.

Amonia adalah basa lemah, dan posisi kesetimbangan akan bergerak ke arah kiri:

Penambahan amonium klorida pada kondisi ini menambahkan kelebihan ion amonium dalam jumlah yang banyak. Berdasarkan Prinsip Le Chatelier, hal itu akan menyebabkan ujung posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri.

Karena itu larutan akan mengandung beberapa hal yang penting:

• Banyak amonia yang tidak bereaksi;
• Banyak ion amonia dari amonium klorida;
• Cukup ion hidrogen untuk menghasilkan larutan yang bersifat basa.

Hal lain (seperti air dan ion klorida) yang ada tidak penting pada penjelasan.

Penambahan asam pada larutan penyangga yang bersifat basa

Terdapat dua proses yang dapat menghilangkan ion hidrogen yang anda tambahkan.

Penghilangan ion hidrogen melalui reaksi dengan amonia

Sebagian besar zat dasar yang mana ion hidrogen bertumbukan dengannya adalah molekul amonia. Keduanya akan bereaksi untuk membentuk ion amonium.

Sebagian besar, tetapi tidak seluruhnya, ion hidrogen akan dihilangkan. Ion amonium bersifat asam yang sedikit lemah, dan karena itu ion hidrohen akan dilepaskan kembali.

Penghilangan ion hidrogen melalui reaksi dengan ion hidroksida

Harus diingat bahwa beberepa ion hidroksida yang ada berasal dari reaksi antara amonia dan air.

Ion hidrogen dapat bergabung dengan ion hidroksida tersebut untuk menghasilkan air. Selama hal itu terjadi, ujung kesetimbangan menggantikan ion hidroksida. Hal ini terus terjadi sampai sebagian besar ion hidrogen dihilangkan.

Sekali lagi, karena anda memiliki kesetimbangan yang terlibat, tidak semua ion hidrogen dihilangkan – hanya sebagian besar.

Penambahan basa pada larutan penyangga yang bersifat basa

Ion hidroksida dari alkali dihilangkan melali reaksi yang sederhana dengan ion amonium.

Karena amonia yang terbentuk merupakan basa lemah, amonia akan bereaksi dengan air – dan karena itu reaksi sedikit reversibel. Hal ini berarti bahwa, sekali lagi, sebagian besar (tetapi tidak semuanya) ion hidrogen dihilangkan dari larutan.

Penentuan pH Larutan Penyangga- 

Bagaimana membuat larutan penyangga yang memiliki nilai pH tertentu? Anda dapat membuatnya dari campuran asam lemah dan basa konjugat atau dari basa lemah dan asam konjugatnya, dengan tetapan ionisasi asam lemah atau basa lemah mendekati konsentrasi ion H+ atau pH yang diharapkan. Sebagai gambaran, misalnya larutan penyangga dibuat dari asam lemah HA dan basa konjugatnya A–. Persamaan kesetimbangan ionisasi asam adalah:

HA(aq) ⇄ H⁺(aq) + A^–(aq).

Tetapan ionisasi dari asam lemah HA adalah

Dengan menata ulang persamaan, diperoleh persamaan untuk konsentrasi ion H⁺, yaitu:

Persamaan tersebut menyatakan konsentrasi ion H⁺ dalam bentuk Ka asam lemah dikalikan dengan perbandingan konsentrasi HA dan A^–pada keadaan kesetimbangan. Jika [HA] dan [A^–] sama maka konsentrasi ion H+ dari larutan penyangga sama dengan nilai Ka. Anda dapat menggunakan persamaan di atas untuk menentukan nilai pH larutan penyangga, yaitu:

Ruas kiri persamaan menyatakan pH. Ruas kanan dapat disederhanakan menjadi pKa, dimana pKa = –log Ka. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk sebagai berikut.

Secara umum, persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.

 (berdasarkan teori Bronsted-Lowry)

 (berdasarkan teori Arrhenius)

Untuk larutan penyangga yang dibuat dari basa lemah dan asam konjugatnya, nilai pOH diperoleh dengan cara serupa.

 (berdasarkan teori Bronsted-Lowry)

 (berdasarkan teori Arrhenius)

Persamaan ini dikenal sebagai persamaan Henderson-Hasselbalch. Untuk membuat larutan penyangga dengan pH sesuai keinginan, misalnya pH ≈ 4,75, dapat dilakukan dengan mencampurkan asam lemah yang memiliki nilai pKa sekitar 4,74. Kemudian, dicampurkan dengan garam yang konsentrasi molarnya sama dengan asam lemah agar

Contoh pH Larutan Penyangga dari Asam Lemah dan Garamnya

Berapa pH larutan yang dibuat dari campuran 50 mL CH₃COOH 0,5 M dan 50 mL NaCH₃COO 0,5 M? Diketahui Ka(CH₃COOH) = 1,8 × 10^–5.

Jawab:

Dalam larutan terdapat: CH₃COOH, CH₃COO^–, H⁺, dan Na⁺. Reaksi kesetimbangannya:

CH₃COOH(aq) ⇄ CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq)

Konsentrasi CH₃COO^– lebih dominan dari garam dibandingkan hasil ionisasi asam asetat maka dalam perhitungan, konsentrasi CH₃COO^– ditentukan dari garamnya. Konsentrasi CH₃COOH dalam campuran (100 mL):

Konsentrasi CH₃COO^– dalam campuran (100 mL):

Nilai pH larutan dihitung dengan rumus:

Jadi, pH larutan penyangga sebesar 4,74. Nilai ini berasal dari nilai pKa.

Contoh pH Larutan Penyangga dari Campuran Garam

Berapa pH larutan penyangga yang dibuat dari campuran 60 mL NaH₂PO₄ 0,5 M dan 40 mL Na₂HPO₄ 0,5 M. Diketahui Ka (H₂PO₄^–) = 7,5 × 10^–3.

Jawab:

Dalam larutan terdapat: Na⁺, H⁺, H₂PO₄^–, dan HPO₄^2–. Reaksi kesetimbangannya:

H₂PO₄^–(aq) ⇄ HPO₄^2–(aq) + H⁺(aq)

Oleh karena kedua garam tersebut terionisasi sempurna maka konsentrasi H₂PO₄^– dan HPO₄^2– sama dengan konsentrasi garam-garamnya. Konsentrasi H₂PO₄^– dalam campuran (100 mL):

Konsentrasi HPO₄^2– dalam volume campuran

Nilai pH larutan

Jadi, pH larutan = 1,95.

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 Kaatau pKa dari asam lemah tidak bergantung pada konsentrasi asam, tetapi bergantung pada suhu. Oleh sebab itu, pengenceran larutan penyangga tidak akan mengubah nilai pKa(lihat Gambar 8.9).

Gambar 8.9Pengenceran larutan penyangga hanya mengubah konsentrasi molar spesi dalam kesetimbangan, tetapi tidak mengubah perbandingan spesi tersebut.

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.

Ya.. mungkin cuman hal itu saja yang bisa saya sampaikan kepada teman teman.

Wassalamu'alaikum. . . 

Tag : Education