Larutan Penyangga (Buffer) – Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Aplikasi pada larutan penyangga ini dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Seperti pada darah yang dapat menstabilkan pH dalam darah meskipun nutrisi/asupan makanan yang dimakan sehari-hari berbeda ataupun pada air ludah yang dapat beradaptasi dalam mulut. Pada prinsipnya larutan penyangga berfungsi untuk menstabilkan pH.

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan Penyangga atau Buffer adalah suatu larutan yang dapat mempertahankan pH larutan apabila ditambahkan sedikit asam atau basa. Pada dasarnya larutan penyangga ini terjadi karena adanya campuran asam lemah dengan basa konjugasinya (dalam garam) atau campuran basa lemah dengan asam konjugasinya (dalam garam).

1. Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam adalah larutan yang terbentuk dari asam lemah dengan basa konjugasinya. Larutan penyangga asam ini berfungsi untuk mempertahankan pH tetap pada kondisi asam (pH < 7). Contohnya seperti asam lemah CH3COOH dengan basa konjugasi CH3COO.

Larutan penyangga asam2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa adalah larutan yang terbentuk dari basa lemah dengan asam konjugasinya. Larutan penyangga basa ini berfungsi untuk mempertahankan pH tetap pada kondisi basa (pH > 7). Contohnya seperti campuran basa lemah NH4OH dengan asam konjugasi NH4+.

Larutan penyangga basa

Cara Kerja Larutan Penyangga

Cara kerja larutan penyangga ini yaitu di dalam larutan penyangga terdapat asam/basa dan asam/basa konjugasi. Hal tersebut akan membentuk kesetimbangan ion di dalam air. Kesetimbangan ion tersebutlah yang membuat larutan penyangga mampu mempertahankan pH saat ditambah sedikit asam maupun basa.

Jika terjadi campuran asam lemah CH3COOH dan basa konjugasi CH3COO, ketika ditambahkan sedikit asam, maka ion H+ pada CH3COOH akan bereaksi dengan ion negatif pada CH3COO.

Jika terjadi campuran basa lemah NH4OH dan basa konjugasi NH4+, ketika ditambahkan sedikit basa, maka ion OH pada NH4OH akan bereaksi dengan ion positif pada NH4+.

Rumus Umum Larutan Penyangga

Adapun rumus umum larutan penyangga yakni:

1. Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam mengandung ion H+.

Umus Umum Larutan Penyangga Asam

Keterangan:
Ka = konstanta ionisasi asam lemah

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa mengandung ion OH.

Rumus Umum Larutan Penyangga Basa

Keterangan:
Kb = konstanta ionisasi basa lemah

Rumus Larutan Penyangga Jika Valensi Lebih 1

Valensi yang dimaksud dalam larutan penyangga adalah jumlah ion yang terdapat pada asam/basa konjugasi. Maka valensi pada larutan penyangga terfokus pada garam yang terbentuk.

  • Pada campuran asam lemah CH3COOH dengan KOH membentuk garam CH3COOK.
    CH3COOH + KOH → CH3COOK + H2O
    Pada garam yang terbentuk (CH3COOK) didapat jumlah ion pada basa konjugasi (CH3COO) adalah 1. Maka valensinya adalah 1.
  • Pada campuran basa lemah NH4OH dengan HCl membentuk garam NH4Cl.
    NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
    Pada garam yang terbentuk (NH4Cl) didapat jumlah ion pada asam konjugasi (NH4+) adalah 1. Maka valensinya adalah 1.
  • Pada campuran asam lemah CH3COOH dengan Ba(OH)2 membentuk garam (CH3COO)2Ba.
    CH3COOH + Ba(OH)2 → (CH3COO)2Ba + H2O
    Pada garam yang terbentuk ((CH3COO)2Ba) didapat jumlah ion pada basa konjugasi (CH3COO) adalah 2. Maka valensinya adalah 2.
  • Pada campuran basa lemah NH4OH dengan H2SO4 membentuk garam (NH4)2SO4.
    NH4OH + HCl → (NH4)2SO4 + H2O
    Pada garam yang terbentuk ((NH4)2SO4) didapat jumlah ion pada asam konjugasi (NH4+) adalah 2. Maka valensinya adalah 2.

Maka rumus larutan penyangga jika valensi lebih 1 yakni:

1. Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam mengandung ion H+.

Rumus Larutan Penyangga Asam

Keterangan:
Ka = konstanta ionisasi asam lemah

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa mengandung ion OH.

Rumus Larutan Penyangga BasaKeterangan:
Kb = konstanta ionisasi basa lemah

Contoh Soal Larutan Penyangga

Berikut adalah beberapa contoh soal mengenai larutan penyangga:

Contoh 1

Tentukan pH larutan penyangga yang dihasilkan dengan mencampurkan 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M dengan 50 mL larutan CH3COONa 0,1 M. (Ka CH3COOH = 1,8 x 10-5).

Penyelesaian:

Mol = M x V
Mol CH3COOH = 50 x 0,1 = 5 mmol = 5 x 10-3 mol
Mol CH3COONa = 50 x 0,1 = 5 mmol = 5 x 10-3 mol

contoh larutan penyangga
Maka pH pada larutan penyangga asam adalah 4,75.

Contoh 2

Tentukan pH larutan penyangga yang dihasilkan dengan mencampurkan 50 mL larutan NH4OH 0,1 M dengan 100 mL larutan NH4Cl 0,1 M. (Kb NH3 = 10-5).

Penyelesaian:

Mol = M x V
Mol NH4OH = 50 x 0,1 = 5 mmol = 5 x 10-3 mol
Mol NH4Cl = 100 x 0,1 = 10 mmol = 10 x 10-3 mol

contoh larutan penyangga
Maka pH pada larutan penyangga basa adalah 8,7.

Contoh 3

Tentukan pH larutan penyangga yang dihasilkan dengan mencampurkan 50 mL larutan NH4OH 0,1 M dengan 100 mL larutan (NH4)2SO4 0,1 M. (Kb NH3 = 10-5).

Penyelesaian:

Pada garam yang terbentuk ((NH4)2SO4) didapat jumlah ion pada asam konjugasi (NH4+) adalah 2. Maka valensinya adalah 2.

Mol = M x V
Mol NH4OH = 50 x 0,1 = 5 mmol = 5 x 10-3 mol
Mol (NH4)2SO4 = 100 x 0,1 = 10 mmol = 10 x 10-3 mol

contoh larutan penyangga
Maka pH pada larutan penyangga basa adalah 8,4.

Contoh 4

Tentukan pH larutan yang terbentuk pada campuran CH3COOH 0,5 mol dengan NaOH 0,2 mol. (Ka CH3COOH = 1,8 x 10-5).

Penyelesaian:

m, b, s, massa bereaksi sisa
Pada garam yang terbentuk (CH3COONa) didapat jumlah ion pada asam konjugasi (CH3COO) adalah 1. Maka valensinya adalah 1.

Larutan Penyangga
Maka pH pada larutan penyangga asam adalah 4,82.

Contoh 5

Tentukan pH larutan yang terbentuk pada campuran NH4OH 0,6 mol dengan H2SO4 0,3 mol. (Kb NH3 = 10-5).

Penyelesaian:

m, b, s, massa bereaksi sisa
Pada garam yang terbentuk ((NH4)2SO4) didapat jumlah ion pada basa konjugasi (NH4+) adalah 2. Maka valensinya adalah 2.

Larutan Penyangga
Maka pH pada larutan penyangga basa adalah 8,7.