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^–.

2. 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⁺.

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⁺.

Keterangan:
K_a = konstanta ionisasi asam lemah

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa mengandung ion OH^–.

Keterangan:
K_b = 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⁺.

Keterangan:
K_a = konstanta ionisasi asam lemah

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa mengandung ion OH^–.

Keterangan:
K_b = 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

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. (K_b 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

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. (K_b 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

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:

Pada garam yang terbentuk (CH₃COONa) didapat jumlah ion pada asam konjugasi (CH₃COO^–) adalah 1. Maka valensinya adalah 1.

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:

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

Maka pH pada larutan penyangga basa adalah 8,7.