Latihan Soal dan Pembahasan Larutan Buffer

DASAR TEORI

larutan yang mampu mempertahankan nilai pH tertentu disebut larutan penyangga atau larutan buffer atau dapar.

Larutan penyangga dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa.

a. Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dengan basa konjugasinya (A^–).

Contohnya campuran antara CH₃COOH dan CH₃COONa maka komponen buffer adalah CH₃COOH dan CH₃COO^–.

b. Larutan penyangga basa mengandung basa lemah (B) dengan asam konjugasinya (BH⁺).

Contoh: campuran antara NH₃ dan NH₄Cl maka komponen buffernya adalah NH₃ dan NH₄⁺.

CONTOH SOAL 1

1.  Jelaskan:

     a. apa yang dimaksud dengan larutan buffer

     b. apa yang dimaksud dengan larutan buffer asam dan bufer basa

     c. mengapa larutan bufer dapat mempertahankan pH

KUNCI JAWABAN

a. Larutan buffer yaitu larutan yang dapat mempertahankan pH dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran.

b. Larutan buffer asam yaitu larutan bufer yang terbentuk bila suatu asam lemah membentuk kesetimbangan dengan basa konjugasi dari garamnya.

c. Larutan buffer basa yaitu larutan bufer yang terbentuk bila suatu basa lemah membentuk kesetimbangan dengan asam konjugasi dari garamnya.

CONTOH SOAL 2

Periksalah apakah campuran larutan berikut bersifat penyangga atau tidak.

a. 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M + 50 mL larutan Ca(CH₃COO)₂ 0,1 M

b. 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M + 50 mL larutan NaOH 0,2 M

c. 50 mL larutan CH₃COOH 0,2 M + 50 mL larutan NaOH 0,1 M

PEMBAHASAN

a. Campuran dari 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 50 mL larutan Ca(CH₃COO)₂ 0,1 M bersifat penyangga karena mengandung asam lemah (CH₃COOH) dan basa konjugasinya yaitu ion CH₃COO^– yang berasal dari Ca(CH₃COO)₂.

b. Campuran dari 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 50 mL larutan NaOH 0,2 M tidak bersifat penyangga karena tidak ada CH₃COOH bersisa.

              

  

c. Campuran dari 50 mL larutan CH₃COOH 0,2 M dengan 50 mL larutan NaOH 0,1 M bersifat penyangga karena CH₃COOH akan bereaksi dengan sebagian ion OH^– dari NaOH membentuk ion CH₃COO^–.

[CH₃COOH] = 50 mL x 0,2 M = 10 mmol

[NaOH]        = 50 mL x 0,1 M   = 5

           CH₃COOH   +   OH^–       → CH₃COO^–   +  H₂O

Awal :     10 mmol       5 mmol          -                   -

Reaksi :  –5 mmol       –5 mmol      +5 mmol         +5 mmol

Akhir :      5 mmol       -                    5 mmol          5 mmol

perhitungan di atas dalam bentuk gambar sebagai berikut.

Jadi, dalam campuran terdapat 5 mmol CH₃COOH (suatu asam lemah) dan 5 mmol ion CH₃COO^– (basa konjugasi dari CH₃COOH).

KERJAKAN SOAL BERIKUT, KEMUDIAN TANYAKAN KEBENARANNYA KEPADA GURU KIMIA DI SEKOLAHMU

Periksalah apakah campuran berikut bersifat penyangga atau tidak. Jika ya, tuliskan komponen penyangganya.

1. 50 mL NH₄Cl 0,1 M + 50 mL NaOH 0,1 M

2. 50 mL NH₃ 0,1 M + 50 mL NH₄Cl 0,1 M

3. 50 mL H₂SO₄ 0,1 M + 50 mL NH₃ 0,2 M

CONTOH SOAL 4 BUFFER ASAM

Tentukan pH larutan penyangga yang dibuat dengan mencampurkan 50 mL larutan CH₃COOH 0,1 M dengan 50 mL larutan CH₃COONa 0,1 M. (Ka. CH₃COOH = 1,8 × 10^–5)

PEMBAHASAN

50 mL CH₃COOH 0,1 M + 50 mL CH₃COONa 0,1 M

mol CH₃COOH = 50 mL × 0,1 mmol/mL = 5 mmol

mol CH₃COONa = 50 mL × 0,1 mmol/mL = 5 mmol

CONTOH SOAL 5 BUFFER BASA

Sebanyak 50 mL larutan NH₃ 0,1 M (Kb = 10–5) dicampur dengan 100 mL larutan NH₄Cl 0,5 M. Hitunglah pH larutan tersebut!

PEMBAHASAN

50 mL NH₃ 0,1 M + 100 mL NH₄Cl 0,5 M

mol NH₃ = 50 mL × 0,1 mmol/mL = 5 mmol

mol NH₄Cl = 100 mL × 0,5 mmol/mL = 50 mmol

CONTOH SOAL 6

Sebanyak 100 mL HNO₂ 0,1 M direaksikan dengan 40 mL NaOH 0,1 M, maka:

a. Apakah larutan yang terbentuk merupakan larutan buffer?

b. Berapakah pH larutan yang terbentuk (Ka. HNO₂ = 4,6 10^–4)?

PEMBAHASAN

Diketahui:

V HNO₂ = 100 mL

M HNO₂ = 0,1 M

V NaOH = 40 mL

M NaOH = 0,1 M

Ka. HNO₂ = 5 10^–4

Ditanyakan:

a. Apakah larutan yang terbentuk merupakan larutan buffer?

b. pH?

Jawab:

a. Untuk mengetahui apakah terbentuk larutan buffer atau tidak, maka kita arus menghitung terlebih dahulu mol awal masing-masing zat.

mol HNO₂ mula-mula = 100 mL x 0,1 M = 10 mmol

mol NaOH mula-mula = 40 mL x 0,1 M = 4 mmol

Karena mmol NaOH lebih kecil, maka NaOH bertindak sebagai reaktan pembatas. Oleh sebab itu, dalam reaksi ini tidak terdapat sisa NaOH sebagai basa kuat. Yang tersisa adalah asam lemah HNO₂. Karena syarat terbentuknya larutan buffer adalah adanya sisa asam lemah atau basa lemah, maka larutan ini termasuk larutan buffer. Tepatnya buffer asam.

b. pH larutan yang terbentuk

Dengan memperhatikan penyelesaian pada point a, maka pH larutan yang dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut.

Jadi, larutan buffer yang terbentuk memiliki pH 3,21.

CONTOH SOAL 7 PENGARUH ASAM DAN BASA TERHADAP LARUTAN BUFFER

Campuran terdiri atas 200 mL CH₃COOH 0,1 M dan 200 mL CH₃COONa 0,1 M.  Dengan harga Ka. CH₃COOH = 1,76 x 10^–5, tentukan besarnya:

a. pH campuran buffer

b. pH campuran setelah ditambah 5 mL CH₃COOH 0,1 M

c. pH campuran setelah ditambah 5 mL NH₄OH 0,1 M

PEMBAHASAN

Diketahui:

- V CH₃COOH = 200 mL

- M CH₃COOH = 0,1 M

- V CH₃COONa = 200 mL

- M CH₃COONa = 0, 1 M

- Ka. CH₃COOH = 1,76 10^–5

Ditanyakan:

a. pH campuran

b. pH setelah ditambah 5 mL CH₃COOH

c. pH setelah ditambah 5 mL NH₄OH

Jawab:

a. mol CH₃COOH = 200 mL 0,1 M = 20 mmol

mol CH₃COONa = 200 mL 0,1 M = 20 mmol

b. Saat ditambah 5 mL CH₃COOH 0,1 M

mol penambahan CH₃COOH = 5 x 0,1 = 0,5 mmol

mol mula-mula CH₃COOH = 20 mmol

sehingga dalam campuran mol CH₃COOH berubah, yaitu menjadi: (20 + 0,5) = 20,5 mmol

Jadi, pH campuran setelah ditambah 5 mL CH₃COOH adalah 4,74.

c. Saat ditambah 5 mL NH₄OH 0,1 M

Setelah penambahan maka akan terjadi reaksi antara CH₃COOH dengan NH₄OH.

mol mula-mula CH₃COOH = 20 mmol

mol mula-mula CH₃COO^– = 20 mmol

mol NH₄OH yang bereaksi = 5 mL x 0,1 M = 0,5 mmol

Dari hasil reaksi di atas, mol CH₃COOH berkurang 0,5 mmol menjadi 19,5 mmol, sedangkan ion CH₃COO^–  bertambah 0,5 mmol menjadi (20 + 0,5) = 20,5 mmol, sehingga:

Jadi, pH campuran setelah ditambah 5 mL NH₄OH adalah 4,78.

Dari contoh 1 dan 2 tersebut, terbukti bahwa penambahan sedikit asam atau sedikit basa tidak mengubah harga pH secara signifikan atau dengan kata lain pH tetap.

CONTOH SOAL 8 PENGARUH PENGENCERAN TERHADAP LARUTAN BUFFER

Suatu larutan buffer sebanyak 1 L dibuat dengan mereaksikan 0,1 M  CH₃COOH dengan 0,2 M  CH₃COONa. Kemudian ke dalam larutan tersebut ditambahkan 300 mL akuades. Jika Ka. CH₃COOH = 1,76 10^–5, maka tentukan:

a. Larutan buffer sebelum ditambah akuades (sebelum pengenceran)

b. pH larutan setelah pengenceran

PEMBAHASAN

Diketahui:

V campuran = 1 L

M CH₃COOH = 0,1 M

Ka. CH₃COOH = 1,76 10^–5

M CH₃COONa = 0,2 M

Ditanyakan:

a. pH larutan sebelum pengenceran

b. pH larutan setelah pengenceran

Jawab:

b. Volume larutan sebelum diencerkan = V1 = 1 L

Volume setelah diencerkan = V₂ = 1 L + 0,3 mL = 1,3 mL

Rumus pengenceran:

V₁ . M₁ = V₂ . M₂

Jadi, perubahan pH = 5,05 – 5,03 = 0,02.

Karena perubahan pH sangat kecil, maka harga ini dapat diabaikan, sehingga pengenceran praktis tidak mengubah harga pH.

DISUKUSIKAN SOAL BERIKUT DENGAN TEMAN-TEMANMU KEMUDIAN TANYAKAN KEBENARANNYA KEPADA GURU MATA PELAJARAN KIMIA DI KELAS

Seorang laboran ingin membuat suatu larutan dari campuran NH₃ dan HCl. Apabila laboran itu menggunakan 20 mL NH₃ 0,4 M dan 40 mL HCl 0,1 M, maka tentukan:

a. Apakah larutan yang terbentuk merupakan larutan buffer?

b. pH larutan yang terbentuk

c. pH campuran setelah ditambah dengan 1 mL NH₄OH 0,1 M

d. pH campuran setelah ditambah dengan 1 mL CH₃COOH 0,1 M

e. pH campuran setelah diencerkan dengan 50 mL akuades

Dari hasil diskusi kalian, apa yang dapat kalian simpulkan?