HANDOUT LARUTAN PENYANGGA PENDIDIKAN KIMIA PDF

Preview

Summary

PENDIDIKAN KIMIA Email: [email protected] Website: learningfunchemistry.wordpress.com HANDOUT LARUTAN PENYANGGA Qonitah/16303244005 Pendidikan Kimia I 2016 1 DAFTAR ISI Daftar isi.......................................................................................................... 1...

Description

PENDIDIKAN KIMIA Email: [email protected] Website: learningfunchemistry.wordpress.com

HANDOUT LARUTAN PENYANGGA

Qonitah/16303244005 Pendidikan Kimia I 2016

DAFTAR ISI

Daftar isi.......................................................................................................... 1 Peta Konsep...................................................................................................... 2 Kata Kunci......................................................................................................... 2 Apersepsi.......................................................................................................... 3 Materi Larutan Penyangga Pengertian Larutan Penyangga............................................................. 5 Prinsip Larutan Penyangga.................................................................... 5 Komposisi Larutan Penyangga.............................................................. 6 Menghitung pH Larutan Penyangga.................................................... 8 Fungsi Larutan Penyangga dalam Kehidupan..................................... 11 Daftar Pustaka................................................................................................ 16

1

2

KOMPETENSI

KOMPETENSI DASAR 3.12 Menjelaskan prinsip kerja, perhitungan pH, dan peran larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup. 4.12 Membuat larutan penyangga dengan pH tertentu. TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari materi ini, peserta didik diharapkan mampu: • mendeskripsikan sifat larutan penyangga • menjelaskan prinsip larutan penyangga • menentukan pH larutan penyangga • memberikan contoh penerapan larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup dan kehidupan sehari- hari KARAKTER YANG DIKEMBANGKAN • menunjukkan rasa ingin tahu untuk memperoleh informasi tentang larutan penyangga • menunjukkan semangat gemar membaca dengan mencari sumber informasi lain untuk memperoleh informasi tambahan tentang larutan penyangga • bertanggungjawab ketika melakukan penelusuran informasi melalui internet

Sumber : www.google.com

PETA KONSEP

Kata Kunci

asam konjugat – asam lemah – basa konjugasi – basa lemah – ion senama – kapasitas penyangga – sistem penyangga

3

4

APERSEPSI

Pernah nggak kamu makan pempek, lalu sesaat kemudian merasakan perih di bagian perut? Hal itu karena di dalam kuah pempek terdapat cuka yang mengandung asam asetat. Asam? Bukankah itu berbahaya? Maka bersyukurlah kamu karena di dalam tubuh kita ada larutan penyangga yang bisa Sumber : www.google.com

menstabilkan kadar asam asetat dalam pempek yang kita makan.

Sumber : www.google.com

Contoh lain misalnya, kamu memakan makanan yang asam, seperti jeruk. Dengan memakan jeruk yang mengandung asam sitrat, nantinya pH darah kita akan berubah. Nah, senyawa penyangga yang ada di dalam darah, "mencegah" hal ini.

Nah, kira-kira apa kaitannya antara senyawa penyangga tadi dengan asam dari pempek atau jeruk yang kita makan? Apa itu pengertian larutan penyangga dan mengapa dia bisa menstabilkan pH dari asam dan basa? Bagaimana cara senyawa penyangga ini bisa menstabilkan pH dan membuat kita tetap sehat? Yuk, mari kita cari tahu!

5

MATERI

A. Pengertian Larutan Penyangga Larutan penyangga atau sering disebut dengan larutan buffer merupakan larutan yang pH-nya praktis tidak berubah walaupun ditambahkan sedikit asam, sedikit basa ataupun bila larutan diencerkan.

B. Prinsip Larutan Penyangga Berdasarkan

Teori

Asam-

Basa

Arrhenius,

larutan

yang

mengandung campuran asam lemah dan basa konjugasinya yang anionnya senama dengan asam lemah tersebut akan membentuk larutan penyangga (buffer). Contohnya, NH3COOH dan CH3COONa. Demikian juga jika larutan mengandung campuran basa lemah dan garam yang kationnya senama dengan basa lemah akan membentuk larutan penyangga. Contohnya, NH4OH dan NH4Cl. Berdasarkan Teori Asam- Basa Bronsted- Lowry, larutan yang mengandung campuran dari pasangan asam lemah dan basa konjugat atau basa lemah dan asam konjugatnya akan membentuk larutan penyangga. Contoh: a.

NH4(aq) + H2O ↔ NH4+(aq) + OH-(aq) Basa lemah

b.

Asam konjugat

H2PO4- ↔

HPO42-(aq) + H+(aq)

Asam lemah

Basa konjugat

Prinsip larutan penyangga berdasarkan teori asam basa Arrhenius terbatas hanya untuk campuran asam lemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dengan asam konjugasinya, sedangkan prinsip berdasarkan Bronsted- Lowry lebih umum, selain asam lemah dan garamnya (contoh a), juga mencakup campuran garam dan garam (contoh b).

6

C. Komposisi Larutan Penyangga Ditinjau dari komposisi zat penyusunnya, terdapat dua sistem larutan penyangga, yaitu sistem penyangga asam lemah dengan basa konjugasinya dan sistem penyangga basa lemah dengan konjugasinya.

1. Sistem Penyangga Asam Lemah dan Basa Konjugasinya Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah [HA] dan basa konjugasinya [A-]. Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam (pH 7). Perhatikan persamaan reaksi berikut! NH3(aq) + H2O ↔ NH4+(aq) + OH-(aq) INGAT!

NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + Cl-(aq)

menurut teori asam- basa Bronsted-Lowry: NH3(aq) atau NH4OH

: basa lemah

NH4Cl

: asam konjugasi dari NH4OH

8

Campuran basa lemah NH4OH dan asam konjugasinya (NH4+) membentuk

larutan

penyangga.

Dalam

pembentukan

larutan

+

penyangga, ion NH4 dapat berasal dari garam seperti NH4Cl, NH4Br atau (NH4)2SO4. Bagaimana jika basanya merupakan basa kuat? Basa kuat dan asam konjugasinya (garamnya) tidak dapat membentuk larutan penyangga. Sehingga campuran NaOH(aq) dan Na2SO4(aq), campuran KOH(aq) dan KCl(aq) serta campuran NaOH(aq) dan NaH4Cl(aq) bukan merupakan penyangga.

D. Menghitung pH Larutan Penyangga pH dari larutan penyangga (buffer) tergantung pada harga tetapan ionisasi asam lemah, Ka atau tetapan ionisasi basa lemah, Kb serta perbandingan konsentrasi asam dengan konsentrasi basa konjugasi atau konsentrasi basa dengan asam konjugasi dalam larutan tersebut.

1. Sistem Penyangga Asam Lemah dan Basa Konjugasinya Perhatikan larutan penyangga yang mengandung CH3COOH dengan NaCH3COO. Asam asetat akan mengion sebagian menurut persamaan kesetimbangan: CH3COOH(aq) ↔ CH3COO-(aq) + H+(aq) sedangkan natrium asetat akan mengion sempurna menurut persamaan reaksi: NaCH3COO(aq) → Na+(aq) + CH3COO-(aq) Pada larutan penyangga asam, konsentrasi ion H+ dalam larutan dapat diketahui dengan menggunakan rumus: [H+]

=

Ka x

[CH3COOH] [CH3COO-]

9

secara umum dapat dituliskan: [H+] = pH

Ka

x

a g

Atau = pKa - log a g

keterangan: Ka = tetapan ionisasi asam lemah a = jumlah mol asam lemah g = jumlah mol basa konjugasi (garam) Reaksi antara asam lemah dan basa kuat menghasilkan garam yang anionnya berasal dari asam lemah pembentuknya. Untuk menghasilkan larutan penyangga, jumlah mol asam lemah harus bersisa sehingga setelah reaksi terjadi akan diperoleh campuran asam lemah (sisa) dan garamnya dan basa konjugasinya.

Contoh Perhitungan Suatu larutan penyangga, yang dibuat dari campuran 100 mL larutan CH3COOH 0,1 M dengan 200 mL larutan CH3COONa. (Ka CH3COOH = 10-5) Maka, CH3COOH = 100 mL x 0,1 mol/L = 10 mmol (asam) CH3COONa = 200 mL x 0,1 mol/L = 20 mmol CH3COO = 20 mmol (basa konjugasi) + [H ] n asam = Ka x n basa konjugasi 10 = 10-5 x 20 -6 = 5 x 10 pH = - log 5 x 10-6 6 – log 5

10

2. Sistem Penyangga Basa Lemah dan Asam Konjugasinya Perhatikan larutan penyangga yang mengandung NH4OH dan NH4Cl. Dalam larutan, NH4OH akan mengion menurut reaksi kesetimbangan: NH3(aq) + H2O(l) ↔ NH4+(aq) + OH-(aq) sedangkan NH4Cl akan mengion sempurna menurut reaksi: NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + Cl-(aq) pada larutan penyangga basa, konsentrasi ion OH- dapat ditentukan dengan menggunakan rumus: [OH-]

=

Kb x

B A

atau pOH = Pka x

-log

b g

Keterangan: Kb

= tetapan ionisasi basa lemah

b

= jumlah mol basa lemah

g

= jumlah mol asam konjugasi (garam)

Contoh Perhitungan Dalam satu liter larutan terdapat 0.01 mol NH3 dan 0.02 mol NH4+ yang berasal dari kristal (NH4)2SO4. Jika Kb NH3 = 10-5 Maka, [OH-] [NH3] = Kb x [NH4+] =

pOH

105

x

=

5 x 10-6

=

- log 5 x 10-6 6 – log 5

pH

=

14 – ( 6 – log 5)

0,01 0,02

11

E. Fungsi Larutan Penyangga dalam Kehidupan Larutan penyangga digunakan secara luas dalam kimia analitik, biokimia dan bakteriologi juga dalam fotografi, industri kulit dan zat warna. Didalam setiap bidang tersebut, diperlukan rentang pH tertentu untuk memperoleh hasil yang optimum. Begitu pula dengan reaksi- reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia merupakan reaksi enzimatis, yaitu reaksi- reaksi yang melibatkan enzim sebagai katalis. Enzim sebagai katalis hanya dapat bekerja pada pH tertentu (pH optimum). Agar enzim dapat bekerja secara optimum, diperlukan reaksi dengan pH relatif tetap. Untuk itu, diperlukan larutan penyangga. Berikut adalah beberapa contoh larutan penyangga dalam kehidupan kita sehari- hari:

1. Sistem Penyangga Karbonat dalam Darah Cairan darah dalam tubuh manusia memiliki sifat penyangga karena mampu mengendalikan pH dalam darah. Salah satu fungsi darah adalah membawa oksigen untuk disebarkan ke seluruh sel. Fungsi ini bergantung pada pH darah. Sel darah merah, khususnya hemoglobin bekerja optimal sebagai pembawa oksigen pada pH sekitar 7,4. Jika pH cairan darah berubah, maka kerja hemoglobin akan menurun, bahkan kemampuannya akan hilang jika pH cairan darah di atas 10 atau di bawah 5. Cairan

darah

mengandung

asam

lemah

H2CO3

dan

basa

konjugasinya; HCO3- (dari garam NaHCO3 dan KHCO3). Kedua spesi ini bertanggungjawab dalam mempertahankan pH cairan darah agar sel darah merah bekerja secara optimal.

12

Perbandingan konsentrasi H2CO3 : HCO3- dalam darah sekitar 20:1. Hal ini dapat terjadi karena adanya kesetimbangan antara gas CO2 yang terlarut dalam darah dengan H2CO3 serta kesetimbangan kelarutan gas CO2 dari paru- paru dengan CO2 yang terlarut. Maka, apabila di dalam darah banyak terlarut H2CO3, darah akan segera melepaskan gas CO2 ke dalam paru- paru. Jika metabolisme tubuh meningkat (misalnya akibat olahraga atau ketakutan), maka pada proses metabolisme tersebut banyak dihasilkan zat- zat yang bersifat asam masuk ke dalam aliran darah, yang akan bereaksi dengan HCO3- dalam darah yang menghasilkan H2CO3 dalam darah. Untuk menjaga agar penurunan pH tidak terlalu besar, maka H2CO3 akan segera terurai menjadi gas CO2 dan H2O. Akibatnya, yang terjadi adalah pernafasan berlangsung lebih cepat agar darah dapat membuang CO2 ke dalam paru- paru dengan cepat. Hal yang sebaliknya akan terjadi jika pada kondisi tertentu darah banyak mengandung basa (ion OH-). Adanya basa akan diikat oleh H2CO3 yang selanjutnya akan berubah menjadi HCO3-. Dengan demikian, diperlukan gas CO2 dari paru- paru yang harus dimasukkan ke dalam darah untuk menggantikan H2CO3 tersebut. Hal ini juga mengakibatkan pernapasan juga berlangsung lebih cepat. Darah mempunyai kisaran pH 7,0 – 7,8. Diluar nilai tersebut akan berakibat fatal terhadap tubuh. Penyakit dimana pH darah terlalu rendah disebut dengan asidosis, sedangkan pH darah terlalu tinggi disebut dengan alkalosis.

13

Mekanisme tersebut dapat digambarkan sebagai berikut: H+(aq)  HCO3-(aq)

→ CO2(aq) → H2O(l) →

OH-(aq)  H2CO3(aq)  CO2(g)

adanya ion OHakan bereaksi dengan H2CO3

adanya asam akan bereaksi

Untuk menjaga agar kadar H2CO3

dengan ion

dalam darah tetap, maka diubah

HCO3

-

menjadi gas CO2 dan dibuang oleh paru- paru.

2. Sistem Penyangga Fosfat dalam Cairan Sel Sistem

penyangga

fosfat

(H2PO4-/HPO42-)

merupakan

sistem

penyangga yang bekerja untuk menjaga pH cairan intra sel. Jika dari proses metabolisme dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, makan akan segera bereaksi dengan ion HPO42HPO42- (aq) + H+(aq) ↔ H2PO4-(aq) Jika pada proses metabolisme sel menghasilkan senyawa yang bersifat basa, maka ion OH- akan bereaksi dengan ion H2PO4H2PO4-(aq) + OH-(aq) ↔ HPO42- (aq) + H2O(l) Dengan demikian, perbandingan [H2PO4-]/[HPO42-] akan selalu tetap, dan ini akan menyebabkan pH larutan tetap.

3. Sistem Penyangga Asam Amino/Protein Asam amino mempunyai gugus yang bersifat asam dan gugus yang bersifat basa. Oleh karena itu, asam amino dapat berfungsi sebagai sistem penyangga di dalam tubuh. Adanya kelebihan ion H+ akan diikat oleh gugus yang bersifat basa dan jika ada kelebihan ion OH- maka akan diikat

14

KHAZANAH KIMIA Penggunaan Larutan Penyangga dalam Pengembangan Padi Hibrida Kebutuhan akan pangan terus bertambah seiring dengan peningkatan populasi penduduk. Sementara produksi pangan cenderung tetap. Hal ini terjadi disebabkan terbatasnya

oleh ujung yang bersifat asam. Dengan demikian, larutan yang mengandung asam amino akan mempunyai pH relatif tetap.

4. Sistem Penyangga dalam Ginjal Ginjal kita juga menolong untuk mengatur konsentrasi H3O+ dalam darah agar tetap konstan dengan jalan mengeluarkan kelebihan asam melalui urin, sehingga pH urin hanya berada sekitar 4,8 – 7,0.

lahan produksi yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman pangan. Oleh karena itu, perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan kapasitas produksi padi

5. Sistem Penyangga pada Air Laut Air laut juga memiliki sifat penyangga yang berasal dari garam- garam dan udara yang terlarut dalam air laut.

nasional. Peningkatan itu

Di dalam air laut terkandung garam- garam natrium, kalium,

dilakukan dengan cara

magnesium dan kalsium dengan anion- anion seperti klorida,

penggunaan bibit unggul dan pemanfaatan lahan- lahan marginal di luar pulau Jawa. Salah satu lahan marginal

sulfat, karbonat dan fosfat. Sifat penyangga air laut dapat berasal dari NaHCO3

yang kini sedang diusahakan

dan gas CO2 dari udara yang terlarut. Di dalam air laut, gas

adalah lahan pasang surut.

CO2 terlarut dan bereaksi dengan air membentuk asam

Kendala penggunaan lahan pasang surut salah satunya

karbonat. Persamaan reaksinya sebagai berikut: H2O(l) + CO2(g) ↔ H2CO3(aq)

tingkat keasamannya yang tinggi. Beberapa teknik budidaya pada hibrida yang diterapkan di lahan pasang

Oleh karena asam karbonat adalah asam lemah dan

surut di antaranya dengan

dalam air laut terkandung garam natrium hidrogen

cara penanaman pada tidak

karbonat maka kedua senyawa itu akan membentuk larutan

terlalu dalam. Kemudian, menambahkan dolomit (basa)

penyangga, melalui reaksi kesetimbangan:

untuk menetralkan pH

H2CO3(aq) ↔ HCO3-(aq) + H+(aq)

tanah dan larutan penyangga untuk mempertahankan pH sekitar

Konsentrasi H2CO3 berasal dari gas CO2 terlarut dan

6-7.

konsentrasi HCO3- berasal dari garam yang terkandung Sumber : www.pu.go.id

dalam air laut.

15

Jika air hujan yang umumnya bersifat asam tercurah ke laut atau air dari sungai- sungai mengalir ke laut dengan berbagai sifat asam dan basa, maka sifat asam dan basa itu tidak akan mengubah pH air laut. Dengan kata lain, pH air laut relatif tetap. Kegunaan larutan penyangga tidak hanya terbatas pada tubuh makhluk hidup. Reaksi- reaksi kimia di laboratorium di bidang industri juga banyak menggunakan larutan penyangga. Reaksi kimia tertentu ada yang harus berlangsung pada suasana asam atau suasana basa. Buah- buahan dalam kaleng perlu dibubuhi asam sitrat dan natrium sitrat untuk menjaga pH agar buah tidak mudah dirusak bakteri. RINGKASAN •

Larutan penyangga adalah larutan yang pH-nya relatif tetap pada penambahan sedikit asam dan atau sedikit basa.

•

Berdasarkan komposisi zat penyusunnya, terdapat dua sistem larutan penyangga, yaitu sistem penyangga asam lemah dengan basa konjugasinya dan sistem penyangga basa lemah dengan asam konjugasinya.

•

Konsentrasi H+ dalam larutan penyangga asam lemah dan basa konjugasinya dapat dirumuskan dengan: Mol asam Mol basa konjugasi Konsentrasi OH dalam larutan penyangga basa lemah dan asam konjugasinya dapat [H+]

•

=

Ka x

dirumuskan dengan: Mol basa Mol asam konjugasi Beberapa contoh larutan penyangga dalam kehidupan sehari- hari: [OH-]

•

=

Kb x

- Sistem penyangga karbonat dalam darah (H2CO3/HCO3-) - Sistem penyangga fosfat dalam cairan sel (H2PO4-/HPO42-) - Sistem penyangga asam amino/protein - Sistem penyangga pada ginjal - Sistem penyangga pada air laut

16

REFERENSI

Priambodo, Erfan dkk. 2009. BSE: Aktif Belajar Kimia: untuk SMA dan MA kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Sudarmo, Unggul. 2014. Kimia

untuk

SMA/MA

Kelas

XI

Kelompok

Peminatan

Matematika dan Ilmu Alam. Surakarta: Penerbit Erlangga. Suryana, Yayan dan Agus Setiabudi. 2009. BSE: Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas/ Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Utami, Budi dkk. 2009. BSE: Kimia 2: untuk SMA/MA kelas XI, Program Ilmu Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. https://www.gurupendidikan.co.id/larutan-buffer-pengertian-fungsi-dan-jenis-besertacontohnya-secara-lengkap/ diakses pada 10 Maret 2019 pukul 6:52 PM http://industriubikayu.blogspot.com/2015/10/cuka-dan-asam-cuka-dari-hasilfermentasi-ubi-kayu.html diakses pada 10 Maret 2019 pukul 6:55 PM https://www.fimela.com/lifestyle-relationship/read/3775391/resep-pempek-tanpaikan-tapi-tetap-sedap diakses pada 10 Maret 2019 pukul 6:55 PM https://www.masterpendidikan.com/2016/12/pengertian-asam-asetat-dan-rumus-asamasetat.html diakses pada 10 Maret 2019 pukul 6:58 PM https://pngimage.net/jeruk-png-3/ diakses pada 10 Maret 2019 pukul 6:58 PM https://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sitrat diakses pada 10 Maret 2019 pukul 7:00 PM https://blog.ruangguru.com/larutan-penyangga diakses pada 10 Maret 2019 pukul 7:30 PM...