Laprak Buffer _ Laporan Praktikum larutan buffer PDF

Preview

Summary

240210170061LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA PANGANPembuatan Larutan Buffer dan Pengujian KestabilannyaKelompok ABLaksmi Putri Adi Indriana 240210170012 Disa Madani 240210170031 Claudia Treviana 240210170050 Dinda Nur Annisa 240210170061 Ghifari Akbar Aryaldy 240210170097UNIVERSITAS PADJADJARANFAKULTAS TE...

Description

Dinda Nur Annisa 240210170061

LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA PANGAN Pembuatan Larutan Buffer dan Pengujian Kestabilannya

Kelompok AB

Laksmi Putri Adi Indriana Disa Madani Claudia Treviana Dinda Nur Annisa Ghifari Akbar Aryaldy

240210170012 240210170031 240210170050 240210170061 240210170097

UNIVERSITAS PADJADJARAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN JATINANGOR 2018

Dinda Nur Annisa 240210170061 I.

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang digunakan untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat. Dengan kata lain larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH pada kisarannya. Jika ada suatu larutan menyangga ditambah sedikit asam atau basa atau juga diencerkan, maka pH larutan tidak berubah. Larutan penyangga sangatlah penting dalam kehidupan, misalnya dalam analisis biokimia, bakteriologi, zat warna, dan industri kulit. Kata pH dan larutan buffer (penyangga) sering kita jumpai ketika mempelajari materi asam basa. Suatu larutan yang dapat mempertahankan nilai pH dengan penambahan sedikit asam, basa, dan pengenceran oleh air disebut larutan buffer. Larutan penyangga dapat dibuat dari campuran asam lemah dan basa konjugasinya serta basa lemah dan asam konjugasinya. Larutan buffer dapat pula dibuat dari campuran asam atau basa kuat dengan ketentuan jumlah asam atau basa lemahnya harus lebih besar dari basa atau asam kuatnya. Fungsi larutan penyangga banyak sekali, salah satunya dalam bidang kesehatan dan bidang farmasi (obat-obatan), banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan pH stabil. Perubahan pH dapat mengakibatkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali. Selain itu, fungsi larutan penyangga juga dapat diaplikasikan dalam tubuh manusia, larutan berperan penting dalam mempertahankan pH. Hal ini terjadi karena di dalam cairan sel tubuh terdapat sistem penyangga, yaitu asam hidrogen fosfat. Komponen

larutan

penyangga

secara

umum,

larutan

penyangga

digambarkan sebagai campuran yang terdiri dari asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A -). Campuran ini menghasilkan larutan bersifat asam. Basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan larutan bersifat

basa.

Larutan

penyangga

berdasarkan

komponen

penyusunnya

dikelompokkan menjadi dua, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam berfungsi mempertahankan pH pada

Dinda Nur Annisa 240210170061 daerah asam (pH < 7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang merupakan basa konjugasi dari asamnya. Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam

lemahnya

dicampurkan

dalam

jumlah

berlebih. Campuran

akan

menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan. Pada umumnya, basa kuat yang digunakan seperti natrium, kalium, barium,

kalsium,

dan

lain-lain.

Larutan

penyangga

basa

berfungsi

mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang garamnya berasal dari asam kuat. Adapun cara lainnya yaitu dengan mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih. Seringkali yang digunakan sebagai contoh adalah campuran. 1.2. Tujuan Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk membuat larutan buffer pada beberapa nilai pH berbeda dan menguji kestabilan larutan buffer tersebut.

Dinda Nur Annisa 240210170061 II.

TINJAUAN PUSTAKA Larutan

yang

memiliki

kerja

bufer

disebut

larutan

bufer.

Larutan buffer memiliki komponen asam yang dapat menahan kenaikan pH dan komponen basa yang dapat menahan penurunan pH. Komponen tersebut merupakan konjugat dari asam basa lemah penyusun larutan buffer itu sendiri. Dengan demikian, larutan penyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam lemah dengan basa konjugatnya ataupun basa lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. (Keenan et al., 1980) Sebagian besar larutan bufer terbentuk dari kombinasi garam (dari asam lemah dan basa kuat) dan aam lemahnya. Cairan tubuh organisme adalah larutan bufer, yang akan menekan perubahan pH yang cepat, yang berbahaya bagi makhluk hidup. Nilai pH larutan bufer yang terbuat dari asam lemah dan garamnya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut. pH = pKa + log (Takeuchi, 2006) Larutan dapat juga dibuat dengan melarutkan basa lemah dengan garamnya secara bersama-sama seperti Amonium hidroksida dengan ammonium klorida. NH4OH + H+  NH4+ + H2O (Sudaryat, 2016) Campuran ini menunjukan ketahanan terhadap ion hidrogen, karena ion hidrogen bereaksi dengan ammonium hidroksida (yang tidak terdisosiasi). Sedangkan ketahanan terhadap ion hidroksil didasarkan atas pembentukan basa yang tidak terdisosiasi dari ion-ion ammonium (berasal dari garamnya) : NH4+ + OH-  NH4OH (Sudaryat, 2016) Konsentrasi ion hidrogen dapat dihitung dari tijauan- tinjauan tentang kesetimbangan kimia yang terdapat dalam larutan buffer tersebut. Kita tinjau suatu buffer yang terbuat dari suatu asam lemah dan garamnya. Maka kesetimbangan disosiasi terdapat dalam larutan. HA  H+ + A-

Dinda Nur Annisa 240210170061 (Sudaryat, 2016) Tetapan kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai. Ka = (Sudaryat, 2016) dari mana konsetrasi ion hidrogen dapat dinyatakan sebagai. [H+] = Ka x (Sudaryat, 2016) Asam bebas yang terdapat, hampir tidak terdisosiasi sama sekali, karena adanya anion A- dalam jumlah yang banyak yang berasal dari garamnya. Akibatnya konsentrasi total asam, Ca hampir sama dengan konsentrasi asam yang terdisosiasi. Oleh sebab yang sama, konsentrasi total garam, Cg hampir sama dengan konsentrasi anion. Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut. [H+] = Ka x Atau pH = pKa + log (Sudaryat, 2016) Sama halnya bila buffer itu dibuat dari basa lemah MOH dengan garamnya yang mengandung kation M+, kesetimbangan disosiasi yang terjadi dalam larutan ini adalah MOH  M+ + OH(Sudaryat, 2016) Sehingga nilai pH yang diperoleh sebesar. pH = 14 – pKb - pKa + log Adapun sifat-sifat larutan penyangga menurut Syukri (1999) diketahui sebagai berikut: 1.

Mempunyai pH tertentu pH buffer dapat dicari dengan persamaan Henderson-Hasselbalch, yaitu: pH = pKa + log [garam]/[asam] pOH = pKb + log [garam]/[basa] pH buffer bergantung pada Ka asam lemah atau Kb basa lemah dan

perbandingan konsentrasi asam dengan konsentrasi basa konjugasinya atau

Dinda Nur Annisa 240210170061 konsentrasi basa lemah dengan konsentrasi asam konjugasinya. Persamaannya (Purba, 1994): a.

Reaksi ionisasi asam lemah: HA(aq) ↔ H+(aq) + A–(aq) Tetapan ionisasinya dilambangkan dengan Ka Ka = [H+][A–] / [HA] a.

Reaksi ionisasi basa lemah:

LOH(aq) ↔ L+(aq) + OH–(aq) Tetapan ionisasinya dilambangkan dengan Kb Kb = [L+][OH–] / [LOH] 1.

pHnya relatif tidak berubah jika ditambah sedikit asam atau basa.

2.

pHnya tidak berubah jika diencerkan. Telah disebutkan bahwa larutan penyangga mengandung komponen asam

dan basa dengan asam dan basa konjugasinya, sehingga dapat mengikat baik ion H+ maupun ion OH–. Sehingga penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Menurut

Syukri

kapasitas buffer (yang

biasa

Kapasitas buffer merupakan

(1999), disebut suatu

larutan buffer juga indeks buffer atau ukuran

mempunyai intensitas buffer).

kemampuan buffer untuk

mempertahankan pHnya yang konstan apabila ditambahkan asam kuat atau basa kuat. Kapasitas buffer bergantung pada jumlah asam-garam atau basa-garam yang terkandung di dalamnya. Apabila jumlahnya besar, pergeseran kesetimbangan ke kanan maupun ke kiri dapat berlangsung banyak untuk mengimbangi asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan. Sehingga dapat disebut kapasitas buffernya besar. Sebaliknya apabila jumlah asam-garam atau basa-garam itu kecil, dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke kanan dan ke kiri berlangsung sedikit. Sehingga dapat dikatakan kapasitas buffernya kecil. Suatu buffer dapat menahan perubahan [H+] sebanyak 100x semula. Perubahan pH yang diizinkan hanyalah sekitar 2. Ka atau Kb adalah konstanta, maka suatu buffer hanya efektif pada daerah pH tertentu yang disebut rentang daerah buffer. Sesungguhnya penambahan asam/basa pada suatubuffer akan mengubah pH-nya, namun perubahan itu sangatlah kecil dan dapat diabaikan. Namun, jika jumlah asam/basa

Dinda Nur Annisa 240210170061 yang ditambahkan makin banyak, maka perubahan pH-nya tak dapat diabaikan lagi. Jumlah asam atau basa yang dapat dinetralkan suatu buffer sebelum pH larutan berubah disebut kapasitas buffer . Kapasitas/daya tahan larutan penyangga bergantung pada jumlah mol dan perbandingan mol dari komponen penyangganya. Semakin banyak jumlah mol komponen penyangga, semakin besar kemampuannya mempertahankan pH. Apabila komponen asam terlalu sedikit, penambahan sedikit basa dapat mengubah pHnya. Sebaliknya apabila komponen basanya terlalu sedikit, penambahan sedikit asam dapat mengubah pHnya. Sedangkan, perbandingan mol antara komponenkomponen suatu larutan penyangga sebaiknya antara 0,1-10. Di luar perbandingan tersebut, maka sifat penyangganya akan berkurang (Keenan et al., 1980). Larutan penyangga ini dapat dilihat dalam kehidupan sehari-hari seperti pada obat-obatan, fotografi, industri kulit dan zat warna. Selain aplikasi tersebut, terdapat penerapan konsep larutan penyangga ini dalam tubuh manusia, contohnya seperti pada cairan tubuh. Cairan tubuh (baik cairan intrasel maupun cairan ekstrasel) merupakan larutan penyangga. Sistem penyangga yang utama dalam cairan intrasel adalah pasangan dihidrogenfosfat-monohidrogenfosfat (H2PO4– HPO42-). Sedangkan sistem penyangga yang utama dalam cairan ekstrasel adalah pasangan asam karbonat-bikarbonat (H2CO3 – HCO3–). Sistem penyangga ini dapat menjaga pH darah hampir konstan, yaitu sekitar 7,4 (Keenan et al., 1980). Kestabilan buffer diuji untuk mengetahui pada pH berapa buffer yang paling stabil menjaga nilai pHnya dengan menggunakan rumus : Kestabilan (%) = (

) x 100%

Dinda Nur Annisa 240210170061 III. METODOLOGI 3.1. Alat 1. Ph meter Beaker glass 2. Gelas ukur 3. Labu ukur 4. Magnet stirrer 5. Pipet tetes 6. Pipet volume 7. Spatula 3.2. Bahan 1. Akuades 2. Larutan CH3COOH 3. Larutan CH3COONa 4. Larutan HCl 5. Larutan NaOH 3.3. Prosedur A.

Pembuatan Larutan Asam Asetat (CH3COOH) Glasial

1.

Akuades dimasukkan sedikit ke dalam labu ukur 100 mL

2.

Asam asetat glasial diukur sebanyak 12 mL dipipet ke dalam labu ukur

3.

Kemudian ditepatkan dengan akuades hingga mencapai tanda batas (tanda tera) dan dihomogenkan.

B.

Pembuatan Larutan Garam Konjugasi (CH3COONa.3H2O)

1.

CH3COONa.3H2O sebanyak 6,75 gram ditimbang

2.

Dilarutkan CH3COONa.3H2O dengan sedikit akuades dalam wadah beaker glass.

3.

Sampel yang telah larut dimasukkan ke dalam labu ukur 250m

4.

Ditepatkan dengan akuades hingga mencapai tanda batas (tanda terra) dan dihomogenkan.

C.

Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M 50mL

1.

Dilakukan penimbangan NaOH sebanyak 0,2 gram

2.

Dilarutkan NaOH pada labu ukur 50mL sebanyak 30mL

Dinda Nur Annisa 240210170061 3.

Ditepatkan dengan akuades hingga mencapai tanda batas (tanda terra) dan dihomogenkan

D.

Pembuatan Larutan HCl 0,1 N 50 mL

1.

Dilakukan penimbangan HCl sebanyak 0,42 gram

2.

Dilarutkan NaOH pada labu ukur 50mL sebanyak 30mL

3.

Ditepatkan dengan akuades hingga mencapai tanda batas (tanda terra) dan dihomogenkan

Dinda Nur Annisa 240210170061 IV.

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Larutan buffer adalah semua larutan yang pHnya dapat dikatakan tetap,

walaupun ditambahkan sedikit asam atau basa. Biasanya, larutan buffer mengandung asam lemah beserta basa lemah konjugatnya dalam konsentrasi yang hampir sama. Larutan buffer berperan besar dalam mengontrol kelarutan ion-ion dalam larutan sekaligus mempertahankan pH dalam proses biokimia dan fisiologis (Oxtoby, 2001). Larutan buffer adalah larutan yang mengandung (a) asam lemah atau basa lemah dan (b) garamnya, kedua komponen tersebut harus ada dalam larutan. Larutan buffer mempunyai kemampuan untuk menahan perubahan pH bila sejumlah kecil asam atau basa kuat ditambahkan ke dalam larutan tersebut (Chang, 2005). Larutan penyangga/buffer akan bekerja paling baik dalam mengendalikan pH pada harga pH yang hampir sama dengan pKa komponen asam atau basa, yaitu ketika garam sama dengan asam. Ini dapat ditunjukkan dengan menghitung kemampuan penyangga untuk menahan perubahan pH, yang dikenal dengan kapasitas penyangga. Kapasitas penyangga didefinisikan sebagai jumlah mol per liter asam atau basa monobasa kuat yang diperlukan untuk menghasilkan peningkatan atau penurunan satu unit pH didalam larutan (Cairns, 2004). Menurut Underwood A.L. (2002), larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Apabila asam lemah dicampur dengan basa konjugasinya maka akan terbentuk larutan buffer asam dimana larutannya mempertahankan pH pada daerah asam dan apabila suatu basa lemah dicampur dengan asam konjugasinya maka akan terbentuk suatu larutan buffer basa. Larutan ini akan mempertahankan pH pada daerah basa. Jenis-jenis larutan buffer berdasarkan Keenan, et al., (1980) yaitu: 1.

Larutan buffer yang bersifat asam. Larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH 7). Misalnya larutan campuran NH3 dengan ion amonium NH4+. Larutan buffer basa juga dapat terjadi dari campuran suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemah dicampurkan berlebih. Jika ke dalam larutan ditambahkan suatu asam kuat, maka ion H+ yang berasal dari asam itu akan mengikat atau bereaksi dengan ion OH-. Hal itu menyebabkan kesetimbangan larutan menjadi bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion OH dapat dipertahankan atau dengan kata lain pH larutan stabil atau dapat bertahan. Demikian juga pada penambahan suatu basa kuat, jumlah ion OH- dalam larutan akan bertambah. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan larutan menjadi bergeser ke kiri sehingga konsentasi ion OH - dapat dipertahankan dan pH larutan tidak berubah. Tabel 1. Hasil Pengamatan Pembuatan Larutan Buffer Asetat pH 4 dan pH 5 pH 4 5

Teoritis Volume CH3COOH (ml) 80 30

Volume CH3COONa (ml) 20 70

pH 3.99 5.00

Hasil Praktikum Volume Volume CH3COOH CH3COONa (ml) (ml) 80 10 52.4 70

(Sumber : Dokumentasi pribadi, 2018) Dalam menyiapkan suatu penyangga dengan pH yang diinginkan, analis harus memilih suatu sistem asam-garam (atau basa-garam) dimana pKa asam tersebut sedekat mungkin ke pH yang diinginkan. Dengan pemilihan ini, rasio asam per garam mendekati satu, dan diperoleh keefektifan maksimal atas peningkatan atau penurunan pH. Jika asam yang ada lebih besar dari pada garam,

Dinda Nur Annisa 240210170061 maka perubahan pH yang besar akan terjadi jika basa ditambahkan demikian juga sebaliknya (Svehla, 1990). Praktikum kali ini digunakan larutan asam asetat (A) 0.1 M dan larutan natrium asetat (B) 0.1 M untuk membuat buffer pH 4 dan pH 5. Pertama-tama larutan asam asetat atau natrium asetat yang akan dibuat buffer dimasukkan ke dalam beaker glass (tergantung siapa yang lebih banyak volume yang dibutuhkan) dan kemudian diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer. Magnetic stirrer merupakan suatu alat yang digunakan untuk pengadukan cairan kimia yang menggunakan putaran medan magnet untuk memutar stir bar sehingga membantu proses homogenisasi. Pengadukan dan pemanas yang dihasilkan oleh alat ini bersumber dari energi listrik. Larutan asam asetat atau natrium asetat yan diaduk tersebut ditambahkan dengan natrium asetat/asam asetatnya dan diukur tingkat keasamannya. Tingkat keasaman dianalisis untuk mengetahui karakteristik larutan yang dibuat dan menggunakan alat pH meter. Prinsip kerja utama pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektroda kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektroda kaca adalah lapisan kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat/bulb (Desmira, dkk, 2018). pH meter harus dikalibrasi dulu menggunakan buffer pH 4 dan pH 7 karena range pH yang diukur adalah asam menuju netral. Selain itu, dalam setiap penggunaan pH meter, elektroda/probe harus dibilas dengan akuades dan diseka menggunakan tisu agar pH larutan yang diukur merupakan hasil yang sesungguhnya dan tidak terkontaminasi oleh larutan sebelumnya. Prinsip pembuatan buffer dapat mengikuti persamaan HendersonHasselbalch yakni pH efektif buffer sama dengan nilai pKa (pada buffer asam lemah dan basa konjugatnya) atau pKb (pada buffer basa lemah dan asam konjugatnya) dengan persamaan: H

L

Persamaan tersebut dapat digunakan untuk mengetahui pH yang didapatkan jika membuat buffer dari asam lemah dan basa konjugatnya seperti pada pembuatan buffer asetat ini. Apabila diambil salah satu contoh pada pH 5 larutan A sebanyak 30 mL dan larutan B sebanyak 70 mL, maka:

Dinda Nur Annisa 240210170061 CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ mula :

30  0.1 100

70  0.1 100

reaksi : -

+

akhir : 0,03

0,07

[garam] [asam]

pH

= pKa + log

pH

= 4,8 + log

pH

= 4,8+ 0,358

pH

= 5.17

[0,07] [0,03]

Maka wajar apabila pH yang didapatkan tidak sesuai dengan pH yang diinginkan karena berdasarkan tabel 1 jumlah larutan A yang dipipet sebanyak 30 ml dan jumlah larutan B yang dipipet sebanyak 70 ml. Berdasarkan hasil praktikum, apabila ingin mendapatkan larutan buffer asetat dengan pH 5.00 maka kita harus menentukan dulu larutan mana yang akan dipipet terlebih dahulu dan yang telah diketahui besaran volumenya. Oleh karena itu diambil sejumlah 70 ml larutan CH3COONa.2H2O 0.1 M sebanyak 70 ml dan ditambahkan CH3COOH 0.1 M sedikit-hingga sedikit sambil diukur pHnya dan penambahan ini dilakukan hingga pHnya mencapai pH yang diinginkan, atau dalam hal ini yaitu pH 5.00, dan didapatkan volume CH3COOH 0.1 M yang dibutuhkan adalah sebesar 52.4 ml. Hal tersebut diperbolehkan karena meskipun menggunakan volume yang berbeda, pH akhir larutan buffer yang dibuat akan memiliki pH yang diinginkan. (Sukarti,2008). Setelah membuat larutan buffer asetat pH 4 dan pH 5, dilakukan pengenceran buffer induk menggunakan akuades hingga konsentrasi buffer menjadi 1% dan 10%. Kemudian diukur kembali pH selepas pengenceran menggunakan pH meter, dan setiap pengenceran pH ditambahkan asam dan basa lemah berupa HCl 0.1 M dan NaOH 0.1 M sebanyak 5 ml, lalu diukur kembali pH akhir dari larutan buffer tersebut. Karena faktor-faktor yang mempengaruhi pH larutan buffer diantaranya adalah penambahan garam-garam netral ke dalam larutan buffer dapat mengubah pH larutan dengan berubahnya kekuatan ion. Perubahan kekuatan ion dan pH buffer dapat pula disebabkan oleh pengenceran.

Dinda Nur Annisa 240210170061 Tabel 2. Peng...