Larutan penyangga atau larutan buffer merupakan salah satu materi dalam kimia dasar yang membutuhkan perhitungan dalam penyelesaiannya. Untuk menyelesaikan soal larutan penyangga, sebaiknya kita memahami tentang konsep pH larutan terlebih dahulu. Hal itu karena dalam penyelesaian soal buffer akan sangat berhubungan dengan pH dari suatu larutan.
Larutan Penyangga
Larutan penyangga atau dikenal juga dengan larutan buffer adalah sebuah larutan yang dibuat untuk mempertahankan pH larutan sehingga ketika terdapat penambahan asam ataupun basa tidak akan mengalami perubahan pH yang cukup tinggi. Larutan buffer ini dapat berupa larutan basa lemah ataupun asam lemah dengan disertai asam dan juga basa konjugasi.
Ion H+ dan juga ion OH– menjadi ion yang sangat berpengaruh dalam larutan penyangga ini. Kedua ion tersebut berperan dalam menentukan keasaman ataupun kebasaan suatu larutan. Semakin banyak jumlah ion H+ maka tingkat keasaman larutan akan meningkat atau pH akan semakin rendah.
Sedangkan jika ion OH– semakin banyak maka tingkat kebasaan larutan akan meningkat atau pH larutan akan meningkat. Untuk mengerjakan soal larutan penyangga kita harus mengetahui rumus buffer dalam perhitungannya.
Contoh Soal Larutan Penyangga
Adapun dalam upaya memberikan penjelasan lebih lengkap. Berikut ini adalah contoh soal, jawaban, dan pembahasan dari larutan penyangga. Antara lain;
- Hitung pH larutan yang terdiri dari larutan asam asetat 0.5 M dan juga natrium asetat 0.5 M dengan Ka = 1.8 x 10-5
Tahap 1 :
Untuk menyelesaikan soal tersebut, kita harus menentukan persamaan reaksi yang terjadi terlebih dahulu.
CH3COOH (aq) ⇌ H+ (aq) + CH3COO– (aq)
Tahap 2 :
Setelah mengetahui persamaan reaksinya, kemudian kita akan menuliskan konsentrasi masing masing zat sebelum reaksi, bereaksi dan juga setelah kesetimbangan. Dalam soal tersebut diketahui konsentrasi asam asetat adalah 0.5 M dan natrium asetat juga 0.5 M.
CH3COOH (aq) ⇌ H+ (aq) + CH3COO– (aq)
Awal 0.5 M 0 0.5 M
Bereaksi x x x
Setimbang 0.5 -x x 0.5 + x
Tahap 3 :
Selanjutnya kita dapat memasukkan nilai tersebut ke dalam rumus buffer dimana Ka telah diketahui.
Ka = [H+] [basa konjugasi] / [asam]
1.8 x 10-5 = [x] [0.5 + x] / [0.5 – x]
x = 1.8 x 10-5
Tahap 4 :
Dalam tahap ini kita telah mendapatkan nilai x sehingga kita mengetahui bahwa konsentrasi H+ pada keadaan setimbang setelah reaksi yang diwakili dengan x adalah sebesar 1.8 x 10-5 M. Maka kita sudah dapat menentukan pH dengan rumus buffer.
pH = – log [H+]
pH = – log 1.8 x 10-5 = 4.74
Maka pH akhir dari larutan tersebut adalah 4.74.
- Tentukan pH akhir dari larutan penyangga yang dibuat dengan melarutkan 0.1 mol asam sianat (HCNO) dan 0.5 mol natrium sianat (NaCNO) dengan air hingga diperoleh volume akhir larutan 0.5 L (Ka = 2 x 10-4 dalam suhu 25oC)
Tahap 1 :
Buatlah persamaan reaksi yang terjadi dalam sistem buffer tersebut.
HCNO (aq) ⇌ H+ (aq) + CNO– (aq)
Tahap 2 :
Tentukan konsentrasi masing masing zat untuk awal, bereaksi, dan juga setelah reaksi yang dapat dihitung dengan membagi jumlah mol dengan volume larutan.
HCNO (aq) ⇌ H+ (aq) + CNO– (aq)
Awal 0.1 mol 0 0.5 mol
Awal 0.2 M 0 1 M
Bereaksi x x x
Setimbang 0.2 -x x 1 + x
Tahap 4 :
Selanjutnya kita dapat memasukkan nilai konsentrasi yang diperoleh dari persamaan tahap 2 dalam rumsu buffer untuk mencari nilai x yang mewakili konsentrasi H+.
Ka = [H+] [basa konjugasi] / [asam]
2 x 10-4 = [x] [1 + x] / [0.2 – x]
x = 4 x 10-5
Tahap 5 :
Dari tahap 4 kita telah mengetahui konsentrasi H+ sehingga kita dapat menghitung pH larutan total.
pH = – log [H+]
pH = – log 4 x 10-5 = 4.40
- Jika ke dalam larutan buffer pada soal no 2 ditambahkan NaOH sebanyak 0.02 mol. Tentukan pH akhir dari larutan tersebut.
Tahap 1 :
Tuliskan persamaan reaksinya kembali.
HCNO (aq) ⇌ H+ (aq) + CNO– (aq)
Tahap 2:
Adanya penambahan basa (NaOH) sebanyak 0.02 mol sehingga terdapat OH– sebagai pereaksi. Dalam hal ini, NaOH memiliki jumlah mol paling rendah dalam reaksi tersebut sehingga jumlah mol NaOH akan digunakan sebagai pereaksi pembatas dalam perhitungan karena zat ini yang akan habis terlebih dahulu.
OH– (aq) + HCNO (aq) ⇌ H+ (aq) + CNO– (aq)
0.02 mol 0.1 mol 0.5 mol
Konsentrasi HCNO akan mengalami penurunan dengan adanya 0.02 mol basa sedangkan konsentrasi CNO– akan meningkat dengan penambahan 0.02 mol basa.
Konsentrasi dari 0.02 mol basa = 0.02 mol / 0.5 L = 0.04 M
Tahap 3 :
Tuliskan jumlah konsentrasi masing masing zat awal, bereaksi, dan keadaan setimbang dengan memperhatikan tahap 2 bahwa terjadi pengurangan dan penambahan konsentrasi.
HCNO (aq) ⇌ H+ (aq) + CNO– (aq)
Awal 0.2 – 0.04 M 0 1 + 0.04 M
Bereaksi x x x
Setimbang 0.16 -x x 1.04 + x
Tahap 4 :
Masukkan nilai konsentrasi setimbang tersebut dalam rumus buffer dengan mengasumsikan bahwa nilai x sangat kecil sehingga tidak akan mempengaruhi konsentrasi zat.
Ka = [H+] [basa konjugasi] / [asam]
2 x 10-4 = [x] [1.04 + x] / [0.16 – x]
2 x 10-4 = [x] [1.04] / [0.16]
x = 3.1 x 10-5
Tahap 5 :
Konsentrasi H+ telah diwakili dengan nilai x tersebut sehingga kita dapat menghitung pH total dari larutan.
pH = – log [H+]
pH = – log 3.1 x 10-5 = 4.51
- Larutan buffer dibuat dengan melarutkan 0.1 mol metilamina (CH3NH2) dan juga 0.06 mol metilamonium klorida (CH3NH3Cl) dalam 0.25 liter larutan. Hitung pH larutan ini setelah seorang praktikan menambahkan 0.02 mol HCl ke dalamnya jika diketahui Kb metilamina adalah 4.38 x 10-4
Tahap 1 :
Tuliskan persamaan reaksi kesetimbangan yang terjadi dalam sistem buffer.
CH3NH2 (aq) + H2O (l) ⇌ CH3NH3+ (aq) + OH– (aq)
Tahap 2 :
Tuliskan konsentrasi awal dari masing masing zat yang diketahui melalui pembagian jumlah mol dengan volume larutan.
CH3NH2 (aq) + H2O (l) ⇌ CH3NH3+ (aq) + OH– (aq)
Mol awal : 0.1 mol 0.06 mol
Kons awal : 0.4 M 0.24 M
Tahap 3 :
Adanya penambahan asam (HCl) menyebabkan terjadinya penambahan ion H+ dalam larutan yang akan menghasilkan pengurangan basa (CH3NH2). Dalam hal ini 0.02 mol asam ditambahkan sehingga jumlah CH3NH2 yang dikonsumsi dan jumlah CH3NH3+ yang meningkat akan sama yaitu sebanyak 0.02 mol setelah penambahan asam.
Konsentrasi dari 0.02 mol asam = 0.02 mol / 0.250 L = 0.08 mol/L
Tahap 4 :
Selanjutnya kita dapat menuliskan konsentrasi masing masing zat awal, bereaksi, dan keadaan setimbang dengan memperhatikan bahwa terjadi pengurangan dan penambahan konsentrasi dengan adanya penambahan asam.
CH3NH2 (aq) + H2O (l) ⇌ OH– (aq) + CH3NH3+ (aq)
Awal 0.4 – 0.08 M 0 0.24 + 0.08 M
Bereaksi x x x
Setimbang 0.32 -x x 0.32 + x
Tahap 5 :
Gunakan rumus buffer untuk menentukan konsentrasi OH– yang diwakili dengan nilai x. Dalam hal ini diasumsikan bahwa nilai x tidak mempengaruhi konsentrasi basa dan asam konjugasi sehingga x dianggap tidak ada dalam kedua reaktan tersebut.
Ka = [OH–] [basa konjugasi] / [asam]
4.38 x 10-4 = [x] [0.32 + x] / [0.32 – x]
4.38 x 10-4 = [x] [0.32] / [0.32]
x = 4.38 x 10-4
Tahap 6 :
Tahap terakhir adalah menentukan nilai pOH dan pH dari larutan karena kita telah mendapatkan konsentrasi OH– dari nilai x pada tahap sebelumnya.
pOH = – log [OH–]
pOH = – log 4.38 x 10-4
pOH = 3.358
pH = 14 – pOH = 14 – 3.358 = 10.642
Jadi pH akhir larutan buffer setelah mengalami penambahan HCl adalah sebesar 10.642
Demikian artikel lengkap yang bisa kami berikan tentang contoh soal larutan penyangga, jawaban, rumus, dan pembahasannya. Semoga adanya postingan dari kami ini dapat membantu kalian dan bermanfaat bagi semua pembaca.
