Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH pada kondisi asam (pH $<$ 7). Larutan penyangga basa adalah larutan yang akan mempertahankan nilai pH pada kondisi basa (pH $>$ 7).

• Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Untuk menentukan senyawa mana yang akan mempengaruhi pH larutan penyangga, maka senyawa harus bersifat asam atau basa. Asam adalah spesi yang di dalam air akan menghasilkan ion H⁺, sedangkan basa adalah spesi yang di dalam air akan menghasilkan ion OH^-.

Analisis opsi jawaban

H₃O⁺ merupakan H⁺ yang berikatan dengan H₂O sehingga H₃O⁺ bersifat asam.

H₂SO₄ bersifat asam.

H₂SO₄ $\longrightarrow$ SO₄^2- $+$ 2H⁺

Al(OH)₃ bersifat basa.

Al(OH)₃ $\longrightarrow$ Al³⁺ $+$ 3OH^-

NaOH bersifat basa.

NaOH $\longrightarrow$ Na⁺ $+$ OH^-

NaCl bersifat netral.

NaCl $\longrightarrow$ Na⁺ $+$ Cl^-

NaCl adalah garam yang terbentuk dari asam kuat (HCl) dan basa kuat (NaOH) sehingga bersifat netral. NaCl tidak akan memengaruhi pH larutan penyangga jika dicampurkan.

Jadi, jawaban yang tepat adalah NaCl.

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH pada kondisi asam (pH $<$ 7). Larutan penyangga basa adalah larutan yang akan mempertahankan nilai pH pada kondisi basa (pH $>$ 7).

Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Analisis opsi jawaban:

CH₃COOH : asam lemah, digunakan untuk membuat larutan penyangga asam.

H₂CO₃ : asam lemah, digunakan untuk membuat larutan penyangga asam.

KOH : basa kuat, tidak dapat digunakan untuk membuat larutan penyangga.

Ca(OH)₂ : basa kuat, tidak dapat digunakan untuk membuat larutan penyangga.

Al(OH)₃ : basa lemah, dapat digunakan untuk membuat larutan penyangga basa.

Maka larutan yang dapat digunakan untuk membuat larutan penyangga basa adalah Al(OH)₃.

Rumus yang digunakan untuk menentukan konsentrasi ion hidroksida pada larutan penyangga basa adalah sebagai berikut.

$\left[\text{O}\text{H}^-\right]=K_b\times\frac{b}{g}$ atau $\text{pOH}=\text{p}K_{\text{b}}-\log\frac{b}{g}$

Keterangan:

$b$ $=$ mol basa lemah (mol)

g $=$ mol garam/asam konjugasi (mol)

K_b $=$ tetapan ionisasi basa

Diketahui:

$\text{pH NH}_3=12$

$V_{\text{NH}_3}=25\ \text{mL}$

$\text{massa garam}=160,5\ \text{mg}$

$\text{mol HCl sisa}=0$

$V_{\text{HCl}}=100\ \text{mL}$

$K_{\text{b}}=1,8\times10^{-5}$

$A_{\text{r}}\text{H}=1\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{N}=14\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{}\text{O}=16\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{C}\text{l}=35,5\ \text{g.mol}^{-1}$

Ditanya: pH campuran?

Dijawab:

Penentuan konsentrasi pOH NH₃

$\text{pOH}=14-\text{pH}$

$=14-12$

$=2$

$\left[\text{OH}^-\right]=10^{-\text{pOH}}$

$=10^{-2}$

Penentuan konsentrasi NH₃

$\left[\text{OH}^-\right]=\sqrt{K_{\text{b}}\times\left[\text{NH}_3\right]}$

$10^{-2}=\sqrt{1,8\times10^{-5}\times\left[\text{NH}_3\right]}$

$\left(10^{-2}\right)^2=1,8\times10^{-5}\times\left[\text{NH}_3\right]$

$10^{-4}=1,8\times10^{-5}\times\left[\text{NH}_3\right]$

$\left[\text{NH}_3\right]=\frac{10^{-4}}{1,8\times10^{-5}}$

$\left[\text{NH}_3\right]=5,56$

Penentuan mol NH₃

$\text{mol NH}_3=\left[\text{NH}_3\right]\times V_{\text{NH}_3}$

$=5,56\ \text{M}\times25\ \text{mL}\$

$=139\ \text{mmol}$

$=0,139\ \text{mol}$

Reaksi yang terjadi antara HCl dan NH₃ adalah sebagai berikut.

HCl $+$ NH₃ $\longrightarrow$ NH₄Cl

Garam yang terbentuk adalah NH₄Cl.

Penentuan M_r NH₄Cl

$M_{\text{r}}=A_{\text{r}}\text{N}+4\left(A_{\text{r}}\text{H}\right)+A_{\text{r}}\text{Cl}$

$=\left(14+\left(4\times1\right)+35,5\right)\ \text{g.mol}^{-1}$

$=53,5\ \text{g.mol}^{-1}$

Penentuan mol NH₄Cl

$\text{mol NH}_4\text{Cl}\text{}=\frac{\text{massa}}{M_{\text{r}}}$

$=\frac{160,5\ \text{mg}}{53,5\ \text{gmol}^{-1}}$

$=3\ \text{mmol}$

$=0,003\ \text{mol}$

Perhatikan bagan berikut!

Karena di akhir reaksi tersisa basa lemah (NH₃) dan asam konjugasi (NH4⁺ dalam NH₄Cl), maka campuran yang terbentuk merupakan larutan penyangga basa.

Penentuan pH akhir, berdasarkan pH larutan penyangga basa NH₃ - NH₄Cl.

$\left[\text{O}\text{H}^-\right]=K_b\times\frac{b}{g}$ 

$=1,8\times10^{-5}\times\frac{0,136}{0,003}$

$=8,16\times10^{-4}$

$\text{pOH}=-\log\left[\text{O}\text{H}^-\right]$

$=-\log\left(8,16\times10^{-4}\right)$

$=4-\log8,16$

$\text{pH}=14-\text{pOH}$

$=14-\left(4-\log8,16\right)$

$=10+\log8,16$

$=10,91$

Maka perubahan pH larutan penyangga yang terbentuk adalah 10,91.

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH pada kondisi asam (pH $<$ 7). Larutan penyangga basa adalah larutan yang akan mempertahankan nilai pH pada kondisi basa (pH $>$ 7).

Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Sehingga jenis larutan yang dapat membentuk sistem buffer (penyangga) adalah

• asam lemah berlebih dan basa kuat atau basa lemah berlebih dan asam kuat;
• asam lemah dan garamnya (mengandung basa konjugasinya) atau basa lemah dan garamnya (mengandung asam konjugasinya)

*Asam dan basa kuat tidak dapat membentuk sistem penyangga.

Maka larutan-larutan yang tidak dapat membentuk sistem buffer adalah basa kuat dan garamnya.

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH pada kondisi asam (pH $<$ 7). Larutan penyangga basa adalah larutan yang akan mempertahankan nilai pH pada kondisi basa (pH $>$ 7).

Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Jadi, untuk menentukan campuran larutan yang benar yang merupakan jenis larutan penyangga, maka harus sesuai antara pasangan asam lemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dan asam konjugasinya.

Basa konjugasi terbentuk setelah asam lemah melepaskan satu H⁺, sedangkan asam konjugasi terbentuk setelah basa lemah menangkap satu H⁺.

(1) Larutan HCOOH - larutan HCOONa termasuk larutan penyangga asam.

HCOOH merupakan asam lemah.

HCOOH $\rightleftharpoons$ H⁺ $+$ HCOO^-

HCOONa $\rightarrow$ Na⁺ $+$ HCOO^-

HCOONa merupakan garam yang mengandung basa konjugasi dari HCOOH, yaitu HCOO^-.

(2) Larutan CH₃COOH - larutan CH₃COONa termasuk larutan penyangga asam.

CH₃COOH merupakan asam lemah.

CH₃COOH $\rightleftharpoons$ H⁺ $+$ CH₃COO^-

CH₃COONa $\rightarrow$ Na⁺ $+$ CH₃COO^-

CH₃COONa merupakan garam yang mengandung basa konjugasi dari CH₃COOH, yaitu CH₃COO^-.

(3) Larutan HF - larutan NaF termasuk larutan penyangga asam.

HF merupakan asam lemah.

HF $\rightleftharpoons$ H⁺ $+\$F^-

NaF $\rightarrow$ Na⁺ $+$ F^-

NaF merupakan garam yang mengandung basa konjugasi dari HF, yaitu F^-.

(4) Larutan NH₃ - larutan NH₄Cl termasuk larutan penyangga basa.

NH₃ termasuk basa lemah.

NH₃ $+\$H⁺ $\rightleftharpoons$ NH₄⁺

NH₄Cl $\rightarrow$ NH₄⁺ $+$ Cl^-

NH₄Cl merupakan garam yang mengandung asam konjugasi dari NH₃, yaitu NH₄⁺.

(5) Larutan HClO₄ - larutan NaClO₄ bukan termasuk larutan penyangga.

HClO₄ termasuk asam kuat sehingga tidak dapat dibuat sebagai larutan penyangga.

Maka campuran larutan yang tidak dapat membentuk larutan penyangga adalah larutan HClO₄ - larutan NaClO₄.

Rumus yang digunakan untuk menentukan konsentrasi ion H⁺ pada larutan penyangga asam adalah sebagai berikut.

$\left[\text{H}^+\right]=K_{\text{a}}\times\frac{a}{g}$

Keterangan:

$a$ $=$ mol asam lemah (mol)

g $=$ mol garam/basa konjugasi (mol)

K_a $=$ tetapan ionisasi asam

Diketahui:

$\left[\text{HF}\right]=0,02\ \text{M}$

$\left[\text{KOH}\right]=0,01\ \text{M}$

$V_{\text{HF}}=30\ \text{mL}$

$V_{\text{KOH}}=30\ \text{mL}$

$K_{\text{a}}=6,6\times10^{-4}$

Ditanya: $\text{pH akhir}$?

Dijawab:

$\text{mol HF}=\left[\text{HF}\right]\times V_{\text{HF}}$

$=0,02\ \text{M}\times30\ \text{mL}\$

$=0,6\ \text{mmol}$

$\text{mol KOH}=\left[\text{KOH}\right]\times V_{\text{KOH}}$

$=0,01\ \text{M}\times30\ \text{mL}$

$=0,3\ \text{mmol}$

Perhatikan bagan berikut!

Karena yang tersisa adalah asam lemah (HF) dan garam/basa konjugasinya (KF), maka terbentuk larutan penyangga asam.

$g=\text{mol KF}=0,3\ \text{mmol}$

$a=\text{mol HF}=0,3\ \text{mmol}$

$\left[\text{H}^+\right]=K_{\text{a}}\times\frac{a}{g}$

$=6,6\times10^{-4}\times\frac{0,3}{0,3}$

$=6,6\times10^{-4}$

$\text{pH}=-\log\left[\text{H}^+\right]$

$=-\log\left(6,6\times10^{-4}\right)$

$=4-\log6,6$

$=3,18$

Maka pH larutan setelah reaksi selesai adalah 3,18.

Rumus yang digunakan untuk menentukan konsentrasi ion hidroksida pada larutan penyangga basa adalah sebagai berikut.

$\left[\text{O}\text{H}^-\right]=K_b\times\frac{b}{g}$ atau $\text{pOH}=\text{p}K_{\text{b}}-\log\frac{b}{g}$

Keterangan:

$b$ $=$ mol basa lemah (mol)

g $=$ mol garam/asam konjugasi (mol)

K_b $=$ tetapan ionisasi basa

Diketahui:

$\text{pH akhir}=9$

$K_{\text{b}}\ \text{Fe}\left(\text{OH}\right)_2=5\times10^{-5}$

$n\ \text{Fe}\left(\text{OH}\right)_2=0,46\ \text{mol}$

$A_{\text{r}}\text{Fe}=56\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{H}=1\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{}\text{O}=16\ \text{g.mol}^{-1}$

$A_{\text{r}}\text{C}\text{l}=35,5\ \text{g.mol}^{-1}$

Ditanya: $\text{massa garam}$?

Dijawab:

Penentuan konsentrasi pOH larutan akhir

$\text{pOH}=14-\text{pH}$

$=14-9$

$=5$

Penentuan konsentrasi OH^- pada larutan akhir

$\left[\text{OH}^-\right]=10^{-\text{pOH}}$

$=10^{-5}$

Perhatikan bagan berikut!

Mol yang digunakan untuk bereaksi adalah mol yang tersisa setelah reaksi antara asam dan basa.

$b=\text{mol Fe}\left(\text{OH}\right)_2=\left(0,46-x\right)\ \text{mol}$

$g=\text{mol Fe}\left(\text{OH}\right)\text{Cl}=x\ \text{mol}$

$\left[\text{O}\text{H}^-\right]=K_{\text{b}}\times\frac{b}{g}$

$10^{-5}=5\times10^{-5}\times\frac{0,46-x}{x}$

$x10^{-5}=5\times10^{-5}\times\left(0,46-x\right)$

$x10^{-5}=\left(2,3\times10^{-5}\right)-\left(5x\times10^{-5}\right)$

$x10^{-5}+5x\times10^{-5}=2,3\times10^{-5}$

$\left(x+5x\right)10^{-5}=2,3\times10^{-5}$

$6x=2,3$

$x=0,38$

Maka,

$g=\text{mol Fe}\left(\text{OH}\right)\text{Cl}=x\ \text{mol}=0,38\ \text{mol}$

Penentuan M_r Fe(OH)Cl

$M_{\text{r}}=A_{\text{r}}\text{Fe}+A_{\text{r}}\text{O}+A_{\text{r}}\text{H}+A_{\text{r}}\text{Cl}$

$=\left(56+16+1+35,5\right)\ \text{g.mol}^{-1}$

$=108,5\ \text{g.mol}^{-1}$

Penentuan massa Fe(OH)Cl

$\text{mol Fe(OH)}\text{Cl}\text{}=\frac{\text{massa}}{M_{\text{r}}}$

$0,38\ \text{mol}=\frac{\text{massa}}{108,5\ \text{gmol}^{-1}}$

$\text{massa}=0,38\ \text{mol}\times108,5\ \text{gmol}^{-1}$

$\text{massa}=41,23\ \text{}\text{g}$

Maka garam yang terbentuk adalah Fe(OH)Cl dengan massa 41,23 g.

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Basa konjugasi terbentuk setelah asam lemah melepaskan satu H⁺, sedangkan asam konjugasi terbentuk setelah basa lemah menangkap satu H⁺.

• Jika, HPO₄^2- bertindak sebagai basa lemah, maka tentukan asam konjugasinya.

HPO₄^2- $+$ H⁺ $\rightleftharpoons$ H₂PO₄^-

H₂PO₄^- (dihidrogen fosfat) adalah asam konjugasi dari adalah HPO₄^2-.

Jika dihidrogen fosfat bereaksi dengan ion Na, K, dan Ca akan membentuk:

H₂PO₄^- $+$ Na⁺ $\rightleftharpoons$ NaH₂PO₄

H₂PO₄^- $+$ K⁺ $\rightleftharpoons$ KH₂PO₄

2H₂PO₄^- $+$ Ca²⁺ $\rightleftharpoons$ Ca(H₂PO₄)₂

• Jika, HPO₄^2- bertindak sebagai asam lemah, maka tentukan basa konjugasinya.

HPO₄^2- $\rightleftharpoons$ PO₄^3- + H⁺

PO₄^3- adalah basa konjugasi dari adalah HPO₄^2-.

Jika PO₄^3- fosfat bereaksi dengan ion Na, K, dan Ca akan membentuk:

PO₄^3- $+$ Na⁺ $\rightleftharpoons$ Na₃PO₄

PO₄^3- $+$ K⁺ $\rightleftharpoons$ K₃PO₄

PO₄^3- $+$ Ca²⁺ $\rightleftharpoons$ Ca₃(PO₄)₂

Maka larutan yang dapat bertindak sebagai asam dan membentuk larutan penyangga dengan larutan monohidrogenfosfat adalah dihidrogen fosfat. Dihidrogen fosfat dapat diperoleh dari larutan NaH₂PO₄.

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Larutan ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH pada kondisi asam (pH $<$ 7). Larutan penyangga basa adalah larutan yang akan mempertahankan nilai pH pada kondisi basa (pH $>$ 7).

Larutan penyangga asam terdiri dari larutan asam lemah dan basa konjugasinya, sedangkan larutan penyangga basa terdiri dari larutan basa lemah dan asam konjugasinya.

Sistem penyangga utama dalam cairan intrasel adalah dihidrogenfosfat (H₂PO₄^-) dan monohidrogenfosfat (HPO₄^2-). Kelebihan asam akan bereaksi dengan HPO₄^2-, sedangkan kelebihan basa akan bereaksi dengan dihidrogenfosfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

H₂PO₄^- $+$ OH^- $\longrightarrow$ HPO₄^2- $+$ H₂O

HPO₄^2- $+$ H⁺ $\longrightarrow$ H₂PO₄^-

Kelebihan asam akan bereaksi dengan monohidrogenfosfat sehingga kandungan pada sistem penyangga yang akan berkurang adalah monohidrogenfosfat.

Diketahui:

$\alpha_{\text{i}}=\text{mol H}_2\text{PO}_4^-\ \text{sebelum penambahan asam nitrat}=4,8\ \text{mol}$

$g_{\text{i}}=\text{mol H}\text{PO}_4^{2-}\ \text{sebelum penambahan asam nitrat}=\alpha_{\text{i}}=4,8\ \text{mol}$

$\left[\text{HNO}_3\right]=0,4\ \text{M}$

$V\ \text{HNO}_3^{ }=0,05\ \text{L}$

Ditanya: pH akhir larutan?

Dijawab:

Reaksi yang terjadi karena penambahan asam nitrat adalah sebagai berikut.

HPO₄^2- $+$ HNO₃ $\longrightarrow$ H₂PO₄^- $+$ NO₃^-

$\text{mol H}\text{PO}_4^{2-}\ \text{yang bereaksi}=\text{mol HNO}_3$

$=\left[\text{HNO}_3\right]\times V\ \text{HNO}_3$

$=0,4\ \text{M}\times0,05\ \text{L}$

$=0,02\ \text{mol}$

$\text{mol H}_2\text{PO}_4^-\ \text{yang terbentuk}=\text{mol H}\text{PO}_4^{2-}\ \text{yang bereaksi}=0,02\ \text{mol}$

$\alpha=\alpha_{\text{i}}+\text{mol H}_2\text{PO}_4^-\ \text{yang terbentuk}$

$=\left(4,8\ +0,02\right)\ \text{mol}$

$=4,82\ \text{mol}$

$g=g_{\text{i}}-\text{}\text{mol H}\text{PO}_4^{2-}\ \text{yang bereaksi}$

$=\left(4,8-0,02\right)\ \text{mol}$

$=4,78\ \text{mol}$

$\left[\text{H}^+\right]=K_{\text{a}}\times\frac{a}{g}$

$=1\times10^{-5}\times\frac{4,82}{4,78}$

$=1,008\times10^{-5}$

$\text{pH}=-\log\left[\text{H}^+\right]$

$=-\log\left(1,008\times10^{-5}\right)$

$=5-\log1,008$

$=5-0,003$

$=4,997$

Maka pH akhir dari larutan adalah 4,997.