Laporan Buffer dan Kapasitas Buffer

PERCOBAAN V

BUFFER DAN KAPASITAS BUFFER

A.      Tujuan Percobaan

Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk memperkenalkan cara pembuatan buffer dan pH larutan, serta penentuan kapasitasnya.

B.       Landasan Teori        

              Buffer atau larutan penyangga dapat didefinisikan sebagai campuran asam/basa lemah dan basa/asam konjugasinya yang dapat mempertahankan pH disekitar daerah kapasitas buffer. Larutan penyangga (buffer) digunakan untuk menjaga (mempertahankan) pH-nya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran oleh air. pH larutan buffer tidak berubah (konstan) setelah penambahan sejumlah asam, basa, maupun air. Larutan buffer mampu menetralkan penambahan asam maupun basa dari luar (Noveanto, 2011).

              Sifat dari larutan buffer yaitu pH larutan tidak berubah jika diencerkan dan tidak berubah pula jika ditambahkan kedalamnya sedikit asam atau basa (Padmono, 2007).

                   Larutan penyangga atau larutan buffer atau larutan dapar merupakan suatu larutan yang dapat menahan perubahan pH yang besar ketika ion – ion hidrogen atau hidroksida ditambahkan, atau ketika larutan itu diencerkan. Buffer dapat dibagi menjadi 3 jenis sesuai kapasitasnya, yaitu buffer yang kapasitasnya 0, buffer yang kapasitasnya tak hingga, serta buffer yang kapasitasnya dibatasi sebanyak n. Buffer dengan kapasitas terbatas inilah yang disebut sebagai bounded-buffer (Underwood, 2002 ).

              Larutan penyangga dibedakan atas larutan penyangga asam dan peyangga basa. Larutan peyangga asam misalnya larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH dan CH₃COO dengan kesetimbangan :

CH₃COOH_(aq) ⇌ CH₃COO^-_(aq) + H⁺_(aq) .

Penambahan asam (H⁺) akan menggeser kesetimbangan dan akan bereaksi dengan ion CH₃COO^-  membentuk molekul CH₃COOH. Sedangkan jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH^- dari basa itu akan bereaksi dengan H⁺ membentuk air. Hal ini menyebabkan berkurangnya komponen asam, bukannya ion H⁺. Basa yang ditambahkan dengan CH₃COOH membentuk ion CH₃COO^- dan air. Apabila asam lemah dicampur dengan basa konjugasinya maka akan terbentuk larutan buffer asam, dimana larutannya mempertahankan pH pada daerah asam (pH=7) (Purba, 2006).

Untuk menghitung pH asam dan basa adalah dengan hasil kali [H⁺] dan [OH^-]. Konsentrasi [H⁺] dan [OH^-] dalam air selalu konstan, dan disebut tetapan air (Kw).

Kw = [H⁺][OH^-] = 10^-14

pKw = pH + pOH = 14

Persamaan pH larutan penyangga yang terdiri atas campuran asam lemah dan basa konjugasinya secara umum dituliskan sebagai berikut.

pH = pK_a + log

Persamaan pH larutan penyangga yang terdiri atas campuran basa lemah dan asam konjugasinya.

pH = PK_b + log  

                 Secara kuantitatif, kapasitas larutan peyangga didefinisikan sebagai banyaknya asam atau basa yang harus ditambahkan ke dalam larutan penyangga agar berubah satu satuan pH. Kapasitas larutan penyangga diberi simbol b. Apabila basa kuat ditambahkan ke dalam larutan penyangga, persamaan sebagai berikut.

Keterangan :

                        d[B] = Kenaikan konsentrasi basa kuat (mol/L)

                 Apabila asam kuat ditambahkan ke dalam larutan penyangga, persamaannya sebagai berikut.

Keterangan :

                        d[A] = Kenaikan konsentrasi asam kuat (mol/L) (Suharsini, 2007).

                 Dalam bidang farmasi,  obat-obatan terutama obat tetes mata, obat suntik dan infus pembuatannya dilakukan dengan menyesuaikan pH obat dengan pH cairan tubuh agar ketika digunakan tidak menimbulkan dampak negatif dan agar pH selalu konstan saat metabolisme berlangsung (Soesilo, 2005).

C.      Alat dan Bahan

Ä         Alat :

§  Gelas kimia              

§  Gelas ukur

§  Statif dan Klem       

§  Buret

§  Erlenmeyer                           

§  Pipet tetes

§  Pipet ukur

§  Filler

§  Corong

§  Batang pengaduk

Ä         Bahan :

§  Aquades

§  NaOH 0,1 M

§  CH₃COOH 0,1 M

§  CH₃COONa 0,1 M

§  NaH₂PO₄

§  Asam Sitrat 0,1 M

§  Buffer Fosfat

§  Indikator Phenolptalein

D.    Prosedur percobaan

a.       Buffer fosfat 0,1 M

 

b.    Buffer fosfat kapasitas 0,01

c.       Buffer Asetat kapasitas 0,015

d.     Buffer Asetat kapasitas 0,100  

E.    Hasil Percobaan

a.       Data Hasil Percobaan

-          Buffer fosfat

No.	Volume Buffer fosfat (ml)	Volume NaOH (ml)	pH
1.	10 ml	-	2,6
2.	10 ml	1 ml	5,2
3.	10 ml	2 ml	6,2
4.	10 ml	3 ml	6,9
5.	10 ml	4 ml	7,6
6.	10 ml	4,6 ml	11,1

-          Buffer asetat kapasitas 0,01

No.	Volume Buffer asetat  (ml)	Volume NaOH (ml)	pH
1.	10 ml	-	7,8
2.	10 ml	0,2 ml	12

-          Buffer asetat kapasitas 0,015

No.	Volume Buffer asetat (ml)	Volume NaOH (ml)	pH
1.	10 ml	-	7,1
2.	10 ml	0,2 ml	11,7

-          Buffer asetat kapasitas 0,1

No.	Volume Buffer asetat (ml)	Volume NaOH (ml)	pH
1.	10 ml	-	6,2
2.	10 ml	0,4 ml	11,5

b.      Perhitungan :

Kapasitas (b) = 2,303 x C x a (1 - a)

•      Kapasitas Buffer asetat (A₁)

§  mol Natrium asetat        = M x volume

                                   = 0,93 L x 0,1 M = 0,193 mol

§  mol Asam asetat            = 0,07 L x 0,1 M = 0,007 mol

         

a = mol garam/ mol garam+ mol asam
   = 0,193 mol/ 0,193 mol + 0,007 mol
   = 0,193mol/0,2 mol

   = 0,965

 

          =  2,3 x C x a (1 - a)
                =  2,3 x 0,2 x 0,965 (1 – 0,965)

                =  0,46 x 0,033775

                =  0,0150

Jadi, kapasitas buffer asetat (A₁) adalah 0,015

•     Kapasitas Buffer asetat (A₂)

§  mol Natrium asetat        = M x volume

                                   = 1,96 L x 0,1 M = 0,196 mol

§  mol Asam asetat            = 0,04 L x 0,1 M = 0,004 mol

a = mol garam/ mol garam+ mol asam
   = 0,196 mol/ 0,196 mol + 0,004 mol
   = 0,196mol/0,2 mol

   = 0,98

       =  2,3 x C x a (1 - a)

            =  2,3 x 0,2 x 0,98 (1 – 0,98)

            =  0,46 x 0,0196

            =  0,009016 » 0,01

Jadi, kapasitas buffer asetat (A₂) adalah 0,01

•    Kapasitas Buffer asetat (A₃)

§  mol Natrium asetat        = M x volume

                                       = 1,35 L x 0,1 M = 0,135 mol

§  mol Asam asetat                        = 0,65 L x 0,1 M = 0,065 mol

a = mol garam/ mol garam+ mol asam
   = 0,135 mol/ 0,135 mol + 0,065 mol
   = 0,135mol/0,2 mol

   = 0,675

       =  2,3 x C x a (1 - a)

            =  2,3 x 0,2 x 0,675 (1 – 0,675)

            =  0,46 x 0,219375

            =  0,1

Jadi, kapasitas buffer asetat (A₃) adalah 0,1

F.     Pembahasan

Larutan penyangga merupakan larutan yang memiliki sifat mempertahankan atau  relatif  tidak mengubah pH dengan adanya penambahan sedikit asam, basa atau adanya pengenceran. Mekanisme larutan buffer  mempertahankan pH larutan adalah akibat pengaruh ion yang sama (common ion effect).

Pada percobaan buffer dan kapasitas larutan buffer ini, dilakukan proses pembuatan buffer, penetapan pH larutan, dan penentuan kapasitas dari larutan buffer. Percobaan  dilakukan dengan menggunakan larutan buffer fosfat, selain itu dilakukan pula penentuan kapasitas larutan buffer asetat menggunakan rumus b  =  2,3 x C x a (1 - a). Larutan  buffer asetat yang diperoleh dari persamaan tersebut adalah larutan buffer dengan kapasitas 0,01 ; 0,015 ; dan 0,1. Setelah itu, ditentukan masing-masing volume CH₃COONa dan CH₃COOH berdasarkan kapasitasnya. Larutan buffer asetat kapasitas 0,01 dibuat dengan mencampurkan 196 ml larutan  CH₃COONa dan 4 ml larutan CH₃COOH. Larutan buffer asetat kapasitas 0,015 dibuat dengan mencampurkan 193 ml larutan  CH₃COONa dan 7 ml larutan CH₃COOH. Larutan buffer asetat kapasitas 0,1 dibuat dengan mencampurkan 135 ml larutan  CH₃COONa dan 65 ml larutan CH₃COOH.

Larutan buffer fosfat diambil sebanyak 10 ml dan diukur pH awalnya sebelum dititrasi dengan NaOH. Proses titrasi dilakukan dengan penambahan NaOH, larutan dikocok perlahan agar tercampur secara homogen dan dilakukan kembali pengukuran perubahan pH setelah penambahan larutan NaOH tiap 1 ml. Pengukuran dilakukan hingga terjadi titik akhir titrasi yang ditandai dengan adanya perubahan warna pada larutan buffer tersebut. Data yang diperoleh setelah melakukan titrasi buffer fosfat dengan menambahkan larutan NaOH adalah terjadinya perubahan pH masing-masing setelah penambahan larutan NaOH. Perubahan pH yang terjadi selama proses penambahan larutan NaOH masing-masing dengan volume NaOH 1 ml, 2ml, 3ml, 4ml dan 4,6 ml adalah  5,2 ; 6,2 ; 6,9 ; 7,6 ; dan 11,1.

Percobaan  selanjutnya dilakukan dengan menggunakan 10 ml larutan buffer  asetat  masing-masing dengan  kapasitas 0,01 , kapasitas 0,015 dan kapasitas  0,1. Masing-masing  larutan ditetesi dengan indikator phenolptalein  yang bertujuan untuk mengetahui lebih jelas  batas titrasi yang terjadi ditandai dengan perubahan warna dari warna bening menjadi warna merah muda. Perlakuan titrasi untuk buffer asetat yang dilakukan sama dengan titrasi pada buffer fosfat. Pada hasil pengukuran  pH masing-masing larutan buffer disetiap penambahan NaOH diperoleh data perubahan pH. Larutan buffer asetat kapasitas 0,01 yang memiliki pH awal 7,8 menjadi 12 pada  penambahan NaOH 0,2 ml. . Larutan buffer asetat kapasitas 0,015  yang memiliki pH awal 7,1 menjadi 11,7 pada  penambahan NaOH 0,2 ml. Dan larutan buffer asetat kapasitas 0,1 yang memiliki pH awal 6,2 menjadi 11,5 pada  penambahan NaOH 0,4 ml. Hal ini ditandai dengan perubahan warna pada masing-masing larutan yang menandakan telah terjadi titik akhir titrasi.

Perubahan pH yang tidak terlalu signifikan ini membuktikan bahwa sesuai dengan sifat larutan buffer yang yaitu pH larutan buffer dapat berubah  dengan penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif banyak. Semakin besar kapasitas larutan buffer, semakin tinggi pula pH larutan buffer tersebut. Hal ini disebabkan karena semakin banyaknya volume NaoH yang merupakan larutan basa yang ditambahkan menyebabkan  terjadinya  perubahan pH sesuai dengan definisi kapasitas.      

G.    Kesimpulan

Kesimpulan berdasarkan percobaan yang telah dilakukan yaitu, pembuatan larutan buffer dilakukan dengan mencampurkan sejumlah larutan basa lemah dengan larutan asam konjugasinya dan mencampurkan sejumlah larutan asam lemah dengan basa konjugasinya. Perubahan pH pada larutan penyangga terjadi dengan perubahan kecil yang signifikan karena sifatnya yang mempertahankan nilai pH saat ditambahkan sedikit asam atau basa. Penentuan kapasitas buffer dilakukan untuk menunjukkan kekuatan larutan dalam mempertahankan pH.