BUFFER DAN HIDROLISA

BUFFER DAN HIDROLISA

A.    Tujuan

1.      Menentukan larutan yang terjadi berdasarkan pengukuran pH.

a.       Preses Buffer

b.      Proses Hidrolisa

c.       Proses asam atau basa kuat yang terionisasi

2.      Menghitung pH teoritik dari ke 3 proses tersebut

B.     Dasar Teori

1.      Larutan Penyangga (Buffer)

Menurut Adom (2009: 5, dalam Rizki Hasmi “online”) larutan penyangga (buffer) adalah larutan yang dapat menjaga (mempertahankan) pHnya 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. 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 basa konjugasinya (BH⁺), campuran ini menghasilkan larutan bersifat basa.

Sunardi (2006: 34) larutan penyangga dapat dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan penyangga basa. Larutan penyangga asam mempertahankan pH pada daerah asam (pH <7 ), sedangkan larutan penyangga basa mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah dan basa konjugasi sedangkan ;larutan penyangga basa mengandung suatu basa lemah dan asaam konujugasi. Berikut adalah larutan penyangga asam dan basa yang dipaparkan oleh Adom (2009: 5).

a.       Larutan penyangga asam

Larutan ini mempertahankan pH pada 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.

Penambahan asam (H⁺) akan menggeser kesetimbangan ke kiri. Dimana ion H⁺ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion HCO₃^- membentuk molekul H₂CO₃.

HCO₃^- _(aq)  + H⁺_(aq)  → H₂CO_{3 (aq)}

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH^- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H⁺ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H⁺ dapat dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan berkurangnya komponen asam (H₂CO₃), bukan ion H⁺. Basa yang ditambahkan tersebut bereaksi dengan asam H₂CO₃ membentuk ion HCO₃^- dan air.

H₂CO_{3 (aq)} + OH^-_(aq)  → HCO₃^- _(aq)  +  H₂O_(l) 

b.      Larutan penyangga basa

Larutan ini 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. Contoh:  NH₄OH dengan NH₄Cl.

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung NH₃ dan NH₄⁺ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

Pada penambahan asam

Jika ditambahkan suatu asam, maka ion H⁺ dari asam akan mengikat ion OH^-. Hal tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Disamping itu penambahan ini menyebabkan berkurangnya komponen basa (NH₃), bukannya ion OH^-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH₃ membentuk ion NH₄⁺.

NH₃ (aq)  +  H⁺(aq)  →  NH₄⁺ (aq)

Pada penambahan basa, jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH^- dapat dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH₄⁺), membentuk komponen basa (NH₃) dan air.

NH₄⁺ (aq) +  OH^-(aq)  →  NH₃ (aq)  +  H₂O(l) (Farx, 2011 : 2).

2.      Hidrolisia

Hidrolisis adalah reaksi peruraian suatu garam dalam air. Reaksi hidrolisis terjadi antara ion-ion garam (dalam air) dengan air sehingga ion (+) dan ion (-) dari garam bereaksi dengan air membentuk asam dan basa asalnya. Pencampuran larutan asam dengan larutan basa akan menghasilkan garam dan air. Namun demikian, garam dapat bersifat asam, basa maupun netral. Sifat garam bergantung pada jenis komponen asam dan basanya. Garam dapat terbentuk dari asam kuat dengan basa kuat, asam lemah dengan basa kuat, asam kuat dengan basa lemah, atau asam lemah dengan basa lemah. Jadi, sifat asam basa suatu garam dapat ditentukan dari kekuatan asam dan basa penyusunnya. Sifat keasaman atau kebasaan garam ini disebabkan oleh sebagian garam yang larut bereaksi dengan air. Proses larutnya sebagian garam bereaksi dengan air ini disebut hidrolisis yang berarti peruraian (Anonimous, 2014).

Berikut menurut Ralph H. Pettruck beberapa jenis garam berdasarkan komponen asam basa pembentuknya:

a.       Garam dari Asam Kuat dengan Basa Kuat

Asam kuat dan basa kuat bereaksi membentuk garam dan air. Kation dan anion garam berasal dari elektrolit kuat yang tidak terhidrolisis, sehingga larutan ini bersifat netral, pH larutan ini sama dengan 7.

b.      Garam dari Asam Kuat dengan Basa Lemah

Garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa lemah mengalami hidrolisis sebagian (parsial) dalam air. Garam ini mengandung kation asam yang mengalami hidrolisis. Larutan garam ini bersifat asam, pH <7.

NH ₄ Cl _(aq) → NH ₄ ⁺ _(aq) + Cl ^- _(aq)

Cl ^- _(aq) + H ₂ O _(l) →

NH ₄ ⁺ _(aq) + H ₂ O _(l) → NH _{3 (aq)} + H ₃ O ⁺ _(aq)

Reaksi hidrolisis dari amonium (NH₄⁺) merupakan reaksi kesetimbangan. Reaksi ini menghasilkan ion oksonium (H ₃O⁺) yang bersifat asam (pH<7).

c.       Garam dari Asam Lemah dengan Basa Kuat

Garam yang terbentuk dari asam lemah dengan basa kuat mengalami hidrolisis parsial dalam air. Garam ini mengandung anion basa yang mengalami hidrolisis. Larutan garam ini bersifat basa (pH > 7).

Contohnya Natrium asetat (CH ₃ COONa) terbentuk dari asam lemah CH ₃ COOH dan basa kuat NaOH. CH ₃ COOH akan terionisasi sebagian membentuk CH ₃ COO ^- dan Na ⁺ . Anion CH ₃ COO ^- berasal dari asam lemah yang dapat terhidrolisis, sedangkan kation Na ⁺ berasal dari basa kuat yang tidak dapat terhidrolisis.

CH ₃ COONa _(aq) → CH ₃ COO ^- _(aq) + Na ⁺ _(aq)

Na ⁺ _(aq) + H ₂ O _(l) →

CH ₃ COO ^- _(aq) + H ₂ O _(l) → CH ₃ COOH _(aq) + OH ^- _(aq)

Reaksi hidrolisis asetat (CH₃COO^‑) merupakan reaksi kesetimbangannya. Reaksi ini menghasilkan ion OH ^‑ yang bersifat basa (pH > 7). Secara umum reaksinya ditulis: A ^- + H ₂ O → HA + OH ^-

d.      Garam dari Asam Lemah dengan Basa Lemah

Asam lemah dengan basa lemah dapat membentuk garam yang terhidrolisis total (sempurna) dalam air. Baik kation maupun anion dapat terhidrolisis dalam air. Larutan garam ini dapat bersifat asam, basa, maupun netral. Hal ini bergantung dari perbandingan kekuatan kation terhadap anion dalam reaksi dengan air.

Sebagai contoh suatu asam lemah HCN dicampur dengan basa lemah, NH₃ akan terbentuk garam NH₄CN. HCN terionisasi sebagian dalam air membentuk H ⁺ dan CN ^- sedangkan NH ₃ dalam air terionisasi sebagian membentuk NH4+ dan OH-. Anion basa CN ^- dan kation asam NH ₄ ⁺ dapat terhidrolisis di dalam air.

NH ₄ CN _(aq) → NH ₄ ⁺ _(aq) + CN ^- _(aq)

NH ₄ ⁺ _(aq) + H ₂ O → NH _3(aq) + H ₃ O _(aq) ⁺

CN ^- _(aq) + H ₂ O _(e) → HCN _(aq) + OH ^- _(aq)

C.    Alat dan Bahan

1.      Alat

a.       Gelas ukur

b.      Gelas kimia

c.       Pipet tetes

d.      Plat tetes

2.      Bahan

a.       Kertas indikator universal

b.      Aquades

c.       Larutan CH₃COOH 1 M

d.      NH₄Cl 1 M

e.       Na₄PO₄ 1 M

f.       NaOH 1 M

g.      KH₄PO₄

D.    Langkah Kerja

1.      1 ml CH3COOH 1 M dicampur dengan 1 ml NaOH 1 M. Ukurlah pH-nya dengan kertas indikator.

2.      1 ml CH3COOH 1 M diencerkan dengan 10 ml, dengan cara menambahkan 9 ml aquades. Hitung konsentrasinya.

Masukan ke dalam tabung reaksi.

a.       2 ml Cuka yang telah diencerkan + 2 ml NaOH yang telah diencerkan

b.      5 ml Cuka yang telah diencerkan + 2 ml NaOH yang telah diencerkan.

c.       2 ml Cuka yang telah diencerkan + 5 ml NaOH yang telah diencerkan

Diukur pH ketiga campuran larutan tersebut dan catat hasilnya. Terjadi proses apakah ke tiga larutan tersebut?

3.      Terjadi proses apakah dalam larutan tersebut di bawah ini:

a.       Tetesilah kertas PH dengan larutan Na₃PO₄, pH?

b.      Tetesilah kertas PH dengan larutan NH₄Cl, pH?

4.      Hitunglah secara teoritik: nomor 1 dengan nomor 3.

E.     Hasil Pengamatan

1.1  Tabel Pengamtan

No	Larutan	Warna Indikator	pH
1	CH3COOH + NaOH	Kuning	4
2	2 ml CH3COOH + 2 ml NaOH	Hijau	7
3	5 ml CH3COOH + 2 ml NaOH	Kuning	6
4	2 ml CH3COOH + 5 ml NaOH	Biru	12
5	KH2PO4	Kuning	6
6	NH4Cl	Biru	5

1.2  Hasil Perhitungan

1.      Mol CH₃COOH = m. V = 1 . 1 = 1 mol            mol NaOH = m . v = 1 . 1 = 1 mol

CH₃COOH +  NaOH  →  CH₃COONa + H₂O

M             1 mol             1 mol               -                   -

R            1 mmol            1 mmol        1 mmol        1 mmol       

S                            0                    0                1 mmol        1 mmol

1. M CH₃COONa =

                              =  = 0,5 = 5x10^-1

[OH^-] =   =  =  

          =  =  . 10^-5

pOH = - log (OH^-)                              

pOH = - log  . 10^-5                              

pOH = 5-log

pH = 14 - POH = 14 – (5-log )

                        = 9 + log

2.      Pengenceran

CH₂COOH  M₁ . V₁ = M₂ . V₂

M₂ =  = 0,1

NaOH M₁ . V₁ = M₂ . V₂

M₂ =  = 0,1

a.       M = 0,1

V CH₃COOH = 2 m

Jawab

n CH₃COOH = M .V

= 0,1 . 2

= 0,2 mmol

n NaOH = M .V

= 0,1 . 2

= 0,2 mmol

                             CH₃COOH + NaOH  → CH₃COONa + H₂O

                        M     0,2             0,2                     -                 -

                        r        0,2             0,2                    0,2             0,2

                        s         -                 -                       0,2               0,2

                        M CH₃COONa = =  = 0,05 = 5x10^-2

                        (OH^-) =  =  =  

                                 =  

                                 =  . 10^-5

                                 pOH = - log (OH^-)

                                 pOH = - log  . 10^-6

                                            pOH = 6-log

                                 pH = 14 - pOH

                                     = 14 – (6-log )

                                    = 8 + log

b.       n CH₃COOH = M . V

                        = 0,1 . 5

                         = 0,5

n NaOH = M . V

              = 0,1 . 2

              = 0,2

               CH₃COOH + NaOH        →    CH₃COONa + H₂O

           M        0,5             0,2                        -                    -

r           0,2             0,2                    0,2             0,2

           s            0,3             -                       0,2               0,2

           (H⁺⁾  = Ka .  

                   = 1,8x10^-5 .

                   = 1,8x10^-5 . 1,5

                   = 2,7x10^-5

           pOH = -log (H⁺)

                    = - log2,7 x10^-5

                     = 5-log 2,7

c.        n CH₃COOH = M . V

                         = 0,1 . 2 = 0,2

n NaOH = M . V

               = 0,1 . 5

   = 0,5

                          CH₃COOH + NaOH                CH₃COONa + H₂O

                     m        0,2             0,5                            -                 -

                      r          0,2             0,2                          0,2             0,2

                      s            -                0,3                     0,2               0,2

           (OH­^-) = Kb .  

                    = 2x10^-5 .

                     = 2x10^-5 . 1,5 = 3x10^-5

POH = - log (OH^-)                   

POH = - log 3x10^-5                         

POH = 5-log 3

           pH  = 14- POH

                  = 14 – (5-log 3)

                       = 9 log 3

3.      KH₂PO₄   →    KH²⁺ + PO^-₄

KH₂PO₄ + H₂O             KOH + H₂PO₄

                        (OH^-) =  

                                  =   =  

                                 =  

                                 =  . 10^-5

                               pOH = - log (OH^-)               

                               pOH = - log  . 10^-5           

                               pOH = 5-log

                               pH = 14-pOH

= 14 – (5-log )

= 9 + log

F.     Pembahasan

Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang dapat menjaga (mempertahankan) pHnya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran oleh air. Sedangkan hidrolisis adalah reaksi peruraian suatu garam dalam air. Pada praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan larutan yang terjadi berdasarkan pengukuran PH, dengan tiga proses, yaitu proses buffer, hidrolisa dan proses asam atau basa kuat yang terionisasi. Dan setelah itu menghitung pH teoritik dari ke tiga proses tersebut.

Pada percobaan pertama dilakukan menggunakan pengenceran CH₃COOH 1 M dan NaOH 1 M, setelah keduanya dicampurkan didapat warna kuning menggunakan indikator universal. Di mana pH adalah 4. Larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Dengan reaksinya: CH₃COOH +  NaOH  →  CH₃COONa + H₂O. Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH^- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H⁺ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H⁺ dapat dipertahankan. Pencampuran ini menunjukan proses buffer karena sisa akhirnya adalah 0, dan bersifat asam.

Pada percobaan kedua, 1 ml CH₃COOH diencerkan hingga 10 ml dengan aquades. Begitupun dengan NaOH. Pada percobaan kedua ini dilakukan tiga percobaan dengan masing-masing pencampuran yang berbeda. Setelah keduanya diencerkan. Percobaan pertama dicampurkan 2 ml CH₃COOH ditambah 2 ml NaOH yang menghasilkan warna hijau dengan pH 7. Karena volume yang sama  antara asam kuat dan basa kuat bereaksi membentuk garam dan air. Kation dan anion garam berasal dari elektrolit kuat yang tidak terhidrolisis, sehingga larutan ini bersifat netral, pH larutan ini sama dengan 7.

Untuk pencampuan kedua yaitu 5 ml CH₃COOH dengan 2 ml NaOH, dihasilkan warna kuning dengan pH nya adalah 6. Bila pada percobaan pertamma bersifat netral, maka untuk ini adalah bersifat asam. Karena menunjukan pHnya 6. Hal tersebut dipengaruhi oleh volume di mana  CH₃COOH lebih banyak dibandingkan dengan NaOH. Juga menunjukan proses hidrolisa karena terdapat sisa akhir dari CH₃COOH. Sementara untuk percobaan ketiga, pH yang didapat dalah 12 dengan dihasilkan warna biru. Hal tersebut dikarenakan volume NaOH lebih banyak dari pada CH₃COOH. Anion CH₃COO^- berasal dari asam lemah yang dapat terhidrolisis, sedangkan kation Na⁺ berasal dari basa kuat yang tidak dapat terhidrolisis. Reaksi hidrolisis asetat (CH₃COO^‑) merupakan reaksi kesetimbangannya. Reaksi ini menghasilkan ion OH ^‑ yang bersifat basa (pH > 7).

Pada percobaan ketiga, adalah larutan KH₂PO₄ diteteskan pada kertas pH dengan pH adalah 6 menghasilkan warna kuning, dan pada larutan NH₄Cl menghasilkan warna biru dengan pH 5. Hal tersebut menunjukan bahawa keduanya merupakan larutan asam lemah.

Secara teoritik dilakukan penghitungan dengan menggunakan beberapa rumus. Untuk mencari mol = m. v. Dan mencari M =  . Bila sudah didapat maka dapat dicari konesntrasi [OH^-] dan konesntrasi. Untuk mencari [OH^-] = . dan setelah [OH^-]didapat maka dimasukan ke rumus: pOH = - log (OH^-), lalu barulah bisa mencari pH-nya, pH = 14 – pOH.

Setelah penghitungan dengan teoritik atau rumus, didapat pencampuran CH₃COOH + NaOH adalah 9 + log . Pada 2 ml CH₃COOH + 2 ml NaOH adalah 8 + log . Pada 5 ml CH₃COOH + 2 ml NaOH adalah 5-log 2,7. Dan untuk 2 ml CH₃COOH + 5 ml NaOH adalah 9 log 3. Dan untuk KH²PO⁴ adalah 9 + log . Dan setelah dibandingkan memiliki nilai yang berbeda, hal tersebut karena dimungkinkan adanya kesalahan ketika percobaan dilakukan, yaitu kurangnya keteletian dan tidak tepatnya saat pengukuran volume ketika proses pencampuran.

G.    Kesimpulan

Dari praktikum di atas dapat disimpulkan bahwa:

1.      Larutan buffer adalah larutan yang dapat menjaga (mempertahankan) pH-nya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran oleh air. Dan larutannya adalah CH₃COOH +  NaOH  →  CH₃COONa + H₂O di mana kedua larutan tersebut volumenya sama dengan tidak ada sisa akhirnya.

2.      Hidrolisis adalah reaksi peruraian suatu garam dalam air, dan di mana terdapat sisa pada produknya (sebelah kiri).

3.      Untuk mencari [OH^-] =  dan pOH = - log (OH^-), lalu baru bisa mencari pH dengan rumus pH = 14 – pOH. Sehingga didapat CH₃COOH + NaOH adalah 9 + log . Pada 2 ml CH₃COOH + 2 ml NaOH adalah 8 + log . Pada 5 ml CH₃COOH + 2 ml NaOH adalah 5-log 2,7. Dan untuk 2 ml CH₃COOH + 5 ml NaOH adalah 9 log 3. Dan untuk KH²PO⁴ adalah 9 + log .

Referensi:

Aninimous, 2013. “Hasil Laporan Praktikum Kimia.” [online]. Tersedia:

http://jatimmurah.wordpress.com/2013/03/07/hasil-laporan-praktikum-kimia/ diakses pada 23 April 14

Hasmi, Rizki. 2014. “laporan praktikum kimia dasar 2 larutan buffer” [online].

Tersedia: http://embukcity.blogspot.com/2014/01/laporan-praktikum-kimia-dasar-2-larutan.html diakses pada 23 April 14

Pettruci, Ralph H. 1992. Kimia Dasar Prinsip dan Tetapan Modern

.Terjemahan Suminar. Jakarta: Erlangga

Sunardi, 2006. Bank Soal Kimia Umum. Bandung: M2S