Larutan Penyangga: Pengertian, Fungsi, Rumus, Soal

Tahukah kalian bahwa sebenarnya dalam darah terdapat sistem penjaga yang membantu supaya pH darah hampir konstan, yaitu 7,4?

Ya, sistem penjaga itu merupakan larutan penyangga. Larutan penyangga sangat dibutuhkan untuk mempertahankan keadaan pH karena apabila terlalu asam atau terlalu basa dapat menimbulkan berbagai masalah.

Apakah larutan penyangga itu? Mari kita bahas pada materi berikut.

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah larutan yang mampu mempertahankan derajat keasaman (pH) pada saat asam atau basa dimasukkan dalam suatu larutan. Larutan penyangga disebut juga “buffer” atau “penahan”.

Berikut ini yang termasuk dalam larutan buffer.

1. Campuran asam lemah dengan garam yang berasal dari asam lemah tersebut.

Contoh :

CH₃COOH dengan CH₃COOK

2. Campuran basa lemah dengan garam yang berasal dari basa lemah tersebut.

Contoh :

NH₄OH dengan (NH₄)₂SO₄

Larutan buffer memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

1. Jika diencerkan maka pH larutan hanya sedikit berubah bahkan tidak terjadi perubahan.
2. Jika ditambahkan ke dalamnya sedikit asam atau basa maka pH larutan hanya sedikit berubah bahkan tidak terjadi perubahan.

Dengan sifat-sifat tersebut, tentunya larutan buffer memiliki bermacam fungsi supaya pH larutan tetap stabil/konstan.

Baca juga Hidrokarbon.

Fungsi Larutan Penyangga

Larutan penyangga memiliki bermacam fungsi, antara lain :

1. Darah sebagai Larutan Penyangga

Terdapat faktor-faktor dalam pengendalian pH darah, antara lain penyangga karbonat, penyangga hemoglobin, dan penyangga fosfat.

a. Penyangga karbonat

Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H₂CO₃) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO₃^–). Reaksinya sebagai berikut.

H₂CO₃ (aq) → HCO₃^– (aq) + H⁺ (aq)

Penyangga karbonat berperan penting dalam mengatur pH darah supaya tetap konstan.

b. Penyangga hemoglobin

Hemoglobin dalam darah dapat mengikat oksigen untuk dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangannya sebagai berikut.

HHb + O₂ (g) → HbO₂^– + H⁺

Adanya oksigen yang bersifat basa pada reaksi tersebut memengaruhi konsentrasi ion H⁺ sehingga pH darah juga dapat dipengaruhi.

c. Penyangga fosfat

Dalam cairan intrasel, penyangga fosfat berperan penting dalam mengatur pH darah. Penyangga fosfat berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H₂PO₄^–) dengan monohidrogen fosfat (HPO₃^2-). Reaksinya sebagai berikut.

H₂PO₄^– (aq) + H⁺ (aq) → H₃PO₄ (aq)

H₂PO₄^– (aq) + OH^– (aq) → HPO₃^2- (aq) + H₂O (aq)

Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel sangat sedikit jumlahnya namun penting sekali untuk larutan penyangga urin.

2. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga

Air ludah mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menjaga gigi dari kerusakan akibat adanya zat asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan pada sela-sela gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH mulut sekitar 6,8.

3. Menjaga Keseimbangan pH Tanaman

Setiap tanaman dapat tumbuh dengan baik dalam pH tertentu sehingga dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga agar konstan.

4. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan

Obat-obatan apabila tidak mengandung larutan penyangga dapat menyebabkan perubahan pH pada perut, sehingga dapat memicu permasalahan lain dalam tubuh. Sehingga larutan penyangga ditambahkan dalam obat-obatan supaya dapat mentransfer kelebihan asam atau basa yang berasal dari kandungan obat tersebut.

Derajat keasaman atau pH larutan penyangga dapat diketahui. Begitupula pH dari larutan penyangga yang telah ditambahkan sedikit asam atau basa. Bagaimana caranya? Mari kita pelajari pada subbab berikut.

Rumus Larutan Penyangga

1. Buffer asam (asam lemah + basa konjugasinya)

pH = – log [H⁺]

2. Buffer basa (basa lemah + asam konjugasi)

pOH = – log [OH^–]

pH = 14 – pOH

Baca juga Konfigurasi Elektron.

Contoh Soal Larutan Penyangga

Sebanyak 200 ml larutan penyangga mangandung NH₃ dan NH₄Cl masing-masing 0,05 M.

1. Tentukan pH larutan tersebut
2. Tentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml HCl 0,05 M
3. Tentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml NaOH 0,05 M

(Kb NH₃ = 1 . 10^-5)

Jawaban

1. Menentukan pH Larutan

mmol NH₃ = M . V = 0,05 . 200 = 10 mmol

mmol NH₄Cl = M . V = 0,05 . 200 = 10 mmol

   NH₄Cl      →      NH₄⁺     +      Cl^–

 (garam)   (asam konjugasi)

10 mmol          10 mmol

[OH^–] = Kb . [OH^–] = 10^-5 . [OH^–] = 10^-5

pOH = – log [OH^–]

pOH = – log 10^-5

pOH = 5

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 5

pH = 9

Jadi, pH larutan penyangga tersebut adalah 9.

2. Menentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml HCl 0,05 M

mmol HCl = M . V = 0,05 . 2 = 0,1 mmol

      HCl        →          H⁺       +       Cl^–

0,1 mmol          0,1 mmol

[OH^–] = Kb . [OH^–] = 10^-5 . [OH-] = 10^-5 . 0,9802

pOH = – log 10^-5. 0,9802

pOH = – log 10^-5 – log 0,9802

pOH = 5 – (-0,0087)

pOH = 5,0087

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 5,0087

pH = 8,9913

Jadi, pH larutan penyangga setelah ditambah larutan HCl tersebut adalah 8,9913.

3. Menentukan pH larutan setelah ditambah 2 ml NaOH 0,05 M

mmol NaOH = M . V = 0,05 . 2 = 0,1 mmol

  NaOH      →     Na⁺ +    OH^– 

0,1 mmol                    0,1 mmol

[OH^–] = Kb . [OH^–] = 10^-5 . [OH-] = 10^-5 . 1,0202

pOH = – log 10^-5 . 1,0202

pOH = – log 10^-5 – log 1,0202

pOH = 5 – log 1,0202

pOH = 5 – 0,0087

pOH = 4,9913

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 4,9913

pH = 9,0087

Jadi, pH larutan penyangga setelah ditambah larutan NaOH tersebut adalah 9,0087.

Dari perhitungan-perhitungan di atas, terbukti bahwa dengan ditambahkannya sedikit asam atau basa ke dalam larutan penyangga, pH relatif konstan.

Demikian pembahasan mengenai larutan penyangga. Semoga dapat bermanfaat. Baca juga Ikatan Hidrogen.