Prinsip Kerja Larutan Penyangga dan Fungsi-Fungsinya

JENIS-JENIS LARUTAN PENYANGGA 

Berdasarkan asam basa penyusunnya, larutan penyangga dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam adalah larutan penyangga yang terbentuk dari asam lemah dan basa konjugasinya. Larutan penyangga asam memiliki pH kurang dari 7.

Contoh: CH₃COOH (asam lemah) dan CH₃COO– (basa konjugasinya).

2. Larutan Penyangga Basa

Larutan penyangga basa adalah larutan penyangga yang terbentuk dari basa lemah dan asam konjugasinya. Larutan penyangga basa memiliki pH lebih besar dari 7.

Contoh: NH₃ (basa lemah) dan NH₄+ (asam konjugasinya).


PRINSIP KERJA LARUTAN PENYANGGA 

Seperti yang kita ketahui, konsentrasi ion H+ dan ion OH– baik pada asam, basa, maupun air menentukan nilai pH suatu larutan. Namun, penambahan sedikit asam, sedikit basa, atau sedikit air (pengenceran) pada larutan penyangga tidak menyebabkan perubahan pH. Hal ini dikarenakan adanya sistem kerja pada larutan penyangga yang dapat meniadakan atau mengurangi jumlah ion H+ atau OH– yang ditambahkan melalui reaksi kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan merupakan reaksi bolak balik yang menyebabkan laju reaktan dan produk sama dan konsentrasi keduanya tetap. Jika konsentrasi salah satu zat ditambah, maka reaksi kesetimbangan akan bergeser menjauhi zat yang ditambah konsentrasinya. Namun, jika konsentrasi suatu zat dikurangi, maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang dikurangi konsentrasinya. Agar kamu lebih mengerti, perhatikan penjelasan berikut ini.

1. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Asam

Untuk mengetahui prinsip kerja larutan penyangga asam, kita gunakan salah satu contoh larutan penyangga yang mengandung CH₃COOH (asam lemah) dan CH₃COO– (basa konjugasinya). Dalam larutan tersebut, terdapat reaksi kesetimbangan:
CH₃COOH (aq) ⇄ CH₃COO– (aq) + H+ (aq)

a. Pada penambahan asam, ion H+ dari asam akan menambah konsentrasi H+ pada larutan. Adanya penambahan konsentrasi ion H+ dalam larutan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri. Kemudian, ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH₃COO– membentuk molekul CH₃COOH.
CH₃COO– (aq) + H+ (aq) ⇄ CH₃COOH (aq)

Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion H+ , sehingga pH dapat dipertahankan.

b. Pada penambahan basa, ion OH– dari basa akan bereaksi dengan ion H+ dan membentuk air. Adanya reaksi antara ion OH– dan ion H+ menyebabkan konsentrasi H+ berkurang sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan. Asam CH₃COOH dalam larutan akan terionisasi membentuk H+ .
OH– (aq) + H+ (aq) ⇄ H₂O (l)
CH₃COOH (aq) ⇄ CH₃COO– (aq) + H+ (aq)

Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion H+ , sehingga pH dapat dipertahankan.

c. Pada penambahan air (pengenceran), derajat ionisasi asam lemah CH₃COOH akan bertambah besar, yang berarti jumlah ion H+ dari ionisasi CH₃COOH juga bertambah. Akan tetapi, karena volume larutan juga bertambah, pengaruh penambahan konsentrasi H+ menjadi tidak berarti. Dengan demikian, nilai pH larutan tidak mengalami perubahan.
2. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Basa

Untuk mengetahui prinsip kerja larutan penyangga basa, kita gunakan salah satu contoh larutan penyangga yang mengandung NH₃ (basa lemah) dan NH₄+ (asam konjugasinya). Dalam larutan tersebut, terdapat reaksi kesetimbangan:
NH₃ (aq) + H₂O ( l ) ⇄ NH₄+ (aq) + OH– (aq)

Baca Juga :

Cara Menentukan Larutan Penyangga

a. Pada penambahan asam, ion H+ dari asam akan mengikat ion OH– dalam larutan. Hal ini menyebabkan konsentrasi ion OH– berkurang dan kesetimbangan bergeser ke kanan. Kemudian, basa NH₃ dalam larutan akan terionisasi membentuk OH– .
H+ (aq) + OH– (aq) ⇄ H₂O (l)
NH₃ (aq) + H₂O (l) ⇄ NH₄+ (aq) + OH– (aq)

Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion OH– , sehingga pH dapat dipertahankan.

b. Pada penambahan basa, ion OH– dari basa akan menambah konsentrasi OH– dalam larutan. Hal ini menyebabkan reaksi kesetimbangan bergeser ke kiri. Kemudian, NH₄+ akan mengikat ion OH– membentuk NH₃ dan H₂O .
NH₄+ (aq) + OH– (aq) ⇄ NH₃ (aq) + H₂O (l)

Oleh karena itu, pada kesetimbangan baru tidak terjadi perubahan konsentrasi ion OH– , sehingga pH dapat dipertahankan.

c. Pada penambahan air (pengenceran), derajat ionisasi basa lemah akan bertambah besar, yang berarti jumlah OH– dari ionisasi NH₃ bertambah. Akan tetapi, karena volume larutan juga bertambah, pengaruh penambahan konsentrasi OH– menjadi tidak berarti. Dengan demikian, nilai pH larutan tidak mengalami perubahan.

FUNGSI LARUTAN PENYANGGA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

1. Darah Sebagai Larutan Penyangga

Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat.

a)       Penyangga Karbonat

Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO 3 ).

H 2 CO 3 (aq) –> HCO 3(aq) + H + (aq)

Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO 2 dapat larut dalam air menghasilkan H 2 CO 3 . Hal ini mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris).

b)       Penyangga Hemoglobin

Pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:

Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H +, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O 2 bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O 2 dapat mengikat H + dan membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H + yang dilepaskan pada peruraian H 2 CO 3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO 2 yang terlarut dalam air saat metabolisme.

c)  Penyangga Fosfat

Pada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H 2 PO 4 - ) dengan monohidrogen fosfat (HPO 3 2- ).

H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) –> H 2 PO 4(aq)

H 2 PO 4 - (aq) + OH - (aq) –> HPO 4 2- (aq) ) + H 2 O (aq)

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

2. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga

Gigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan.

3. Menjaga keseimbangan pH tanaman

Suatu metode penanaman dengan media selain tanah, biasanya dikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga.

4. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan

Asam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.

5. Larutan Penyangga pada darah

Menjaga ph plasma darah supaya stabil berada pada kisaran 7,45. Larutan ini terjadi antara ion HCO3+ dan Na+.

6. Larutan Penyangga pada limbah

Larutan penyangga juga sangat krusial dalam pengolahan limbah dengan proses anaerob. Proses anaerob sendiri melalui tiga termin yaitu proses hidrolisis, proses pembentukan asam, dan proses pembentukan metana. Dalam proses pembentukan metana, penambahan buffer dimanfaatkan agar ph-nya tetap 7.