Larutan Penyangga

1.      Pengertian Larutan Penyangga

      Larutan penyangga atau buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan harga pH tertentu terhadap usaha mengubah pH seperti penambahan asam, basa, atau pengenceran.

Artinya, pH larutan penyangga praktis tidak berubah walaupun kepadanya ditambahkan sedikit asam kuat atau basa kuat atau bila larutan diencerkan.

2. pH larutan penyangga
Larutan penyangga dapat dibedakan atas:
a. Larutan Penyangga Asam
Mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasi (A-). Larutan seperti itu dapat dibuat dengan mencampurkan asam lemah (HA) dengan garamnya (LA, garam LA menghasilkan ion A- yang merupakan basa konjugasi dari asam HA) atau dengan mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam lemahnya dicampurkan berlebih.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran asam lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH < 7).
Contoh larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya adalah larutan yang dibuat dengan mencampurkan larutan asam asetat (CH₃COOH) dengan larutan garam Natrium asetat (CH₃COONa).
Campuran larutan tersebut terionisasi sebagai berikut.
CH₃COOH(aq) H⁺(aq)  --->  CH₃COO^-(aq)
CH₃COONa(aq) ---> Na⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)
Karena CH₃COOH merupakan asam lemah, maka dalam larutannya zat ini akan terionisasi secara tidak sempurna yang reaksinya dapat membentuk sistem kesetimbangan. Sementara itu, CH₃COONa merupakan garam, sehingga dalam larutannya zat ini akan terurai atau terionisasi secara sempurna.

Berdasarkan uraian di atas, maka dalam sistem campuran CH₃COOH dan CH₃COONa terdapat spesi-spesi zat yaitu CH₃COOH yang tidak terurai (karena asam lemah); ion CH₃COO^- (hasil ionisasi CH₃COOH dan CH₃COONa); ion hidrogen (H⁺) yang dihasilkan dari ionisasi CH₃COOH; dan ion natrium (Na⁺) yang dihasilkan dari ionisasi CH₃COONa. Oleh karena itu, larutan penyangga semacam ini sering disebut larutan penyangga asam yaitu campuran dari asam lemah dengan basa konjugasinya atau campuran asam lemah dengan garamnya.
Besarnya pH larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya bergantung pada besarnya tetapan ionisasi asam tersebut (Ka) dan konsentrasi basa konjugasinya, [A-] dimna, konsentrasi basa konjugasi yang digunakan dalam menentukan pH larutan penyangga ini adalah konsentrasi basa konjugasi yang berasal dari garam.
Berdasarkan alasan di atas, maka konsentrasi ion H⁺ dalam larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya dapat ditentukan sebagai berikut:Secara umum persamaan dapat ditulis :

CH₃COOH_(aq)  ⇋   CH₃COO^-_(aq)  + H⁺_(aq)

b. Larutan penyangga basa
Mengandung suatu basa lemah (B) dan asam konjugasi (BH+). Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan mencampurkan basa lemah (B) dengan garamnya atau dengan mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih.
Untuk larutan buffer yang terdiri atas campuran basa lemah dengan garamnya (larutannya akan selalu mempunyai pH > 7).
Contoh larutan penyangga dari asam lemah dan asam konjugasinya adalah larutan yang dibuat dengan mencampurkan larutan basa amoniak (NH₄⁺) dengan larutan garam amonium klorida (NH₄Cl).
Campuran itu akan terionisasi sebagai berikut :
NH₃(aq) + H₂O(l) ---> NH₄⁺⁽aq) + OH^-(aq)
NH₄Cl(aq) ---> NH₄⁺⁽aq) + Cl^-(aq)
Karena NH₃ merupakan basa lemah, maka dalam larutannya zat ini akan terionisasi secara tidak sempurna yang reaksinya dapat membentuk sistem kesetimbangan. Sementara itu, NH₄Cl merupakan garam, sehingga dalam larutannya zat ini akan terurai atau terionisasi secara sempurna.

Berdasarkan uraian di atas, maka dalam sistem campuran NH₃ dan NH₄Cl terdapat spesi-spesi zat yaitu NH₃ yang tidak terurai (karena basa lemah); ion NH₄⁺ (hasil ionisasi NH₃ dan NH₄Cl ); ion hidroksida (OH^-) yang dihasilkan dari ionisasi NH₃ ; dan ion klorida (Cl^-) yang dihasilkan dari ionisasi NH₄Cl

Oleh karena itu, larutan penyangga semacam ini sering disebut larutan penyangga basa yang tersusun dari basa lemah dengan asam konjugasinya atau campuran basa lemah dengan garamnya.
Besarnya pH larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya bergantung pada besarnya tetapan ionisasi asam tersebut (Kb) dan konsentrasi asam konjugasinya, [BH⁺]. Dalam hal ini, konsentrasi asam konjugasi yang digunakan dalam menentukan pH larutan penyangga ini adalah konsentrasi asam konjugasi yang berasal dari garam.
Berdasarkan alasan di atas, maka konsentrasi ion OH- dalam larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya dapat ditentukan sebagai berikut :NH₄OH_(aq)⇋  NH₄⁺_(aq)  +  OH^-_(aq