Larutan penyangga (buffer) merupakan larutan yang dapat mempertahankan pH ketika sejumlah zat asam atau basa ditambahkan ke dalam larutan.

A. Larutan Penyangga Asam

Larutan penyangga asam adalah larutan yang terdiri dari:

• Asam lemah
• Basa konjugasi

Contoh

Larutan yang terdiri atas $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ dan $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COONa}$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}(\mathrm{aq})& \stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{aq})\dots (1)\\ \\ \text{asam lemah}& & & & \end{array}$$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COONa}(\mathrm{aq})& ⟶& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{aq})\dots (2)\\ \\ & & \text{basa konjugasi}& & \end{array}$$

$\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ dan $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}$ membentuk larutan penyangga asam.

B. Mekanisme Stabilisasi PH

Penambahan asam

Apabila ke dalam larutan ditambahkan zat asam, maka ion $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ yang berasal dari zat asam tersebut akan diserap oleh basa konjugasi $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{aq})& \stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOOH}(\mathrm{aq})\\ \\ \text{basa konjugasi}& & \text{penambahan asam}& & \text{bertambah}\end{array}$$

Karena ion $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ diserap oleh $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}$ maka pH kembali stabil. Namun karena reaksi di atas merupakan reaksi kesetimbangan, tidak semua penambahan ion $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ diserap, sehingga pH akan turun sedikit.

Penambahan basa

Apabila ke dalam larutan ditambahkan zat basa, maka ion $\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}$ yang berasal dari basa tersebut akan diserap oleh $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ dan $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& \stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})\\ \\ \text{asam lemah}& & \text{penambahan basa}& & \text{bertambah}\end{array}$$

Karena ion $\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}$ diserap oleh $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ maka pH kembali stabil. Namun karena reaksi di atas merupakan reaksi kesetimbangan, tidak semua penambahan ion $\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}$ diserap, sehingga pH akan naik sedikit.

C. pH Larutan

$[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]=\text{Ka}.{\displaystyle \frac{\text{mol asam lemah}}{\text{mol basa konjugasi}}}$

Contoh:

Larutan yang terdiri atas $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ dan $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COONa}$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}(\mathrm{aq})& \stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{aq})\dots (1)\\ \\ \text{asam lemah}& & & & \end{array}$$

$$\begin{array}{}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COONa}(\mathrm{aq})& ⟶& \mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{aq})& +& \mathrm{Na}{\phantom{A}}^{+}(\mathrm{aq})\dots (2)\\ \\ & & \text{basa konjugasi}& & \end{array}$$

Reaksi pertama merupakan reaksi kesetimbangan dengan tetapan kesetimbangan Ka

$$\begin{array}{rl}\text{Ka}& =\frac{[\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}].[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]}{[\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}]}\\ \\ [\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}].[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]& =\text{Ka}.[\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}]\\ \\ [\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]& =\frac{\text{Ka}.[\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}]}{[\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}]}\\ \\ [\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]& =\text{Ka}.\frac{\mathrm{mol}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}}{\mathrm{mol}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}}\end{array}$$

Catatan:

$\mathrm{Mol}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$ berasal dari reaksi 1

$\mathrm{Mol}\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}{\phantom{A}}^{-}$ berasal dari reaksi 2