G. Larutan Penyangga dalam Industri - + Larutan penyangga juga digunakan pada electroplating (penyepuhan), pananganan limbah dan proses fotografi. Komponen penyangga dalam proses fotografi yaitu kalium hidrogen ftalat dan kalium fosfat monobasik. Larutan penyangga juga digunakan untuk industri makanan dan minuman ringan seperti yang sering digunakan adalah Natrium asetat dan asam sitrat. Contohnya pada asam sitrat: Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat. Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Gambar 9. Larutan penyangga dalam obat Sumber: https://ngurahobelixs.blogspot.com/2016/04/larutanpenyangga-buffer.html Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Rumus kimia asam sitrat adalah C H O . Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3- propanatrikarboksilat. 6 8 7 43
- + Dalam bidang farmasi (obat-obatan) banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan pH stabil. Perubahan pH akan menyebabkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali. Untuk obat suntik atau obat tetes mata, pH obat-obatan tersebut harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. pH untuk obat tetes mata harus disesuaikan dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu juga obat suntik harus disesuaikan dengan pH darah agar tidak menimbulkan alkalosis atau asidosis pada darah. Perubahan pH pada larutan obat dapat merusak komposisi, fungsi, dan efektivitas obat tersebut. Oleh karena itu, obat-obatan dalam bentuk larutan sering kali bertindak sebagai sistem penyangga bagi obat itu sendiri untuk mempertahankan kadar larutan obat tetap berada dalam trayek pH tertentu. Larutan penyangga pada obat-obatan salah satunya seperti asam asetil salisilat, yang merupakan komponen utama dari tablet aspirin sebagai obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibatkan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, sehingga terjadi pendarahan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam. Lebih singkatnya pemanfaatan penyangga dalam tubuh dan kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada video pembelajaran berikut: Video 3. Larutan Penyangga dalam Tubuh dan Kehidupan Sehari-hari Link Video: 44
- + Orientasi Masalah - + Ayo Berdiskusi! “Jeruk Nipis Borneo Khas Kalimantan Timur” Gambar 10. Jeruk Nipis Borneo Sumber: http://kaltim.litbang.pertanian.go.id Pernahkan kalian mendapati suatu makanan yang memiliki daya simpan pendek dan membuat makanan tersebut cepat basi? Keadaan tersebut terjadi karena tidak adanya bahan pengawet pada olahan makanan tersebut. Jeruk nipis borneo (Citrus aurantifolia) berasal dari Desa Mujan Kec. Long Iram Kab. Kutai Barat Provinsi Kalimantan Timur. Jeruk nipis borneo ini termasuk ke dalam genus Citrus (jeruk), maka buah ini memiliki rasa yang cukup asam mencapai 11,86% - 15,.53%. Oleh karena itu asam sitratnya pun sangat tinggi. Dengan demikian, jeruk nipis borneo tersebut digunakan sebagai salah satu pengawetan pada makanan karena mampu mempertahankan pH makanan agar tidak mudah berubah (busuk). Selain penggunaan jeruk nipis borneo dan garam sebagai pengawet, produk apa saja yang mengandung larutan penyangga? Warga penduduk setempat biasanya menggunakan perasan jeruk nipis borneo dan penambahan garam ke dalam makanan. Seperti yang kita ketahui bahwa asam sitrat (C H O ) dari jeruk merupakan asam lemah, dan garam natriumnya merupakan basa konjugasinya. 6 8 7 45
- + Organisasi Belajar 1. Dari artikel diatas, informasi penting apa saja yang kalian dapatkan? 2. Konsep pengetahuan apa yang berhubungan dengan masalah diatas? Berdasarkan artikel diatas. Coba kalian diskusikan dengan teman sekelompok! 3. Apa saja peranan larutan penyangga pada makhluk hidup dan kehidupan sehari-hari? 46
Membimbing Penyelidikan Untuk menjawab permasalahan di atas, mari lakukan kegiatan penyelidikan berikut: Simak dan tonton video pembelajaran mengenai larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup berikut: - + Link: Berdasarkan video yang telah kalian tonton, isilah bagian kosong dibawah ini! Berdasarkan video tersebut, salah satu pemanfaatan penyangga dalam tubuh makhluk hidup yaitu penyangga fosfat. Sebutkan komponen pada penyangga fosfat yang terdapat dalam darah dan air ludah, serta tuliskan persamaan reaksinya! 1. Komponen penyangga fosfat yang terdapat dalam darah dan air ludah terdiri dari ……………… dan ………………. Berdasarkan komponen penyusunnya, penyangga fosfat termasuk jenis penyangga apa? ………………. Yang bertindak sebagai asam/basa lemah yaitu ………………. Yang bertindak sebagai asam/basa konjugasi yaitu ………………. Jika tubuh kelebihan asam (H ) maka akan bereaksi dengan ………………. Dengan persamaan reaksi sebagai berikut: Jika tubuh kelebihan basa (OH ) maka akan bereaksi dengan ………………. Dengan persamaan reaksi sebagai berikut: …………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………. + - 47
2. Selain larutan penyangga yang terdapat pada artikel dan video di atas, coba berikan larutan penyangga yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari! Berikan manfaat dan kerugian yang ditimbulkan terhadap diri manusia atau lingkungan! - + 48
- + Mengembangkan dan Mempresentasikan Hasil Karya Berdasarkan informasi dan pemecahan masalah yang kalian dapat, buatlah kesimpulan dan presentasikan hasil diskusi kelompok kalian! Menganalisis dan Mengevaluasi Proses Pemecahan Masalah Peserta didik menganalisis dan mengevaluasi hasil diskusi kelompok penyaji dengan bimbingan guru, serta memberikan komentar, pertanyan atau masukan. 49
RANGKUMAN - + 50 Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH meskipun ada penambahan sedikit asam kuat, basa kuat, dan pengenceran atau dengan kata lain pH nya tidak berubah secara signifikan. 1. Berdasarkan komponen penyusunnya ada dua jenis larutan penyangga: Penyangga asam, yang tersusun atas pasangan asam lemah dengan basa konjugasinya. Penyangga basa, yang tersusun atas pasangan basa lemah dengan asam konjugasinya. Penyangga asam dapat dibuat dengan cara melarutkan asam lemah dan garamnya, dan dengan melarutkan asam lemah berlebih dengan basa kuat sebagai pereaksi pembatas. Penyangga basa dapat dibuat dengan cara melarutkan basa lemah dan garamnya, dan dengan melarutkan basa lemah berlebih dengan asam kuat sebagai pereaksi pembatas. Perhitungan pH untuk penyangga asam: 2. 3. 4. 5. a. b.
51 6. Perhitungan pH untuk penyangga basa: Prinsip kerja larutan penyangga asam dalam mempertahankan pH adalah sebagai berikut: 7. a. b. c. Setiap penambahan H akan dinetralisasi oleh basa konjugasi. Setiap penambahan OH akan dinetralisasi oleh asam lemah. Setiap pengenceran dengan H O berarti memperbesar jumlah ion H dan basa konjugasi dari ionisasi asam lemah, namun penambahan konsentrasi H menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah. + - 2 + + Prinsip kerja larutan penyangga basa dalam mempertahankan pH adalah sebagai berikut: 8. a. b. c. Setiap penambahan H akan dinetralisasi oleh basa lemah. Setiap penambahan OH akan dinetralisasi oleh asam konjugasi. Setiap pengenceran dengan H O berarti memperbesar jumlah ion OH dan asam konjugasi dari ionisasi basa lemah, namun penambahan konsentrasi OH menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah. + - - - 2 9. Terdapat tiga jenis sistem penyangga dalam tubuh makhluk hidup, yakni sistem penyangga karbonat-bikarbonat (H CO / HCO ) sebagai sistem penyangga ekstra sel yang berperan dalam menjaga pH darah, sistem penyangga fosfat (H PO / HPO ) sebagai sistem penyangga intra sel yang berperan menjaga pH cairan intra sel, dan sistem penyangga asam amino. Selain itu, terdapat penyangga dalam kehidupan sehari-hari seperti air ludah sebagai larutan penyangga, menjaga kesetimbangan pH tanaman, larutan penyangga dalam bidang biologi, industri, dan farmasi. 2 3 - 3 - 2 4 - 4 2-
UJI KOMPETENSI - + 1. Pernyataan yang benar tentang larutan penyangga … A. Mempertahankan pH sistem agar tepat B. Memiliki komponen asam dan basa yang selalu berupa pasangan konjugasi C. Mampu mengatasi penambahan asam dan basa dalam jumlah banyak D. Memiliki kapasitas tertentu E. Pengenceran tidak mengubah konsentrasi ion H dan OH + - 2. Spesi yang terdapat dalam larutan penyangga adalah … A. Asam lemah, basa kuat dan garam B. Garam, asam kuat dan basa C. Asam lemah, basa konjugasi dan ion H D. Asam kuat, basa konjugasi dan ion OH E. Basa lemah, asam kuat dan garam + - 3. Berikut ini pasangan yang tidak dapt membentuk larutan penyangga adalah … A. NH dan NH Cl B. NaCH CO dan HCl C. RbOH dan HBr D. KOH dan HF E. H PO dan KH PO 3 4 3 2 3 4 2 4 4. Berikut adalah nilai pH beberapa larutan pada penambahan sedikit asam dan sedikit basa: Larutan yang merupakan sistem penyangga adalah … 52
A. H dan I B. I dan J C. J dan K D. J dan L E. K dan L 5. Campuran berikut ini yang dapat membentuk larutan penyangga adalah … A. 100 mL NaOH 0,1 M + 100 mL HCl 0,1 M B. 100 mL NaOH 0,1 M + 100 mL NaCN 0,1 M C. 100 mL NaCN 0,1 M + 100 mL HCN 0,1 M D. 100 mL NH OH 0,1 M + 50 mL H SO 0,1 M E. 100 mL K SO 0,1 M + 50 mL H SO 0,1 M 4 4 4 2 4 2 2 6. Larutan penyangga mengandung 0,1 M CH COOH dan 0,01 M CH COONa mempunyai pH sebesar … (Ka CH COOH = 1,8 x 10 mol/L). 3 3 3 -5 A. 2,74 B. 3,74 C. 4,74 D. 5,74 E. Semua salah 7. Jika 1 gram NaOH (Mr = 40) dimasukkan ke dalam 500 mL 0,1 M CH3COOH (dianggap: Ka = 1 x 10 ), akan dihasilkan larutan … -5 A. penyangga dengan pH 5,00 B. penyangga dengan pH 6,00 C. penyangga dengan pH 9,00 D. garam dengan pH 5,00 E. basa dengan pH 9,00 8. Air ludah pada mulut manusia memiliki fungsi sebagai ... A. larutan penyangga yang dapat mempertahankan pH mulut sekitar 6,8 B. merusak gigi C. mengurangi kelembapan mulut D. mengubah nilai pH mulut di atas 6,8 E. menetralisir sifat basa pada mulut 53
9. Salah satu pemanfaatan larutan penyangga kehidupan sehari-hari sebagai berikut, kecuali … A. penggunaan jeruk nipis borneo dan penambahan garam sebagai bahan pengawet B. penyangga fosfat dalam air ludah untuk mempertahankan pH mulut C. sistem penyangga karbonat dalam darah D. penyangga dalam bidang farmasi E. penyangga fosfat dalam hati manusia 10. Penyangga yang bekerja untuk menjaga pH cairan intra sel adalah … 4 4 3 - A. HPO /PO B. H PO /HPO C. HCO /CO D. H CO /HCO E. CH COOH/CH COO 2- 4 4 2 3 3 3 - 2- 3 3 - 2 - 2- 3- 54
KUNCI JAWABAN Yang bersifat penyangga adalah larutan A dan B, sedangkan yang bukan penyangga adalah C, karena larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH pada penambahan sedikit asam dan sedikit basa. Dengan kata lain pH larutan penyangga relatif tetap atau hanya terjadi perubahan pH yang tidak terlalu signifikan. Larutan penyangga : b dan c Bukan larutan penyangga : a dan d Yang dapat membentuk larutan penyangga yaitu : a, b, dan c. a. Bukan penyangga, karena itu merupakan garam dengan basa kuat. 1. 2. 3. 4. b. Penyangga basa, dengan komponen basa lemah dan asam konjugasi yaitu NH dan NH . C. Hidrolisis garam karena yang tersisa mol garamnya. + 3 4 AYO BERLATIH 1 AYO BERLATIH 2 pH larutan yaitu 3,167 dengan sifat penyangga asam. pH larutan adalah 6 – log 9. Massa dari NaOH yang diperlukan adalah 36,36 mg. Sebelum ditambah pH = 4 – log 2 = 3,699. Sesudah ditambah pH = 4 – log 2,082 = 3,681. 1. 2. 3. 4. 55
A C C B C 1. 2. 3. 4. 5. 6. E 7. A 8. A 9. E 10. B UJI KOMPETENSI 56
GLOSARIUM Kapasitas penyangga : Kemampuan larutan penyangga untuk menahan perubahan pH akibat penambahan sedikit asam atau sedikit basa. Penyangga : Larutan yang dapat mencegah perubahan pH. Penyangga asam : Larutan penyangga yang terdiri dari asam lemah dan basa konjugasinya. Penyangga basa : Larutan penyangga yang terdiri dari basa lemah dan asam konjugasinya. pH : Ukuran konsentrasi molar efektif ion hidrogen dalam larutan. pH = - log [H ]. + Basa lemah : Suatu basa yang hanya terionisasi sebagian dalam air menghasilkan ion OH , elektrolit lemah. - Basa kuat : Zat yang terurai sempurna menghasilkan ion OH dalam air, suatu elektrolit kuat. - Asam lemah : Suatu asam yang hanya terionisasi sebagian dalam air menghasilkan ion H , elektrolit lemah. + Asam kuat : Zat yang terurai sempurna menghasilkan H dalam air, suatu elektrolit kuat. + Basa konjugat : Basa yang berasal dari asam Bronsted yang telah kehilangan 1 H dalam reaksi asam-basa. + Asam konjugat : Asam yang berasal dari basa Bronsted yang menerima 1 H dari asam dalam reaksi asam-basa Bronsted Lowry. + Prinsip Le Chatelier : Jika penekanan (perubahan kondisi) diterapkan pada sistem dalam kondisi kesetimbangan, sistem akan menggeser arah yan menurunkan penekanan untuk membentuk kesetimbangan baru. 57
Tetapan kesetimbangan asam, Ka : Tetapan disosiasi asam menghasilkan ion H dan anion. + : Tetapan disosiasi basa menghasilkan ion kation dan ion OH . Tetapan kesetimbangan basa, Kb - 58
DAFTAR PUSTAKA 59
Biodata Penulis Nur'aulya Banjarmasin, 15 Juli 2001 Kuin Selatan, Kec. Banjarmasin Barat, Kota Banjarmasin Pendidikan Kimia A2 2019 Universitas Lambung Mangkurat 60
E-MODUL KIMIA LARUTAN PENYANGGA Berbasis Problem Based Learning Terintegrasi Etnokimia