MAKALA BIOKIMIA I

LARUTAN BUFFER

I.       Hari/ Tanggal Percobaan : Senin, 10 April 2017

II.    Tujuan Percobaan

1.      Membuat larutan buffer asetat.

2.      Mempelajari daya sanggah larutan buffer.

III.  Tinjauan Pustaka

Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang dapat mempertahankan pH tertentu terhadap usaha mengubah pH seperti penambahan asam, basa, ataupun pengenceran. Dengan kata lain, pH larutan penyangga tidak akan berubah walaupun pada larutan tersebut ditambahkan sedikit asam kuat, basa kuat atau jika larutan tersebut diencerkan. Larutan buffer mengandung zat terlarut yang bersifat penyangga. Penyangga memiliki komponen asam basa mengatasi penurunan pH. Asam dan basa ini merupakan pasangan konjugasi(Daintith, 2008).

Larutan penyangga atau larutan buffer merupakan suatu larutan yang dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Adapun sifat yang paling menonjol dari larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat.Disamping itu larutan penyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi suatu asam lemah dengan basa konjugatnya ataupun oleh basa lemah dengan asam konjugatnya.Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen pembentuknya(Ariwahjoedi, 2004).

Sifat dari larutan buffer yaitu pH larutan tidak berubah jika diencerkan dan tidak berubah pula jika ditambahkan kedalamnya sedikit asam atau basa. Pada dasarnya suatu larutan penyangga yang tersusun dari asam lemah dan basa konjugasi merupakan suatu sistem kesetimbangan ion dalam air, yang melibatkan adanya kesetimbangan air dan kesetimbangan asam lemah. Di samping itu, terdapat ion basa konjugasi yang berasal dari garam atau hasil reaksi antara asam lemah tersebut dengan basa kuat. Buffer dapat di defenisikan sebagai campuran asam/basa lemah dengan garamnya. Fungsi buffer adalah untuk mempertahankan pH larutan saat ditambahkan asam/basa lemah dalam jumlah relatif sedikit. Kapasitas buffer adalah parameter kuantitatif yang menunjukkan kekuatan (resistensi) untuk mempertahankan pH. Adapun sifat yang paling menonjol dari larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat(Chang, 2006).

Dalam berbagai aktivitas yang melibatkan reaksi-reaksi dalam larutan, seringkali diperlukan pH yang harganya tetap. Perubahan pH suuatu system seringkali memberikan dampak yang tidak diinginkan. Namun larutan penyangga dapat mempertahankan pH system terhadap gangguan yang dapat mengubah pH. Penyangga alami terdapat dalam tubuh makhluk hidup maupun di alam(Arora, 1989).

Kebutuhan buffer kadang menyulitkan karena hampis setiap analisis membutuhkan kondisi pH tertentu yang relatif stabil. Karena banyaknya macam dan jenis buffer, pemilihan buffer yang akan digunakan menjadi masalha tersendiri. Dalam memilih buffer, yang harus diperhatikan adalah pH optimum serta sifat-sifat biologisnya. Banyak jenis buffer yang mempunyai dampak terhadap sistem biologis, aktivitas enzim, subtrat dan kovaktor(Day et al., 2002).

Menurut Mangihut (2009), prinsip kerja dari larutan  penyangga yang dapat mempertahankan harga pH pada kisarannya adalah sebagai berikut :

a.      Larutan Penyangga Asam

Larutan ini dapat mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Larutanpenyangga asam terdiri dari asam lemah (HA) dan basa konjungsinya (A^-).  Contonya larutan penyangga dari campuran asam asetat dengan natrium asetat. Persamaan reaksinya:

CH₃COOH _(aq) à CH₃COO^-_(aq) + H⁺_(aq)

Larutan ini juga dapat dibuat dari campuran asam lemah dan basa kuat, dengan catatan, basa kuat harus habis bereaksi, sehingga pada akhir reaksi hanya terdapat asam lemah dan garamnya  (basa konjungsinya).

CH₃COOH_(aq) + NaOH _(aq) à CH₃COONa_(aq)+ H2O _(l)

Reaksi kesetimbangannya yaitu:

HA _(aq) à A^- _(aq) + H⁺ _(aq)

b.      Larutan Penyangga Basa

Larutan ini dapat mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Larutanpenyangga basa terdiri dari basa lemah (B) dan asam konjungsinya (BH⁺).  Contonya larutan penyangga dari campuran ammonia  dengan ammonium klorida.

Persamaan reaksinya:

NH_{3 (aq)} + H⁺ _(aq)àNH₄⁺_(aq)

Larutan ini juga dapat dibuat dari campuran basa lemah dan asam kuat, dengan catatan, asam kuat harus habis bereaksi, sehingga pada akhir reaksi hanya terdapat basa lemah dan garamnya  (asam konjungsinya).

Persamaan reaksinya :

NH_{3 (aq)} + HCl _(aq)àNH₄Cl_(aq)

Reaksi kesetimbangannya yaitu:

B_(aq)+H₂O_(l)àBH⁺_(aq)+OH^-_(aq

pH merupakan skala yang menunjukkan kadar hidrogen yang melarut dalam suatu larutan. pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan di mana :

pH = -log[H+]

pH asam = 0 – 6; pH netral = 7; pH basa = 8 – 14

Nilai pH yang paling rendah adalah pH = 0 ([H⁺] sangat tinggi atau dalam kata yang lain larutan sangat asam) dan nilai pH yang paling tinggi adalah pH = 14 ([H⁺] sangat sedikit atau dalam kata yang lain larutan sangat alkali). Nilai pH H₂O yang murni sama dengan “7” dan larutan lain yang bernilai pH = +/- 7 disebut larutan netral(Bundjali, 2004).

Buffer fosfat adalah buffer netral dengan kisaran pH 7. Buffer fosfat dapat dibuat dengan menggunakan monosodium fosfat (NaH₂PO₄) dan basa konjugatnya yaitu disodium fosfat (Na₂HPO₄). Meskipun buffer fosfat juga merupakan larutan penyangga, namun kerja buffer ini tidak lebih baik dari cairan rumen dalam mempertahankan pH. Hal ini dikarenakan adanya proses saliviasi di dalam rumen. Saliva yang dihasilkan kelenjar ludah berperan sebagi buffer alami bagi rumen sehingga kemampuan mempertahankan pH rumen lebih bagus(Daintith, 2008).

NaOH (Natrium Hidroksida) berwarna putih atau praktis putih, massa melebur, berbentuk pellet, serpihan atau batang atau bentuk lain. Sangat basa, keras, rapuh dan menunjukkan pecahan hablur. Bila dibiarkan di udara akan cepat menyerap karbondioksida dan lembab. Kelarutan mudah larut dalam air dan dalam etanol tetapi tidak larut dalam eter. Titik leleh 318°C serta titik didih 1390°C. Hidratnya mengandung 7; 5; 3,5; 3; 2 dan 1 molekul air (Daintith, 2005). NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air, NaOH murni merupakan padatan berwarna putih, densitas NaOH adalah 2,1 . Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida(Keenan et al., 1989).

Hidrogen klorida (HCl) adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat berdisosiasi melepaskan satu H⁺ hanya sekali. Dalam larutan asam klorida, H⁺ ini bergabung dengan molekul air membentuk ion hidronium, H₃O⁺.

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

Ion lain yang terbentuk adalah ion klorida, Cl⁻. Asam klorida oleh karenanya dapat digunakan untuk membuat garam klorida, seperti natrium klorida. Asam klorida adalah asam kuat karena ia berdisosiasi penuh dalam air(Kesuma, 2013).

IV. Alat dan Bahan

Ø  Alat

1.      Botol semprot

2.      Gelas piala 100 mL dan 250 mL

3.      Labu takar 500 mL

4.      pH meter

5.      Tissue

Ø  Bahan

1.      Aquades

2.      Asam asetat (CH₃COOH) 0,02 M

3.      Asam klorida (HCl) 0,1 M

4.      Natrium asetat (CH­₃COONa) 0,02 M

5.      Natrium hidroksida (NaOH) 0,1 M

V.    Metode Percobaan

Ø  Pembuatan Larutan Buffer

1.      Dibuat masing-masing larutan 0,02 M asam asetat (CH₃COOH) sebanyak 0,5 L dan larutan 0,02 M natrium asetat (CH₃COONa) sebanyak 0,5 L. Dihitung dahulu berapa banyak asam asetat (gram) dan natrium asetat (gram) yang dibutuhkan untuk membuat masing-masing 0,5 L.

2.      Dengan menggunakan persamaan Handerson-Hasselbalch, dihitung berapa banyak (mL) masing-masing larutan 0,02 M asam asetat dan 0,02 M natrium asetat yang dibutuhkan untuk membuat 100 mL larutan buffer dengan pH 3,5; 4,0; 4,5; dan 5,5.

3.      Dicampurkan masing-masing larutan asam asetat dan natrium asetat sesuai peritungan di atas. Diukur pH larutan! Apakah sama dengan pH yang diharapkan.

Ø  Daya Sanggah Larutan Buffer

1.      Dituang ke dalam dua gelas piala (100 mL) masing-masing dengan 50 mL aquades dan 50 mL larutan buffer (pilih salah satu dari ke-4 larutan buffer yang sudah anda buat).

2.      Diukur pH dari masing-masing larutan.

3.      Ditambahkan 10 mL larutan 0,1 M asam klorida (HCl) pada masing-masing gelas.

4.      Diukur kembali pH masing-masing larutan.

5.      Berapa selisih perubahan pH. Mengapa? (pKa asam asetat = 4,76).

Dilakukan juga hal yang sama untuk no a sampai e, dengan perbedaan pada no.c, yakni ditambahkan 10 mL larutan 0,1 M natrium hidroksida (NaOH).

VI. Hasil Percobaan

Percobaan 1. LARUTAN BUFFER

Pembuatan Larutan Buffer

100 mL Buffer pH	Volume Larutan (mL)		pH Hasil Pembacaan     pH-meter
	CH3COOH	CH3COONa
3,5	47	3	4,18
4,0	42,6	7,4	4,11
4,5	30	20	4,70
5,5	7	43	5,68

Daya Sanggah Larutan Buffer

Penambahan Asam

Larutan	pH Awal	pH Setelah Penambahan   10 mL HCl	pH
Buffer pH 3,5	4,18	2,35	1,83
Aquades	7,54	2,36	5,18

Penambahan Basa

Larutan	pH Awal	pH Setelah Penambahan    10 mL NaOH	pH
Buffer pH 4,0	4,11	5,38	1,27
Aquades	7,75	12,05	4,30

ü 

Ø  pH 4 Ph                     = pKa + log 4                        = 4,76 + log 4        – 4,76          = log -    0,76                = log log = - 0,76 Ø  pH 5,5 pH                     = pKa + log 5,5                     = 4,76 + log 5,5 – 4,76          = log 0,74                   = log log                = 0,74

Perhitungan Pembuatan Larutan Buffer

Ø  pH 3,5

pH                     = pKa + log

3,5                     = 4,76 + log

3,5 – 4,76          = log

-1,26                 = log

log                = - 1,26

Ø  pH 4,5

pH                     = pKa + log

4,5                     = 4,76 + log

4,5 – 4,76          = log

-0,26                 = log

log                = - 0,26

ü  Perhitungan Daya Sanggah Larutan Buffer

§  Perhitungan Penambahan Asam

1.      Diketahui :

Ø  pH yang dipilih adalah 3,5 dengan pH awalnya digunakan pH hasil pembacaan pH-meter yaitu 4,18

Ø  pH setelah ditambah 10 mL HCl adalah 2,35

Ditanya : Selisih perubahan pH ()?

Penyelesaian :

= pH setelah penambahan HCl – pH Awal

 2,35 – 4,18 -1,83

2.      Diketahui :

Ø  pH Awal Aquades = 7,54

Ø  pH setelah ditambah 10 mL HCl adalah 2,36

Ditanya : Selisih perubahan pH ()?

Penyelesaian :

= pH setelah penambahan HCl – pH Awal

 2,36 – 7,54

 -5,18

§  Perhitungan Penambahan Basa

1.      Diketahui :

Ø  pH yang dipilih adalah 4,0 dengan pH awalnya digunakan pH hasil pembacaan pH-meter yaitu 4,11

Ø  pH setelah ditambah 10 mL NaOH adalah 5,38

Ditanya : Selisih perubahan pH ()?

Penyelesaian :

= pH setelah penambahan HCl – pH Awal

 5,38 – 4,11

 1,27

2.      Diketahui :

Ø  pH Awal Aquades = 7,75

Ø  pH setelah ditambah 10 mL NaOH adalah 12,05

Ditanya : Selisih perubahan pH ()?

Penyelesaian :

= pH setelah penambahan NaOH – pH Awal

 12,05 – 7,75

 4,30

VII.        Pembahasan

Larutan buffer adalah larutan yang pHnya relatif tetap (tidak berubah) pada penambahan sedikit asam, Basa, atau pengenceran. Dalam percobaan ini kita dituntut untuk bisa membuat larutan buffer, mengetahui larutan buffer dan non buffer, mengetahui pentingnya larutan buffer dalam kehidupan sehari-hari dan sistem kerja buffer dalam mempertahankan pH.

Sifat dari larutan buffer yaitu pH larutan tidak berubah jika diencerkan dan tidak berubah pula jika ditambahkan kedalamnya sedikit asam atau basa. Fungsi buffer adalah untuk mempertahankan pH larutan saat ditambahkan asam/basa lemah dalam jumlah relatif sedikit. Adapun sifat yang paling menonjol dari larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada penambahan sedikit asam kuat.

Menurut data dari hasil percobaan pembuatan larutan buffer yang dibuat seharusnya mempunyai pH 3,5. Namun, setelah dilakukan percobaan data pH yang dihasilkan oleh pH meter berkisar 4,18. Hal yang sama terjadi pula pada pH 4,0, 4,5  dan 5,5. Terdapat perbedaan yang signifikan antara pH yang diharapkan dengan pH yang dihasilkan. Ada beberapa kemungkinan hal ini bisa terjadi, seperti kurang telitinya dalam pencampuran, ataupun kesalahan dalam perhitungan konsentrasi asam asetat dan natrium asetat yang digunakan dalam pembuatan larutan buffer. Hal ini juga dikarena kekeliruan dalam perbandingan volume yang ada, sehingga membuat pH dari larutan buffer ini naik jauh ketika ditambahkan suatu basa atau dikarenakan kesalahan dalam perhitungan. Selain itu, hal ini juga disebabkan oleh pH meter. Low battery pada pH meter dapat menggangu pembacaan pH dan juga bisa juga disebabkan oleh rusaknya membrane gelas yang terdapat pada gelembung elektroda pH meter sehingga pembacan pH-nya tidak akurat.

Jika larutan buffer ditambahkan asam atau basa. Larutan tersebut mampu mempertahankan pHnya. Contohnya larutan buffer asetat ketika ditambahkan asam klorida larutan tersebut mampu mempertahankan pH-nya sehingga tidak terjadi perubahan pH yang signifikan. Hal ini terjadi karena ketika larutan buffer asetat ditambahkan asam klorida, komponen CH₃COO^– bekerja untuk menetralkan ion H⁺ larutan asam klorida. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Jumlah ion CH₃COO^– akan berkurang dan sebaliknya, jumlah molekul CH₃COOH akan meningkat.

CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq) → CH₃COOH(aq)

Menurut hasil percobaan daya sanggah larutan buffer, yakni penambahan asam dan basa pada larutan aquades dan larutan buffer 3,5 memiliki perubahan pH yang drastis. Hal ini dikarenakan jika ke dalam larutan penyangga ditambahkan sedikit asam, asam tersebut akan bereaksi dengan zat yang bersifat basa. Perhatikan contoh larutan penyangga yang terbentuk dari campuran asam lemah CH₃COOH dan basa konjugasinya (ion CH₃COO^-). Jika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit asam, misalnya HCl, akan terjadi reaksi berikut.

HCl (aq) + CH₃COO^- (aq) → CH₃COOH (aq) + Cl^- (aq).

Berdasarkan reaksi ini, berarti jumlah basa konjugasi (ion CH₃COO^-) akan berkurang dan asam lemah CH₃COOH akan bertambah. Penambahan asam ke dalam larutan penyangga akan menurunkan konsentrasi basa konjugasi dan meningkatkan konsentrasi asam. Jadi, perubahan ini tidak menyebabkan perubahan pH yang besar.

Hal ini sesuai dengan prinsip kerja larutan buffer asam dalam mempertahankan pH, yaitu:

1.      Setiap penambahan H⁺ akan dinetralisasi oleh basa konjugasi.

2.      Setiap penambahan OH^- akan dinetralisasi oleh asam lemah.

3.      Setiap pengenceran dengan H₂O berarti memperbesar jumlah ion H⁺ dan basa konjugasi dari ionisasi asam lemah namun penambahan konsentrasi H⁺ menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah.

Begitu juga, jika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit basa, misalnya NaOH, akan terjadi reaksi berikut.

NaOH (aq) + CH₃COOH (aq) → CH₃COONa (aq) + H₂O (aq).

Berdasarkan reaksi ini, berarti jumlah asam konjugasi (CH₃COOH) akan berkurang dan basa konjugasi (CH₃COONa) akan bertambah. Penambahan basa ke dalam larutan penyangga akan menurunkan konsentrasi asam konjugasi dan meningkatkan konsentrasi basa. Jadi, perubahan ini tidak menyebabkan perubahan pH yang besar.

Hal ini juga sesuai dengan prinsip kerja larutan buffer basa dalam mempertahankan pH, yaitu:

1.      Setiap penambahan H⁺ akan dinetralisasi oleh basa lemah.

2.      Setiap penambahan OH^- akan dinetralisasi oleh asam konjugasi.

3.      Setiap pengenceran dengan H₂O berarti memperbesar jumlah ion OH^- dan asam konjugasi dari ionisasi basa lemah, namun penambahan konsentrasi OH^- menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah.

VIII.       Penutup

8.1  Kesimpulan

Ø  Dalam pembuatan sebuah larutan buffer digunakan asam lemah dan subuah basa konjugasinya atau sebuah garam.

Ø  Dalam uji daya sanggah terbukti bahwa larutan buffer sebuah larutan yang menyanggah pH.

8.2  Saran

Praktikan harus lebih teliti dalam melakukan praktikum agar mendapatkan hasil yang sesuai.

DAFTAR PUSTAKA

Ariwahjoedi, B. 2004.Pelarutan Besi Selektif pada Korosi Baja Karbon dalam Larutan Buffer Asetat, Natrium Bikarbonat - CO2 Jenuh.Jurnal Matematika dan Sains. 38 (2): 149 – 161.

Arora, S.P. 1989. Pencernaan Mikroba Pada Ruminansia. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press

Bundjali, B 2004. Konstruksi Diagram Potensial – pH untuk Baja Karbon dalam Buffer Asetat secara Potensiodinamik Eksperimental. Jurnal Matematika dan Sains. 9 (4): 307 – 312.

Chang, R. 2006. Kimia Dasar Edisi 3 Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Daintith, J. 2008. Kamus Lengkap Kimia. Jakarta: Erlangga,

Day, R.A., A.L.Underwood. 2002. Analisis kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga.

Keenan, C.W., Kleinfelter, D.C., Wood, J.H. 1989,Ilmu Kimia untuk Universitas: Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga.

Kesuma, F. 2013. Karakteristik Dangke dari Susu dengan WaktuInkubasi Berbeda Pasca Perendaman dalam Larutan Laktoferin. Jurnal AplikasiTeknologi Pangan. 2 (3): 155-158.

Mangihut. 2009. Kimia Dasar.Jakarta: PT. Raja GrafindoPersada.

Tim Penyusun. 2017. Penuntun Praktikum Struktur dan Fungsi Biomolekul. Manado: FMIPA       UNSRAT.