Penambahan Asam/Basa Kuat pada Larutan Penyangga (Buffer)

Minggu, 17 Januari 2016

Menanggapi soal yang diberikan rekan anggota grup Asosiasi Guru Kimia Indonesia yang diambil dari soal SBMPTN kimia menjadi menarik untuk mencarikan contoh soal terkait dengan komponen zat apa saja yang memungkinkan terjadinya larutan penyangga (buffer).
 

Pasangan zat berikut ini yang jika dicampurkan akan berpeluang menghasilkan larutan bufer adalah ....
(1) CH3COOH (aq) + NaOH(aq)
(2) CH3COONa (aq) + HCl(aq)
(3) NH3(aq) + HCl(aq)
(4) NH4Cl(aq) + NaOH(aq)


Penambahan asam kuat pada larutan penyangga

Soal #1:
Berapakah pH setelah penambahan 0,002 mol HCl pada 100 mL larutan penyangga yang terdiri dari 0,50 M CH3COOH dan 0,50 M CH3COONa ?(pKa CH3COOH = 4,76 )

Pembahasan Soal #1:

pH sebelum  penambahan HCl
pH sebelum  penambahan HCl dapat dihitung seperti biasanya.
pH = pKa + log([garam]/[asam])
pH = 4,76 + log(0,50/0,50)
pH = 4,76 + log(1)
pH = 4,76 + 0
pH = 4,76 

HCl akan bereaksi dengan CH3COONa:
CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl

Atau jika disingkat menjadi:
CH3COO + H+ ⇌ CH3COOH

Jumlah mol CH3COOH dalam larutan penyangga sebelum ditambahkan HCl
= 0,1 L × 0,50 M= 0,05 mol
Jumlah mol CH3COONa dalam larutan penyangga sebelum penambahan HCl
= 0,1 L × 0,50 M= 0,05 mol
Jumlah mol HCl yang ditambahkan 0,002 mol

Berdasar pada perbandingan koefisien persamaan reaksi setara (1:1) maka:
0,002 mol CH3COONa bereaksi dengan 0,002 mol HCl menghasilkan 0,002 mol CH3COOH. (⟶jumlah mol CH3COOH setelah penambahan 0,002 mol HCl)

Reaksi:CH3COONa+HCl CH3COOH+NaCl
Awal :0,05 mol

0,002 mol
0,05 mol
Bereaksi :–0,002 mol

–0,002 mol
+0,002 mol
+0,002 mol
Kesetimbangan :0,048 mol

0
0,052 mol
0,002 mol

Total jumlah mol CH3COOH sebelum dan sesudah penambahan 0,002 mol HCl = 0,052mol

Konsentrasi CH3COOH akhir = 0,052 mol / 0,1 L = 0,52 M

Sebanyak 0,002 mol CH3COONa yang telah bereaksi dengan HCl,CH3COONa yang tersisa (tidak bereaksi dengan HCl = 0,05 – 0,002 = 0,048 mol 
Konsentrasi CH3COONa akhir = 0,048 mol / 0,1 L = 0,48 M

pH = pKa + log([garam]/[asam])
pH = 4,76 + log (0,48/0,52)
pH = 4,76 +log 0,923
pH = 4,76 + (– 0,03)
pH = 4,73


Penambahan basa kuat pada larutan penyangga
Soal #2:
Berapakah pH campuran 30 mL CH3COONa 0,1 M dan 15 mL HCl 0,1 M?
Berapakah pH campuran tersebut setelah ditambahkan 5 ml NaOH 0,1 M?

Pembahasan Soal #2:

Jumlah mol CH3COONa = 0,03 L × 0,1 M = 0,003 mol
Jumlah mol HCl = 0,015 L × 0,1 M = 0,0015 mol

Reaksi:CH3COONa+HCl CH3COOH+NaCl
Awal :0,003 mol

0,0015 mol

Bereaksi :–0,0015 mol

–0,0015 mol
+0,0015 mol
+0,0015 mol
Kesetimbangan :0,0015 mol

0
0,0015 mol
0,0015 mol

Ketika CH3COONa dan HCl dicampurkan, H+ dari HCl akan terjadi reaksi:
CH3COO + H+ ⇌ CH3COOH

Perbandingan molar antara ion CH3COO dengan ion H+ adalah 1:1, oleh karena itu HCl bertindak sebagai pereaksi pembatas.
Jumlah mol asam asetat yang terbentuk akan sama dengan mol HCl = 0,0015 mol
Jumlah mol ion asetat (garam) yang tersisa ⟶ 0,003 – 0,0015 = 0,0015 mol

Jadi pada saat akhir terdapat asam lemah CH3COOH dan basa konjugasinya (garam) membentuk larutan penyangga.

pH = pKa + log(mol garam/mol asam)
pH = 4,76 + log(0,0015/0,0015)
pH = 4,76 + log 1
pH = 4,76 + 0
pH = 4,76

Penambahan basa kuat NaOH akan menetralkan ion H+ (pada CH3COOH hasil reaksi campuran CH3COONa + HCl di atas) dan menghasilkan ion CH3COO

CH3COOH + NaOH ⟶ CH3COONa + H2O

Jumlah mol NaOH ⟶ 0,005 L x 0,1 M = 0,0005 mol
Perbandingan molar pada reaksi tersebut adalah 1:1, jumlah mol NaOH = jumlah mol CH3COO
Jumlah mol CH3COO = jumlah mol NaOH = 0,0005 mol

Reaksi:CH3COOH
+NaOH CH3COONa+H2O
Awal :0,0015 mol

0,0005 mol
0,0015 mol
Bereaksi :–0,0005 mol

–0,0005 mol
+0,0005 mol
Kesetimbangan :0,001 mol

0
0,0020 mol


Ingat jumlah mol CH3COOH sebelumnya (dari reaksi campuran awal) = 0,0015 mol
Jumlah mol CH3COOH yang tersisa ⟶ 0,0015 mol – 0,0005 = 0,001 mol
Total jumlah mol CH3COO ⟶ 0,0005 mol + 0,0015 mol = 0,0020 mol

pH = 4,76 + log(0,0020/0,001)
pH = 4,76 + log 2
pH = 4,76 + 0,30
pH = 5,06


Dari 2 pembahasan soal tersebut dapat dipahami bahwa komponen zat pada alternatif jawaban soal SBMPTN tersebut keempat-empatnya berpeluang membentuk larutan penyangga.
Bagikan di

1 komentar:

  1. Mohon maaf Pak, kalau saya berpendapat lain. Soal ini buat anak SMA dan bukan soal OSN. Soal diatas berkaitan dengan Cara pembuatan larutan penyangga, yaitu (a)Cara langsung melalui pencampuran garam dengan asam lemahnya atau garam dengan basa lemahnya yang sesuai. (b)Cara tidak langsung yaitu melalui reaksi atau pencampuran antara asam lemah/basa lemah berlebih dengan basa kuat/asam kuat. Kata berpeluang artinya dengan catatan ada salah satu yang berlebih. jadi menurut saya
    (1)CH3COOH (aq) + NaOH(aq) =>berpeluang asal CH3COOH berlebih
    (2) CH3COONa (aq) + HCl(aq)=>tidak bisa karena HCl asam kuat(bukan asam konyugasi dari CH3COO-, kalau saja HCl diganti dgn CH3COOH Bisa
    (3) NH3(aq) + HCl(aq)=> berpeluang asal NH3 berlebih
    (4) NH4Cl(aq) + NaOH(aq)=> tidak bisa karena NaOH basa kuat (bukan basa konyugasi dari NH4+, kalau saja NaOH diganti dgn NH3 (NH4OH) Bisa
    Jadi jawabannya menurut saya (1) dan (3)

    BalasHapus

 
Copyright © 2015-2016 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info