Ambang Batas Perubahan pH Larutan Penyangga

Minggu, 13 Januari 2019 edit

Bahasan larutan penyangga adalah salah satu pokok bahasan penting. Dikatakan larutan penyangga karena memang dapat menyangga pH walau ditambahkan sedikit asam/basa/diencerkan. Pada buku kimia SMA sesuai kurikulum 2013 tidak semua memberikan paparan rinci tentang berapa ambang batas perubahan hingga masih dapat dikatakan "tidak berubah" pH-nya. Berikut ringkasan tentang ambang batas perubahan pH untuk larutan penyangga.



Pada buku teks kimia umum (general chemistry) ada yang menuliskan secara eksplisit tentang ambang batas bawah dan atas yang dapat dijadikan batas kasar.

Sebelum lanjut ke detil bahasan ambang batas perubahan pH larutan penyangga perlu diingat bahwa:
$\mathsf{pH = -\log[H^+]}$
$\mathsf{pOH = -\log[OH^-]}$
$\mathsf{pH + pOH = 14}$
$\mathsf{pH = 14 - pOH}$
$\mathsf{pK_a = -\log K_a}$
$\mathsf{pK_b = -\log K_b}$



Larutan Penyangga Asam
Bila terdapat larutan penyangga yang komponennya terdiri dari asam lemah HA dengan garam BA, hitungan konsentasi ion H+ adalah $\mathsf{[H^+]=K_a \times \dfrac{[HA]}{[A^-]}}$
$\mathsf{[H^+]}$ = konsentrasi ion H+
$\mathsf{K_a}$ = tetapan ionisasi HA
$\mathsf{[HA]}$ =  konsentrasi HA
$\mathsf{[A^-]}$ = konsentrasi A, ini adalah konjugat dari asam lemah HA.

Karena Ka adalah suatu tetapan maka ketika ditambahkan sedikit asam/basa/diencerkan, konsentrasi  H+ akan tergantung besarnya $\mathsf{[HA]}$ dan $\mathsf{[A^-]}$ saja. Dengan kata lain besarnya konsentrasi  H+ akan tergantung $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]}}$. Perbandingan keduanya inilah yang akan jadi patokan untuk mempelajari sifat larutan penyangga itu.

Kestabilan atau kemampuan menahan perubahan pH secara kasar dapat menggunakan rumusan perbandingan $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]}}$ berkisar $\mathsf{\dfrac{1}{10}}$ hingga $\mathsf{\dfrac{10}{1}}$

Bila  $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]} < \dfrac{1}{10}}$, artinya pengaruh hidrolisis A sangat besar sehingga pH larutan tidak stabil.

Bila  $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]} > 10}$, artinya HA belum cukup disangga oleh A sehingga pH larutan tidak stabil.

Batas bawah kasar pH larutan penyangga asam

Bila  $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]} = \dfrac{1}{10}}$,  artinya $\mathsf{[H^+] = K_a \times \dfrac{1}{10}}$ atau $\mathsf{pH = pK_a + 1}$

Batas atas kasar pH larutan penyangga asam

Bila  $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]} = 10}$, artinya $\mathsf{[H^+] = K_a \times 10}$ atau $\mathsf{pH = pK_a - 1}$

Dari bahasan di atas dapat disimpulkan bahwa rentang perubahan pH dikatakan tidak banyak berubah bila 1 satuan di bawah atau di atas pH larutan penyangga. Misal pH larutan penyangga 5, maka toleransi perubahannya tidak jauh dari 4 atau 6. Empat didapat dari 5 – 1 dan enam didapat dari 5 + 1.

Larutan penyangga yang komponennya HA dengan BA mempunyai pH paling stabil jika $\mathsf{\dfrac{[HA]}{[A^-]}=1}$ atau ketika perbandingan [HA] : [A] adalah 1 : 1. Keadaan seperti ini, [HA] = [A] sering disebut sebagai kapasitas bufer tertinggi untuk jenis larutan peyangga ini.




Larutan Penyangga Basa
Untuk larutan penyangga basa prinsipnya sama dengan ambang batas perubahan pH larutan penyangga asam.

Bila terdapat larutan penyangga yang komponennya terdiri dari basa lemah BOH dengan garam BA, hitungan konsentasi ion OH adalah $\mathsf{[OH^-]=K_b \times \dfrac{[BOH]}{[B^+]}}$
$\mathsf{[OH^-]}$ = konsentrasi ion OH
$\mathsf{K_b}$ = tetapan ionisasi BOH
$\mathsf{[BOH]}$ =  konsentrasi BOH
$\mathsf{[B^+]}$ = konsentrasi B+, ini adalah konjugat dari basa lemah BOH.

Karena Kb adalah suatu tetapan maka ketika ditambahkan sedikit asam/basa/diencerkan, konsentrasi  OH akan tergantung besarnya $\mathsf{[BOH]}$ dan $\mathsf{[B^+]}$ saja. Dengan kata lain besarnya konsentrasi  OH akan tergantung $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]}}$. Perbandingan keduanya inilah yang akan jadi patokan untuk mempelajari sifat larutan penyangga itu.

Kestabilan atau kemampuan menahan perubahan pH secara kasar dapat menggunakan rumusan perbandingan $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]}}$ berkisar $\mathsf{\dfrac{1}{10}}$ hingga $\mathsf{\dfrac{10}{1}}$

Bila  $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]} < \dfrac{1}{10}}$, artinya pengaruh hidrolisis B+ sangat besar sehingga pH larutan tidak stabil.

Bila  $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]} > 10}$, artinya BOH belum cukup disangga oleh B+ sehingga pH larutan tidak stabil.

Batas bawah kasar pH larutan penyangga basa

Bila  $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]} = \dfrac{1}{10}}$,

artinya $\mathsf{[OH^-] = K_b \times \dfrac{1}{10}}$

atau $\mathsf{pOH = pK_b + 1}$
→ $\mathsf{pH = 13 - pK_b}$

Batas atas kasar pH larutan penyangga basa

Bila  $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]} = 10}$,

artinya $\mathsf{[OH^-] = K_b \times 10}$

atau $\mathsf{pOH = pK_b - 1}$
→ $\mathsf{pH = 15 - pK_b}$

Dari bahasan di atas dapat disimpulkan bahwa rentang perubahan pH dikatakan tidak banyak berubah bila 1 satuan di bawah atau di atas pH larutan penyangga. Misal pH larutan penyangga 8, maka toleransi perubahannya tidak jauh dari 7 atau 9. Tujuh di dapat dari 8 – 1 dan sembilan didapat dari 8 + 1.

Larutan penyangga yang komponennya BOH dengan B+ mempunyai pH paling stabil jika $\mathsf{\dfrac{[BOH]}{[B^+]}=1}$ atau ketika perbandingan [BOH] : [B+] adalah 1 : 1. Keadaan seperti ini, [BOH] = [B+] sering disebut sebagai kapasitas bufer tertinggi untuk jenis larutan peyangga ini.

Bacaan lebih lanjut tentang larutan penyangga:

Referensi:
Silberberg, Principles of General Chemistry - 2nd edition, p. 638.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2019 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info