Aneka Manfaat Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-hari
Larutan penyangga menjadi salah satu materi kimia kelas XI SMA dan Madrasah Aliyah. Larutan penyangga juga memiliki manfaat dalam kehidupan sehari-hari, baik bagi internal ataupun eksternal tubuh manusia.
Larutan penyangga merupakan merupakan sistem reaksi kimia yang kadang-kadang hanya dapat berlangsung pada kondisi lingkungan yang mempunyai PH tertentu. Hal tersebut dapat ditemukan saat proses reaksi pemecahan protein dalam lambung oleh enzim peptidase yang dapat berjalan dengan baik jika cairan lambung memiliki pH = 3. Oksigen dapat dengan mudah terikat oleh butir-butir darah merah jika pH larutan tersebut berada pada kisaran angka tertentu.
Manfaat Larutan Penyangga
MengutipJurnal Riset Pendidikan Universitas Negeri Jakarta yang berjudul Analisis Miskonsepsi pada Materi Larutan Penyangga menggunakan Two-Tier Diagnostic Test, ada sejumlah manfaat larutan penyangga bagi kehidupan. Antara lain:
1. Fungsi Larutan Penyangga dalam Darah
a. Penyangga Hemoglobin
Produk buangan dari tubuh adalah CO2^- yang di dalam tubuh bisa membentuk senyawa H2CO3 yang akhirnya akan terurai menjadi H+ dan HCO3– . Penambahan H^+ dalam tubuh akan mempengaruhi pH, tetapi hemoglobin yang telah melepaskan O2 dapat mengikat H^+ membentuk asam hemoglobin.
b. Penyangga Karbonat
Penyangga karbonat juga berperan dalam mengontrol pH darah. Perbandingan molaritas HCO3^– terhadap H2CO3 yang diperlukan untuk mempertahankan pH darah 7,4 adalah 20:1. Jumlah HCO3^– yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengerti karena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak bersifat asam
c. Penyangga fosfat
Penyangga fosfat merupakan penyangga yang berada di dalam sel. Penyangga ini adalah campuran dari asam lemah H2PO4^– dan basa konjugasinya, yaitu HPO4^2–. Jika dari proses metabolisme sel dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, maka akan segera bereaksi dengan ion HPO4^2–, Dan jika pada proses metabolisme sel menghasilkan senyawa yang bersifat basa, maka ion OH^– akan bereaksi dengan ion H2PO4^–, Sehingga perbandingan [H2PO4^– ] / [HPO4^2–] selalu tetap dan akibatnya pH larutan tetap.
2. Fungsi Larutan Penyangga dalam Obat
Dalam sehari-hari kita cukup akrab dengan obat suntik atau obat tetes mata. Obat-obatan tersebut pH-nya harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. Obat tetes mata harus memiliki pH yang sama dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu pula obat suntik harus disesuaikan dengan pH darah.
3. Fungsi Larutan Penyangga dalam Industri
Dalam praktik industri, larutan penyangga ditambahkan pada limbah untuk mempertahankan pH 5-7,5. Hal itu untuk memisahkan materi organik pada limbah sehingga layak di buang ke perairan.
Peta Konsep Larutan Penyangga
Larutan penyangga dapat mempertahankan pH yang hasilnya berupa dua hal yaitu larutan penyangga basa dan asam. Antara asam dan basa juga masih memiliki dua sub pembahasan di setiap masing masing.
Larutan penyangga asam mengandung asam lemah dan basa konjugasi. Adapun larutan penyangga basa mengandung asam konjugasi dan basa lemah.
Larutan Penyangga Asam
Larutan penyangga asam merupakan larutan yang mengandung asam lemah dan basa konjugasinya. Larutan ini dapat mempertahankan pH pada kondisi asam atau pH kurang dari 7 (pH<7). Untuk mendapatkan larutan ini bisa didapat dengan mencampurkan asam lemah dan garamnya atau asam lemah berlebih dengan basa kuat.
Larutan penyangga asam dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya. Misalkan dalam larutan penyangga asam yang mengandung asam asetat (CH3COOH) dan ion asetat (CH3COO–) terdapat reaksi kesetimbangan sebagai berikut : CH3COOH (aq) ↔CH3COO– (aq) + H+ (aq), Maka harga tetapan kesetimbangan asam (Ka) dan harga dari (H+) adalah:
Larutan Penyangga Basa
Larutan penyangga basa adalah larutan yang berisi atas basa lemah dan asam konjugasinya. Fungsi dari larutan ini adalah untuk mempertahankan pH pada kondisi basa yang mempunyai pH lebih besar dari 7 (pH>7). Larutan penyangga basa dapat diperoleh dengan mencampur basa lemah dengan garamnya atau basa lemah berlebih dengan asam kuat.
Larutan penyangga basa dapat dibuat dari basa lemah dan garamnya. Misalkan dalam larutan penyangga basa yang mengandung ammonia (NH3) dan ion ammonium (NH4+), terdapat reaksi kesetimbangan sebagai berikut : NH3 (aq) + H2O (I) ↔NH4+ (aq) + OH– (aq), maka harga tetapan kesetimbangan asam (Ka) dan harga dari (H+).
Cara Kerja Larutan Penyangga
Larutan penyangga memuat komponen asam dan basa dengan asam dan basa konjugasinya, sehingga mampu mengikat adun ion H+ maupun ion OH-. Sehingga penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Berikut ini cara kerja larutan penyangga:
Larutan penyangga asam
Adapun cara kerjanya mampu dilihat pada larutan penyangga yang memuat CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan anggota sebagai berikut:
Pada penambahan asam
Penambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke kiri. Dimana ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO- membentuk molekul CH3COOH.
CH3COO-(aq) + H+(aq) → CH3COOH(aq)
Pada penambahan basa
Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H+ membentuk cairan. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ mampu dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan susutnya komponen asam (CH3COOH), bukan ion H+. Basa yang ditambahkan tersebut bereaksi dengan asam CH3COOH membentuk ion CH3COO- dan cairan.
CH3COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l)
Larutan penyangga basa
Adapun cara kerjanya mampu dilihat pada larutan penyangga yang memuat NH3 dan NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan anggota sebagai berikut:
Pada penambahan asam
Jika ditambahkan suatu asam, maka ion H+ dari asam akan mengikat ion OH-. Hal tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH- mampu dipertahankan. Penambahan ini juga menyebabkan susutnya komponen basa (NH3), bukannya ion OH-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH3 membentuk ion NH4+.
NH3 (aq) + H+(aq) → NH4+ (aq)
Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH- mampu dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH4+), membentuk komponen basa (NH3) dan cairan.
NH4+ (aq) + OH-(aq) → NH3 (aq) + H2O(l)
Larutan penyangga asam dapat menggunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:
[H+] = Ka x a/valxg
atau
pH = p Ka - log a/g
Ka = tetapan ionisasi asam lemah
a = banyak mol asam lemah
g = banyak mol basa konjugasi
Larutan penyangga basa dapat menggunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan dengan rumus berikut:
[OH-] = Kb x b/valxg
atau
pOH = p Kb - log b/g
pH = 14 - pOH
Kb = tetapan ionisasi basa lemah
b = konsentrasi basa lemah
g = konsentrasi asam konjugasi
