Bahan Ajar Berbasis System Learning

MATERI LARUTAN PENYANGGA

Apersepsi

Tahukah kalian jika di dalam suatu kolam renang terdapat larutan penyangga?

Meskipun kita seringkali berendam lama di kolam renang tetapi setelahnya tidak timbul reaksi apapun pada kulit kita. Hal tersebut dikarenakan di dalam kolam renang terdapat larutan penyangga. Larutan penyangga banyak diberikan di tempat-tempat yang “rentan” berubah pH-nya, misalnya di kolam renang. Kolam renang yang baik harus mencampurkan larutan penyangga ke dalam air kolamnya agar pH air kolam dapat stabil dan tidak akan merusak kulit.

Pengertian Larutan Penyangga

Larutan penyangga adalah suatu sistem larutan yang dapat mempertahankan nilai pH larutan agar tidak terjadi perubahan pH yang berarti oleh karena penambahan asam atau basa maupun pengenceran. Larutan ini disebut juga dengan larutan buffer atau dapar.

Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat berbagai reaksi kimia yang merupakan reaksi asam basa. Sebagai contoh, reaksi beberapa enzim pencernaan dalam sistem biologis. Enzim pepsin yang berfungsi memecah protein dalam lambung hanya dapat bekerja optimal dalam suasana asam, yakni pada sekitar pH 2. Dengan kata lain, jika enzim berada pada kondisi pH yang jauh berbeda dari pH optimal tersebut, maka enzim dapat menjadi tidak aktif bahkan rusak. Oleh karena itu, perlu ada suatu sistem yang menjaga nilai pH dimana enzim tersebut bekerja. Sistem untuk mempertahankan nilai pH inilah yang disebut dengan larutan penyangga. Hal ini terjadi sebagaimana dalam larutan ini terdapat zat-zat terlarut bersifat “penahan” yang terdiri dari komponen asam dan basa. Komponen asam akan menahan kenaikan pH sedangkan komponen basa akan menahan penurunan pH.

Komponen Larutan Penyangga

Larutan penyangga asam

Larutan buffer asam mempertahankan pH pada suasana asam (pH < 7). Larutan buffer asam terdiri dari komponen asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (A−). Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

1. mencampurkan asam lemah (HA) dengan garam basa konjugasinya (LA, yang dapat terionisasi menghasilkan ion A−)

2. mencampurkan suatu asam lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu basa kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam basa konjugasi dari asam lemah tersebut.

Contoh: larutan penyangga yang mengandung CH3COOH dan CH3COO−

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan kimia:

CH3COOH(aq) ⇌ CH3COO−(aq) + H+(aq)

Pada penambahan asam (H+), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan CH3COOH. Dengan kata lain, asam yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen basa konjugasi (CH3COO−).

Pada penambahan basa (OH−), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan CH3COO− dan H+, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion H+ yang menjadi berkurang karena OH− yang ditambahkan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. Dengan kata lain, basa yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen asam lemah (CH3COOH).

Larutan penyangga basa

Larutan buffer basa mempertahankan pH pada suasana basa (pH > 7). Larutan buffer basa terdiri dari komponen basa lemah (B) dan basa konjugasinya (BH+). Larutan seperti ini dapat diperoleh dengan:

1. mencampurkan basa lemah (B) dengan garam asam konjugasinya (BHX, yang dapat terionisasi menghasilkan ion BH+)

2. mencampurkan suatu basa lemah dalam jumlah berlebih dengan suatu asam kuat sehingga bereaksi menghasilkan garam asam konjugasi dari basa lemah tersebut.

Contoh: larutan penyangga yang mengandung NH3 dan NH4+

Dalam larutan tersebut, terdapat kesetimbangan:

NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH−(aq)

Pada penambahan asam (H+), kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, yakni reaksi pembentukan NH4+ dan OH−, sebagaimana untuk mempertahankan konsentrasi ion OH− yang menjadi berkurang karena H+ yang ditambahkan bereaksi dengan OH− membentuk H2O. Dengan kata lain, asam yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen basa lemah (NH3).

Pada penambahan basa (OH−), kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga reaksi mengarah pada pembentukan NH3 dan air. Dengan kata lain, basa yang ditambahkan akan dinetralisasi oleh komponen asam konjugasi (NH4+).

Peranan Larutan Penyangga dalam Kehidupan Sehari-Hari

Peranan Larutan Penyangga dalam Tubuh Makhluk Hidup

1. Pengontrol pH Darah Manusia

Sumber : https://gurubagi.com/

Di dalam darah, senyawa penyangga ini ada dalam bentuk H2CO3  bersifat asam dan HCO3– yang bersifat sebagai basa konjugasi. Saat kita mengonsumsi makanan asam, secara kimiawi, banyak ion H+ yang masuk ke dalam tubuh, sehingga membuat pH darah di tubuh menjadi turun (asam). Sedangkan saat mengonsumsi makanan atau minuman yang mengandung basa,maka akan meningkatkan pH darah menjadi basa. Karena tubuh memiliki larutan penyangga, sehingga masuknya ion OH–  dan H+ dari makanan atau minuman yang kita konsumsi  akan ditangkap oleh senyawa penyangga. Larutan penyangga di dalam darah ini yang mampu mengikat sehingga pH darah kita kembali stabil.

2. Pengontrol pH pada Air Liur Manusia

Sumber : https://gurubagi.com/

Larutan penyangga dalam air liur manusia membantu menjaga pH mulut tetap berada pada rentang 6,8. Larutan penyangga dalam air liur merupakan benteng pertama dalam menurunkan nilai pH makanan yang kita konsumsi serta menjaga agar Email pada gigi kita tetap sehat. Penurunan dan kenaikan nilai pH pada mulut akan merusak email gigi dan gigi serta menghasilkan beberapa penyakit lainnya.

3. Sistem Penyangga Asam Amino

Sumber : https://gurubagi.com/

Asam amino mengandung gugus yang bersifat asam dan gugus yang bersifat basa. Di dalam struktur asam amino terdapat gugus yang bersifat asam dan basa yang berguna sebagai sistem penyangga dalam tubuh. Jika terjadi kelebihan ion H+ atau ion OH- akan diikat oleh gugus yang bersifat asam atau basa, sehingga larutan yang mengandung asam amino akan memiliki pH yang relatif tetap. Salah satu sumber asam amino dalam makanan yang kita konsumsi, yaitu makanan yang mengandung protein, seperti yang terdapat dalam kacang-kacangan, telur, daging dan susu. Di dalam makanan dan minuman ini mengandung asam amino, di mana terdapat bagian-bagian berbeda dari protein yang bersifat asam basa, dan bersifat sebagai larutan penyangga di dalam tubuh.

Peranan larutan penyangga dalam industri

1. Industri Farmasi

Sumber : https://gurubagi.com/

Larutan penyangga berperan membantu menjaga suasana sehingga sesuai dengan kondisi yang diperlukan oleh zat aktif yang terkandung dalam obat. Di bidang farmasi (obat-obatan), banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan pH stabil. pH obat-obatan tersebut harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. Obat tetes mata harus memiliki pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Sedikit saja terjadi perubahan pH  pada obat-obatan akan menyebabkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali.

2. Industri Kosmetik

Sumber : https://gurubagi.com/

Larutan penyangga sangat dibutuhkan dalam industri kosmetik, yang berperan dalam menyeimbangkan kebutuhan pH dari suatu produk yang akan digunakan oleh manusia. Sebagai contoh , dalam industri sampo, maka produk sampo yang akan dibuat pH nya harus sesuai dengan pH rambut dan kulit kepala. Rambut tersusun atas protein keratin yang  ikatan hidrogen dan ikatan disulfida, dimana pH rambut berada pada rentang pH 4,6 – 6,0. Produk sampo yang memiliki pH terlalu tinggi atau terlalu rendah akan memutuskan ikatan protein, sehingga menyebabkan rambut menjadi rusak. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH sampo tersebut dapat sesuai dengan pH rambut  dan aman digunakan.

3. Indutri Makanan dan Minuman

Sumber : https://gurubagi.com/

Peranan larutan penyangga berikutnya yaitu di bidang industri makanan dan minuman ringan seperti yang sering digunakan adalah Natrium asetat dan 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, 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. Asam sitrat sangat ini sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat.

4. Penetral pH Limbah Industri

Sumber : https://gurubagi.com/

Larutan penyangga dapat digunakan untuk menetralisir nilai pH yang terlalu besar atau sifat asam dan basa kuat yang terdapat dalam limbah industri, sehingga dapat dilakukan pengolahan lanjutan dan tidak merusak lingkungan. Di dalam pengolahan industri logam, larutan penyangga ini berperan untuk mengurangi kadar bahaya dalam larutan logam ketika dibuang atau dihasilkan. Seperti dalam industri kerajinan logam, limbah tembaga dihasilkan dari adanya proses pencelupan dengan menggunakan larutan HCl. Limbah dari pencelupan ini  akan berbahaya jika langsung dibuang. Oleh karena itu agar tidak berbahaya, maka diperlukan beberapa senyawa kimia untuk mengurangi kadar logam dan menstabilkan pH larutan yang dibuang agar sama seperti pH di alam sekitarnya .

LKPD

I. Tujuan:

1. Mengenali larutan penyangga dan bukan penyangga melalui pengamatan dari diskusi dan analisis data.

2. Mengetahui cara membedakan larutan penyangga dan bukan penyangga melalui pengamatan dari diskusi dan analisis data.

II. Petunjuk:

1. Amati gambar di bawah ini! (Mengamati)

2. Orientasi Masalah

a. Dari gambar di atas, manakah yang tergolong larutan penyangga?

b. Jelaskan cara membedakan larutan penyangga dan bukan penyangga!

3. Pilihlah dari orientasi masalah pada langkah 2 diatas, satu masalah yang ingin kalian diskusikan bersama kelompok! (Menentukan Permasalahan)

4. Apa alasan kalian memilih masalah tersebut? (Identifikasi Masalah)

5. Tuliskan dugaan sementara kalian dari masalah tersebut! (Hipotesis Awal)

6. Tuliskan teori pendukung dari buku/internet yang telah kalian baca! (Mengumpulkan Data)

7. Tuliskan kesimpulan setelah melakukan diskusi dari data yang kalian peroleh! (Analisis Data)

Referensi : 

https://gurubagi.com/peranan-larutan-penyangga-dalam-kehidupan-sehari-hari/

https://anyflip.com/fkjjb/qpch/basic

https://www.ruangguru.com/blog/larutan-penyangga

https://netsains.id/larutan-penyangga/