Modul Larutan Penyangga Berbasis STEM

Modul Pembelajaran Kimia:

Larutan Penyangga

Berbasis STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics)

Untuk Siswa SMA/MA Kelas XI

Penulis

Sintia Tri Pangestu

Email: sintiatp@gmail.com

Dibimbing Oleh

Burhanudin Milama, M.Pd

Rizqy Nur Sholihat, M.Pd

Divalidasi Oleh

Evi Sapinatul Bahriah, M.Pd

Tonih Feronika, M.Pd

Halaman

ii x 50 hlm

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Jalan Ir. H. Juanda No. 95 Ciputat 15412

Website: www.uinjkt.ac.id

2021

Modul Pembelajaran Kimia Berbasis STEM (Science, Technology, Engineering

and Mathematics)

Modul Pembelajaran Kimia:

Larutan Penyangga Berbasis STEM (Science, Technology, Engineering and

Mathematics)

Untuk Siswa/Siswi SMA/MA/SMK Kelas XI

Penulis

Sintia Tri Pangestu

Email: sintiatp@gmail.com

Dibimbing Oleh

Burhanudin Milama, M.Pd

Rizqy Nur Sholihat, M.Pd

Divalidasi Oleh

Evi Sapinatul Bahriah, M.Pd

Tonih Feronika, M.Pd

Didukung Oleh

Orang Tua dan Keluarga besar pendidikan kimia angkatan 2016

Program Studi Pendidikan Kimia

Jurusan Pendidikan IPA

Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

“Hiduplah seakan kamu akan mati besok, belajarlah seakan kamu akan

hidup selamanya”

-Mahatma Gandhi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat

dan karunia nya saya dapat menyelesaikan e-modul kimia berbasis STEM (Science,

Technology, Engineering and Mathematics) pada materi larutan penyangga. E-modul

berbasis STEM ini disusun berdasarkan langkah-langkah Engineering Design Process.

E-modul ini dilengkapi dengan latihan soal untuk menguji pemahaman siswa. E-modul

berbasis STEM ini diharapkan dapat menunjang pembelajaran jarak jauh dengan

mengaitkan materi kimia yang dipelajari dengan sains, teknik, teknologi dan

matematika.

Saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak

Burhanudin Milama, M.Pd dan Ibu Rizqy Nur Sholihat, M.Pd selaku dosen pembimbing

skripsi yang sudah mencurahkan waktu dan ilmunya untuk membimbing saya

menyelesaikan e-modul ini.

Saya menyadari bahwa di dalam e-modul ini masih terdapat banyak kekurangan.

Oleh sebab itu, saya mengharapkan adanya kritik dan saran demi perbaikan e-modul

yang sudah dibuat, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang

membangun. Saya harap e-modul ini dapat bermanfaat dan mampu membantu siswa

dalam memahami materi penyangga.

Penulis

i | L a r u t a n P e n y a n g g a

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................... ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................................... ii

PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1

PETA KONSEP ....................................................................................................................... 3

KEGIATAN BELAJAR 1 ...................................................................................................... 4

A. Pengertian Larutan Penyangga .................................................................................. 5

B. Komposisi Larutan Penyangga .................................................................................... 10

C. Prinsip Kerja Larutan Penyangga .............................................................................. 12

D. Larutan Penyangga Dalam Kehidupan Sehari-hari ............................................... 18

Aktivitas Belajar STEM 1 ................................................................................................. 27

Uji Pemahaman ...................................................................................................................... 31

Penilaian Diri ........................................................................................................................ 32

KEGIATAN BELAJAR 2 .................................................................................................... 33

A. Perhitungan Nilai pH Larutan Penyangga .............................................................. 34

B. Pembuatan Larutan Penyangga ................................................................................. 37

Aktivitas Belajar STEM 2.................................................................................................. 41

Uji Pemahaman ..................................................................................................................... 45

Penilaian Diri ........................................................................................................................ 46

RANGKUMAN ...................................................................................................................... 47

EVALUASI AKHIR ............................................................................................................. 48

KUNCI JAWABAN ............................................................................................................. 53

GLOSARIUM........................................................................................................................ 54

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 55

ii | L a r u t a n P e n y a n g g a

PENDAHULUAN

A. Deskripsi

E-modul ini mempelajari materi kimia SMA kelas XI semester genap,

yakni larutan penyangga. Materi larutan penyangga berkaitan dengan konsep

asam basa yang telah dipelajari sebelumnya. Pada modul ini digunakan

pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) dengan

langkah-langkah engineering design process. Dalam modul ini disajikan beberapa

fenomena yang harus dipecahkan oleh siswa dengan mengikuti petunjuk yang

sesuai dengan langkah-langkah Engineering Design Process seperti:

mengindentifikasi, menginvestigasi, merancang, membuat, menguji dan

memodifikasi produk yang dihasilkan. E-modul ini dilengkapi dengan latihan soal

dan umpan balik untuk menguji pemahaman siswa akan materi yang telah

dipelajari.

B. Petunjuk Penggunaan Modul

Petunjuk Guru

1. Periksa kembali setiap jawaban dari peserta didik agar sesuai dengan

konsep materi

2. Perhatikan dan bimbing peserta didik agar menggunakan modul secara

berurutan sesuai dengan langkah-langkah STEM

Petunjuk Siswa

1. Bacalah dan pelajari uraian materi pada setiap kegiatan belajar

2. Pahamilah uraian materi yang telah disajikan untuk membantu

menyelesaikan soal-soal latihan dan tes evaluasi

3. Carilah solusi dari masalah yang disajikan dalam kegiatan belajar

4. Tulislah jawaban-jawaban pada kolom yang telah disediakan

1 | L a r u t a n P e n y a n g g a

C. Kompetensi Dasar

3.12 Menjelaskan prinsip kerja, perhitungan pH, dan peran larutan penyangga

dalam tubuh mahluk hidup

4.12 Membuat larutan penyangga dengan pH tertentu

D. Indikator Pembelajaran

BAB 1

1. Mendefinisikan pengertian larutan penyangga

2. Menentukan jenis larutan penyangga berdasarkan komposisi penyusunnya

3.12.1 Mendeskripsikan Menganalisis reaksi pengertian yang larutan terjadi penyangga dalam larutan penyangga

4. Menganalisis peran larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari

5. Membedakan larutan penyangga dan bukan penyangga

BAB 2

1. Menghitung nilai mol/konsentrasi/pH pada larutan penyanggga

2. Menganalisis hasil percobaan larutan penyangga dengan pH tertentu

3. Merancang percobaan pembuatan larutan penyangga

4. Membuat larutan penyangga dengan pH tertentu


PETA KONSEP

Larutan Penyangga

mempunyai

pH

tetap

terdiri dari

terdapat dalam

Penyangga

Penyangga

Asam

Lemah

Asam

Basa

Konjugasinya

Basa

Lemah

Basa

Asam

Konjugasinya

Tubuh manusia,

seperti: darah

(karbonat), cairan

intra sel (fosfat),

dan asam amino

(protein)

Kehidupan

sehari-hari,

seperti: cairan

infus, hidroponik,

air laut, dan

bathbomb

CH 3 COOH

CH 3 COO −

NH 3

NH 4

+

CH 3 COOH/CH 3 COO −

NH 3 /NH 4

+

3 | L a r u t a CH n PCOO

e n y a n g g a

KEGIATAN BELAJAR 1

Kata Kunci

Larutan Penyangga

Penyangga Asam

Penyangga Basa

Asam Lemah

Basa Lemah

Asam Konjugasi

Basa Konjugasi

BAB 1

Setelah mempelajari bab ini, kalian diharapkan dapat:

Mendefinisikan pengertian larutan penyangga

Menentukan jenis larutan penyangga berdasarkan komposisi

penyusunnya

Menganalisis reaksi yang terjadi dalam larutan penyangga

Menganalisis peran penyangga dalam kehidupan sehari-hari

Membedakan larutan penyangga dan bukan penyangga


A. Pengertian Larutan Penyangga

Suatu reaksi kimia seringkali hanya dapat berlangsung dalam kondisi lingkungan yang

mempunyai nilai pH tertentu. Sebagai contoh proses penanaman hidroponik pada

buah stroberi. Kadar keasaman ideal pada buah stroberi ialah sebesar 5,8-6,6.

Untuk menjaga kadar keasaman pH buah stroberi agar berada pada kisaran

tersebut, maka diperlukan suatu sistem yang dapat mempertahankan pH.

Apakah terdapat sistem yang mampu mempertahankan pH ketika

ditambahkan sedikit asam, sedikit basa, maupun air?

Percobaan berikut akan menyelidiki adanya sistem yang mampu

mempertahankan pH ketika ditambahkan sedikit asam, basa,

maupun air:

Alat dan bahan :

Alat

Tabung reaksi

Pipet tetes

Rak tabung reaksi

Gelas ukur

Indikator phenolftalien

Langkah-langkah :

Bahan

Larutan CH 3 COOH 0,1 M

Larutan CH 3 COONa 0,1 M

Larutan NH 3 0,1 M

Larutan NH 4 Cl 0,1 M

Larutan HCl 0,1 M

Larutan NaOH 0,1 M

Larutan NaCl 0,1 M

Aquades

Siapkan 9 buah tabung reaksi (a, b, c, d, e, f, g, h dan i), kemudian tuangkan:

a. Pada tabung a, b dan c tuangkan larutan NaCl sebanyak 2 mL

b. Pada tabung d, e dan f tuangkan campuran larutan CH 3 COOH 0,1 M sebanyak 1

mL dan larutan CH 3 COONa 0,1 M sebanyak 1 mL

c. Pada tabung g, h dan i tuangkan campuran larutan NH 3 0,1 M sebanyak 1 mL

dan larutan NH 4 Cl 0,1 M sebanyak 1 mL

5 | L a rd. u tTetesi a n P emasing2 n y a n g gtabung a dengan indikator phenolftalien sebanyak 2 tetes

Percobaan I

1. Pada gelas a, tambahkan larutan HCl tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

2. Pada gelas b, tambahkan larutan NaOH tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

3. Pada gelas c, tambahkan larutan aquades tetes demi tetes hingga terjadi

perubahan warna.

4. Catat jumlah tetes yang digunakan hingga terjadi perubahan warna pada tabel

pengamatan

Percobaan II

1. Pada gelas d, tambahkan larutan HCl tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

2. Pada gelas e, tambahkan larutan NaOH tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

3. Pada gelas f, tambahkan larutan aquades tetes demi tetes hingga terjadi

perubahan warna


pengamatan

Percobaan III

1. Pada gelas g, tambahkan larutan HCl tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

2. Pada gelas h, tambahkan larutan NaOH tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna.

3. Pada gelas i, tambahkan larutan aquades tetes demi tetes hingga terjadi perubahan

warna


pengamatan


Tabel Hasil Pengamatan

Kode

Larutan

Larutan yang

Volume yang

Tabung

ditambahkan

ditambahkan

a NaCl 0,1 M HCl 0,1 M

b

c

NaOH 0,1 M

Aquades

d CH 3 COOH 0,1 M + CH 3 COONa 0,1 M HCl 0,1 M

e

f

NaOH 0,1 M

Aquades

g NH 3 0,1 M + NH 4 Cl 0,1 M HCl 0,1 M

h

i

NaOH 0,1 M

Aquades

Manakah larutan yang membutuhkan banyak

volume untuk berubah warna?

Berdasarkan data pengamatan, semakin banyak larutan asam, basa, maupun air

yang digunakan untuk merubah warna larutan dalam tabung, maka semakin besar

pula kemampuan larutan tersebut dalam mempertahankan pH. Hal ini membuktikan

bahwa terdapat suatu sistem yang mampu mempertahankan pH ketika

ditambahkan sedikit asam, basa, maupun air. Untuk memahami sistem tersebut

lebih jauh, Mari simak data hasil percobaan berikut!


Berikut merupakan data hasil percobaan pembuatan suatu larutan:

Larutan

CH 3 COOH

(Asam Lemah)

CH 3 COONa

(Garam Asam Lemah)

CH 3 COOH + CH 3 COONa

(Asam Lemah + Garamnya)

Nilai pH

Awal Penambahan Larutan Akhir

HCl 0,1 M 4,9

5,5 NaOH 0,1 M 6,1

Aquades 5,3

HCl 0,1 M 6,0

6,9 NaOH 0,1 M 8,0

Aquades 7,1

HCl 0,1 M 8,1

8,3 NaOH 0,1 M 8,5

Aquades 8,4

Manakah dari larutan-larutan berikut yang dapat membantu

mempertahankan pH pada sistem hidroponik buah stroberi?

Hasil percobaan menunjukkan bahwa ketika larutan CH 3 COOH dan larutan

CH 3 COONa ditambahkan sedikit asam, basa, maupun air mengalami perubahan pH

yang signifikan. Sedangkan larutan CH 3 COOH + CH 3 COONa tidak mengalami

perubahan pH yang signifikan ketika ditambahkan sedikit asam, basa, maupun air.

Hal tersebut menunjukkan bahwa larutan yang terbuat dari campuran CH 3 COOH +

CH 3 COONa dapat mempertahankan pH ketika ditambahkan sedikit asam, basa,

maupun air.

Larutan yang terbuat dari campuran CH 3 COOH + CH 3 COONa dapat

membantu menjaga kadar keasaman pH buah stroberi agar berada pada kisaran pH

5,8-6,6. Sebab, kadar pH yang berlebihan dapat mengganggu pertumbuhan stroberi,

antara lain: kerusakan membran akar, warna buah menjadi lebih kuning dan buah

yang dihasilkan kurang manis. Kadar pH yang kurang dapat menyebabkan stroberi


menjadi tidak mampu menyerap nutrisi yang dibutuhkan. Larutan yang terbuat dari

campuran CH 3 COOH dan CH 3 COONa termasuk ke dalam larutan penyangga.

Berdasarkan pernyataan tersebut, dapatkah kamu

mendefinisikan apa itu larutan penyangga?

Larutan penyangga adalah

Penambahan asam/basa pada suatu larutan penyangga

dapat merubah pH, akan tetapi perubahan tersebut

sangat kecil dan dapat diabaikan. Jika jumlah

asam/basa yang ditambahkan makin banyak, maka

Gambar. Larutan Penyangga

Sumber: pinterkelas.com

dapat terjadi perubahan pH yang signifikan sehingga

perubahannya tidak dapat diabaikan. Jumlah

asam/basa yang dapat ditambahkan ke penyangga sehingga pH-nya relatif tetap

disebut kapasitas penyangga (buffer).

Larutan yang terbuat dari campuran CH 3 COOH dan CH 3 COONa merupakan salah

satu contoh dari penyangga asam, karena tersusun atas asam lemah dan garamnya.

Berdasarkan komposisi zat penyusun nya, terdapat dua sistem larutan penyangga,

yakni sistem penyangga asam dan sistem penyangga basa. Untuk lebih jelasnya,

masing-masing dijabarkan sebagai berikut:


B. Komposisi Larutan Penyangga

Penyangga Asam

Larutan penyangga asam merupakan larutan penyangga yang terbentuk dari asam

lemah dan basa konjugasinya. Larutan penyangga ini berfungsi untuk mempertahankan pH

pada kondisi asam (pH < 7).

Larutan penyangga asam dapat dibuat dengan cara:

a. Melarutkan asam lemah dan garamnya

Contoh:

- Campuran larutan CH 3 COOH dan CH 3 COONa, di dalam larutan penyangga tersebut

terdapat campuran asam lemah (CH 3 COOH) dan basa konjugasinya (CH 3 COO − )

- Campuran larutan H 3 PO 4 dan NaH 2 PO 4 , di dalam larutan penyangga tersebut terdapat

campuran asam lemah (H 3 PO 4 ) dan basa konjugasinya

b. Melarutkan asam lemah berlebih dengan basa kuat sebagai pereaksi pembatas

Contoh: Larutan yang terbuat dari campuran 300 mL larutan CH 3 COOH 0,1 M dengan 100

mL larutan KOH 0,1 M.

mol CH 3 COOH = 300 mL x 0,1 M = 30 mmol

mol KOH = 100 mL x 0,1 M = 10 mmol

Reaksi:

CH 3 COOH + KOH CH 3 COOK + H 2 O

Mula-mula : 30 mmol 10 mmol - -

Reaksi : -10 mmol -10 mmol +10 mmol +10 mmol

Sisa : 20 mmol 0 10 mmol 10 mmol

Campuran tersebut merupakan penyangga (buffer) karena mengandung CH 3 COOH

(asam lemah) dan CH 3 COO − (basa konjugasi) yang berasal dari garam CH 3 COOK.


Penyangga Basa

Larutan penyangga basa merupakan larutan penyangga yang terdiri dari basa lemah dan

asam konjugasinya. Larutan penyangga ini berfungsi untuk mempertahankan pH pada kondisi

basa (pH > 7).

Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan cara:

a. Melarutkan basa lemah dan garamnya

Contoh:

- Campuran larutan NH 3 dan NH 4 Cl, di dalam larutan penyangga tersebut terdapat

campuran basa lemah (NH 3 ) dan asam konjugasinya (NH + 4 )

- Campuran larutan Al(OH) 3 dan AlBr 3 , di dalam larutan penyangga tersebut terdapat

campuran basa lemah (Al(OH) 3 ) dan asam konjugasinya (Al 3+ )

b. Melarutkan basa lemah berlebih dengan asam kuat sebagai pereaksi pembatas

Contoh: Larutan yang terbuat dari campuran 500 mL larutan NH 3 0,1 M dengan 200 mL

larutan HCl 0,1 M.

mol NH 3 = 500 mL x 0,1 M = 50 mmol

mol HCl = 200 mL x 0,1 M = 20 mmol

Reaksi:

NH 3 + HCl NH 4 Cl + H 2 O




Campuran tersebut merupakan penyangga (buffer) karena mengandung NH 3 (basa

+

lemah) dan NH 4 (basa konjugasi) yang berasal dari garam NH 4 Cl.


C. Prinsip Kerja Larutan Penyangga

Bagaimanakah larutan penyangga dapat mempertahankan pH

ketika ditambahkan sedikit asam, basa, maupun air?

Prinsip kerja larutan penyangga didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Larutan

penyangga dapat mempertahankan pH-nya karena mengandung ion garam,

kesetimbangan asam/basa lemah dan kesetimbangan air yang membentuk suatu

sistem. Untuk lebih jelasnya, masing-masing dijabarkan sebagai berikut:

Larutan Penyangga Asam

Misal: Larutan penyangga yang terbuat dari campuran larutan CH 3 COOH dan

CH 3 COONa.

Reaksi: CH 3 COOH ⇄ CH 3 COO − + H +

CH 3 COONa ⇄ CH 3 COO − + Na +

Hal tersebut menunjukkan bahwa dalam larutan ini terkandung molekul CH 3 COOH,

ion CH 3 COO − , ion H + , dan ion Na +

Penambahan Asam (misal: HCl)

Ion H + dari asam yang ditambahkan akan memperbesar konsentrasi ion H + dalam

larutan, besarnya konsentrasi ion H + akan dinetralisasi oleh ion CH 3 COO −

membentuk CH 3 COOH, sehingga kesetimbangan akan bergeser ke arah CH 3 COOH.

Hal tersebut menyebabkan jumlah ion H + dalam larutan menjadi tetap, sehingga

nilai pH relatif tetap. Berikut reaksi yang terjadi:

CH 3 COO − + H +

CH 3 COOH


Penambahan Basa (misal: NaOH)

Basa yang ditambahkan dalam larutan akan memunculkan ion baru, yakni ion OH −

yang akan dinetralisasi oleh CH 3 COOH membentuk ion CH 3 COO − , sehingga

kesetimbangan akan bergeser ke arah ion CH 3 COO − . Hal tersebut membuat adanya

ion OH − dalam larutan tidak dapat mempengaruhi ion H + dalam larutan. Hal

tersebut menyebabkan pH sistem penyangga relatif tetap (tidak berubah).

Berikut reaksi yang terjadi:

CH 3 COOH + OH −

CH 3 COO − + H 2 O

Penambahan Air

Jika dilakukan pengenceran dengan air, maka derajat ionisasi asam lemah akan

naik sehingga terjadi penambahan jumlah ion H + dan CH 3 COO − dari ionisasi asam

lemah. Namun, karena volume larutan juga bertambah, maka penambahan

konsentrasi ion H + tidak cukup berpengaruh, sehingga pH dalam sistem penyangga

relatif tetap.

Technology

Pengendalian kadar keasaman pada hidroponik stroberi

umumnya cenderung basa,,sehingga tidak memenuhi

kadar keasaman stroberi ideal yaitu sebesar 5,8-6,5.

Oleh sebab itu, diperlukan alat yang mampu

mengendalikan kadar keasaman pada hidroponik

stroberi. Proses pengendalian kadar keasaman

dirancang menggunakan kontroler PID (Proportional

Gambar Arduino Uno

Sumber: Jurnal Ika Kuanti

Integral Derrivate) berbasis Arduino Uno. Arduino Uno merupakan mikrokontroler

yang berperan sebagai perangkat pengendali kadar keasaman air hidroponik.

Pengendalian dirancang agar kadar keasaman air hidroponik sesuai kadar pH

stroberi dengan cara mengendalikan putaran pompa yang berisi cairan asam dan

basa, sehingga alat ini dapat diaplikasikan pada tempat pembudidayaan stroberi.


Larutan Penyangga Basa

Misal: Larutan penyangga yang terbuat dari campuran larutan NH 3 dan NH 4 Cl.

Reaksi:

NH 4 OH ⇄ NH 4

+

+ OH −

NH 4 Cl ⇄ NH 4

+

+ Cl −

Hal tersebut menunjukkan bahwa dalam larutan ini terkandung molekul NH 4 Cl, ion

NH 4 + , ion OH − , dan ion Cl −


Asam yang ditambahkan dalam larutan akan memunculkan ion baru, yakni ion H +

yang akan dinetralisasi oleh NH 4 OH membentuk ion NH + 4 , sehingga kesetimbangan

akan bergeser ke arah ion NH + 4 . Hal tersebut membuat adanya ion H + dalam

larutan tidak dapat mempengaruhi ion OH − dalam larutan. Hal tersebut

menyebabkan pH sistem penyangga relatif tetap (tidak berubah). Berikut reaksi

yang terjadi:

NH 4

+

+ OH −

NH 3 + H 2 O


Ion OH − dari basa yang ditambahkan akan memperbesar konsentrasi ion OH − dalam

larutan, besarnya konsentrasi ion OH − akan dinetralisasi oleh ion NH + 4 , membentuk

NH 4 OH, sehingga kesetimbangan akan bergeser ke arah NH 4 OH. Hal tersebut

menyebabkan jumlah ion OH − dalam larutan menjadi tetap, sehingga nilai pH relatif

tetap. Berikut reaksi yang terjadi:

NH 3 + H + +

NH 4


Penambahan Air

Jika dilakukan pengenceran dengan air, maka derajat ionisasi basa lemah akan

turun sehingga terjadi penambahan jumlah ion OH − +

dan NH 4 dari ionisasi basa

lemah. Namun, karena volume larutan juga bertambah, maka penambahan

konsentrasi ion OH − tidak cukup berpengaruh, sehingga pH dalam sistem

penyangga relatif tetap.

Science

Air laut memiiki kemampuan yang sistem

penyangga besar dalam mencegah perubahan

pH. Sistem penyangga air laut tersusun dari

garam 3 dan 2 3 yang berasal dari

gas

2 yang terlarut. Derajat keasaman (pH)

Gambar. Laut

Sumber: ilmugeografi.com

air laut di Indonesia pada umumnya bervariasi

di tiap lokasi yang berbeda, yakni dalam

rentang 6,0-8,5. Perubahan pH sedikit saja dari pH alami merupakan petunjuk

terganggunya sistem penyangga. Hal ini dapat

menimbulkan perubahan dan ketidakseimbangan kadar

2 yang dapat membahayakan kehidupan biota laut.

Tinggi rendahnya pH dipengaruhi oleh fluktuasi

kandungan 2 maupun 2. Tidak semua mahluk hidup

dapat bertahan dengan perubahan pH. Pengasaman air

Gambar Halimeda sp

Sumber: marine

laut mengakibatkan terganggunya kehidupan organisme laut yang mengalami proses

pengapuran dalam siklus hidupnya, salah satunya Halimeda sp. Halimeda sp

merupakan jenis makroalga yang mengandung kadar kalsium , dimana dalam proses

hidupnya terjadi proses pengapuran yang mampu menenggelamkan

2 dalam

perairan.


Penyangga dan Bukan Penyangga

Manakah dari kedua campuran berikut yang merupakan penyangga?

1. Larutan yang terbentuk dari campuran 150 mL HCN 0,1 M dengan 50 mL KOH 0,1 M

2. Larutan yang terbentuk dari campuran 300 mL HCOOH 0,2 M dengan 600 mL LiOH

0,1 M

Jawab :

1. Larutan yang terbentuk dari campuran 150 mL HCN 0,1 M dengan 50 mL KOH 0,1 M

mol HCN = 150 mL x 0,1 M = 15 mmol

mol KOH = 50 mL x 0,1 M = 5 mmol

Reaksi:

HCN + KOH KCN + H 2 O




Larutan tersebut merupakan penyangga karena bersisa HCN (asam lemah) dan CN −

(basa konjugasinya) yang berasal dari garam KCN.

2. Larutan yang terbentuk dari campuran 300 mL HCOOH 0,2 M dengan 600 mL LiOH

0,1 M

mol HCOOH = 300 mL x 0,2 M = 60 mmol

mol LiOH = 600 mL x 0,1 M = 60 mmol

Reaksi:

HCOOH + LiOH LiCOOH + H 2 O



Sisa : 0 0 60 mmol 60 mmol

Larutan tersebut bukan penyangga karena yang bersisa hanya garam LiCOOH

(hidrolisis garam).


Untuk melatih pemahamanmu tentang komposisi dan prinsip

kerja penyangga, mari kerjakan soal berikut!

1. Cari tahu masing-masing contoh dari penyangga asam dan penyangga basa!

Buktikan dengan persamaan reaksi!

No Larutan Asam/basa

Lemah

Garamnya Reaksi bila ditambahkan

asam maupun basa

1 Asam:

Basa:

2 Asam:

Basa:

3 Asam

Basa

4 Asam

Basa

2. Manakah dari larutan berikut yang termasuk ke dalam penyangga? Berikan

alasanmu!

A

Larutan KCl dan HCl

B

Larutan NH₃ dan NH₄NO₃

C

300 mL larutan HCOOH 0,1 M dan

150 mL larutan KOH 0,2 M

D

200 mL larutan HBr 0,1 M dan 350

mL larutan NH₃ 0,1 M


D. Larutan Penyangga Dalam Kehidupan Sehari-hari

Di dalam tubuh kita terdapat cairan yang merupakan pasangan asam-basa konjugasi

yang berfungsi sebagai larutan penyangga (buffer). Larutan penyangga adalah

larutan yang dapat mempertahankan pH ketika terjadi penambahan sedikit asam

atau sedikit basa. Keseimbangan asam-basa di dalam tubuh terkait dengan

pengaturan-pengaturan konsentrasi ion

+

bebas didalam cairan tubuh. Cairan

tersebut memerlukan sistem penyangga untuk mempertahankan pH.

Berikut merupakan penyangga yang terdapat dalam tubuh:

1. Darah

Darah mempunyai nilai pH 7,0-7,8, jika

terlalu rendah dapat menyebabkan

asidosis dan jika terlalu tinggi dapat

menyebabkan alkalosis . Dalam sel darah

merah terdapat dua sistem penyangga,

yaitu:

a. Buffer karbonat, yaitu pasangan asam karbonat ( 2 3 ) dengan basa

konjugasi bikarbonat ( 3 − )

Gambar. Darah

Sumber: halodoc.com

Olahraga dapat menyebabkan proses metabolisme dalam tubuh

meningkat sehingga menghasilkan zat-zat yang bersifat asam. Zat-zat

tersebut akan masuk ke dalam aliran darah dan bereaksi dengan

3 −

menghasilkan 2 3 dalam darah. Tingginya kadar 2 3 dapat

mengakibatkan nilai pH mengalami penurunan. Untuk menjaga agar penurunan

pH tidak terlalu besar, maka 2 3 akan terurai menjadi gas 2 dan 2

sehingga pernafasan berlangsung lebih cepat agar dapat membuang gas 2

lebih cepat.


Jika darah kemasukan zat yang bersifat asam, ion

+

dari asam akan

bereaksi dengan ion

3 −

+

( ) + 3 − ( ) ⇄ 2 3 ( )

Sebaliknya, jika darah kemasukan zat yang bersifat basa, ion

−

akan

bereaksi dengan 2 3

− ( ) + 2 3 ( ) ⇄ 3 − ( ) + 2 ( )

−

Ion akan bereaksi dengan 2 3 membentuk 3 − sehingga darah

memerlukan gas 2 dari paru-paru untuk menggantikan 2 3. Hal ini

mengakibatkan pernafasan berlangsung lebih cepat.

b. Buffer hemoglobin, yaitu pasangan hemoglobin (bersifat asam, )

dengan ion hemoglobin (

− ) sebagai basa kojugasinya,

⇄

−

+

+

2. Cairan Intra Sel

Cairan intra sel merupakan cairan yang terkandung didalam sel dan berfungsi

sebagai pengangkut zat makanan dan pelarut dalam reaksi kimia. Reaksi

tersebut dapat dipercepat oleh enzim yang bekerja efektif pada pH

tertentu. Dalam cairan intra sel terdapat penyangga fosfat. Penyangga


Gambar. Reaksi penyangga karbonat dalam darah

Sumber: yayasan widya bhakti

(buffer) fosfat terdiri atas asam fosfat ( 2 4 − ) dengan basa konjugasinya

4 2− .

Jika dalam proses metabolisme dihasilkan banyak zat yang bersifat asam,

+

maka ion akan bereaksi dengan ion 4 2− :

4 2− ( ) + +

( ) ⇄ 2 4

−( )

Jika dalam proses metabolisme dihasilkan banyak zat yang bersifat basa,

maka ion

+

akan bereaksi dengan ion 2 4

−

2 4

−( ) + −

( ) ⇄ 4 2− ( ) + 2 ( )

Dengan demikian perbandingan [ 2 4 − ]/[

4 2− ] akan selalu tetap sehingga

pH larutan tetap.

3. Asam Amino (Protein)

Asam amino mengandung gugus yang

bersifat asam dan gugus yang

bersifat basa, sehingga dapat

berperan sebagai penyangga dalam

tubuh. Jika terdapat ion

+

berlebih

Gambar. Sumber Protein

Sumber: hellosehat

maka akan diikat oleh gugus yang

bersifat basa, sebaliknya jika

terdapat ion

−

berlebih maka akan diikat oleh gugus yang bersifat asam.

Dengan demikian, larutan yang mengandung asam amino akan mempunyai pH

relatif tetap.

Selain di dalam tubuh, larutan penyangga juga berperan dalam kehidupan

sehari-hari, seperti:


1. Penggunaan Cairan Infus

Infus cairan intravena merupakan pemberian sejumlah cairan ke dalam tubuh

melalui sebuah jarum ke dalam pembuluh vena untuk menggantikan kehilangan cairan

atau zat-zat makanan dari tubuh. Salah satu cairan

infus ialah larutan NaCl 0,9%. Cairan tersebut

digunakan dengan mempertimbangkan dampak

kesetimbangan asam basa. Penambahan kadar

−

Gambar. Cairan Infus

Sumber: tribunjualbeli.com

dalam darah akan merubah tingkat keasaman dalam

darah. Bila larutan NaCl 0,9% diberikan secara

berlebihan dapat mengkibatkan asidosis. Beberapa

penelitian juga menjelaskan bahwa pemberian cairan

yang tidak mengandung elektrolit berimbang dalam jumlah besar mempunyai

tendensi memperberat atau salah mengartikan kondisi asidosis yang semula mungkin

sudah ada pada pasien.

2. Cairan Developer dalam Fotografi

Salah satu proses tahapan prosesing dalam fotografi ialah developing. Developing

berperan untuk mereduksi ion perak menjadi perak metalik dari bayangan laten yang

terdapat pada emulsi film setelah eksposi yang

berguna untuk memperjelas gambar laten. Untuk

memperjelas gambar laten, di gunakan cairan

developer. Aktivitas developer dipengaruhi oleh

waktu, suhu, dan pH larutan. Developer hanya

akan aktif dalam kondisi basa. Jika konsentrasi

Gambar. Film

Sumber: ipercatlab.wordpress.com

Gambar. Film

Sumber: ipercatlab.wordpress.com

dan pH developer menurun dapat menghilangkan kemampuan developer dalam

mereduksi ion perak menjadi perak metalik sehingga pembentukan bayangan laten

tidak akan terjadi. Selain itu, di dalam developer juga terdapat komponen


accelerator yang berfungsi untuk mempercepat proses pembangkitan film agar

terbentuk bayangan laten. Jika pH terlalu rendah cairan akan bereaksi lambat,

namun jika pH terlalu tinggi cairan akan sangat aktif sehingga sulit untuk di kontrol

sehingga akan menghasilkan kabut pada gambar yang dihasilkan.

3. Proses Pembuatan Bathbomb

Garam mandi bathbomb dikategorikan produk spa sebagai aksesories mandi untuk

campuran air berendam atau bilasan saat mandi. Pembuatan garam mandi bathbomb

menggunakan tiga komponen utama yaitu garam krosok, natrium bikarbonat, dan

asam sitrat. Bahan aditif lainnya adalah essential oil, minyak kelapa, dan pewarna

cosmetic grade/food grade. Ketika garam bath bombs dimasukkan ke dalam air

maka akan terjadi letupan-letupan kecil karena

garam mandi bathbomb mengandung asam sitrat

yang akan terhidrasi dengan air mandi dan

bereaksi dengan natrium bikarbonat untuk

menghasilkan gas karbondioksida yang terjebak

di dalam air sehingga membentuk gelembunggelembung

udara dalam air yang dikenal dengan istilah effervescent. Effervescent

pada bathers memberikan sensasi relaksasi sehingga memberikan rasa nyaman dan

menyegarkan tubuh.

Gambar. Bathbomb

Sumber: www.cbdmd.com

Mari cari tahu produk lain yang menggunakan prinsip kerja

penyangga!


STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics)

Pembuatan Minuman Isotonik

TECHNOLOGY

Salah satu bahan yang digunakan dalam pembuatan

minuman isotonik ialah asam sitrat dan garam sitrat.

Selain menambah cita rasa minuman, kedua bahan

tersebut juga berperan untuk meningkatkan performa

Gambar. Minuman Isotonik

Kemasan

Sumber : bp-guide.id

ketika berolahraga. Air isotonik dibuat dengan

menggunakan prinsip kerja penyangga, dimana

komposisi yang dibuat sama dengan cairan tubuh,

sehingga dapat membantu memulihkan cairan tubuh yang hilang ketika sedang

berolah raga.

Pembuatan minuman isotonik dalam kemasan dibuat dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1. Pemasakan (larutan bahan utama)

2. Pencampuran bahan yang sudah di tentukan jumlahnya, seperti : gula, asam

sitrat, natrium sitrat, flavor, dan garam-garam mineral lain

3. Pengecekan pH dan derajat brix

4. Pengisian (hot filling) menggunakan mesin filler ke dalam gelas poli propena

(PP)

5. Penutupan (sealing)

6. Pasteurisasi 80°C selama 15 menit

7. Pendinginan


ENGINEERING

Keberadaan penyangga dalam minuman isotonik dapat kita buktikan dengan

percobaan berikut:

Mari Mencoba

Tujuan

: Mengidentifikasi larutan penyangga dalam minuman isotonik

Alat dan Bahan :

Alat

Gelas beaker

Pipet tetes

Gelas ukur

pH meter

Langkah-langkah:

Bahan

Minuman isotonik (3 merek yang berbeda)

Larutan HCl 0,1 M

Larutan NaCl 0,1 M

Aquades

1. Siapkan minuman isotonik dengan 3 merek yang berbeda (merek A, B, dan C)

2. Tuangkan minuman isotonik merek A ke dalam 3 gelas beaker sebanyak 20 mL,

kemudian beri label I, II, III

3. Ukur pH awal minuman isotonik merek A dengan menggunakan pH meter

4. Kemudian berikan perlakuan pada masing-masing gelas sebagai berikut:

- Pada gelas I teteskan larutan HCl 0,1 M sebanyak 0,5 mL (10 tetes), kemudian

ukur pH nya dengan pH meter dan catat perubahan pH yang terjadi

- kemudian ukur pH nya dengan pH meter dan catat perubahan pH yang terjadi

- Pada gelas I teteskan larutan aquades sebanyak 0,5 mL (10 tetes), kemudian ukur

pH nya dengan pH meter dan catat perubahan pH yang terjadi

5. Lakukan hal yang sama dengan merek B dan C

Data Hasil Percobaan

Merek Minuman Isotonik pH awal pH setelah ditambahkan

HCl 0,1 M NaOH 0,1 M Aquades

A

B

C


SCIENCE

Penyangga yang terdapat dalam pembuatan minuman isotonik ialah penyangga

sitrat. Penyangga sitrat termasuk ke dalam penyangga asam. Larutan penyangga ini

berfungsi untuk mempertahankan pH pada kondisi asam (pH < 7). Penyangga sitrat

tersusun dari campuran asam sitrat ( 3 ( ) 3 ) yang berperan sebagai asam

lemah dan natrium sitrat ( 3 3 ( ) 3 ) yang berperan sebagai garam.


Ion H + dari asam yang ditambahkan akan memperbesar konsentrasi ion H + dalam

larutan, besarnya konsentrasi ion H + akan dinetralisasi oleh ion C 3 H O(COO − ) 3

membentuk C 3 H O(COOH) 3 , sehingga kesetimbangan akan bergeser ke arah

C 3 H O(COOH) 3 . Hal tersebut menyebabkan jumlah ion H + dalam larutan menjadi

tetap, sehingga nilai pH relatif tetap. Berikut reaksi yang terjadi:

C 3 H O(COO − ) 3 + 3H + C 3 H O(COOH) 3


Basa yang ditambahkan dalam larutan akan memunculkan ion baru, yakni ion OH −

yang akan dinetralisasi oleh C 3 H O(COOH) 3 membentuk ion C 3 H O(COO − ) 3 , sehingga

kesetimbangan akan bergeser ke arah ion CH 3 C 3 H 5 O(COO − ) 3

. Hal tersebut

membuat adanya ion OH − dalam larutan tidak dapat mempengaruhi ion H + dalam

larutan. Hal tersebut menyebabkan pH sistem penyangga relatif tetap (tidak

berubah). Berikut reaksi yang terjadi:

C 3 H O(COOH) 3 + 3OH −

C 3 H 5 O(COO − ) 3

+ 3H 2 O

Penambahan Air

Jika dilakukan pengenceran dengan air, maka derajat ionisasi asam lemah akan

naik sehingga terjadi penambahan jumlah ion H + dan C 3 H O(COO − ) 3 dari ionisasi

asam lemah. Namun, karena volume larutan juga bertambah, maka penambahan

konsentrasi ion H + tidak cukup berpengaruh, sehingga pH dalam sistem penyangga

relatif tetap.


MATHEMATICS

Jumlah volume asam, basa, maupun air yang direaksikan dengan minuman

isotonik membuktikan adanya keterbatasan suatu larutan dalam mempertahankan

pH. Jika jumlah asam/basa yang ditambahkan makin banyak, maka dapat terjadi

perubahan pH yang signifikan sehingga perubahannya tidak dapat diabaikan. Jumlah

asam/basa yang dapat ditambahkan ke penyangga sehingga pH-nya relatif tetap

disebut kapasitas penyangga (buffer).

Penentuan pH penyangga asam dapat ditentukan berdasarkan reaksi kesetimbangan

berikut:

Penyangga yang terbentuk dari asam sitrat (C 3 H O(COOH) 3 ) dan garam natrium

sitrat (Na 3 C 3 H O(COO) 3 )

C 3 H 5 O(COOH) 3 (aq)

Na 3 C 3 H 5 O(COO) 3 (aq)

⇄ C 3H 5 O(COO − ) 3 (aq) + 3H+ (aq)

⇄ C 3H 5 O(COO − ) 3 (aq) + 3Na+ (aq)

Dari reaksi kesetimbangan didapat:

K a =

H + C 3 H 5 O(COO − ) 3

C 3 H 5 O(COOH) 3

Sehingga konsentrasi ion H + dalam sistem dapat dinyatakan:

[H + = K a x C 3H 5 O(COOH) 3

C 3 H 5 O(COO − ) 3

yang menyatakan bahwa konsentrasi ion hidrogen dari larutan bergantung pada

nilai K a dan perbandingan konsentrasi-konsentrasi asam asetat yang tidak

terdisosiasi dengan ion asetat.

[H + = K a x

n asam lemah V

n basa konjugasi

V

Secara umum dapat dituliskan:

[H + = K a x n asam lemah

n basa konjugasi

pH = -log [H +


Aktivitas Belajar STEM 1

Perhatikan wacana berikut!

Menurut Ashurt, minuman ringan berkarbonasi

adalah minuman yang dibuat dengan mengabsorpsi

karbondioksida ke dalam air dan mengandung gas CO₂

yang larut dalam air. Dalam proses pembuatannya,

Gambar. Minuman berkarbonasi

Sumber: joss.co.id

minuman berkarbonasi menggunakan prinsip kerja

penyangga. Asam sitrat dan natrium bikarbonat

merupakan bahan utama yang digunakan dalam pembuatan minuman berkarbonasi.

Asam sitrat akan bereaksi dengan natrium bikarbonat membentuk asam karbonat.

Asam karbonat berperan dalam menciptakan efek extra sparkle dengan ciri khas

sentuhan soda di mulut (mouthfeel) dan perasaan menggigit (bite) ketika

dikonsumsi.

Apa senyawa penyangga yang digunakan dalam proses

Mengidentifikasi

pembuatan minuman berkarbonasi? Apa yang terjadi jika

penyangga tersebut direaksikan dengan sedikit asam

maupun sedikit basa? Buktikan dengan persamaan reaksi!

Kolom Jawaban

S

C

I

E

N

C

E


Dalam proses pembuatan minuman berkarbonasi,

pencampuran asam sitrat dan natrium bikarbonat akan

Menginvestigasi

menghasilkan gas CO₂. Untuk mengabsorpsi gas CO₂

digunakan alat yang disebut karbonator. Cari tahu cara

mempertahankan soda pada minuman berkarbonasi tanpa

menggunakan karbonator!

Kolom Jawaban

Merancang

Alat :

yt

Bahan :

Buatlah rancangan pembuatan minuman berkarbonasi

tanpa menggunakan karbonator!

E

N

G

I

Langkah-langkah :

N

E

E

R

I


N

G

Membuat

Buatlah minuman berkarbonasi sesuai dengan rancangan

yang kamu buat!

Dokumentasi

T

E

C

H

N

O

L

O

G

Y


Keberadaan penyangga dalam minuman berkabornasi dapat

Menguji

diketahui melalui reaksi dengan larutan tertentu. Manakah

diantara larutan-larutan berikut yang dapat bereaksi

membentuk penyangga dengan 100 ml larutan asam sitrat 0,1 M?

Mengapa?

a. 50 mL NaOH 0,1 M

b. 50 mL NH₄OH 0,1 M

c. 100 mL NaOH 0,1 M

d. 100 mL NH₄OH 0,1 M

Kolom Jawaban

M

A

T

H

E

M

A

T

I

C

S

Apakah terbentuk soda pada minuman berkarbonasi yang kamu

Memodifikasi

buat? Jika tidak, carilah solusi agar soda dapat terbentuk.

Kemudian buatlah rancangan lain dari produk yang menggunakan

prinsip kerja penyangga!


Uji Pemahaman

1. Larutan penyangga merupakan….

2. Jumlah asam/basa yang dapat ditambahkam ke penyangga sehingga pH nya

relatif tetap disebut…

3. Larutan penyangga basa merupakan larutan yang terdiri dari … dan …

4. Larutan H 3 PO 4 dan NaH 2 PO 4 akan membentuk sistem penyangga…

5. Berikut daftar beberapa larutan:

a. Larutan KCl dan HCl

b. Larutan CH 3 COOH dan CH 3 COOK

c. Larutan NH 3 dan NH 4 Cl

Manakah dari larutan tersebut yang membentuk larutan penyangga?

6. Tuliskan reaksi yang terjadi jika penyangga asetat di tambahkan sedikit

basa?

7. Penyangga yang terdapat dalam air liur ialah…

8. Apa yang terjadi jika pH darah terlalu rendah?

9. Sebutkan tiga produk yang menggunakan prinsip kerja penyangga!

10. Apa peran penyangga dalam fotografi?

Penilaian:

Jumlah jawaban benar

Jumlah soal keseluruhan x 100%

Keterangan:

‣ Jika kamu mendapatkan skor > 50%, maka kamu dapat melanjutkan ke materi

selanjutnya

‣ Jika kamu mendapatkan skor < 50%, maka kamu belum dapat melanjutkan ke

materi selanjutnya


Penilaian Diri

Berilah tanda (v) pada kolom berikut dan jawablah pernyataan-pernyataan berikut

dengan jujur dan bertanggung jawab!

No Pernyataan Jawaban

Ya

Tidak

1 Saya mampu mendefinisikan pengertian larutan

penyangga

2 Saya mampu menentukan jenis-jenis larutan penyangga

berdasarkan komposisi penyusunnya

3 Saya mampu menganalisis reaksi yang terjadi pada

larutan penyangga

4 Saya mampu menganalisis peranan penyangga dalam

kehidupan sehari-hari

5 Saya mampu membedakan penyangga dan bukan

penyangga

Keterangan:

Bila ada jawaban “Tidak”, maka lakukan review pembelajaran pada bagian yang

belum dipahami.

Bila semua jawaban “Ya”, maka kamu dapat melanjutkan ke materi selanjutnya.


KEGIATAN BELAJAR 2

Kata Kunci

Derajat Keasaman (pH)

Kesetimbangan Asam Basa

Tetapan Ionisasi Asam Lemah (K a )

Tetapan Ionisasi Basa Lemah (K b )

BAB 2

Setelah mempelajari bab ini, kalian diharapkan dapat:

Menghitung nilai mol/konsentrasi/pH pada larutan penyanggga

Menganalisis hasil percobaan larutan penyangga dengan pH tertentu

Merancang percobaan pembuatan larutan penyangga

Membuat larutan penyangga dengan pH tertentu


A. Perhitungan Nilai pH Larutan Penyangga

Seperti dibahas sebelumnya, prinsip kerja larutan penyangga didasarkan pada

reaksi kesetimbangan yang terjadi pada asam lemah atau basa lemah. Nilai pH dari

larutan penyangga (buffer) dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut:

Penyangga Asam

Penyangga yang terbentuk dari asam asetat ( 3 ) dan garam natrium asetat

( 3 )

3 ( ) ⇄ 3

3 ( ) ⇄ 3

−

( ) + +

( )

−

( ) + +

( )


Sehingga konsentrasi ion

=

+ −

3

3

+

dalam sistem dapat dinyatakan:

[

+

=

3

−

yang menyatakan bahwa konsentrasi ion hidrogen dari larutan bergantung pada

nilai dan perbandingan konsentrasi-konsentrasi asam asetat yang tidak

terdisosiasi dengan ion asetat.

[

+

=

h



n basa konjugasi

pH = -log [H +

Keterangan:

K a = tetapan ionisasi asam lemah

n asam lemah = jumlah mol asam lemah (mol)

n basa konjugasi = jumlah mol basa konjugasi (mol)


Contoh Soal

Hitung pH larutan yang terbuat dari campuran 100 mL larutan CH 3 COOH 0,1 M

dengan 200 mL larutan NaOH 0,1 M. (K a CH 3 COOH = 10 − )

Jawab:

Mol CH 3 COOH = 100 mL x 0,1 M = 10 mmol

Mol NaOH = 200 mL x 0,1 M = 20 mmol

Reaksi:

CH 3 COOH + NaOH

CH 3 COONa + H 2 O



Sisa : 0 10 mmol 10 mmol 10 mmol

Berdasarkan reaksi tersebut didapatkan mol garam sebesar 10 mmol, maka pH

larutan:


n basa konjugasi

[H + = 10 − 10 mmol

x

10 mmol

[H + = 10 −

pH = 5

Penyangga Basa

Penyangga yang terbentuk dari ammonium hidroksida ( 4 ) dan garam ammonium

klorida ( 4 )

3+ 2 ⇄ 4 + +

−

4 ⇄ 4 + +

−


=

+ −

4


Sehingga konsentrasi ion

−

dalam sistem dapat dinyatakan:

[

−

= +

[

−

=

h


n basa lemah

[OH − = K b x

n asam konjugasi

pOH = -log [ OH −

pH = 14 - pOH

Keterangan:

K b = tetapan ionisasi basa lemah

n basa lemah = jumlah mol basa lemah (mol)

n asam konjugasi = jumlah mol asam konjugasi (mol)

Contoh soal

Dalam 1 L larutan terdapat 0,01 mol NH 3 dan 0,02 mol NH 4

+

yang berasal dari

garam NH 4 Cl. Jika K b NH 3 = 10 − , hitunglah pH larutan tersebut.

Jawab:

[OH − = K b x

n basa lemah

n asam konjugasi

[OH − = 10 − 0,01 mol

x

0,02 mol

[OH − = 5 x 10 −6

pOH = -log 5 x 10 −6

= 6- log 5

pH = 14 – (6- log 5)

= 8 + log 5

Hitunglah pH larutan yang terbuat dari campuran 300 mL larutan

CH 3 COOH 0,1 M dengan 100 mL larutan KOH 0,1 M. (K a CH 3 COOH =

10 − )!


B. Pembuatan Larutan Penyangga

Amati data percobaan berikut!

Larutan

Nilai pH


A HCl 0,1 M 5,3

5,5 NaOH 0,1 M 5,8

Aquades 5,5

B HCl 0,1 M 5,5

6,9 NaOH 0,1 M 8,0

Aquades 7,1

C HCl 0,1 M 8,1

8,3 NaOH 0,1 M 8,5

Aquades 8,4

Berdasarkan percobaan diatas, manakah yang termasuk ke

dalam larutan penyangga? Berikan alasanmu!

Bagaimanakah cara membuat larutan penyangga

asam dan penyangga basa?


Mari Mencoba

Pembuatan Larutan Penyangga

Tujuan

: Membuat larutan penyangga dengan pH tertentu

Alat dan bahan :

Alat

Gelas beaker 250 mL

Pipet tetes

pH meter

Gelas ukur

Indikator Universal

Bahan

Larutan CH 3 COOH 0,1 M

Larutan CH 3 COONa 0,1 M

Larutan NH 3 0,1 M

Larutan NH 4 Cl 0,1 M

Larutan HCl 0,1 M

Larutan NaOH 0,1 M

Larutan NaCl 0,1 M

Larutan Aquades

Langkah-langkah :

Percobaan 1

5. Tuangkan 10 mL larutan NaCl 0,1 M ke dalam tiga gelas beaker (I, II, dan

III), kemudian ukur pH larutan dengan menggunakan pH meter.

6. Pada gelas I, tuangkan larutan aquades sebanyak 1 mL, kemudian ukur pH

larutan dengan menggunakan pH meter

Pada gelas II, tuangkan larutan HCl 0,1 M sebanyak 1 mL, kemudian ukur pH


Pada gelas III, tuangkan larutan NaOH 0,1 M sebanyak 1 mL, kemudian ukur

pH larutan dengan menggunakan pH meter.

7. Catat perubahan pH yang terjadi

Percobaan 2

1. Campurkan masing-masing larutan 5 mL NH 3 0,1 M dan 5 mL NH 4 Cl 0,1 M ke

dalam tiga gelas beaker (I, II, dan III), kemudian ukur pH larutan dengan


menggunakan pH meter.




2. 2



pH larutan dengan menggunakan pH meter


Percobaan 3

1. Campurkan masing-masing larutan 5 mL CH 3 COOH 0,1 M dan 5 mL CH 3 COONa

0,1 M ke dalam tiga gelas beaker (I, II, dan III), kemudian ukur pH larutan

dengan menggunakan pH meter






pH larutan dengan menggunakan pH meter


Hasil Pengamatan

Larutan

Nilai pH


HCl 0,01 M

NaOH 0,01 M

Aquades

HCl 0,01 M

NaOH 0,01 M

Aquades

HCl 0,01 M

NaOH 0,01 M

Aquades


Reaksi

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

Pembahasan

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

Kesimpulan

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………

Engineering

Gambar Boraks

Sumber: binus


Untuk memenuhi kebutuhan bahan acuan yang terlelusur

ke Standar Nasional, Pusat Penelitian Kimia telah

melakukan penelitian pembuatan bahan acuan dengan

tujuan untuk menyediakan kebutuhan bahan acuan di

Indonesia yang tertelusur ke standar internasional dan

tersertifikasi. Bahan acuan ini dapat menggantikan

bahan acuan impor yang harganya cukup mahal. Apabila

bahan acuan tersebut dapat dibuat di Indonesia, harga

akan menjadi lebih murah dan bahan acuan mudah didapatkan. Larutan standar

buffer boraks telah dibuat dengan natrium tetraborat dekahidrat yang dilarutkan

ke dalam air demineral dengan konsentrasi 0,01 M. Nilai pH untuk sertifikasi telah

diukur dengan menggunakan pH meter yang mempunyai sensitivitas tinggi dengan

teknik pengukuran data dua teknik kalibrasi. Uji karakterisasi, uji homogenitas, dan

uji stabilitas dari bahan acuan yang akan berkontribusi pada penentuan dan

ketidakpastian nya telah dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa buffer

boraks telah memberikan data kestabilan yang cukup baik sehingga dapat digunakan

sebagai bahan acuan buffer.

Aktivitas Belajar STEM 2

Apakah kamu pernah mengkonsumsi sari buah nanas?

Tahukah kamu bahwa proses pembuatan sari buah nanas

menggunakan konsep penyangga?

Sari buah nanas merupakan salah satu olahan buah yang

diminati oleh banyak orang. Penambahan bahan pengawet

dapat memperpanjang masa simpan sari buah nanas.

Natrium benzoate merupakan salah satu pengawet yang

digunakan dalam minuman yang asam sehingga banyak

digunakan sebagai pengawet di dalam sari buah-buahan.

Gambar. Sari Buah Nanas

Sumber: shopee.id

Natrium benzoate sangat efektif digunakan pada makanan

yang memiliki rentang pH 2,5 sampai 4,0, serta dapat

menghambat pertumbuhan mikroorganisme.

Mengidentifikasi

Apa jenis larutan penyangga yang digunakan dalam proses

pengawetan sari buah nanas? Berikan alasanmu!

Kolom Jawaban

S

C

I

E

N

C

E


Menginvestigasi

Cari tahu cara natrium benzoat mempertahankan pH sari

buah nanas agar tetap stabil!

Kolom Jawaban

Merancang

Buatlah rancangan pembuatan larutan penyangga yang

terbentuk dari 100 mL larutan asam benzoate 0,1 M

dengan 50 mL natrium benzoate 0,2 M!

Alat :

Bahan :

Langkah-langkah :

E

N

G

I

N

E

E

R

I

N

G


Membuat

Buatlah larutan penyangga sesuai dengan rancangan yang

kamu buat!

Dokumentasi

T

E

C

H

N

O

L

O

G

Y


Menguji

Hitunglah nilai pH dari larutan penyangga yang terbentuk dari

100 mL larutan asam benzoate0,1 M dengan 50 mL natrium

benzoate 0,2 M! (Ka asam benzoat = ,5 10 − )

Reaksi :

M

A

Perhitungan nilai pH

T

H

E

M

A

T

I

C

S

Apakah larutan yang dibuat dapat membentuk penyangga?

Memodifikasi

Jika iya, apakah pH yang terukur sesuai dengan hasil

perhitunganmu? Jika tidak, perbaiki rancangan yang telah

dibuat!


Uji Pemahaman

1. Nilai K a dalam suatu larutan menunjukkan…

2. Bagaimana cara menentukan nilai pH dalam suatu larutan penyangga?

3. Suatu larutan yang mengandung 0,2 mol amonia dan 0,02 mol ammonium

klorida mempunyai pH sebesar …. (K b = 1 x 10 –5 )

4. Sebanyak 150 mL HCN 0,1 M direaksikan dengan 50 mL KCN 0,1 M.

Tentukan nilai pH larutan tersebut… (K a HCN = 1 x 10 –6 )

5. Berapa massa NaOH (Mr = 40) yang harus dimasukkan ke dalam 200 mL

larutan CH 3 COOH 0,05 M agar didapat larutan penyangga dengan pH = 4?

(K a CH 3 COOH = 1 x 10 –5 )

6. Perhatikan tabel percobaan berikut

Larutan pH awal pH larutan setelah penambahan sedikit

Air HCl NaOH

O 7,3 7,3 6,4 8,0

P 4,5 4,5 4,0 5,0

Q 6,0 6,0 5,0 7,0

R 8,2 8,2 8,0 8,5

Manakah dari larutan berikut yang termasuk ke dalam penyangga?

7. Larutan penyangga dapat dibuat dengan cara… dan…

8. Alat yang digunakan untuk menentukan nilai pH dalam proses pembuatan

larutan penyangga ialah…

9. Apakah larutan yang terbentuk dari campuran 300 mL HCOOH 0,2 M dengan

600 mL LiOH 0,1 M dapat membentuk sistem penyangga?

10. Bagaimana cara membuktikan bahwa suatu larutan termasuk ke dalam

penyangga?

Penilaian:



Keterangan:

‣ Jika siswa mendapatkan skor > 50%, maka siswa dapat melanjutkan ke materi

selanjutnya

‣ Jika siswa mendapatkan skor < 50%, maka siswa belum dapat melanjutkan ke

45 | L amateri r u t a n selanjutnya

P e n y a n g g a

Penilaian Diri

Berilah tanda (v) pada kolom berikut dan jawablah pernyataan-pernyataan berikut

dengan jujur dan bertanggung jawab!

No Pernyataan Jawaban

Ya

Tidak

1 Saya mampu menentukan nilai pH dari larutan penyangga

2 Saya mampu menganalisis data hasil percobaan larutan

penyangga

4 Saya mampu membuat rancangan pembuatan larutan

penyangga

3 Saya mampu membuat larutan penyangga dengan pH

tertentu

Keterangan:

Bila ada jawaban “Tidak”, maka lakukan review pembelajaran pada bagian yang

belum dipahami.

Bila semua jawaban “Ya”, maka kamu dapat melanjutkan ke pembelajaran

selanjutnya.


RANGKUMAN

Larutan Penyangga merupakan larutan yang dapat mempertahankan pH ketika

terjadi penambahan sedikit asam, basa maupun air.

Berdasarkan komponen penyusunnya, larutan penyangga terbagi atas dua

bagian, yakni: penyangga asam dan penyangga basa.

Penyangga Asam terbentuk dari campuran asam lemah dan basa konjugasinya.

Penyangga Basa terbentuk dari campuran basa lemah dan asam konjugasinya.

Larutan penyangga dapat dibuat dengan dua cara, yakni: langsung dan tidak

langsung.

Larutan penyangga dapat mempertahankan pH-nya karena mengandung ion

garam, kesetimbangan asam/basa lemah dan kesetimbangan air yang

membentuk suatu sistem.

Larutan penyangga yang terdapat dalam tubuh manusia, yakni: darah, cairan

intrasel dan asam amino.

Larutan penyangga terdapat dalam kehidupan sehari-hari, seperti:

hidroponik, air laut, cairan infus, minuman kaleng dan proses pembuatan

bathbomb.

Nilai pH penyangga asam dapat di tentukan dengan rumus:

[

+

=

h

pH = -log [

+

Nilai pH penyangga asam dapat di tentukan dengan rumus:

[

−

=

h

pOH = -log [

−

pH = 14 - pOH


EVALUASI AKHIR

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

1. Larutan penyangga adalah…

A. Larutan yang dapat mempertahankan pH bila ditambahkan air

B. Larutan yang dapat mempertahankan pH bila ditambahkan asam

C. Larutan yang dapat mempertahankan pH bil ditambahkan basa

D. Larutan yang dapat mempertahankan pH bila ditambahkan sedikit asam

maupun basa

E. Larutan yang dapat menetralisisr pH bila ditambahkan sedikit asam maupun

basa

2. Larutan penyangga basa terdiri dari…

A. Basa lemah dan asam konjugasinya

B. Basa kuat dan asam konjugasinya

C. Basa lemah dan asam kuat

D. Asam kuat dan basa konjugasinya

E. Asam lemah dan basa konjugasinya

3. Berikut merupakan penyangga yang dapat mempertahankan pH <7, kecuali…

A. 3 dan 3

−

D. dan

−

B. dan

−

E. dan −

C. 2 3 dan 3 −

4. Campuran berikut ini yang dapat membentuk larutan penyangga adalah…

A. 100 mL 0,1 M + 100 mL 0,1 M

B. 100 mL 0,1 M + 100 mL 0,1 M

C. 100 mL 0,1 M + 100 mL 0,1 M

D. 100 mL ₄ 0,1 M + 50 mL ₄ 0,1 M

E. 100 mL ₄ 0,1 M + 50 mL ₄ 0,1 M

5. Larutan penyangga basa dibuat dari campuran larutan 3 dan 4 . Apa

yang terjadi jika campuran tersebut ditambahkan asam?

A. Kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri membentuk 4 +

B. Kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan membentuk 4 +

C. Kesetimbangan tidak bergeser ke arah kiri maupun kanan

D. Kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri membentuk 3 dan air

E. Kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan membentuk 3 dan air


6. Hitunglah pH larutan yang dibuat dari campuran 100 mL larutan NH 4 OH 0,1 M

dengan 50 mL larutan HCl 0,1 M (K b NH 4 OH = 1 x 10 –5 )

A. 10

B. 9

C. 6

D. 5

E. 4

7. Untuk membuat larutan penyangga yang mempunyai pH = 4, ke dalam 100 mL

larutan CH 3 COOH 0,5 M harus ditambah larutan CH 3 COONa 0,05 M sebanyak…

(K a CH 3 COOH = 1 x 10 –5 )

A. 1000 mL

B. 100 mL

C. 10 mL

D. 200 mL

E. 20 mL

8. Campuran 100 mL larutan KOH 0,2 M dengan 100 mL larutan asam lemah HA

0,4 M mempunyai pH sebesar 5- log 2, maka K a HA sebesar…

A. 1x10 −

B. 2x10 −

C. x10 −

D. 5x10 −2

E. x10 −2

9. Jika suatu asam lemah dengan K a = 10 − dilarutkan bersama-sama dengan

garam natriumnya dalam perbandingan mol asam dan garamnya 9:3, pH larutan

yang terbentuk sebesar…

A. 5

B. 5 –log 3

C. 5 +log3

D. 3 –log 5

E. 3 +log 5

10. Manisan mangga merupakan makanan yang digemari oleh banyak kalangan, baik

orang dewasa maupun anak-anak. Dalam proses pembuatannya digunakan

beberapa bahan, salah satunya ialah asam sitrat 0,1 M sebanyak 200 mL dan

garamnya (natrium sitrat) 0,05 M sebanyak 200 mL. Jika campuran tersebut

membentuk larutan penyangga, berapakah nilai pH yang terbentuk? (K a asam

sitrat = 7,4 x 10 –4 )


A. 2

B. 2- log 14,8

C. 2+ log 14,8

D. 4

E. 4- log 14,8

11. Larutan penyangga dapat dibuat dengan cara berikut, kecuali…

A. Mereaksikan asam lemah dan garamnya

B. Mereaksikan basa lemah dan garamnya

C. Mereaksikan asam kuat dan basa lemah berlebih

D. Mereaksikan basa lemah dan asam kuat berlebih

E. Mereaksikan basa kuat dan asam lemah berlebih

12. Larutan penyangga dapat dibuat dengan mencampurkan 200 cm³ larutan LiOH 0,3

M dengan…

A. 300 cm³ larutan CH 3 COOH 0,2 M

B. 100 cm³ larutan HCOOH 0,6 M

C. 600 cm³ larutan H 3 PO 4 0,1 M

D. 200 cm³ larutan HCl 0,3 M

E. 300 cm³ larutan HCN 0,1 M

13. Perhatikan hasil percobaan berikut!

Larutan pH awal Penambahan asam Penambahan basa

I 4,40 3,80 4,90

II 5,00 4,30 5, 90

III 6,20 5,95 6,50

IV 7,30 8,80 9,00

V 9,10 8,90 9,35

Manakah dari larutan berikut yang merupakan penyangga asam?

A. I

B. II

C. III

D. IV

E. V

14. Berikut merupakan alat yang digunakan dalam proses pembuatan larutan

penyangga, kecuali….

A. Buret

B. pH meter

C. Gelas ukur


D. Pipet tetes

E. Gelas beaker

15. Pada kondisi normal, pH dalam darah manusia harus berada berkisar…

A. 4,0 - 4,8

B. 5,5 – 5,7

C. 6,3 - 6,5

D. 7,3 – 7,4

E. 8,4 – 8,5

16. Sistem penyangga fosfat merupakan sistem penyangga yang berfungsi untuk

mempertahankan pH didalam tubuh, khususnya pada bagian…

A. Cairan intra sel

B. Cairan inter sel

C. Cairan luar sel

D. Sel darah merah

E. Keping darah

17. Dalam rongga mulut, derajat keasaman saliva dalam keadaan normal ialah

sekitar 5,6-7,0. Mengkonsumsi makanan dan minuman yang mengandung asam

dapat menurunkan nilai pH dalam saliva. Saliva memiliki sistem penyangga yang

berfungsi untuk mempertahankan pH dalam rongga mulut agar tetap stabil.

Apa penyangga yang terdapat dalam saliva?

A. H 3 PO 4 /H 2 PO 4

−

B. H 2 PO 4 − /HPO 4

2−

C. HPO 4 2− /PO 4

3−

D. H 2 CO 3 /HCO 3

−

E. HCO 3 − /CO 3

2−

18. Air laut mempunyai kemampuan penyangga yang sangat besar untuk mencegah

perubahan pH. Perubahan pH sedikit saja dari pH alami merupakan petunjuk

terganggunya sistem penyangga. Hal ini dapat menimbulkan perubahan dan

ketidakseimbangan kadar CO 2 yang dapat membahayakan kehidupan biota laut.

Apa penyangga yang terdapat dalam air laut?

A. Penyangga fosfat

B. Penyangga karbonat

C. Penyangga asetat

D. Penyangga sitrat

E. Penyangga hemoglobin


19. Dalam proses pembuatan minuman berkarbonasi, pencampuran asam sitrat dan

natrium bikarbonat akan menghasilkan gas CO₂. Apa fungsi karbonator dalam

proses pembuatan minuman berkarbonasi?

A. Menghasilkan ion karbonat

B. Mempertahankan pH

C. Mengabsorpsi ion karbonat

D. Mengawetkan minuman

E. Mengabsorpsi gas CO₂

20. Disajikan produk sebagai berikut:

I. Obat tetes mata

II. Aspirin

III. Sampo bayi

IV. Penjernih air

V. Fotografi

VI. Pupuk tanaman

Manakah dari produk-produk berikut menerapkan konsep penyangga?

A. I, II dan III

B. I, II dan IV

C. II, III dan VI

D. I, IV, dan V

E. III, IV dan V


KUNCI JAWABAN

Evaluasi Akhir Pembelajaran:

1. D 11. D

2. A 12. E

3. E 13. C

4. B 14. A

5. D 15. D

6. B 16. A

7. B 17. B

8. C 18. B

9. A 19. E

10. B 20. A

Penilaian:



Keterangan:

1. Jika siswa mendapatkan skor > 80%, maka pemahaman terhadap larutan

penyangga sangat baik

2. Jika siswa mendapatkan skor > 60-80%, maka pemahaman terhadap larutan

penyangga baik

3. Jika siswa mendapatkan skor > 40-60%, maka pemahaman terhadap larutan

penyangga cukup

4. Jika siswa mendapatkan skor < 40%, maka pemahaman terhadap larutan

penyangga kurang


GLOSARIUM

Asam Konjugasi

Asam Kuat

: terbentuk ketika suatu basa menerima sebuah proton.

: asam yang dapat terionisasi sempurna menghasilkan ion

+

dalam air.

Asam Lemah

Basa Konjugasi

Basa Kuat

: asam yang tidak terionisasi sempurna dalam air.

: terbentuk ketika suatu asam melepaskan sebuah proton.

: basa yang dapat terionisasi sempurna menghasilkan ion

−

dalam air.

Basa Lemah

Indikator Asam Basa

: basa yang tidak terionisasi sempurna dalam air.

: suatu zat yang berubah warna pada rentang pH tertentu.

: tetapan ionisasi asam lemah.

: tetapan ionisasi basa lemah.

Larutan Penyangga : larutan yang dapat mempertahankan pH ketika

ditambahkan sedikit asam, basa dan air.

Penyangga Asam

: larutan yang terdiri dari campuran asam lemah dengan

basa konjugasinya.

Penyangga Basa

: larutan yang terdiri dari campuran basa lemah dengan

asam konjugasinya.

pH : menyatakan

+

di dalam larutan.

pH meter

: alat yang digunakan untuk menentukan nilai pH suatu

larutan

pOH : menyatakan

−

di dalam larutan.

Teori Bronsted-Lowry

: asam adalah pemberi proton dan basa adalah penerima

proton.

Tetapan Ionisasi

: tetapan kesetimbangan yang menyatakan peristiwa


ionisasi asam lemah maupun basa lemah

DAFTAR PUSTAKA

Ardi, Rian Gerry. (2011). Pengaruh Pemberian HES 6% Dalam Larutan Berimbang

Dibandingkan HES 6% Dalam Larutan NaCl 0,9% Terhadap pH Pada Pasien

Sectio Caesaria Dengan Anestesi Spinal. Artikel Karya Tulis Ilmiah. Fakultas

Kedokteran Universitas Diponegoro.

Astuti, Ari Ni Kadek. (2018). Pengaruh pH Developer Terhadap Kecepatan Waktu

Prosesing Film Periapikal. Jurnal B-Dent. Vol 5 (2), 96-100.

Chang, Raymond. (2004). Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti. Jakarta: Erlangga.

Keenan, Charles W. (1984). Ilmu Kimia untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

Nurman, Salfauqi. (2018). Pengaruh Konsentrasi Natrium Benzoat dan Lama

Penyimpanan Terhadap Mutu Minuman Sari Nanas (Ananas comosus). Jurnal

penelitian Pascapanen Pertanian. Vol 15 (3), 140-146.

Nuryatini, dkk. (2016). Penentuan Nilai Sertifikat Bahan Acuan Larutan Boraks

Untuk Pengukuran Derajat Keasaman (pH). Jurnal standarisasi. Vol 18 (1), 35-

44.

Purba, Michael. (2006). Kimia 2 Untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.

Ruminasari, Nita dkk. (2014). Pengaruh Derajat Keasaman (pH) Air Laut Terhadap

Konsentrasi Kalsium dan Laju Pertumbuhan Halimeda sp. Jurnal Ilmu Kelautan

dan Perikanan. Vol 24 (1), 28-34.

Sastrohamidjojo, Hardjono. (2010). Kimia Dasar edisi ke-2. Yogyakarta: Gajah

Mada University Press.

Sudarmo, Unggul. (2014). Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.

Syukri. (1999). Kimia Dasar Jilid 2. Bandung: ITB Press.

Wahyuni, Tuti. (2017). Diservikasi Garam Laut Menjadi Garam Mandi BathBombs.

Prosiding seminar Nasional Kelautan dan Perikanan. Balai Besar Riset

Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan.


Modul Larutan Penyangga Berbasis STEM

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?