Praboyo Ardin I 240210150044 IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Pada Praktikum Biokimia Pangan kali ini ialah “Larutan Buffer “Larutan Buffer dan dan pengujian kestabilan”. Larutan Buffer sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari seperti penggunaan asam benzoat dengan natrium benzoat yang fungsinya menjaga pH makanan olahan agar tidak mudah rusak atau ter oksidasi ada pula yang sebagai penyangga dalam tubuh kita sendiri yang berfungsi sebagai penyangga darah dalam tubuh. Dalam
materi kali ini kita dapat mengetahui bahwa larutan buffer ialah
sebagai penjaga pH agar tidak erjadi kenaikan maupun penurunan yang drastis. Buffer adalah larutan yang dapat menahan perubahan pH pada penambahan komponen asam atau basa. Hal ini dapat menetralkan kandungan asam atau basa yang ditambahkan, hal ini dapat mempertahankan nilai pH larutan menjadi relatif stabil. stabil. Hal ini penting dalam proses reaksi yang membutuhkan rentang pH tertentu dan stabil. larutan buffer memiliki jangkauan kerja pH dan kapasitas yang menentukan berapa banyak asam atau basa dapat dinetralkan sebelum perubahan pH (Pietri & Land, 2016). Larutan buffer terdiri terdiri atas campuran antara asam lemah dan basa konjugasinya maupun basa lemah dan asam konjugasinya Sebagai contoh, campuran dari larutan CH3COOH (asam lemah) dan larutan CH3COONa (basa konjugasi) membentuk larutan buffer asam. asam. Sedangkan salah satu contoh buffer basa basa yang sering digunakan di laboratorium adalah campuran dari larutan NH3 (basa lemah) dan NH4Cl (asam konjugasi). Prinsip dari praktikum ini mengikuti persamaan Henderson-hasselbalch dimana pH efektif buffer sama dengan nilai pKa (pada buffer asam lemah dan basa konjugatnya) atau pKb (pada buffer basa basa lemah dan asam konjugatnya). Persamaan yang digunakan adalah persamaan Henderson persamaan Henderson - Hassebalch, Hassebalch, yaitu : pH = pKa + log
[] []
pOH = pKb + log
[] []
Praboyo Ardin I 240210150044 Sistem buffer terdiri atas dua komponen, yaitu komponen pelarut dan komponen zat terlarutnya. Komponen zat terlarut dapat berupa asam lemah dan garam kuatnya, basa lemah dan garam kuatnya, sepasang asam-basa konjugasi, atau sepasang pemberi-penerima proton (Sunarya, 2007). Praktikum pembuatan larutan buffer dan pengujian kestabilannya ini membuat larutan buffer asetat (CH3COOH-CH3COONa) dalam air. Berikut reaksi yang terjadi CH3COOH(aq) ↔ CH3COO-(aq) + H+(aq) CH3COONa(aq) → CH3COO-(aq) + Na+(aq)
Tabel 1. Tabel pH Buffer Natrium Asetat (CH3COONA) dan Asam Asetat (CH3COOH)
No
pH
Vol.Asam
1 2 3 4 5
3 3,5 3,25 3,35 3,45
2,805 m3 2,789 m3 2,7714 m3 2,743 m3 2,8602 m3
Massa Garam 2,948 g 0,099 g 0,012375 g 0,165 g 0,1922 g
pH Percobaan 0,1 M 0,01 M 2,8 33,1 3 3,17 3,20 3,28 3,32 3,38 3,37 3,42
Diketahui: pH= 3,35 (1M) pKa= 4,76 BM Garam = 82,5 BM Asam= 60 Kg ⁄m3 ρ = 1,05 Jawab:
pH = pKa + Log
[] []
3,35 = 4,76 + Log
-1,41= Log
Log 10 -1,41 = Log
0,04 =
[] []
[] []
= 0,04 −
[] []
[] []
Misal : Garam = X , Asam = 1 – X X = 0,04 –
0,04 X
[Garam] X = 0,04 , [Asam] 1 – X = 1 – 0,04
Praboyo Ardin I 240210150044 = 0,96
Mol Garam Mol = M . V = 0,04 . 0,05 = 2 x 10-3 mol
Massa Garam Massa = mol . BM = 2 x 10-3 . 82,5 = 0,165 gram
Mol Asam Mol = M . V = 0,96 . 0,05 = 0,048 mol
Massa Asam Massa = mol . BM = 0,048 . 60 = 2,88 gram
Volume V= =
2,88 = 2,74 m3 ,5
Tabel 2. Kestabilan Larutan Buffer 0,1 M
0,1 M No. 1 2 3 4 5
pH + NaOH 2,95 3,13 3,23 3,34 3,39 % Kestabilan = 1
+ HCl 2,9 3,10 3,21 3,33 3,38 100%
% Kestabilan + NaOH + HCl 94,6 % 96,43 % 95,67 % 96,70 % 99,06 % 99,69 % 99,4 % 99,7 % 99,40 % 99,70%
Praboyo Ardin I 240210150044 0,1 M (HCl) Kestabilan (%) = 1 =
△
( ) × 100%
1(
(3,33−3,32) ) × 100% 3,32
= 99,70 % 0,1 M (NaOH) Kestabilan (%) = 1 ( =1(
△ ) × 100% (3,34−3,32) ) × 100% 3,32
= 99,40 %
Tabel 3. Kestabilan Larutan Buffer 0,01 M
0,01 M No. 1 2 3 4 5
pH + NaOH 3,15 3,20 3,32 3,40 3,71
% Kestabilan + NaOH + HCl 98,39 % 98,39 % 99,65 % 99,68 % 98,78 % 99,70 % 99,41 % 99,71 % 99,12 % 99%
+ HCl 3,15 3,18 3,29 3,39 3,45
% Kestabilan = 1
100%
0,01 M (HCl) Kestabilan (%) = 1 ( = 1(
△ ) × 100% (3,39−3,38) ) × 100% 3,38
= 99,71 % 0,01 M (NaOH)
Praboyo Ardin I 240210150044 Kestabilan (%) = 1 ( =1(
△ ) × 100% (3,4−3,38) ) × 100% 3,38
= 99,41 % Dari Perhitungan diatas didapatkan data bahwa Larutan yang memiliki kestabilan paling tinggi adalah larutan dengan pH percobaan 3,39 dengan tambahan HCl (0,01M) yang memiliki kestabilan 99,71%. Larutan yang memiliki kestabilan terkecil adalah larutan dengan pH percobaan 2,9 dengan tambahan NaOH (0,1M) yang memiliki kestabilan sebesar 94,6%. Kapasitas atau daya tahan larutan penyangga bergantung pada jumlah mol dan perbandigan mol dri komponen penyangganya. Semaakin banyak jumlah mol komponen penyangga, semakin besar kemampuannya mempertahankan pH (Keenan, 1980). Penambahan asam maupun basa pada larutan buffer seharusnya tidak mengalami perubahan pada nilai pH nya. Apabila ke dalam larutan penyangga atau larutan buffer ditambahkan sejumlah asam kuat atau basa kuat maka pH larutan buffer tidak berubah pada penambahan sedikit asam kuat atau sedikit basa kuat atau pengenceran. pH larutan buffer berubah pada penambahan asam kuat atau basa kuat yang relatif lebih banyak, yaitu apabila asam kuat atau basa kuat yang ditambahkan menghabiskan komponen larutan buffer itu, maka pH larutan akan berubah drastis (Pudjaatmaka, 1989). Mekanisme kerja larutan buffer adalah menetralkan asam maupun basa dari luar. Masing-masing komponen dalam larutan buffer mampu menetralkan asam maupun basa dari luar. Larutan buffer dapat mempertahankan pH karena dalam larutan natrium asetat dapat berdisosiasi dengan sempurna. Tetapi, disosiasi asam asetat dapat diabaikan. Oleh karena itu, konsentrasi ion hidrogen tidak berubah, tetapi bahwa jumlah ion asetat akan berkurang sedangkan jumlah asam asetat yang tidak berdisosiasi bertambah (HAM, 2006). Mekanisme Buffer Asam
Praboyo Ardin I 240210150044 Dalam larutan buffer asam (sebagai contoh : CH3COOH/CH3COONa), terjadi kesetimbangan sebagai berikut : CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) Komponen asam lemah dan basa konjugasi dalam larutan buffer asam membentuk sistem kesetimbangan asam lemah. Saat sejumlah larutan asam ditambahkan, komponen CH3COO- bekerja untuk menetralkan ion H+ larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri. Jumlah ion CH3COO- akan berkurang dan sebaliknya, jumlah molekul CH3COOH akan meningkat. CH3COO-(aq) + H+(aq) CH3COOH(aq) Mekanisme Buffer Basa
Saat larutan basa ditambahkan, komponen CH3COOH bekerja untuk menetralkan ion OH- larutan basa. Akibatnya, kesetimbangan asam lemah bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul CH3COOH akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion CH3COO- akan meningkat. CH3COOH(aq) + OH-(aq) CH3COO-(aq) + H2O(l) Dalam larutan buffer basa (sebagai contoh : NH3/NH4Cl), terjadi kesetimbangan sebagai berikut: NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) Komponen basa lemah dan asam konyugasi dalam larutan buffer basa membentuk sistem kesetimbangan basa lemah. Saat larutan asam ditambahkan, komponen NH3 bekerja untuk menetralkan ion H+ larutan asam. Akibatnya, kesetimbangan bergeser ke arah kanan. Jumlah molekul NH3 akan berkurang dan sebaliknya jumlah ion NH4+ akan meningkat. NH3(aq) + H+(aq) NH4+(aq) Saat larutan basa ditambahkan, komponen NH4+ bekerja untuk menetralkan ion OHlarutan basa. Akibatnya, kesetimbangan basa lemah bergeser ke arah kiri. Jumlah ion NH4+ akan berkurang dan sebaliknya jumlah molekul NH3 akan bertambah. NH4+(aq) + OH-(aq) NH3(aq) + H2O(l)
Praboyo Ardin I 240210150044 Dalam sistem biologis, buffer sangat diperlukan untuk mempertahankan kestabilan metabolisme sistem tersebut. Perubahan pH yang sangat kecil dapat berakibat fatal untuk kestabilan. Hal ini terkait erat dengan enzim yang terdapat pada sistem biologis, dimana setiap enzim memiliki pH optimum dan pH diluar optimum akan berakibat penurunan kecepatan katalitik sehingga berakibat pada proses biologis secara keseluruhan. Fungsi larutan buffer
1. Larutan Penyangga Alami a. Larutan penyangga dalam darah Pada orang sehat, pH darah tidak pernah berbeda lebih dari 0,2 satuan dari pH normal, yaitu 7,4. pH darah tidak boleh turun di bawah 7,0 ataupun naik di atas 7,8 karena akan berakibat fatal bagi tubuh. Untuk mempertahankannya, darah memiliki bebarapa larutan penyangga alami yaitu hemoglobin, H2CO3 / HCO3- dan H2PO4- / HPO42Hemoglobin Agar
sel-sel
dalam
tubuh
kita
dapat
berfungsi,
diperlukan O2 yang diperoleh melalui pernapasan dan dibawa ke seluruh tubuh. Transportasi O2 oleh darah di dalam tubuh digambarkan dengan reaksi
kesetimbangan
berikut. HHb+ +
O2
→
HB2 +
H+ Asam
hemoglobin oksi hemoglobin Ion H+ akan diikat oleh ion HCO3membentuk H2CO3 yang oleh enzim karbonat anhidrase terurai menjadi H2O dan CO2. Pelepasan CO2oleh paru-paru mengakibatkan pengurangan H+ dalam darah. Oleh karena itu CO2 yang dihasilkan dalam jaringan sel diubah oleh enzim karbonat hidrase dalam darah menjadi H2CO3 yang segera terurai menghasilkan ion H+ dan HCO3-. Selanjutnya, ion H+ diikat oleh basa konjugasi HbO2 menghasilkan O2 yang masuk ke jaringan sel dan digunakan untuk reaksi metabolisme. Aplikasi lain dari larutan buffer adalah pada cairan tubuh yang merupakan larutan buffer . Cairan intrasel terdiri atas campuran dihidrogen fosfat (H2PO42-) dan monohidrogen fosfat (HPO42-) yang dapat bereaksi dengan asam dan basa. Adapun cairan ekstrasel yang terdiri atas campuran
Praboyo Ardin I 240210150044 asam karbonat (H2CO3) dan ion bikarbonat (HCO3-)yang dapat bereaksi dengan asam dan basa. Adanya larutan buffer dalam tubuhmenyebabkan pH cairan di dalamnya konstan, nilai pH cairan di luar tubuh (darah) sekitar 7,4. pH sebesar itu akan diperoleh jika perbandingan konsentrasi asam karbonat dengan ion bikarbonat 1 : 20. Perbandingan ion bikarbonat yang jauh lebih banyak dari asam karbonat disebabkan sebagian besar hasil metabolisme berupa asam, misalnya asam laktat, asam fosfat, dan asam butirat yang bereaksi dengan ion bikarbonat membentuk asam karbonat saat masuk ke pembuluh
darah.
Asam
karbonat
yang
karbondioksida dan uap air (Susilowati, 2009).
dihasilkan
terurai
menjadi
Praboyo Ardin I 240210150044 KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini adalah:
Larutan
penyangga
(buffer )
adalah
larutan
yang
dapat
menjaga
(mempertahankan) pH-nya dari penambahan asam, basa agar nilai pH tidak naik dan turun secara drastis.
pH yang mengalami kestabilan paling tinggi adalah larutan buffer dengan pH percobaan 3,39 dengan penambahan HCL 0,01M dengan kestabilan pH sebesar 99,71 %.
pH yang mengalami kestabilan paling rendah adalah larutan buffer dengan pH percobaan 2,95 dengan penambahan NaOH 0,1M dengan kestabilan pH sebesar 94,6 %.
Larutan penyangga ( Buffer ) yang berada pada tubuh manusia berperan sangat penting atau vital, karena enzim memiliki pH minimum, optimum, maksimum untuk bekerja dalam tubuh.
SARAN
Saat melakukan perhitungan pH dan kestabilan larutan penyangga harus dengan teliti untuk mendapatkan data yang valid.
Praboyo Ardin I 240210150044 DAFTAR PUSTAKA
HAM, M. (2006). Membuat Reagen Kimia di Laboratorium. Jakarta: Bumi Aksara. Keenan, C. (1980). General College Chemistry, 6th Edition. Knoxville: Harper and Row Publisher, Inc. Pietri, J., & Land, D. (2016, 07 10). Dipetik 10 5, 2016, dari Buffer s: http://chem.libretexts.org/Core/Physical_and_Theoretical_Chemistry/Acids_a nd_Bases/ Buffer s Pudjaatmaka, A. (1989). Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga. Sunarya, Y. (2007). Kimia Umum. Bandung: Press. Susilowati, E. (2009). Theory and Application of Chemistry for Grade XI of Senior High. Solo: Tiga Serangkai.
Praboyo Ardin I 240210150044 LAMPIRAN PERTANYAAN DAN JAWABAN SOAL
1. Berapa volume dan berat sodium asetat (17,6) (MW = 82) yang dibutuhkan untuk membuat larutan buffer 100ml 0,2 M pH 3,9 (pKa = 4,8). Jawab: Diketahui : [CH3COOH] = 17,6 M Mr CH3COONa = 82 Dibuat buffer 100 ml, 0,2 M pH = 3,9 & pK a = 4,8 Dit :
Volume CH3COOH dan Massa CH3COONa ?
Jawab :
pH = pK a + log
Garam Asam
0 , 2 x
3,9 = 4,8 + log
x
= - 0,9 0,2 x
log
x
x 0, 9 = 10 0,2 x x = 0,1259 x 0 , 2 x = 0,0252 – 0,1259 x 1,1259 x = 0,0252 x = 0,0224 M (Garam)
0,2 = 0,2 – 0,0224 x
= 0,1776 M (Asam) Asam : V1M1 = V2M2 100 x 0,1776 = V2 17,6 V2 = 1,0091 ml
Praboyo Ardin I 240210150044 Garam :
Garam = 0,0224 =
massa
.
Mr
1000 V ( ml )
massa 1000
.
82
100
Massa = 0,1837 gram
2. Berapa berat dari KH2PO4 (MW = 136) dan K 2HPO4 (MW = 174) yang dibutuhkan untuk membuat 100ml larutan buffer 0,2 M pH 6,5 (pKa = 6,8). Jawab: Diketahui :
Mr KH2PO4 = 136 (Asam) Mr K 2HPO4 = 174 (Basa Konjugat) Dibuat buffer 100 ml, 0,2 M pH = 6,5 & pK a = 6,8
Dit :
Massa KH2PO4 dan Massa K 2HPO4?
Jawab :
pH = pK a + log
Basa _ Konjugat Asam
x 0 , 2
6,5 = 6,8 + log
x
= - 0,3 0,2 x
log
x
x 0, 3 = 10 0,2 x x = 0,5012 x 0 , 2 x = 0,1002 – 0,5012x 1,5012 x = 0,1002 x = 0,0667 M (Basa Konjugat)
0,2 = 0,2 – 0,0667 x
= 0,1333 M (Asam)
Praboyo Ardin I 240210150044 Asam :
KH2PO4 = 0,1333 =
massa Mr
.
1000 V ( ml )
massa 1000
.
136
100
Massa = 1,8129 gram
Basa Konjugat :
K2HPO4 = 0,0667 =
massa Mr
massa
174
.
.
1000 V ( ml )
1000 100
Massa = 1,1606 gram
3. Berapa berat dari K 2HPO4 (MW = 136) dan Na2HPO4 (MW = 142) yang dibutuhkan untuk membuat 100 ml larutan buffer 0,2 M, pH 6,5 (pKa = 6,8). Jawab : Diketahui :
Mr KH2PO4 = 136 (Asam) Mr Na2HPO4 = 142 (Basa Konjugat) Dibuat buffer 100 ml, 0,2 M pH = 6,5 & pK a = 6,8
Dit :
Massa KH2PO4 dan Massa Na2HPO4?
Jawab :
pH = pK a + log
Basa _ Konjugat Asam
0,2 x
6,5 = 6,8 + log
x
= - 0,3 0,2 x
log
x
x 0, 3 = 10 0,2 x x = 0,5012 0,2 x
Praboyo Ardin I 240210150044 x = 0,1002 – 0,5012 x 1,5012 x = 0,1002 x = 0,0667 M (Basa Konjugat)
0,2 x = 0,2 – 0,0667 = 0,1333 M (Asam) Asam :
KH2PO4 = 0,1333 =
massa Mr
massa
136
.
.
1000 V ( ml )
1000 100
Massa = 1,8129 gram
Basa Konjugat :
Na2HPO4 = 0,0667 =
massa Mr
.
1000 V ( ml )
massa 1000
142
.
100
Massa = 0,9471 gram
4. Berapa berat dari Na2CO3 (MW = 106) danNaHCO3 (MW = 84) yang dibutuhkan untuk membuat 100 ml larutan buffer 0,2 M, pH 10,2 (pKa=9,8). Jawab: Diketahui :
Mr Na2CO3 = 106 (Basa Konjugat) Mr NaHCO3 = 84 (Asam) Dibuat buffer 100 ml, 0,2 M pH = 10,2 & pK a = 9,8
Ditanya : Massa Na2CO3 dan Massa NaHCO3 ? Jawab :
pH = pK a + log
Basa _ Konjugat Asam
0 , 2 x
10,2 = 9,8 + log
x
Praboyo Ardin I 240210150044
= 0,4 0,2 x
log
x
x 0,4 = 10 0,2 x x = 0,3981 x 0 , 2 x = 0,0796 – 0, 3981 x 1, 3981 x = 0,0796 x = 0,0569 M (Basa Konjugat)
0,2 x = 0,2 – 0, 0569 = 0,1431 M (Asam) Asam :
NaHCO3 = 0,1431 =
massa Mr
.
1000 V ( ml )
massa 1000
.
84
100
Massa = 1,2020 gram
Basa Konjugat :
Na2CO3 = 0,0569 =
massa Mr
.
1000 V ( ml )
massa 1000
106
.
100
Massa = 0,6031 gram
Praboyo Ardin I 240210150044 5. Bagaimana membuat 100 ml larutan buffer asetat 0,01M dan pH 4,5 dari 0,2 M larutan buffer asetat dengan pH 4,5. Jawab: Diketahui :
Buffer Asetat 100 ml, 0,01 M, pH = 4,5
Dit :
Volume Buffer Asetat dengan konsentrasi 0,2 M, pH = 4,5 ?
Jawab :
V1M1 = V2M2 100 x 0,01 = V2 0,2 V2 = 5 ml (Buffer Asetat)
6. Berapa pH larutan yang mengandung 0,15 M potassium asetat dan 0,3 M asam asetat (pKa = 4,8). Jawab: Diketahui : [CH3COOK] = 0,15 M [CH3COOH] = 0,3 M Dibuat buffer pK a = 4,8 Dita :
pH Buffer ?
pH = pKa + log [garam] / [asam] pH = 4.8 + log [0.15] / [0.3] pH = 4.8 + (-0.301) pH = 4.499
