);

Contoh soal larutan penyangga dan pembahasannya

Postingan ini membahas contoh soal larutan penyangga dan pembahasannya. Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan pH tertentu terhadap usaha mengubah pH, seperti penambahan asam, basa ataupun pengenceran. Dengan kata lain pH larutan penyangga tidak akan berubah walaupun pada larutan tersebut ditambahkan sedikit asam kuat, basa kuat atau larutan tersebut diencerkan.

Komponen larutan penyangga

  1. Larutan penyangga asam, mengandung asam lemah + basa konjugasinya. Contoh: CH3COOH + NaCH3COO (komponen buffer: CH3COOH dan CH3COO).
  2. Larutan penyangga basa, mengandung basa lemah + asam konjugasinya. Contoh NH3 + NH4Cl (komponen buffer: NH3 dan NH4+)

pH larutan penyangga

Rumus pH larutan penyangga asam sebagai berikut:

pH = – log Ka – log
mol asam lemah
mol basa konjugasi

Rumus pH larutan penyangga basa sebagai berikut:

pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

pH = 14 – pOH

Keterangan: Ka = tetapan ionisasi asam lemah dan Kb = tetapan ionisasi basa lemah.

Contoh soal dan pembahasan

Contoh soal 1

Periksalah apakah campuran larutan dibawah ini bersifat penyangga atau tidak!.

  1. 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M + 50 mL larutan Ca(CH3COO)2 0,1 M
  2. 50 mL larutan CH3COOH 0,1 M + 50 mL larutan NaOH 0,2 M
  3. 50 mL larutan CH3COOH + 50 mL NaOH 0,1 M

Pembahasan

Campuran larutan nomor 1 adalah larutan penyangga karena mengandung asam lemah CH3COOH dan basa konjugasinya yaitu ion CH3COO yang berasal dari Ca(CH3COO)2.

Campuran nomor 2 bukan larutan penyangga karena CH3COOH tidak bersisa, dengan perhitungan sebagai berikut:

CH3COOHOHCH3COOH2O
Awal5 mmol10 mmol
Reaksi5 mmol5 mmol5 mmol5 mmol
Akhir5 mmol5 mmol5 mmol

Campuran nomor 3 adalah larutan penyangga karena CH3COOH bereaksi dengan sebagian OH dari NaOH membentuk ion CH3COO dengan perhitungan sebagai berikut:

CH3COOHOH CH3COOH2O
Awal10 mmol5 mmol
Reaksi5 mmol5 mmol5 mmol5 mmol
Akhir5 mmol5 mmol5 mmol

Jadi dalam campuran terdapat 5 mmol CH3COOH (asam lemah) dan 5 mmol CH3COO yang merupakan basa konjugasi dari CH3COOH.


Contoh soal 2

Hitunglah pH larutan penyangga yang dibuat dari campuran 200 mL CH3COOH 0,2 M dengan 300 mL larutan CH3COONa 0,2 M jika Ka CH3COOH = 10-5.

Pembahasan

mol asam lemah CH3COOH = 200 mL x 0,3 M = 60 mmol
mol CH3COONa = 300 mL x 0,2 ml = 60 mmol
mol basa konjugasi CH3COO = mol CH3COONa = 60 mmol
Karena termasuk penyangga asam (ada Ka) maka:
pH = – log Ka – log
mol asam lemah
mol basa konjugasi

pH = – log 10-5 – log
60 mmol
60 mmol
= 5 – 0 = 5

Contoh soal 3

Hitunglah massa NaOH yang harus dimasukkan kedalam 200 mL HCOOH 0,2 M untuk membuat larutan penyangga yang mempunyai pH = 4 jika Ka HCOOH = 10-4.

Pembahasan

Pada soal ini diketahui mol HCOOH = 200 mL x 0,2 M = 40 mmol.

NaOHHCOOHHCOONaH2O
Awalx40
Reaksixxxx
Akhir40 – xxx

Jadi mol sisa HCOOH = 40 – x mmol dan mol sisa HCOONa = x. Untuk menentukan x kita gunakan rumus pH larutan penyangga asam (ada ka) sebagai berikut:

pH = – log Ka – log
mol asam lemah
mol basa konjugasi

4 = – log 10-4 – log
40 – x
x

4 = 4 – log
40 – x
x

log
40 – x
x
= 4 – 4 = 0
40 – x
x
= 1
40 – x = x atau 2x = 40. Jadi x = 40/2 = 20 mmol = 0,02 mol.
Jadi massa NaOH yang diperlukan = mol x Mr(NaOH) = 0,02 x 40 = 0,8 gram

Contoh soal 4

Sebanyak 50 mL larutan NH3 0,1 M (Kb = 10-5) dicampur dengan 100 mL larutan NH4Cl 0,5 M. Hitunglah pH larutan tersebut.

Pembahasan

Mol basa lemah NH3 = 50 mL x 0,1 M = 5 mmol
Mol asam konjugasi NH4Cl = 100 mL x 0,5 M = 50 mmol
pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

pOH = – log 10-5 – log
5 mmol
50 mmol

pOH = 5 + 1 = 4 = 6
pH = 14 – 6 = 9

Contoh soal 5

Untuk membuat larutan penyangga dengan pH = 9, maka kedalam 40 mL larutan NH3 0,5 M (Kb = 10-5) harus ditambahkan larutan HCl 0,2 M sebanyak…mL

Pembahasan

Pada soal ini diketahui pOH = 14 – 9 = 5 dan mol NH3 = 40 mL x 0,5 M = 20 mmol.

NH3HClNH4Cl
Awal20 mmolx
Reaksixxx
Akhir20 – xx

Jadi mol sisa NH3 = 20 – x dan mol sisa NH4Cl = x. Untuk menghitung x dengan rumus dibawah ini:

pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

5 = – log 10-5 – log
20 – x
x

log
20 – x
x
= 5 – 5 = 0
20 – x
x
= 1
20 – x = x atau 2x = 20 maka x = 20/2 = 10 mmol.
Jadi mol HCl = 0,01 mmol dengan volume =
10 mmol
0,2 M
= 50 mL

Contoh soal 6

Bila 2 liter larutan NH4OH 0,2 M dicampurkan dengan 2 Liter larutan NH4Cl 0,2 M (Kb NH4OH = 1,8 x 10-5), tentukan:

  1. pH larutan penyangga
  2. pH larutan penyangga setelah penambahan 10 mL HCl 0,1 M.
  3. pH larutan penyangga setelah penambahan 10 mL NaOH 0,1 M.

Pembahasan

Jawaban soal 1 sebagai berikut:

Mol NH4OH = 2 liter x 0,2 M = 0,4 mol = 400 mmol.
Mol NH4Cl = 2 liter x 0,2 M = 0,4 mol = 400 mmol.
pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

pOH = – log 1,8 . 10-5 – log
400
400

pOH = 5 – log 1,8
pH = 14 – pOH = 14 – (5 – log 1,8) = 9 + log 1,8

Jawaban soal 2 sebagai berikut:

Pada saat HCl ditambahkan ke dalam campuran NH4OH dan NH4Cl maka NH4OH bereaksi dengan HCl membentuk NH4Cl dengan persamaan sebagai berikut (mol HCl = 10 mL x 0,1 M = 1 mmol):

Pembahasan soal larutan penyangga
Pembahasan soal 2

Maka pH larutan dihitung dengan cara dibawah ini:

pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

pOH = – log 1,8 . 10-5 – log
399
401

pOH = 5 – log 1,79
pH = 14 – (5 – log 1,79) = 9 + log 1,79

Jawaban soal 3 sebagai berikut:

Pada saat NaOH ditambahkan kedalam campuran maka NaOH bereaksi dengan NH4Cl maka NH4OH bertambah dan NH4Cl berkurang dengan persamaan reaksi dibawah ini (mol NaOH = 10 mL x 0,1 M = 1 mmol):

Pembahasan larutan penyangga soal 3
Pembahasan soal 3

Jadi pH larutan:

pOH = – log Kb – log
mol basa lemah
mol asam konjugasi

pOH = – log 1,8 . 10-5 – log
401
399

pOH = 5 – log 1,81
pH = 14 – (5 – log 1,81) = 9 + log 1,81

Sumber tulisan:

  1. Utami, Budi, Kimia untuk SMA/MA kelas XI Program Ilmu Alam, Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2009.
  2. Permana, Irvan, Kimia SMA/MA Untuk kelas XI Semester 1 dan 2 Program Ilmu Pengetahuan Alam, Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2009.

You cannot copy content of this page