larutan buffer

IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

Larutan buffer merupakan suatu larutan yang terdiri atas asam lemah dan basa konjugasinya atau basa lemah dengan asam konjugasinya. Larutan buffer bersifat mampu mempertahankan pH yang mana sangat bermanfaat bagi makhluk hidup. Didalam tubuh manusia, peran buffer sangat berkaitan dengan enzim. Buffer mampu mempertahankan kondisi pH dalam keadaan optimum sehingga enzim- enzim yang berperan dalam system biologis sangat stabil kecepatannya ( Tranggono dan Sutardi, 1990 ). Kemampuan buffer tersebut dapat mencegah enzim mengalami inaktivasi ( Martoharsono, 1994 ). Apabila kecepatan katalitik dari enzim menurun atau meningkat, maka hal tersebut akan berdampak pada proses biologis secara keseluruhan ( Wirahadikusumah, 1989 ).

Tubuh memerlukan dua jenis buffer penting dalam sistemnya yaitu buffer fosfat dan buffer bicarbonate. Buffer fosfat banyak terdapat didalam sel,dimana fungsinya adalah mempertahankan kestabilan pH ( 6,9- 7,4 ) pada system didalam sel ( intraselullar ) yang mana buffer tersebut memiliki aktivitas maksimum pada pH 6,86. Buffer fosfat merupakan larutan penyangga yang terdiri dari pasangan asam- basa konjugasi H₂PO₄^- dengan HPO₄^2- yang membantu interaksi intrasel berjalan tanpa gangguan perubahan asam. Berikut adalah proses netralisasinya :

HPO₄^2- + H⁺ ⇄ H₂PO^4-                       (netralisir asam)

H₂PO^4- + OH^- ⇄ HPO₄^2- + H₂O          (netralisir basa).

Sedangkan buffer bicarbonate merupakan larutan penyangga yang terdiri dari pasangan asam- basa konjugasi H2CO3 dengan HCO3- yang banyak terdapat didalam darah. Buffer tersebut sangat penting untuk menjaga kestabilan pH dalam plasma darah dimana buffer bicarbonate mempunyai efektivitas maksimum pada pH 7,4. Keseimbangan system buffer dalam darah sangat dipengaruhi oleh proses pernafasan. Apabila karbondioksida dalam darah meningkat, maka hal tersebut dapat meningkatkan konsentrasi dari ion hydrogen bebas yang akan berdampak meningkatnya keasaman darah dan akan menimbulkan kematian yang disebut acidosis ( apabila pH darah berada dibawah 6,8 ). Sedangkan peningkatan pH hingga mencapai 8,0, maka akan turut menimbulkan kematian yang disebut alkalosis. Oleh karenanya, dengan adanya system buffer yang dibantu dengan mekanisme kompensasi dan koreksi oleh paru- paru dan ginjal maka hal tersebut dapat terhindari.

Karena buffer sangat diperlukan dalam biokimia dan bioteknologi, sebaiknya perlu diketahui pula cara pembuatan larutan buffer beserta prinsip kerjanya. Oleh karena itu, pada praktikum kali ini akan dilakukan pembuatan larutan buffer beserta pengujian kestabilannya. Prinsip kerja dari larutan buffer adalah berdasarkan hukum Henderson- Hasselbalch dimana pH efektif buffer akan sama dengan nilai pKa atau pKb nya. Berikut adalah rumus dari persamaan Henderson- Hasselbalch:

pH = pKa + log

pOH = pKb + log

Langkah pertama yang harus dilakukan adalah membuat larutan buffer asam asetat 1 M sebanyak 100 ml dengan pH 4; 4,5; 4,76; 5; 5,5 dengan menggunakan persamaan Henderson- Hasselbalch. Berikut adalah salah satu contoh perhitungan larutan buffer untuk pH 4,76:

 

 

Mol asam : 0,5 M        = 0,5 mol/liter

                                    = 0,5 mol/liter x 0,1 liter

                                    = 0,05 mol

Berat asam      = Mol x BM CH₃COOH

                        = 0,05 x 60

                        = 3 gramam    

Volume asam  = m/  asam asetat

                        = 3/1,05

                        = 2,857 ml

Garam yang dihasilkan:

Mol garam : 0,5 M      = 0,5 mol/liter

                                    = 0,5 mol/liter x 0,1 liter

                                    = 0,05 mol

Berat asam      = Mol x BM CH₃COONa

                        = 0,05 x 82,5

                        = 4,125 gramam         

Dari perhitungan diatas, maka untuk membuat larutan Buffer 1 M sebanyak 100 ml dengan pH 4,76 adalah dengan cara mereaksikan 4,125 gramam Na- asetat dengan 2,857 ml asam asetat.

Table 1. Takaran Bahan Berdasarkan pH yang Diinginkan

pH	Garam	Asam
4	1.228	4.868
4.5	2.9254	3.688
4.76	4.125	2.8571
5	5.2363	2.0874
5.5	6.9795	0.88

Namun pada kenyataannya, terjadi kesalahan saat pemasukan jumlah bahan asam asetat. Untuk pH 4,67 jumlah asam asetat yang dimasukkan adalah sebanyak 0,05 ml. karena keterbatasan waktu, maka praktikan tidak dapat mengulang kembali prosedur praktikum.

Kemudian langkah selanjutnya adalah dengan melakukan pengenceran untuk menghasilkan konsentrasi 0,1 M dan 0,01 M  menggunakan air destilat hingga 100 ml. larutan buffer yang digunakan agar sesuai dengan molaritas yang diinginkan, maka digunakanlah persamaan sebagai berikut:

V₁ x M₁ = V₂ x M₂

Contoh perhitungan:

V₁ x M₁               =         V₂ x M₂

X x 1               =          100 x 0,1

X                     =          10 ml

 Untuk menghasilkan larutan buffer asetat 0,1 M sebanyak 100 ml, maka larutan buffer 1M yang perlu diencerkan adalah sebanyak 10 ml.

Setelah dilakukan pengenceran, langkah selanjutnya yang perlu dilakukan adalah pengukuran pH kemudian pengujian kestabilan. Kestabilan suatu buffer dapat diukur dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

( % ) = [ 1-  ] x 100 %

Setelah melakukan prosedur praktikum diatas, didapatkan hasil sebagai berikut:

Table 2. Hasil Praktikum Lab. Pendidikan 2

pH Awal	Asam (ml)	Garam (gramam)	pH Ukur	% Kestabilan
4	5.3555	1.1962	4.92	77%
4.5	3.6	2.8875	5.37	80.67%
4.76	0,05	4.125	6.67	59.87%
5	2.12	5.18925	5.96	80.8%
5.5	0.96	6.9309	6.41	83.45%

Apabila dilihat dari table diatas, kestabilan tertinggi adalah kestabilan larutan buffer pada pH 5,5. Sedangkan pada larutan pH 4,76 didapatkan kestabilannya hanya 59,87%. Padahal seharusnya kestabilan larutan buffer 4,76 harus lebih tinggi dibandingkan dengan pH 4,5. Apabila membandingkan antara pH awal dengan pH ukur, didapatkan perbedaan yang terlalu mencolok adalah pada pH 4,76 yang memiliki selisih 1,91. Kesalahan tersebut disebabkan oleh praktikan dalam melakukan prosedur praktikum. Seharusnya asam asetat yang dimasukkan berjumlah 2,857 ml, namun yang dimasukkan oleh praktikan hanya 0,05 ml. Jumlah volume yang dilibatkan akan sangat berpengaruh terhadap kestabilan yang dihasilkan.

Menurut literature, perbedaan antara pH ukur dengan pH awal seharusnya tidak begitu mencolok karena kemampuan dasar dari larutan buffer adalah mampu mempertahankan pH dalam kondisi apapun. Semakin netral pH ( tidak bersifat basa maupun asam ), maka persentase kestabilan yang akan dihasilkan semakin besar. Semakin baik persentase uji kestabilannya, maka kemampuannya untuk mempertahankan pH akan semakin baik.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang sudah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa peran buffer dalam tubuh adalah untuk mempertahankan pH. Larutan buffer yang baik adalah larutan yang tiak bersifat asam maupun basa. Pada dasarnya, pH buffer tidak akan berubah akibat perlakuan pengenceran, penambahan asam maupun penambahan basa. Semakin baik persentase uji kestabilan buffer, maka akan semakin baik pula buffer dalam mempertahankan pH ( dengan cara menetralisasi ) dan stabil dalam kondisi asam maupun basa.

DAFTAR PUSTAKA

Martoharsono, S. 1994. Biokimia Jilid 1. Gajah Mada University Press: Yogyakarta.

Tranggono, Sutardi. 1990. Biokimia dan Teknologi Pasca Panen. Gajah Mada University Press: Yogyakarta.

Wirahadikusumah, M. 1989. Biokimia: Protein, Enzim dan Asam Nukleat. Institute Teknologi Bandung: Bandung.

LAMPIRAN

1.      What volume of glacial acetic acid (17.6) and what weight of sodium acetate (MW = 82) would be required to make 100 ml of 0,2 M buffer, pH 3,9 (pKa = 4,8)? Buffer 100 ml 0,2 M, pH 3,9 (pKa = 4,8)

Jawab :

[ asam ]                   =          0,2 – x

[ garam ]                 =          x

[asam] + [garam]     =          0,2

( 0,2 – x ) + x          =          0,2

pH                           =          pKa + log

3,9                           =          4,8 + log

-0,9                         =          log  

0,126                       =           

0,0252 – 0,126x      =          x

0,0252                     =          1,126x

0,0224 M                =          x

[garam] = 0,0224 M           

Mol Garam             = M . V

= 0,0224 . 0,1 liter = 0,00224 mol

Berat Garam           = 0,00224 mol x 82 gram/mol

= 0,1837 gram

[asam] = 0,1776 M

Mol asam                = M . V

= 0,1776 . 0,1 liter = 0,01776 mol

Berat asam              = 0,01776 mol x 60 gram/mol

= 1,0656 gram

Volume asam          =   x 1000

= 1,0148 ml

2.      What weight of monobasic potassium phosphate (KH₂PO₄, MW = 136) and dibasic potassium phosphate (K₂HPO₄, MW = 174) are required to make 100 ml of 0,2 M buffer, pH 6,5 .Buffer 100 ml 0,2 M, pH 6,5 (pKa = 6,8)

Jawab :

KH₂PO₄ → HPO₃ + KOH

K₂HPO₄ → K⁺ + HPO₄^2-

[KH₂PO₄]                           =          0,2- x

[K₂HPO₄]                           =          x

[KH₂PO₄] + [K₂HPO₄]       =          0,2

(0,2-x) + (x)                        =          0,2      

pH               =          pKa + log

6,5               =          6,8 + log  

- 0,3            =          log         

         =          0,501

x                  =          0,1002 – 0,501x

1,501x         =          0,1002

x                  =          0,067 M

[K₂HPO₄] = 0,067 M         

Mol K₂HPO₄          = M . V

= 0,067 . 0,1 liter         = 0,0067 mol

Berat K₂HPO₄           = 0,0067 mol x 174 gram/mol

= 1,1658 gram

[KH₂PO₄] = 0,133 M

Mol KH₂PO₄          = M . V

= 0,133 . 0,1 liter         = 0,0133 mol

Berat KH₂PO₄        = 0,0133 mol x 136 gram/mol

= 1,8088 gram

3.      What weight of monobasic potassium phosphate (KH₂PO₄, MW = 136) and dibasic sodium phosphate (Na₂HPO₄, MW = 142) are required to make 100 ml of 0,2 M buffer, pH 6,5.Buffer 100 ml 0,2 M, pH 6,5 (pKa = 6,8)

Jawab :

KH₂PO₄ → HPO₃ + KOH

Na₂HPO₄ → HPO₃ + NaOH

[KH₂PO₄]                                       =          0,2- x

[Na₂HPO₄]                                      =          x

[KH₂PO₄] + [Na₂HPO₄]                 =          0,2

(0,2-x)     +       (x)                          =          0,2      

pH               =          pKa + log

6,5               =          6,8 + log

- 0,3            =          log

         =          0,501

x                  =         0,1002 – 0,501x

1,501x         =          0,1002

x                  =          0,067 M

[Na₂HPO₄] = 0,067 M      

Mol Na₂HPO₄         = M . V

= 0,067 . 0,1 liter =     0,0067 mol

Berat Na₂HPO₄        = 0,0067 mol x 142 gram/mol            

= 0,9514 gram

[KH₂PO₄] = 0,133 M

Mol KH₂PO₄          = M . V

= 0,133 . 0,1 liter =     0,0133 mol

Berat KH₂PO₄        = 0,0133 mol x 136 gram/mol

= 1,8088 gram

4.      What weight of sodium carbonate (Na₂CO₃, MW = 106) and sodium bicarbonate (NaHCO₃, MW = 84) are required to make 100 ml of 0,2 M buffer, pH 10,2 (pKa = 9,8).Buffer 100 ml 0,2 M, pH 10,2 (pKa = 9,8)

Jawab :

Na₂CO₃ → Na⁺ + CO₃^2-

NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃^-

[NaHCO₃]                          =          0,2- x

[Na₂CO₃]                            =          x

[NaHCO₃] + [Na₂CO₃]       =          0,2

(0,2-x)       +      (x)              =          0,2      

pH               =          pKa + log

10,2             =          9,8 + log

0,4               =          log  

           =          2,5119

x                  =          0,5024 – 2,5119x

3,5119x       =          0,5024

x                  =          0,143 M

[Na₂CO₃] = 0,143 M         

Mol Na₂CO₃           = M . V

= 0,143 . 0,1 liter =     0,0143 mol

Berat Na₂CO₃         = 0,0143 mol x 106 gram/mol

= 1,5158 gram

[NaHCO₃] = 0,057 M

Mol NaHCO₃         = M . V

= 0,057 . 0,1 liter =     0,0057 mol

Berat NaHCO₃       = 0,0057 mol x 84 gram/mol

= 0,4788 gram

5.      How would you prepare 100 ml of 0,01 M acetate buffer, pH 4,5; given a solution of 0,2 M buffer at pH 4,5 ?

Jawab :

V₁ . M₁                   =          V₂ . M₂

100 ml x 0,01 M    =          X ml x 0,2 M

X                           =          5 ml.

Diperlukan larutan buffer asetat 0,2 M dengan pH 4,5 sebanyak 5 ml yang diencerkan kedalam air destilat hingga volumenya 100 ml untuk memperoleh 100 ml larutan buffer 0,01 M dengan pH 4,5

6.      What is the pH of a solution containing 0,15 M potassium acetate and 0,3 M acetic acid (pKa = 4,8)?

Jawab :

[asam asetat]                    =          0,3 M

[potassium asetat]            =          0,15 M

pH            =          pKa + log

pH            =          4,8 + log

pH            =          4,8 + log 0,5

pH            =          4,8 + (- 0,301)

pH            =          4,499