A. Tujuan
1.
Membuat larutan stok
CH3COOH 0,2M
2.
Membuat larutan stok
CH3COONa 0,2 M
3.
Membuat larutan stok NaH2PO4.H2O 0,2M
4.
Membuat larutan stok Na2HPO4.H2O 0,2M
5.
Membuat larutan buffer
asetat 0,1 M pH 4, 5, dan 6
6.
Membuat larutan buffer
fosfat 0,1 M pH 7 dan 7,5
7.
Melakukan pengukuran pH
menggunakan pH indikator dan pH meter
B.
Dasar Teori
Teori
asam basa
Sifat
asam dan basa suatu materi seringkali digunakan sebagai penciri untuk
mengidentifikasi materi tersebut. Derajat keasaman suatu materi biasanya
disebut dengan pH. pH suatu larutan misalnya, menunjukkan banyaknya konsentrasi
H+ dalam larutan tersebut. Terdapat tiga teori yang dikenal mengenai sifat asam
dan basa. Teori tersebut yaitu teori Arrhenius, teori Bronsted-Lowry, serta
teori Lewis. Pada prinsipnya, teori Lewis merupakan pengembangan teori
Bronsted-Lowry (Jim Clark, 2013).
1.
Teori Arhennius
Menurut Arhennius, asam
adalah substansi yang memproduksi ion hidrogen di dalam larutan. Basa adalah
substansi yang memproduksi ion hidroksida di dalam larutan. Dengan adanya kedua
ion tersebut, netralisasi dapat terjadi. Teori ini memberikan sumbangsih yang
besar bagi pemahaman mengenai asam dan basa. Meskipun demikian, teori ini masih
memiliki kekurangan yaitu;
a.
Terbatas pada larutan
yang bersifat polar
b.
Tidak berlaku ada
beberapa jenis larutan
2.
Teori Bronsted-Lowry
Menurut teori ini, asam
adalah molekul yang berperan sebagai pendonor proton atau ion hidrogen
sedangkan basa adalah molekul yang berperan sebagai akseptor proton atau
penerima ion hidrogen. Teori ini masih terbatas pada materi-materi yang tidak
mengandung ion hidrogen. Oleh sebab itu, teori ini kemudian dikembangkan lebih
lanjut oleh Lewis.
Peran
asam basa
Homeostasis
antara asam-basa dengan regulasi pH merupakan hal yang penting bagi kenormalan
fisiologi dan fungsi metabolisme sel (Hamm, etc., 2015). Adanya beragam proses
fisiologis dan metabolisme di dalam suatu organisme dapat meningkatkan variasi
substansi tertentu yang dapat mempengaruhi pH. Keberadaan buffer serta organ
tertentu dari organisme membantu organisme tersebut terhindar dari asidosis
maupun alkalosis.
Pengukuran
ph
Derajat
keasaman suatu larutan dapat diukur dengan beberapa cara (Hach Company, 2010).
Beberapa cara alternatif yang dapat digunakan yaitu
1.
Kolorimetrik.
Kolorimetrik adalah pengukuran pH dengan membandingkan warna larutan dengan
warna larutan standar yang digunakan
2.
Indikator. Indikator adalah material yang secara spesifik
didesain untuk berubah warna ketika diberi paparan substansi dengan pH berbeda.
Sebagai contoh adalah stik pH indikator.
3.
Potensiometrik.
Pengukuran dengan cara ini memerlukan elektroda pengukur dan elektroda
referensi. Saat potensial galvanik terbentuk, terjadi perubahan pada elektroda
pengukur. Sensor pH yang ada kemudian berubah karena adanya potensial galvanik
tersebut yang kemudian mentransfer informasi ke pH analyzer.
Buffer
Larutan buffer adalah larutan yang
memiliki kemampuan untuk mencegah perubahan pH ketika terjadi penambahan asam
maupun basa dalam jumlah sedikit (Mohan, 2003). Larutan buffer dapat dibuat
dengan mencampurkan asam lemah dengan garamnya maupun dengan mencampurkan basa
lemah dengan garamnya. Buffer akan mampu mempertahankan pH apabila nilai pH
dapat dibuat sama dengan nilai pKa. Namun demikian, buffer memiliki kapasitas
tertentu dalam mempertahankan nilai pH. Kapasitas tersebut mempengaruhi
kemampuan buffer untuk mempertahankan pH.
Terdapat dua jenis buffer yaitu buffer
asam dan buffer basa. Buffer asam terdiri dari asam lemah serta garam yang
merupakan basa konjugasinya. Saat buffer asam diberi larutan yang bersifat
asam, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri sehingga keberadaan tambahan ion
H+ dapat diatasi. Saat buffer asam diberi larutan basa, kesetimbangan akan
bergeser ke kanan dan menciptakan H2O untuk menetralisasi keberadaan ion OH-
tambahan.
Buffer basa dapat dibuat dari basa lemah
serta garam yang biasanya merupakan asam konjugasinya. Saat buffer basa
mendapatkan tambahan asam, kesetimbangan akan cenderung bergeser ke kanan
membentuk H2O. Saat buffer basa mendapat tambahan ion OH-, kesetimbangan akan
bergeser ke kiri untuk mempertahankan pH.
Dalam sistem biologi, buffer harus
memenuhi syarat sebagai berikut (Mohan, 2003).
1.
Memiliki pKa antara 6-8
2.
Memiliki kelarutan yang
tinggi di air dan kelarutan rendah di pelarut organik
3.
Tidak bersifat menembus
membran sel
4.
Tidak menghasilkan
racun bagi sel
5.
Tidak berinterferensi
dengan proses biologis
6.
Memiliki efek garam
yang minimal
7.
Komposisi ion dalam
medium memiliki efek yang rendah dalam mempengaruhi kapasitas buffer.
8.
Bersifat stabil dan
resisten terhadap degradasi enzimatik
9.
Tidak menyerap sinar
tampak maupun sinar UV.
Saat
ini larutan buffer banyak dimanfaatkan dalam beragam teknik analisis molekuler.
Larutan buffer menyediakan lingkungan yang sesuai agar proses biologis dapat
berjalan dengan normal.
C.
Metodologi
1.
Alat
Alat yang digunakan
dalam praktikum ini adalah pipet ukur 10 ml, 2 ml, dan 1 ml (Precicolor HBG),
propipet / pipet pump (Glas Firn), labu erlenmeyer 250 ml (BGIF), labu
erlenmeyer 250 ml (Pyrex:Waki), gelas beker 250 ml (Asahi Techno Glass), Corong
60 mm (Herma), spatula, timbangan semianalitik , alumunium foil, botol larutan,
pH meter (Thermo Science & Metrohm), pH indikator (Merck).
2.
Bahan
Bahan yang digunakan
dalam praktikum ini adalah CH3COOH
(aq) glasial, CH3COONa
(s) padat, NaH2PO4.H2O(s)
padat, Na2HPO4.2H2O(s)
padat, larutan stok CH3COOH(aq)
0,2 M, larutan stok CH3COONa(aq)
0,2 M, larutan stok NaH2PO4.H2O(aq)
0,2 M, larutan stok Na2HPO4.H2O(aq) 0,2 M, dan akuades.
3.
Cara kerja
a.
Membuat larutan stok
CH3COOH 0,2M
CH3COOH
glasial dengan konsentrasi 17,48 M di lemari asam diambil menggunakan pipet
ukur sebanyak 1,14 ml ke dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan akuades hingga
100 ml. Pipet ukur kemudian digojok agar larutan menjadi homogen. Selanjutnya,
larutan dipindahkan ke botol larutan stok CH3COOH.
b.
Membuat larutan stok
CH3COONa 0,2 M
CH3COONa
padat ditimbang sebanyak 1,64 g diatas alumunium foil dengan timbangan
semianalitik lalu dimasukkan ke dalam gelas beker 250 ml dan diberi akuades
hingga 50 ml dan diaduk hingga homogen. Selanjutnya larutan tersebut
dipindahkan ke labu ukur dan ditambahkan akuades hingga 100 ml. Larutan dalam
labu ukur kemudian digojok dan dipindahkan ke botol larutan stok CH3COONa.
c.
Membuat larutan stok NaH2PO4.H2O 0,2M
NaH2PO4.H2O padat ditimbang
sebanyak 2,76 g diatas alumunium foil dengan timbangan semianalitik lalu
dimasukkan ke dalam gelas beker 250 ml dan diberi akuades hingga 50 ml sambil
diaduk hingga homogen. Selanjutnya larutan tersebut dipindahkan ke labu ukur
dan ditambahkan akuades hingga 100 ml serta digojok agar homogen lalu
dipindahkan ke botol larutan stok NaH2PO4.H2O.
d.
Membuat larutan stok Na2HPO4.2H2O 0,2M
Na2HPO4.2H2O padat ditimbang
sebanyak 3,56 g diatas alumunium foil dengan timbangan semianalitik lalu
dimasukkan ke dalam gelas beker 250 ml dan diberi akuades hingga 50 ml sambil
diaduk hingga homogen. Selanjutnya larutan tersebut dipindahkan ke labu ukur
dan ditambahkan akuades hingga 100 ml dan digojok agar homogen kemudian
dipindahkan ke botol larutan stok Na2HPO4.2H2O.
e.
Membuat larutan buffer
asetat 0,1 M pH 4, 5, dan 6
1)
pH 4
Sebanyak 7,25 ml
larutan stok CH3COONa 0,2 M diambil menggunakan pipet ukur dan dimasukkan ke
dalam labu ukur menggunakan bantuan corong. Selanjutnya ditambahkan dengan
42,75 ml larutan stok CH3COOH 0,2 M ke dalam labu ukur yang sama. Setelah itu
ditambahkan akuades hingga total larutan mencapai volume 100 ml. Larutan
digojok agar homogen. Selanjutnya, larutan dari labu ukur dipindahkan ke gelas
beker untuk diukur pHnya menggunakan pH indikator dan pH meter.
2)
pH 5
Sebanyak ml31,45 larutan stok CH3COONa 0,2 M diambil
menggunakan pipet ukur dan dimasukkan ke dalam labu ukur menggunakan bantuan
corong. Selanjutnya ditambahkan dengan 18,53 ml larutan stok CH3COOH 0,2 M ke
dalam labu ukur yang sama. Setelah itu ditambahkan akuades hingga total larutan
mencapai volume 100 ml. Selanjutnya, larutan dari labu ukur dipindahkan ke
gelas beker untuk diukur pHnya menggunakan pH indikator dan pH meter.
3)
pH 6
Sebanyak
47,22 ml larutan stok CH3COONa 0,2 M diambil menggunakan pipet ukur dan
dimasukkan ke dalam labu ukur menggunakan bantuan corong. Selanjutnya
ditambahkan dengan 2,78 ml larutan stok CH3COOH 0,2 M ke dalam labu ukur yang
sama. Setelah itu ditambahkan akuades hingga total larutan mencapai volume 100
ml. Selanjutnya, larutan dari labu ukur dipindahkan ke gelas beker untuk diukur
pHnya menggunakan pH indikator dan pH meter.
f.
Membuat larutan buffer
fosfat 0,1 M pH 7 dan 7,5
1)
pH 7
Sebanyak
33,3 ml larutan stok Na2HPO4.2H2O 0,2 M diambil
menggunakan pipet ukur dan dimasukkan ke dalam labu ukur menggunakan bantuan
corong. Selanjutnya ditambahkan dengan 16,7 ml larutan stok NaH2PO4.H2O 0,2 M ke dalam labu
ukur yang sama. Setelah itu ditambahkan akuades hingga total larutan mencapai
volume 100 ml. Selanjutnya, larutan dari labu ukur dipindahkan ke gelas beker
untuk diukur pHnya menggunakan pH indikator dan pH meter.
2)
pH 7,5
Sebanyak
43,15 ml larutan stok Na2HPO4.2H2O 0,2 M diambil
menggunakan pipet ukur dan dimasukkan ke dalam labu ukur menggunakan bantuan
corong. Selanjutnya ditambahkan dengan 6,85 ml larutan stok NaH2PO4.H2O 0,2 M ke dalam labu
ukur yang sama. Setelah itu ditambahkan akuades hingga total larutan mencapai
volume 100 ml. Selanjutnya, larutan dari labu ukur dipindahkan ke gelas beker
untuk diukur pHnya menggunakan pH indikator dan pH meter.
g.
Pengukuran pH
menggunakan pH indikator serta pH meter
Larutan dari labu ukur
dipindahkan ke gelas beker untuk diukur pHnya menggunakan pH indikator. Untuk
pengukuran menggunakan pH indikator, kertas pH indikator ditetesi dengan
larutan menggunakan pipet pasteur lalu dicocokan warnanya dengan parameter
warna pH yang ada pada wadah pH indikator. Untuk pengukuran menggunakan pH
meter, elektroda terlebih dahulu dibersihkan dengan akuades dan kertas tisu
dengan hati-hati. Setelah itu, terlebih dahulu pH meter dikaliberasi dengan
menekan tombol “cal” yang ada pada pH meter dan setelah nilai yang ditunjukkan
stabil, maka elektroda dicelupkan ke dalam gelas beker larutan sambil memutar
gelas beker agar larutan homogen. Hasil pengukuran menggunakan pH meter akan
diketahui setelah nilai pH yang ditunjukkan dengan pH meter stabil. Setelah
itu, elektroda diangkat dan dibersihkan dengan akuades dan kertas tisu dengan
hati-hati, lalu disimpan kembali dengan tutup yang berisi larutan penutup.
D.
Hasil dan Pembahasan
Pada praktikum ini telah dilakukan
serangkaian kegian pembuatan larutan stok, pembuatan larutan buffer, serta
pengukuran pH. Larutan stok CH3COONa 0,2 M, NaH2PO4.H2O
0,2 M, serta Na2HPO4.H2O 0,2 M dibuat
menggunakan bahan padat yang dilarutkan ke dalam akuades. Larutan stok CH3COOH
0,2M dibuat dengan menggunakan CH3COOH glasial yang berada di dalam ruang asam
yang kemudian diencerkan menggunakan akuades sesuai langkah kerja yang
dilakukan. Pengambilan asam asetat glasial di ruang asam bertujuan agar tidak terjadi
kontaminasi udara di dalam laboratorium. Pengukuran pH dilakukan dengan
menggunakan kertas pH indikator serta menggunakan pH meter dengan dua merek dan
dua lokasi yang berbeda yang berbeda (Metrohm (Falitma) dan Thermoscience
(Laboratorium Biokimia)). Data yang didapatkan adalah sebagai berikut.
Tabel
1. Hasil Pengukuran pH
|
Kelp |
pH yg dibuat |
pH terukur |
pH akuades |
Suhu |
||
|
Kertas indicator |
pH meter |
Suhu |
||||
|
1 |
B. Asetat pH 4 |
4 |
(Falitma) 3.9 |
28 |
||
|
2 |
B. Asetat pH 4 |
4 |
(Biokimia)3.63 |
28.4 |
||
|
3 |
B. Asetat pH 5 |
5 |
(Falitma) 4.91 |
27 |
||
|
4 |
B. Asetat pH 5 |
4-5 |
(Biokimia)4.58 |
28.4 |
||
|
5 |
B. Asetat pH 6 |
6 |
(Falitma) 5.78 |
29 |
||
|
6 |
B. Asetat pH 6 |
5-6 |
(Biokimia) 5,57 |
28.3 |
||
|
7 |
B. Fosfat pH 7 |
7 |
(Falitma)7,26 |
28 |
||
|
8 |
B. Fosfat pH 7 |
7 |
(Biokimia) 6.89 |
28.7 |
7,42 |
27,5 |
|
9 |
B. Fosfat pH 7.5 |
8 |
(Falitma) 7.69 |
28 |
||
|
10 |
B. Fosfat pH 7.5 |
7 |
(Biokimia) 7.28 |
29 |
6.44 |
28.8 |
Dari hasil pengukuran pada tabel diatas
diketahui bahwa semua buffer asetat menunjukkan hasil pengukuran pH dibawah pH
yang diinginkan. Disisi lain, buffer fosfat menghasilkan pH diatas pH yang
diinginkan kecuali hasil pengukuran kelompok 8 yang menunjukkan pH dibawah pH
yang diharapkan. Hal ini menunjukkan adanya ketidaksesuaian hasil dengan
tujuan. Meskipun demikian, pada komposisi takaran bahan yang digunakan pada
langkah kerja tidak ditemui adanya kesalahan perhitungan (Lampiran 1). Pada
praktikum ini, kemungkinan telah terjadi kesalahan teknis oleh praktikan dalam
penggunaan alat pengukuran, penggunaan akuades dengan pH yang tidak tepat di
angka 7, keadaan suhu lingkungan, maupun kemungkinan adanya penurunan kualitas
bahan yang digunakan.
Faktor yang paling beresiko menghasilkan
ketidaktepatan pH larutan yang dihasilkan dengan pH tujuan adalah pengambilan
bahan menggunakan pipet ukur. Praktikan terkadang kesulitan mengambil larutan
stok agar naik ke dalam kolom pipet serta kesulitan dalam mengeluarkan seluruh
larutan stok dalam kolom pipet ke dalam labu erlenmeyer. Hal tersebut
mengakibatkan praktikan melepas penghisap dengan tabung yang kemudian dapat
berakibat fatal pada presisi jumlah larutan stok yang masuk ke dalam labu
erlenmeyer.
Dalam penggunaan pH meter untuk
pengukuran pH, kaliberasi merupakan hal yang penting untuk dilakukan.
Kaliberasi dilakukan berkala untuk mengetahui bagaimana kualitas pH meter,
apakah dapat menghitung pH secara tepat dan akurat ataupun tidak.
Pengkaliberasian pH meter dapat dilakukan dengan pengukuran pada larutan ber-pH
4, 7, dan 10. Namun demikian, pengkaliberasian pH meter dapat menggunakan
rentang lainnya sesuai dengan kebutuhan pengukuran yang akan dilakukan.
Hasil pengukuran menggunakan kertas pH
indikator dengan pH meter juga tidak menunjukkan adanya kesamaan. Hal ini
dikarenakan pengukuran menggunakan pH indikator bersifat kualitatif menggunakan
metode kolorimetri sedangkan penggunaan pH meter bersifat kuantitatif
menggunakan metode potensiometri. Metode kualitatif tentu sangat bergantung
pada kemampuan pengindraan praktikan serta tidak mampu menunjukkan secara
spesifik rentang nilai dibawah skala 1 berbeda halnya dengan metode kuantitatif
menggunakan pH meter. Pada metode potensiometri menggunakan pH meter, electron motion force diukur oleh
elektroda kalomel karena adanya perbedaan konsentrasi ion hidrogen antara
larutan di dalam elektroda dengan larutan yang diukur. Pengukuran tersebut
tidak mengandalkan pengindraan praktikan sehingga hasil yang didapatkan tidak
terganggu adanya faktor kesalahan oleh praktikan.
Buffer merupakan larutan yang mampu
mempertahankan perubahan pH agar sekecil mungkin dengan adanya penambahan asam
maupun basa. Buffer biasanya terdiri dari campuran asam lemah dengan garamnya
maupun antara basa lemah dengan garamnya. Pada praktikum ini, terdapat dua
macam buffer yang dibuat yaitu buffer asetat (pH 4, 5, dan 6) dan buffer fosfat
(pH 7, dan 7,5). Buffer asetat dibuat dari asam lemah berupa asam asetat
(CH3COOH) dan garamnya berupa CH3COONa. Buffer fosfat dibuat dari asam lemah
berupa NaH2PO4.H2O serta garamnya berupa Na2HPO4.2H2O.
Pada buffer asam asetat, apabila
ditambahkan asam ke dalam buffer tersebut maka akan terjadi reaksi keseimbangan
sebagai berikut.
CH3COONa
+ H+ à
CH3COOH + Na+
Sedangkan
apabila terjadi penambahan basa maka akan terjadi reaksi keseimbangan sebagai
berikut.
CH3COOH
+ OH- à
CH3COO- + H2O
Pada buffer fosfat, apabila ditambahkan
asam ke dalam buffer tersebut maka akan terjadi reaksi keseimbangan sebagai
berikut.
Na2HPO4 + H+ à
NaH2PO4 + Na+
Sedangkan
apabila terjadi penambahan basa, maka akan terjadi reaksi keseimbangan sebagai
berikut.
NaH2PO4
+ OH à
Na2HPO4 + H2O
Perubahan-perubahan
kesetimbangan tersebut mengakibatkan penambahan ion H+ maupun OH- akan segera
teratasi dan tidak menimbulkan perubahan pH yang drastis pada lingkungan
buffer.
Berdasarkan teori asam basa Arrhenius,
asam adalah yang menghasilkan H+ sedangkan basa adalah yang menghasilkan OH-.
Sedangkan pada teori asam basa Bronsted-Lowry, asam adalah yang mendonorkan H+
sedangkan basa adalah yang menerima H+. Pada praktikum kali ini teori asam basa
yang lebih tepat berdasarkan reaksi keseimbangan yang didapat adalah teori asam
basa Bronsted-Lowry sebab tidak semua reaksi penambahan basa menghasilkan OH-.
Dalam sistem biologi, larutan buffer
merupakan larutan yang sangat penting karena berkaitan dengan penyediaan
lingkungan yang stabil untuk beragam reaksi biologis. Di dalam tubuh makhluk
hidup terdapat begitu banyak biomolekul misalnya protein yang hanya mampu
bekerja pada pH spesifik. Keberadaan buffer menstabilkan lingkungan dengan
mencegah adanya perubahan pH yang drastis. Buffer fosfat dan buffer asetat
merupakan dua jenis buffer yang umum ditemukan pada sistem biologi. Buffer
fosfat misalnya, terdapat dalam sel darah merah serta sel alin terutama di
tubulus ginjal. Apabila terjadi asidosis maupun alkalosis dalam tubuh makhluk
hidup, maka dapat berakibat fatal terhadap keberlangsungan makhluk hidup
tersebut.
E.
Kesimpulan
a.
Membuat larutan stok
CH3COOH 0,2M
b.
Membuat larutan stok
CH3COONa 0,2 M
c.
Membuat larutan stok NaH2PO4.H2O 0,2M
d.
Membuat larutan stok Na2HPO4.H2O 0,2M
e.
Membuat larutan buffer
asetat 0,1 M pH 4, 5, dan 6
f.
Membuat larutan buffer
fosfat 0,1 M pH 7 dan 7,5
g.
Melakukan pengukuran pH
menggunakan pH indikator dan pH meter
F.
Daftar Pustaka
Anonim. 2010. What is pH and How is it Measure?. Hach
Company
Chandra
Mohan. 2003. Buffers. Calbiochem:
Germany
Hamm,
L. L., Nakhoul, N., & Hering-Smith, K. S. 2015. Acid-Base Homeostasis. Clinical Journal of the American
Society of Nephrology : CJASN, 10(12),
2232–2242. http://doi.org/10.2215/CJN.07400715
Jim Clark. 2013.
Theories of Acids and Bases. http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/theories.html.
Online. Diakses Minggu, 1 Mei 2017
Nelson, D., and Cox, M. 2005. Lehninger principles of biochemistry (4th
ed.) : W.H. Freeman and Company, New York,, 1216
pp., ISBN 0-7167-4339-6
