Judul percobaan : Air dan Buffer

Tujuan praktikum :

Menentukan sifat air.

Menentukan kadar air organ tumbuhan dan hewan.

Menentukan pH larutan buffer.

Membuat buffer pada berbagai pH.

Membuktikan kemampuan buffer dalam menjaga pH.

BAB II

DASAR TEORI

Air merupakan kebutuhan mutlak dari setiap mahkluk hidup. Air merupakan substansi kimia yang tiap molekulnya (H2O) tersusun atas 2 atom hidogen yang berikatan kovalen dengan 1 atom oksigen. Air murni bersifat tidak berwarna dan berasa. Air meiliki fase yang sangat dinamis pada tekanan dan suhu standar. Dalam bentuk ion, air diekspresikan sebagai sebuah ion hydrogen (H+) yang berikatan dengan sebuah ion hidroksida (OH-) (Anonim, 2006).

Air memiliki empat sifat koligatif yaitu, titik beku, titik didih tekanan uap, dan tekanan osmosis. Koligatif sendiri memiliki arti terikat bersama dan memiliki dasar yang sama, serta semua sifat tersebut dapat berubah tergantung pada jumlah zat atau senyawa yang terlarut dalam air tersebut ( Lehninger, 1995 ).

Peran air dalam kehidupan:

1. Merupakan pelarut polar yang baik

2. Medium transport nutrient dan limbah di dalam mahkluk hidup.

3. Medium reksi enzimatis dan metabolism sel.

4. Transport energy kimia.

( Reksoatmojo, 1993 )

Penetapan kandungan air dapat dilakukan dengan berbagai cara, tergantung pada sifat bahannya. Umumnya, penentuan dilakukan dengan mengeringkan bahan di dalam oven selama kurun waktu tertentu dan dengan suhu tertentu hingga berat sampel konstan. Selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan merupakan jumlah air yang diuapkan. Kadang-kadang pengeringan dilakukan tanpa pemanasan. Bahan dimasukkan ke dalam eksikator dengan H2SO4 pekat sebagai pengering hingga mencapai berat yang konstan ( Winarno, 1997 ).

Di dalam sel, air terbagi menjadi:

1. Air intramolekuler

Air yang merupakan bagian dari molekul-molekul air yang merupakn bagian dari molekul protein.

Air intramolekuler tidak dapat dipisah tanpa merusak protoplasmanya.

2. Air terikat

Merupakan molekul-molekul air yang terikat pada protoplasma dan memerlukan tenaga yang cukup besar untuk memisahkannya.

3. Air bebas

Merupakan air yang terdapat di dalam vakuola.

( Reksoatmojo, 1993 )

Jika dilarutkan di dalam air, asam dan basa lemah umum dijumpai di dalam sistem biologi dan memegang peranan penting dalam metabolisme dan pengaturannya. Asam diartikan sebagai donor proton dan basa diartikan sebagai aseptor proton. Suatu donor atau aseptor proton pasangannya merupakan asam-basa konjugat ( Lehninger, 1995 ).

Suatu zat yang dalam larutannya terurai dan menghasilkan beberapa ion H+ disebut garam asam. Sedangkan yang menghasilkan OH- disebut garam basa ( Busser, 1960 ).

Larutan yang mengandung asam lemah dan garamnya atau basa lemah dan garamnya mampu bereaksi baik dengan suatu asam kuat atau basa kuat. Sistem ini disebut sistem buffer yang memiliki kemampuan mempertahankan pH dalam penambahan asam atau basa kuat dalam jumlah sedikit ( Keenan, 1984 ).

Sistem buffer fosfat berfungsi hampir sama seperti buffer asetat dan terdapat dalam sitoplasma sel. Buffer fosfat punya obyektivitas maksimum di dekat pH 6,86 karena pH H2PO4- adalah 6,86. Jadi, buffer fofat mampu menahan perubahan pH pada kisaran 6,1-7,7 ( Lehninger, 1995 ).

Bayam merupakam sejenis tumbuhan biasa yang biasa ditanam untuk dikonsumsi daunnya sebagai sayuran hijau. Ada tiga varietas bayam Amaranthus tricolor, yaitu bayam hijau, merah, dan putih. Bayam mampu meningkatkan kerja ginjal dan melancarkan pencernaan, zat besinya mampu membantu merangsang pembentukan sel darah merah ( Anonim, 2003 ).

BAB III

METODE

Alat dan Bahan

Alat

Gelas beker

Kompor

Pipet tetes

Pipet ukur

Flow pipet

Thermometer batang

Penjepit

pHmeter

Cawan aluminium

Pisau

Neraca elektronik

Oven

Eksikator

Bahan

Aquades

Air ledeng

Larutan Ch3COOH 0,1 M

Larutan CH3COONa 0,2 M

Larutan NH3 0,1 M

Larutan NH4Cl 0,2 M

Daun bayam

Batang bayam

Larutan Na2HPO4 0,01 M

Larutan NaH2PO4 0,01 M

Cara Kerja

1) Sifat air

a. 100 ml aquades dan 100 ml air ledeng dimasukkan ke dalam gelas beker secara terpisah dan diukur pH-nya.

b. Lalu, aquades dan air ledeng tersebut dipanaskan hingga mendidih dan diukur suhunya saat mendidih.

2) Kadar air

a. 50 gr potongan daun dan 50 gr potongan batang dimasukkan ke dalam cawan aluminium secara terpisah dengan sebelumya berat cawan telah ditimbang.

b. Kemudian, potongan daun dan batang tersebut dipanaskan di dalam oven bersuhu 105oC selama 45 menit.

c. Lalu, kadar air daun dan batang tersebut dihitung dengan rumus:

3) Buffer asam

a. 10 ml CH3COOH 0,1 M dimasukkan ke dalam gelas beker dan diukur pH-nya.

b. 5 ml CH3COONa 0,2 M ditambahkan ke dalamnya dan pH akhirnya diukur.

4) Buffer basa

a. 10 ml NH3 0,1 M dimasukkan ke dalam gelas beker dan diukur pH-nya.

b. 5 ml NH4Cl 0,2 M ditambahkan ke dalamnya dan akhirnya diukur.

5) Buffer fosfat

a. 10 ml Na2HPO4 0,01 M dimasukkan ke dalam gelas beker dan diukur pH-nya.

b. Lalu, NaH2PO4 0,01 M ditambahkan sedikit demi sedikit hingga pH-nya 7.

c. Volume panambahan NaH2PO4 0,01 M dicatat.

6) Menguji sifat buffer

a. Buffer fosfat yang telah dibuat dibagi menjadi 2.

b. Pada gelas I ditambahkan CH3COOH 0,1 M sebanyak 3 tetes dan pada gelas II ditambahkan NH3 0,1 M sebanyak 3 tetes juga.

c. pH akhir diukur dan dicatat.

d. Percobaan diulangi dengan menggunakan aquades, buffer asam dan basa yang telah dibuat.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Table Hasil Pengamatan

Table 1. Sifat air

BahanpHSuhu (oC)

Aquades7,691oC

Air ledeng6,693oC

Table 2. Kadar air

BahanBerat basahBerat keringKadar air

Daun bayam5 gr0,712 gr85,76 %

Batang bayam5 gr0,280 gr94,4 %

Table 3. Buffer asam

LarutanpH awalpH akhir

CH3COOH 0,1 M2,23,9

Table 4. Buffer basa

LarutanpH awalpH akhir

NH3 0,1 M10,99,5

Table 5. Buffer fosfat

LarutanpH awalpH akhir

Na2HPO4 0,01 M8,44,4

Table 6. Uji sifat buffer

Larutan

BufferpH

(+ CH3COOH)(+ NH3)

Buffer asam3,93,9

Buffer basa9,39,3

Buffer fosfat5,88,6

Aquades3,19,6

Pembahasan

Air merupakan kebutuhan mutlak dari setiap mahkluk hidup. Air merupakan substansi kimia yang tiap molekulnya (H2O) tersusun atas 2 atom hidogen yang berikatan kovalen dengan 1 atom oksigen. Air murni bersifat tidak berwarna dan berasa. Air meiliki fase yang sangat dinamis pada tekanan dan suhu standar. Dalam bentuk ion, air diekspresikan sebagai sebuah ion hydrogen (H+) yang berikatan dengan sebuah ion hidroksida (OH-) (Anonim, 2006).

Air memiliki empat sifat koligatif yaitu, titik beku, titik didih tekanan uap, dan tekanan osmosis. Koligatif sendiri memiliki arti terikat bersama dan memiliki dasar yang sama, serta semua sifat tersebut dapat berubah tergantung pada jumlah zat atau senyawa yang terlarut dalam air tersebut ( Lehninger, 1995 ).

Peran air dalam kehidupan:

Merupakan pelarut polar yang baik

Medium transport nutrient dan limbah di dalam mahkluk hidup.

Medium reksi enzimatis dan metabolism sel.

Transport energy kimia.

( Reksoatmojo, 1993 )

1. Sifat Air

Dari percobaan yang dilakukan, pada penentuan sifat air, didapatkan nilai pH dan titik didih yang berbeda antara aquadest dan air ledeng. Aquadest memiliki pH = 7,6 dan titik didihnya 91 oC, sedangkan pada air ledeng memiliki pH = 6,6 dan titik didihya 93 oC. Dari hasil yang didapatkan, dapat dikatakan bahwa pH aquadest cenderung lebih basa dan pH air ledeng cenderung lebih asam. Air murni memiliki pH = 7. pH aquadest menjadi lebih ke arah basa dikarenakan di dalamnya terdapat berbagai zat yang bersifat basa, sedangkan air ledeng cenderung bersifat asam dikarenakan di dalamnya terdapat terkandung berbagai zat yang bersifat basa ( Contoh: Kaporit ).

Selain terdapat perbedaan pH, dapat dikatakan bahwa titik didih air ledeng lebih tinggi dari aquadest. Perbedaan titik didih ini disebabkan oleh adanya zat-zat yang terlarut di dalam air ledeng, sehingga mempengaruhi konsentrasi air ledeng dan titik didihnya. Menurut teori, titik didih air pada keadaan standar ( tekanan = 1 atm ) adalah 100 oC. Pada percobaan ini, didapatkan titik didih aquadest sebesar 91 oC. Penurunan titik didih ini bisa disebabkan karena tekanan udaranya yang lebih rendah dari 1 atm.

2. Kadar Air

Pada penentuan kadar air pada daun dan batang bayam, didapat hasil bahwa kadar air pada daun bayam sebesar 85,76 % dan pada batang bayam sebesar 94,4 %. Dari hasil ini, dapat dikatakan bahwa batang bayam memiliki kadar air yang lebih besar daripada daun bayam. Perbedaan ini disebabkan karena daun lebih tipis dan memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada batang sehingga mudah menguap. Sedangkan pada batang sendiri di dalamnya terdapat banyak sekali jaringan pengangkut ( xylem dan floem ) yang berfungsi mengangkut nurisi dan hasil fotosintesis dengan menggunakan medium transport air.

3. Buffer Asam

Pada percobaan buffer asam, digunakan larutan CH3COOH sebagai asam lemah dan larutan CH3COONa sebagai garamnya. Setelah dilakukan pengukuran dengan pHmeter, diketahui pH awal CH3COOH = 2,2 dan pH akhirnya setelah ditambah CH3COONa = 3,9. Dari hasil tersebut, pH larutan naik sebesar 1,7. Perubahan pH tersebut disebabkan karena CH3COONa bersifat agak basa.

Setelah dilakukan pembandingan pH awal CH3COOH hasil pembacaan pHmeter dan perhitungan, didapatkan hasil pembacaan pH yang berbeda. pH hasil pembacaan pHmeter lebih asam 0,68. pH buffer asam menggunakan pHmeter sebesar 3,9 dan dari hasil perhitungan sebesar 4,76. Pengukuran pH buffer menggunakan pH meter lebih asam 0,86.

4. Buffer Basa

Pada percobaan buffer basa, digunakan larutan NH3 sebagai basa lemah dan larutan NH4Cl sebagai garamnya. Setelah dilakukan pengukuran dengan pHmeter, diketahui pH awal NH3 = 10,9 dan pH akhirnya setelah ditambah NH4Cl = 9,5. Dari hasil tersebut, pH larutan turun sebesar 1,4. Perubahan pH tersebut disebabkan karena garam NH4Cl bersifat agak asam.

Setelah dilakukan pembandingan pH awal NH3 hasil pembacaan pHmeter dan perhitungan, didapatkan hasil pembacaan pH yang berbeda. pH hasil pembacaan pHmeter lebih asam 0,23. pH buffer basa menggunakan pHmeter sebesar 9,5 dan dari hasil perhitungan sebesar 9,26. Pengukuran pH buffer menggunakan pHmeter lebih basa 0,24.

5. Buffer Fosfat

Sistem buffer fosfat sangat penting bagi sistem tubuh. Terdapat dalam sitoplasma sel. Buffer fosfat punya obyektivitas maksimum di dekat pH 6,86 karena pH H2PO4- adalah 6,86. Jadi, buffer fofat mampu menahan perubahan pH pada kisaran 6,1-7,7. Pada buffer fosfat, H2PO4- berperan sebagai donor proton, dan HPO42- sebagai aseptor proton

H2PO4- H+ + HPO42-

( Lehninger, 1995 )

Dalam percobaan ini, digunakan larutan Na2HPO4 dengan pH awal sebesar 8,4. pH awal Na2HPO4 hasil perhitungan menunjukkan pH sebesar 9,43. Jelas, hasil perhitungan lebih besar 1,03. NaH2PO4 digunakan sebagai donor proton kepada larutan Na2HPO4 sebagai aseptor proton bertujuan agar larutan mencapai kestabilan ( pH = 7 ). Pada pH inilah buffer fosfat dapat bekerja optimal. Setelah dilakukan penambahan, memang larutan akhir terbukti memiliki pH mendekati 7.

Pada pembuatan buffer fosfat ini, volume NaH2PO4 yang digunakan untuk mencapai kestabilan ( pH = 7 ) sebesar 4,4 ml. Penambahan ini merupakan proses penambahan proton kepada Na2HPO4 melalui proses titrasi hingga mencapai titik equilibrium. Pada hasil perhitungan didapat data volume NaH2PO4 yang digunakan sebesar 7,244 dan hasil ini lebih besar 2,844 dari hasil pengukuran melalui pHmeter.

6. Menguji Sifat Buffer

Dari hasil percobaan menggunakan buffer fosfat , pH akhir menunjukkan angka 5,8 bila dilakukan penambahan CH3COOH dan 8,6 bila dilakukan penambahan NH3. Hal ini sangat jelas bisa dikatakan bahwa buffer fosfat tersebut tidak menunjukkan kemampuannya dalam mempertahankan pH. Padahal, seharusnya buffer fosfat mampu menahan pH pada kisaran 6,1 - 7,7. Kesalahan ini mungkin dikarenakan oleh praktikan yang kurang teliti dalam percobaan.

Dari hasil percobaan menggunakan aquadest sebagai buffer, pH akhir menunjukkan angka 3,1 bila dilakukan penambahan CH3COOH dan 9,6 bila dilakukan penambahan NH3. Hal ini menunjukkan bahwa aquadest tidak memiliki kemampuan sebagai buffer sama sekali karena ikatan ion H+ dan ion OH- lebih mudah berikatan dengan senyawa asam dan basa, sehingga pH aquadest sangat mudah terpengaruh oleh penambahan larutan asam maupun basa.

Dari hasil percobaan menggunakan buffer asam yang dibuat, pH akhir menunjukkan angka yang sama, yaitu 3,9 bila ditambahkan CH3COOH maupun NH3. pH buffer asam itu sendiri memiliki pH 3,9 menurut pengukuran pHmeter. Bila dilihat, buffer asam tersebut terbukti memiliki kemampuan untuk mempertahankan pH karena buffer tersebut memiliki kemampuan mempertahankan pH antara 2,9 4,9 ( dilihat hari hasil 1 pada pH buffer asam ).

Dari hasil percobaan menggunakan buffer basa yang dibuat, pH akhir menunjukkan angka yang sama, yaitu 9,3 bila ditambahkan CH3COOH maupun NH3. pH buffer basa itu sendiri memiliki pH 9,5 menurut pengukuran pHmeter. Bila dilihat, buffer basa tersebut memiliki kemampuan untuk mempertahankan pH karena buffer tersebut terbukti memiliki kemampuan mempertahankan pH antara 8,5 10,5( dilihat hari hasil 1 pada pH buffer basa ).

KESIMPULAN

1. Sifat Air

pH air ledeng lebih asam daripada aquades karena di dalamnya terkandung zat-zat bersifat asam ( Misal: kaporit ).

Titik didih air ledeng lebih tinggi dibandingkan aquadest karena konsentrasi zat terlalu pada air ledeng lebih besar.

2. Kadar Air

Kadar air pada batang bayam lebih tinggi daripada daun karena pada batang terdapat berkas pengangkut xylem dan floem pada batang yang mengangkut nutrisi dan hasil fotosintesis menggunakan medium air.

3. Buffer Asam

Kemampuan buffer asam yang dibuat berada pada kisaran pH asam, sekitar 3,9.

4. Buffer Basa

Kemampuan buffer basa yang dibuat berada pada kisaran pH basa, sekitar 9,5.

5. Buffer Fosfat

pH Na2HPO4 menurut pHmeter adalah 8,4 dan menurut hasil perhitungan adalah 9,43. Hasil pHmeter lebih besar 1,03 daripada pengukuran pHmeter.

Menurut hasil pHmeter, volume NaH2PO4 yang digunakan sebesar 4,4.

Menurut hasil perhitungan, volume NaH2PO4 yang digunakan sebesar 7,244.

6. Menguji Sifat Buffer

Pada pembuktian kemampuan buffer fosfat, buffer ini tidak bisa mempertahankan pH-nya ( 6,1-7,7 ). Kesalahan ini dimungkinkan karena kesalahan praktikan.

Pada pembuktian kemampuan aquadest sebagai buffer, aquadest tidak bisa digunakan sebagai buffer sama sekali karena ikatan ion H+ dan ion OH- lebih mudah berikatan dengan senyawa asam dan basa, sehingga pH aquadest sangat mudah terpengaruh oleh penambahan larutan asam maupun basa.

Pada pembuktian kermampuan buffer asam yang dibuat, buffer asam tersebut memiliki kemampuan untuk mempertahankan pH karena buffer tersebut terbukti memiliki kemampuan mempertahankan pH antara 2,9 4,9 ( dilihat hari hasil 1 pada pH buffer asam ).

Pada pembuktian kemampuan buffer basa yang dibuat, buffer basa tersebut memiliki kemampuan untuk mempertahankan pH karena buffer tersebut terbukti memiliki kemampuan mempertahankan pH antara 8,5 10,5( dilihat hari hasil 1 pada pH buffer basa ).

DAFTAR PUSTAKA

Anonym, 2003, Tanaman Bayam, http://id.wikipedia.org/wiki/bayam, 14 September 2008

Anonym, 2006, Sifat-Sifat Air, http://www.inawater.com, 14 September 2008

Keenan, C.W., dkk, 1984, Kimia Untuk Universitas, Edisi Keenam, Jilid I, Erlangga, Jakarta

Lehninger, A.L., 1995, Dasar-Dasar Biokimia, Jilid I, Erlangga, Jakarta

Reksoatmodjo, S.M., 1993, Buku Ajar Biologi Sel, UGM Press, Yogyakarta

Winarno, F.G., 1997, Kimia Pangan dan Gizi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

LAMPIRAN

Perhitungan

Kadar air pada daun bayam

Kadar air pada batang bayam

pH CH3COOH

Ka=1,74x10-5

pH CH3COOH

pH NH3

Kb=1,8x10-5

pOH NH3pH=14-2,87=11,13

pH Buffer asam

pKa=4,76

[CH3COOH]

[CH3COONa]

pH

pH Buffer basa

pKb=4,74

[NH3]

[NH4Cl]

pH=14-

Buffer Fosfat

pKw=14

pKa=6,86

pH Na2HPO4=1/2(pKw+pKa+log[6])=9,43

V NaH2PO4=7,244 ml

0,14 = -log V NaH2PO4x0,01M-1

1,14 = -log V NaH2PO4x0,01M

1,14 = -log V NaH2PO4+2

-log V NaH2PO4=-0,86

V NaH2PO4=7,244 mlA