Umumnya, ketika sejumlah asam atau basa ditambahkan ke larutan berair , pHnya diubah atau dimodifikasi. Namun, ada solusi tertentu di mana, melalui mekanisme sederhana, pH dicegah mengalami semacam perubahan. Ini adalah apa yang disebut larutan penyangga , juga dikenal sebagai pengatur , yang dapat kita definisikan sebagai larutan yang mampu menjaga pH praktis konstan bahkan jika larutan berubah saat menambahkan asam atau basa.
Buffer memainkan peran penting, tidak hanya di laboratorium, tetapi juga di alam, karena dalam banyak sistem biologis sangat penting untuk menjaga pH konstan.
Buffer mengandung, dalam konsentrasi umumnya tinggi, asam lemah, dan garam larut yang dihasilkan melalui disosiasi basa konjugasi dari asam; atau juga, basa lemah dan garam larut, yang berdisosiasi menghasilkan asam terkonjugasi dari basa tersebut.
Beberapa contoh buffer adalah yang terjadi antara, CH3COOH dan CH3COONa, H3PO4 dan NaH2PO4, NH3 dan NH4Cl, dll.
Kami akan mengambil contoh untuk menjelaskan perilaku sistem, pembubaran antara CH3COOH dan CH3COONa.
Solusinya berisi:
- Natrium asetat, CH3COONa, yang terdisosiasi total karena merupakan elektrolit kuat.
CH3COONa (aq) → CH3COO ^ – (aq) + Na ^ + (aq)
- Asam lemah, dalam hal ini CH3COOH, terionisasi sebagian.
CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O ^ + (aq) + CH3COO ^ – (aq)
Adanya ion persekutuan, CH3COO ^ -, yang ditambahkan oleh garam terdisosiasi menyebabkan kesetimbangan menjadi sangat jauh ke kiri. Karena itu, asam, CH3COOH, praktis tidak terdisosiasi, dan keberadaan ion H3O ^ + dalam larutan cukup langka.
Jika sedikit asam ditambahkan, konsentrasi [H3O ^ +] akan meningkat, menggeser kesetimbangan lebih jauh ke kiri, untuk menurunkannya: konsentrasi [H3O ^ +] hampir tidak bervariasi, oleh karena itu, pH juga tidak berbeda secara signifikan.
Sebaliknya, jika basa ditambahkan sedikit, konsentrasi [H3O ^ +] akan berkurang, menggeser kesetimbangan ke kanan untuk menghasilkan ion H3O ^ +, yang akan menetralkan ion OH ^ – yang hadir dalam pelarutan, sehingga nilai pH praktis tidak akan berubah juga.
Karena garam terdisosiasi total dan asam hampir tidak terdisosiasi, nilai pH sistem awalnya dapat disimpulkan sebagai berikut:
Ka = [CH3COO^ -]. [H3O ^ +] / [CH3COOH] → [H3O ^ +] ^ = Ka [CH3COOH] / [CH3COO ^ -] Ka. Ma / Mb →
→ pH = -log (Ka. Ma / Mb)
Dimana Ma dan Mb masing-masing mengacu pada konsentrasi molar asam asetat awalnya, CH3COOH, dan natrium asetat, CH3COONa.
Untuk sistem buffer yang terdiri dari asam HA, dan basa konjugasinya masing-masing A ^ -, umumnya benar bahwa:
[H3O ^ +] = Ka [HA] / [A ^ -] = Ka [Asam] / [Garam]
Dan untuk sistem yang dibentuk oleh basa B dan asam terkonjugasinya yang sesuai, BH ^ +, benar bahwa:
[OH ^ -] = Kb [B] / [BH ^ +] = Kb [basa] / [Garam]
Perlu diklarifikasi, apa yang kita kenal sebagai efek ion umum , perpindahan kesetimbangan, yang disebabkan oleh penambahan ke sistem senyawa yang memiliki ion identik dengan zat yang ada dalam kesetimbangan tersebut. Efek ini merupakan aplikasi dari prinsip Le Chatelier .