Kumpulan Contoh Soal Larutan Buffer (Penyangga) Lengkap dengan Pembahasan

Pengantar Larutan Buffer (Penyangga)

Larutan buffer atau larutan penyangga adalah salah satu konsep fundamental dalam kimia yang sering menjadi topik ujian. Larutan ini memiliki kemampuan unik untuk mempertahankan nilai pH-nya agar relatif stabil, bahkan ketika ditambahkan sedikit asam kuat, basa kuat, atau saat diencerkan dengan air. Kemampuan ini sangat penting dalam berbagai proses kimia dan biologis, termasuk dalam sistem biologis seperti darah.

Untuk membantu Anda menguasai materi ini, artikel ini menyajikan kumpulan lengkap contoh soal larutan buffer atau larutan penyangga yang dirancang khusus untuk memperdalam pemahaman Anda tentang materi krusial ini dalam kimia. Anda akan menemukan beragam jenis soal, dimulai dengan 20 soal pilihan ganda yang mencakup identifikasi komponen larutan buffer, prinsip kerja larutan penyangga, serta perhitungan pH menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch untuk buffer asam maupun basa. Selain itu, terdapat 5 soal isian singkat untuk menguji pengetahuan faktual dan istilah penting terkait larutan buffer. Untuk mengasah kemampuan analisis dan penyelesaian masalah, kami menyediakan 5 soal esai/uraian yang membutuhkan penjelasan mendalam, langkah-langkah perhitungan terperinci, dan pemahaman konsep yang kuat. Terakhir, ada 2 soal mencocokkan untuk menguji asosiasi antara konsep dan definisinya. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban yang jelas dan pembahasan singkat yang membantu Anda memahami alasan di balik jawaban yang benar. Dengan mempelajari contoh-contoh soal ini, Anda akan lebih siap menghadapi ujian dan menguasai konsep larutan buffer secara menyeluruh.

A. Soal Pilihan Ganda (Multiple Choice)

Larutan buffer adalah larutan yang…
A. pH-nya selalu netral
B. pH-nya berubah drastis saat ditambahkan sedikit asam atau basa
C. mampu mempertahankan pH-nya meskipun ditambahkan sedikit asam atau basa
D. selalu bersifat asam
E. selalu bersifat basa
Komponen utama dari larutan buffer asam adalah…
A. Asam kuat dan basa kuat
B. Asam lemah dan basa kuat
C. Asam lemah dan garamnya yang mengandung basa konjugasi
D. Basa lemah dan garamnya yang mengandung asam konjugasi
E. Asam kuat dan garamnya
Berikut ini adalah contoh pasangan senyawa yang dapat membentuk larutan buffer asam, KECUALI…
A. CH₃COOH dan CH₃COONa
B. H₂CO₃ dan NaHCO₃
C. HCN dan KCN
D. HCl dan NaCl
E. H₃PO₄ dan NaH₂PO₄
Bagaimana larutan buffer asam (misalnya CH₃COOH/CH₃COO⁻) mempertahankan pH-nya saat ditambahkan sedikit asam (H⁺)?
A. Ion H⁺ akan bereaksi dengan CH₃COOH
B. Ion H⁺ akan bereaksi dengan CH₃COO⁻ membentuk CH₃COOH
C. Ion H⁺ akan bereaksi dengan air membentuk H₃O⁺
D. Ion H⁺ akan dinetralkan oleh garamnya
E. Ion H⁺ akan mengendap
Bagaimana larutan buffer basa (misalnya NH₃/NH₄⁺) mempertahankan pH-nya saat ditambahkan sedikit basa (OH⁻)?
A. Ion OH⁻ akan bereaksi dengan NH₃
B. Ion OH⁻ akan bereaksi dengan NH₄⁺ membentuk NH₃ dan H₂O
C. Ion OH⁻ akan bereaksi dengan H₂O
D. Ion OH⁻ akan dinetralkan oleh garamnya
E. Ion OH⁻ akan mengendap
Manakah dari kombinasi berikut yang TIDAK dapat membentuk larutan buffer?
A. Larutan CH₃COOH dan larutan CH₃COONa
B. Larutan NH₃ dan larutan NH₄Cl
C. Larutan HCl dan larutan NaCl
D. Larutan H₂CO₃ dan larutan NaHCO₃
E. Larutan H₃PO₄ dan larutan NaH₂PO₄
Suatu larutan buffer mengandung 0.1 M CH₃COOH (Ka = 1.8 × 10⁻⁵) dan 0.1 M CH₃COONa. Berapakah pH larutan tersebut?
A. 3.75
B. 4.75
C. 5.75
D. 6.75
E. 7.00
Suatu larutan buffer basa mengandung 0.1 M NH₃ (Kb = 1.8 × 10⁻⁵) dan 0.1 M NH₄Cl. Berapakah pOH larutan tersebut?
A. 3.75
B. 4.75
C. 5.75
D. 9.25
E. 10.25
Jika konsentrasi asam lemah sama dengan konsentrasi basa konjugasinya dalam larutan buffer asam, maka pH = …
A. pKa
B. 7
C. pKb
D. 14 – pKa
E. log Ka
Jika konsentrasi basa lemah sama dengan konsentrasi asam konjugasinya dalam larutan buffer basa, maka pOH = …
A. pKa
B. 7
C. pKb
D. 14 – pKb
E. log Kb
Pernyataan yang benar tentang kapasitas buffer adalah…
A. Kapasitas buffer meningkat seiring penurunan konsentrasi komponen buffer
B. Kapasitas buffer adalah kemampuan buffer untuk mengubah pH secara drastis
C. Kapasitas buffer menunjukkan seberapa banyak asam atau basa yang dapat ditambahkan sebelum pH berubah signifikan
D. Kapasitas buffer tidak bergantung pada konsentrasi komponen buffer
E. Kapasitas buffer hanya berlaku untuk larutan asam
Sistem buffer yang bekerja dalam darah manusia untuk menjaga pH adalah…
A. CH₃COOH/CH₃COO⁻
B. NH₃/NH₄⁺
C. H₂CO₃/HCO₃⁻
D. HCl/Cl⁻
E. H₂SO₄/HSO₄⁻
Larutan yang terbentuk dari campuran 100 mL 0.2 M CH₃COOH dengan 50 mL 0.1 M NaOH akan membentuk…
A. Larutan asam kuat
B. Larutan basa kuat
C. Larutan buffer asam
D. Larutan buffer basa
E. Larutan garam netral
Jika 10 mL larutan HCl 0.1 M ditambahkan ke dalam 100 mL larutan buffer yang mengandung 0.1 M CH₃COOH dan 0.1 M CH₃COONa, maka…
A. pH larutan akan berubah drastis
B. pH larutan akan tetap 7
C. pH larutan akan sedikit menurun
D. pH larutan akan sedikit meningkat
E. Konsentrasi CH₃COOH akan berkurang
Fungsi utama larutan buffer dalam industri farmasi adalah…
A. Meningkatkan kelarutan obat
B. Menjaga stabilitas pH obat
C. Mempercepat reaksi obat
D. Mengurangi efek samping obat
E. Memberi warna pada obat
Persamaan Henderson-Hasselbalch untuk larutan buffer asam adalah…
A. pH = pKb + log ([Garam]/[Asam Lemah])
B. pH = pKa + log ([Asam Lemah]/[Garam])
C. pH = pKa + log ([Garam]/[Asam Lemah])
D. pOH = pKb + log ([Asam Lemah]/[Basa Lemah])
E. pH = -log [H⁺]
Berikut ini adalah ciri-ciri larutan buffer, KECUALI…
A. Mengandung asam lemah dan basa konjugasinya
B. Mengandung basa lemah dan asam konjugasinya
C. pH-nya tidak berubah saat ditambahkan air
D. pH-nya berubah drastis saat ditambahkan asam kuat dalam jumlah besar
E. pH-nya tetap stabil saat diencerkan
Sebuah larutan buffer dibuat dari 0.2 mol NH₃ dan 0.2 mol NH₄Cl dalam 1 L air. Jika ditambahkan 0.01 mol NaOH, apa yang akan terjadi?
A. pH akan menurun drastis
B. pH akan meningkat drastis
C. pH akan sedikit meningkat
D. pH akan sedikit menurun
E. Tidak ada perubahan pH sama sekali
Pada larutan buffer asam, penambahan basa kuat akan menyebabkan…
A. Peningkatan konsentrasi asam lemah
B. Penurunan konsentrasi basa konjugasi
C. Peningkatan konsentrasi basa konjugasi
D. Penurunan pH larutan
E. Peningkatan konsentrasi H⁺
Larutan buffer yang terbentuk dari campuran 100 mL 0.1 M NH₃ dan 50 mL 0.1 M HCl akan memiliki sifat… (Kb NH₃ = 1.8 × 10⁻⁵)
A. Asam kuat
B. Basa kuat
C. Buffer asam
D. Buffer basa
E. Netral

B. Soal Isian Singkat (Short Answer)

Larutan yang dapat mempertahankan pH-nya dari penambahan sedikit asam, basa, atau pengenceran disebut larutan ______________.
Larutan buffer asam tersusun atas asam lemah dan ______________.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung pH larutan buffer asam adalah persamaan ______________.
Buffer karbonat (H₂CO₃/HCO₃⁻) berperan penting dalam menjaga pH ______________ tubuh manusia.
Kapasitas buffer akan maksimal jika konsentrasi asam lemah dan basa konjugasinya ______________.

C. Soal Esai/Uraian

Jelaskan mekanisme kerja larutan buffer asam (contoh: CH₃COOH/CH₃COO⁻) dalam mempertahankan pH-nya ketika ditambahkan sedikit asam kuat dan sedikit basa kuat.
Suatu larutan buffer dibuat dengan mencampurkan 100 mL larutan CH₃COOH 0.2 M (Ka = 1.8 × 10⁻⁵) dengan 100 mL larutan NaOH 0.1 M. Hitunglah pH larutan buffer yang terbentuk.
Jelaskan konsep kapasitas buffer. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kapasitas buffer?
Bagaimana perbedaan antara larutan buffer dan larutan asam/basa biasa dalam menanggapi penambahan sejumlah kecil asam kuat atau basa kuat?
Sebuah larutan buffer mengandung 0.05 M NH₃ dan 0.05 M NH₄Cl. Jika nilai Kb NH₃ adalah 1.8 × 10⁻⁵, hitunglah pH larutan buffer tersebut.

D. Soal Mencocokkan

Cocokkan pernyataan di kolom kiri dengan istilah yang tepat di kolom kanan.

Larutan Penyangga Asam ↔ Campuran asam lemah dan garamnya
Larutan Penyangga Basa ↔ Campuran basa lemah dan garamnya

Kunci Jawaban dan Pembahasan

A. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

C. mampu mempertahankan pH-nya meskipun ditambahkan sedikit asam atau basa
Pembahasan singkat: Ini adalah definisi dasar dari larutan buffer.
C. Asam lemah dan garamnya yang mengandung basa konjugasi
Pembahasan singkat: Larutan buffer asam terdiri dari pasangan asam lemah dan basa konjugasinya.
D. HCl dan NaCl
Pembahasan singkat: HCl adalah asam kuat, sehingga kombinasi ini tidak dapat membentuk larutan buffer. Pilihan lainnya adalah pasangan asam lemah/basa konjugasi.
B. Ion H⁺ akan bereaksi dengan CH₃COO⁻ membentuk CH₃COOH
Pembahasan singkat: Basa konjugasi (CH₃COO⁻) akan menetralkan H⁺ yang ditambahkan, membentuk asam lemah (CH₃COOH) sehingga perubahan pH minimal.
B. Ion OH⁻ akan bereaksi dengan NH₄⁺ membentuk NH₃ dan H₂O
Pembahasan singkat: Asam konjugasi (NH₄⁺) akan menetralkan OH⁻ yang ditambahkan, membentuk basa lemah (NH₃) dan air sehingga perubahan pH minimal.
C. Larutan HCl dan larutan NaCl
Pembahasan singkat: HCl adalah asam kuat. Larutan buffer harus mengandung asam/basa lemah dan konjugasinya.
B. 4.75
Pembahasan singkat: Gunakan rumus pH = pKa + log ([Garam]/[Asam Lemah]). Karena [CH₃COOH] = [CH₃COONa], maka [Garam]/[Asam Lemah] = 1, sehingga log 1 = 0. pH = pKa = -log(1.8 × 10⁻⁵) ≈ 4.75.
B. 4.75
Pembahasan singkat: Gunakan rumus pOH = pKb + log ([Garam]/[Basa Lemah]). Karena [NH₃] = [NH₄Cl], maka [Garam]/[Basa Lemah] = 1, sehingga log 1 = 0. pOH = pKb = -log(1.8 × 10⁻⁵) ≈ 4.75.
A. pKa
Pembahasan singkat: Jika [Asam Lemah] = [Garam], maka log ([Garam]/[Asam Lemah]) = log 1 = 0. Jadi pH = pKa.
C. pKb
Pembahasan singkat: Jika [Basa Lemah] = [Garam], maka log ([Garam]/[Basa Lemah]) = log 1 = 0. Jadi pOH = pKb.
C. Kapasitas buffer menunjukkan seberapa banyak asam atau basa yang dapat ditambahkan sebelum pH berubah signifikan
Pembahasan singkat: Kapasitas buffer adalah ukuran kemampuan larutan buffer untuk menahan perubahan pH.
C. H₂CO₃/HCO₃⁻
Pembahasan singkat: Sistem buffer karbonat adalah salah satu buffer utama dalam darah manusia.
C. Larutan buffer asam
Pembahasan singkat: Reaksi: CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O. Mol awal CH₃COOH = 100 mL × 0.2 M = 20 mmol. Mol awal NaOH = 50 mL × 0.1 M = 5 mmol. Setelah reaksi, akan tersisa CH₃COOH (20-5 = 15 mmol) dan terbentuk CH₃COONa (5 mmol). Ini adalah campuran asam lemah dan garamnya, membentuk buffer asam.
C. pH larutan akan sedikit menurun
Pembahasan singkat: Buffer akan menahan perubahan pH, tetapi penambahan asam tetap akan sedikit menurunkan pH, meskipun tidak drastis.
B. Menjaga stabilitas pH obat
Pembahasan singkat: Banyak obat sensitif terhadap perubahan pH, sehingga buffer digunakan untuk menjaga stabilitasnya.
C. pH = pKa + log ([Garam]/[Asam Lemah])
Pembahasan singkat: Ini adalah bentuk standar persamaan Henderson-Hasselbalch untuk buffer asam.
D. pH-nya berubah drastis saat ditambahkan asam kuat dalam jumlah besar
Pembahasan singkat: Larutan buffer memiliki kapasitas terbatas. Jika ditambahkan asam/basa kuat dalam jumlah besar yang melebihi kapasitasnya, pH akan berubah drastis.
C. pH akan sedikit meningkat
Pembahasan singkat: Penambahan basa (NaOH) akan menyebabkan sedikit peningkatan pH, tetapi tidak drastis karena adanya efek buffer.
C. Peningkatan konsentrasi basa konjugasi
Pembahasan singkat: Basa kuat (OH⁻) akan bereaksi dengan asam lemah (HA) membentuk basa konjugasi (A⁻) dan H₂O. HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O.
D. Buffer basa
Pembahasan singkat: Reaksi: NH₃ + HCl → NH₄Cl. Mol awal NH₃ = 100 mL × 0.1 M = 10 mmol. Mol awal HCl = 50 mL × 0.1 M = 5 mmol. Setelah reaksi, akan tersisa NH₃ (10-5 = 5 mmol) dan terbentuk NH₄Cl (5 mmol). Ini adalah campuran basa lemah dan garamnya, membentuk buffer basa.

B. Kunci Jawaban Isian Singkat

Larutan buffer (atau larutan penyangga)
basa konjugasinya
Henderson-Hasselbalch
darah
sama (atau mendekati sama)

C. Kunci Jawaban Esai/Uraian

Mekanisme Kerja Larutan Buffer Asam (CH₃COOH/CH₃COO⁻):
- Ketika ditambahkan sedikit asam kuat (H⁺): Ion H⁺ yang ditambahkan akan segera bereaksi dengan basa konjugasi (CH₃COO⁻) yang ada dalam larutan buffer. Reaksi yang terjadi adalah: CH₃COO⁻(aq) + H⁺(aq) → CH₃COOH(aq). Dengan demikian, sebagian besar ion H⁺ yang masuk akan diubah menjadi asam lemah CH₃COOH yang tidak banyak mempengaruhi pH larutan.
- Ketika ditambahkan sedikit basa kuat (OH⁻): Ion OH⁻ yang ditambahkan akan segera bereaksi dengan asam lemah (CH₃COOH) yang ada dalam larutan buffer. Reaksi yang terjadi adalah: CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l). Dengan demikian, sebagian besar ion OH⁻ yang masuk akan dinetralkan dan diubah menjadi air serta basa konjugasi, sehingga perubahan pH minimal.
Perhitungan pH Larutan Buffer:
Mula-mula, hitung mol masing-masing reaktan:
Mol CH₃COOH = Volume × Konsentrasi = 100 mL × 0.2 M = 20 mmol
Mol NaOH = Volume × Konsentrasi = 100 mL × 0.1 M = 10 mmol
Reaksi yang terjadi:
CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l)
Mula-mula: 20 mmol        10 mmol              –
Bereaksi:    -10 mmol        -10 mmol            +10 mmol
Akhir:        10 mmol              0                   10 mmol

Larutan akhir mengandung sisa CH₃COOH (asam lemah) dan CH₃COONa (garam yang menghasilkan basa konjugasi CH₃COO⁻). Ini adalah larutan buffer asam.
Volume total larutan = 100 mL + 100 mL = 200 mL
[CH₃COOH] = 10 mmol / 200 mL = 0.05 M
[CH₃COO⁻] = 10 mmol / 200 mL = 0.05 M

Gunakan persamaan Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log ([Basa Konjugasi]/[Asam Lemah])
pKa = -log Ka = -log (1.8 × 10⁻⁵) = 5 – log 1.8 ≈ 5 – 0.25 = 4.75
pH = 4.75 + log (0.05 / 0.05)
pH = 4.75 + log (1)
pH = 4.75 + 0
pH = 4.75
Konsep Kapasitas Buffer dan Faktor yang Mempengaruhinya:
Kapasitas buffer adalah ukuran kemampuan suatu larutan buffer untuk menahan perubahan pH ketika ditambahkan sejumlah kecil asam atau basa kuat. Semakin besar kapasitas buffer, semakin banyak asam atau basa kuat yang dapat ditambahkan sebelum pH larutan berubah secara signifikan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas buffer:
- Konsentrasi Komponen Buffer: Kapasitas buffer berbanding lurus dengan konsentrasi komponen-komponennya (asam lemah dan basa konjugasi, atau basa lemah dan asam konjugasi). Semakin tinggi konsentrasi kedua komponen, semakin besar kapasitas buffer karena tersedia lebih banyak ‘penangkal’ untuk menetralkan asam atau basa yang masuk.
- Perbandingan Konsentrasi Asam Lemah dan Basa Konjugasi (atau Basa Lemah dan Asam Konjugasi): Kapasitas buffer akan maksimal ketika perbandingan konsentrasi asam lemah dan basa konjugasinya (atau sebaliknya) mendekati 1:1. Pada titik ini, larutan memiliki jumlah yang setara dari kedua ‘penangkal’ sehingga dapat menetralkan baik asam maupun basa secara efektif.
Perbedaan Larutan Buffer dan Larutan Asam/Basa Biasa:
- Larutan Asam/Basa Biasa (non-buffer): Ketika sejumlah kecil asam kuat atau basa kuat ditambahkan ke dalam larutan asam atau basa biasa (misalnya HCl atau NaOH), pH larutan akan mengalami perubahan yang sangat drastis. Hal ini karena tidak ada komponen yang mampu menetralkan asam atau basa tambahan tersebut secara efektif, sehingga konsentrasi H⁺ atau OH⁻ langsung meningkat atau menurun tajam.
- Larutan Buffer: Sebaliknya, ketika sejumlah kecil asam kuat atau basa kuat ditambahkan ke dalam larutan buffer, pH larutan hanya akan berubah sedikit atau relatif stabil. Ini terjadi karena komponen asam lemah/basa konjugasi (atau basa lemah/asam konjugasi) dalam buffer akan bereaksi dengan asam atau basa yang ditambahkan, mengubahnya menjadi spesies yang tidak terlalu mempengaruhi pH, sehingga menekan perubahan pH. Kemampuan inilah yang menjadi ciri khas dan fungsi utama larutan buffer.
Perhitungan pH Larutan Buffer Basa:
Diketahui:
[NH₃] = 0.05 M (basa lemah)
[NH₄Cl] = 0.05 M (garam, menghasilkan asam konjugasi NH₄⁺)
Kb NH₃ = 1.8 × 10⁻⁵
Gunakan persamaan Henderson-Hasselbalch untuk buffer basa:
pOH = pKb + log ([Asam Konjugasi]/[Basa Lemah])
pKb = -log Kb = -log (1.8 × 10⁻⁵) = 5 – log 1.8 ≈ 5 – 0.25 = 4.75
pOH = 4.75 + log (0.05 / 0.05)
pOH = 4.75 + log (1)
pOH = 4.75 + 0
pOH = 4.75

Untuk mencari pH, gunakan hubungan:
pH + pOH = 14
pH = 14 – pOH
pH = 14 – 4.75
pH = 9.25

D. Kunci Jawaban Mencocokkan

Larutan Penyangga Asam ↔ Campuran asam lemah dan garamnya
Larutan Penyangga Basa ↔ Campuran basa lemah dan garamnya