LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER

Pembuatan Larutan Buffer

Kelompok :

Ruchyan Intani (13304241073)

Nurul Endah R (13304241074)

Ajeng Narulita Kusumas Tuti (13304244005)

Lanna Murpi Pertiwi (13304244010)

Yosi Titriasari Arumadewi (13304244014)

Pendidikan Biologi Internasional 2013

JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

PEMBUATAN LARUTAN PENYANGGA (BUFFER)

A. Tujuan

Membuat larutan penyangga Na-fosfat 0,2 M yang mempunyai pH 6,5 – 7,5.

B. Dasar Teori

1. PENGERTIAN LARUTAN BUFFER

Larutan penyangga (buffer) adalah larutan yang dapat menjaga

(mempertahankan) pH-nya dari penambahan asam, basa, maupun pengenceran

oleh air. pH larutan buffer tidak berubah (konstan) setelah penambahan sejumlah

asam, basa, maupun air. Larutan buffer mampu menetralkan penambahan asam

maupun basa dari luar.

Larutan buffer merupakan campuran dari asam lemah dan basa konyugasinya

maupun basa lemah dan asam konyugasinya. Sebagai contoh, campuran dari

larutan CH3COOH (asam lemah) dan larutan CH3COONa (basa konjugasi)

membentuk larutan buffer asam. Sedangkan salah satu contoh buffer basa yang

sering digunakan di laboratorium adalah campuran dari larutan NH3 (basa lemah)

dan NH4Cl (asam konjugasi).

Larutan buffer atau larutan penyangga adalah larutan yang terdiri dari asam

lemah dan garamnya yang dapat mempertahankan dan menjaga pH. Dalam

memilih buffer yang harus diperhatikan adalah pH optimum serta sifat biologisnya.

Banyak jenis buffer yang mempunyai dampak terhadap sistem biologis, aktivitas

enzim, serta substrat atau kofaktor. Sebagai contoh, buffer fosfat akan menghambat

aktivitas dari beberapa metabolik enzim termasuk karboksilase, fumarase, dan

phospoglukomutase. Barbitruate menghambat proses fosforilai ksidatif.

Buffer yang paling sering digunakan dalam membuat preparat elektron

adalah buffer fosfat (baik natrium fosfat atau campuran sodium dan kalium fosfat)

dan buffer dibuat dari asam cacodylic. Keduanya memiliki kisaran pH 6,5-7,5,

yang cukup efektif dalam pembuatan larutan buffer dalam membuat preparat,

selain itu pH tersebut merupakan kisaran pH pada sebagian besar jaringan dan sel.

Buffer fosfat lebih murah jika dibandingkan degan buffer dari asam caccodlac

dan tidak beracun. Sayangnya, molekul fosfat memiliki dampak negatif karena dapat

bereaksi dengan reagen sitokimia atau garam yang mengandung organisme. Buffer

asam caccodilac beracun karena mengandung arseik dan lebih mahal, namun tidak

memiliki gugus yang reaktif dan sangat cocok digunakan untuk pH yang mendekati

netral dengan bahan yang mengandung muatan positif yang dapat bereaksi dengan

buffer fosfat.

Saat bekerja dengan beragai prosedur sitokimia, seringkali diperlukan

mempersiapkan media inkubasi dengan pH tinngi atau rendah, sehingga diperlukan

penggunaan buffer yang lain. Buffer yang lain akan menghasilkan gambar dengan

kualitas lebih rendah daripada bufer fosfat dan asam cacodylat, tetapi kondisi pH

diperlukan untuk beberapa reaksi yang diingikan membutuhkan jenis buffer yang lain.

Buffer Tris misalnya, digunakan untuk konsentrasi pH tinggi sedangkan buffer asetat

digunakan untuk kondisi pH rendah.

Semua larutan penyangga digunakan untuk menjaga pH yang diinginkan dan

tonisitas dari larutan pada level yang dapat mencegah peristiwa plasmolisis atau

pembengkakan sel dan jaringan.

Dalam mengatur pH larutan buffer, komponen pada buffer dan larutan fiksatif

juga harus diperhatikan. Jika buffe sodium fosfat digunakan pada sel yang sebelumnya

telah tumbuh pada medium yang mengandung garam, akan lebih sesuai jika

mengginakan NaOH atau HCl untuk mengatur pH, karena ion baru akan diperkenalkan

ke sistem. Selain itu, Senyawa yang digunakan akan bereaksi dengan ion clorida maka

asam asetat adalah alternatif terbaik untuk pH yang lebih rendah.

2. SIFAT LARUTAN BUFFER

Larutan penyangga atau larutan buffer atau merupakan suatu larutan yang

dapat mempertahankan nilai pH tertentu. Adapun sifat yang paling menonjol dari

larutan penyangga ini seperti pH larutan penyangga hanya berubah sedikit pada

penambahan sedikit asam kuat.

Disamping itu larutan penyangga merupakan larutan yang dibentuk oleh reaksi

suatu asam lemah dengan basa konjugatnya ataupun oleh basa lemah dengan asam

konjugatnya. Reaksi ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi. Disamping itu

mempunyai sifat berbeda dengan komponen-komponen pembentuknya.

3. KOMPONEN LARUTAN BUFFER

Secara umum, larutan penyangga digambarkan sebagai campuran yang terdiri

dari:

a. Asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A-), campuran ini menghasilkan

larutan bersifat asam.

b. Basa lemah (B) dan basa konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan

larutan bersifat basa.

Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:

a) Larutan penyangga yang bersifat asam

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH < 7). Untuk

mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang

merupakan basa konjugasi dari asamnya. Adapun cara lainnya yaitu

mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam

lemahnya dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan

garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan.

Pada umumnya basa kuat yang digunakan seperti natrium, kalium, barium,

kalsium, dan lain-lain.

b) Larutan penyangga yang bersifat basa

Larutan ini mempertahankan pH pada daerah basa (pH > 7). Untuk

mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang

garamnya berasal dari asam kuat. Adapun cara lainnya yaitu dengan

mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat dimana basa

lemahnya dicampurkan berlebih.

4. CARA KERJA LARUTAN BUFFER

Pada bahasan sebelumnya telah disebutkan bahwa larutan penyangga

mengandung komponen asam dan basa dengan asam dan basa konjugasinya, sehingga

dapat mengikatbaik ion H+ maupun ion OH-. Sehingga penambahan sedikit asam

kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signifikan. Berikut ini cara kerja

larutan penyangga:

a. Larutan penyangga asam

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung

CH3COOH dan CH3COO- yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses

sebagai berikut:

1). Pada penambahan asam

Penambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke kiri.

Dimana ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH3COO-

membentuk molekul CH3COOH.

CH3COO-(aq) + H+(aq) → CH3COOH(aq)

2). Pada penambahan basa

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion OH- dari basa itu

akan bereaksi dengan ion H+ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan

kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ dapat

dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan berkurangnya komponen

asam (CH3COOH), bukan ion H+. Basa yang ditambahkan tersebut bereaksi

dengan asam CH3COOH membentuk ion CH3COO- dan air.

CH3COOH(aq) + OH-(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l)

b. Larutan penyangga basa

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung

NH3 dan NH4+ yang mengalami kesetimbangan. Dengan proses sebagai

berikut:

1). Pada penambahan asam

Jika ditambahkan suatu asam, maka ion H+ dari asam akan mengikat

ion OH-. Hal tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan,

sehingga konsentrasi ion OH- dapat dipertahankan. Disamping itu

penambahan ini menyebabkan berkurangnya komponen basa (NH3),

bukannya ion OH-. Asam yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH3

membentuk ion NH4+.

NH3 (aq) + H+(aq) → NH4+ (aq)

2). Pada penambahan basa

Jika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka kesetimbangan

bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH- dapat dipertahankan. Basa yang

ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH4+), membentuk

komponen basa (NH3) dan air.

NH4+ (aq) + OH-(aq) → NH3 (aq) + H2O(l)

5. MENGHITUNG pH LARUTAN BUFFER

a. Larutan penyangga asam

Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+ dalam

suatu larutan dengan rumus berikut:

atau

dengan, Ka = tetapan ionisasi asam lemah

a = jumlah mol asam lemah

g = jumlah mol basa konjugasi

b. Larutan penyangga basa

Dapat digunakan tetapan ionisasi dalam menentukan konsentrasi ion H+

dalam suatu larutan dengan rumus berikut:

atau

dengan, Kb = tetapan ionisasi basa lemah

b = jumlah mol basa lemah

g = jumlah mol asam konjugasi

Sedangkan mol dapat dihitung dengan rumus:

Dan Ka atau Kb dapat dihitung dengan rumus:

6. FUNGSI LARUTAN BUFFER

Adanya larutan penyangga ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari

seperti pada obat-obatan, fotografi, industri kulit dan zat warna. Selain aplikasi

tersebut, terdapat fungsi penerapan konsep larutan penyangga ini dalam tubuh

manusia seperti pada cairan tubuh.

Cairan tubuh ini bisa dalam cairan intrasel maupun cairan ekstrasel. Dimana

sistem penyangga utama dalam cairan intraselnya seperti H2PO4- dan HPO42- yang

dapat bereaksi dengan suatu asam dan basa. Adapun sistem penyangga tersebut,

dapat menjaga pH darah yang hampir konstan yaitu sekitar 7,4.

Selain itu penerapan larutan penyangga ini dapat kita temui dalam kehidupan

sehari-hari seperti pada obat tetes mata.

7. MACAM-MACAM LARUTAN BUFFER

a. Buffer asam caccodylat

Buffer cacodylate digunakan untuk pH fisiologi dan biasanya dibentuk

dari garam sodium dan asam cacodylat dengan rumus kimia (CH3)3AsO2Na.

Bahan yang dibutuhkan

Air suling

Sodium cacodylat

HCL

pH meter

Prosedure

Untuk membuat 0,1M buffer cacodylat dengan pH 6,4-7,4, harus

dipersiapkan dua macam larutan. Larutan A adalam 0,2M sodium cacodylat.

Untuk membuat 0,2M sodium cacodylat, larutkan 4,28g sodium cacodylat

dalam 100 ml air suling dan atur pH hingga 7,2-7,4 dengan 0,1N HCl. Larutan

B adalah 0,2N HCl dibuat dengan menambahkan 16,6 mL HCl kedalam 1L air

suling. Untuk membuat larutan buffer, larutkan 50ml larutan A dengan larutan

B kemudian tambahkan air suling hingga volumemencapai 100 ml. Volume

larutan B bergantung pada pH yang diinginkan. Volume larutan B yang

dibutuhkan untuk pH beberapa pH dapat dilihat pada tabel dibawah

pH yang diinginkan pada suhu ruang Volume larutan B (mL)

6,4

6,6

6,8

7,0

7,2

7,4

36,8

26,8

18,8

12,8

8,4

5,6

b. Buffer Tris

Buffer Tris tidak dianjurkan sebaga salah satu buffer yang dignakan

dalam membuat preparat mikroskop elektron, karena akan bereaksi dengan

aldehid . Tetapi buffer ini merupakan iliha terbaik jika menginginkan pH

diatas 7,4.

Bahan yang dibutuhkan

o Air suling

o Tris (hidroksimetil) aminomethan

o HCl

Prosedur

o Larutan A: 0,2 Tris (2,4g tris dalam 100 ml air)

o Larutan B: 0,1 HCL (1,8 mL 36-38% HCL dalam 100 mL air)

o Untuk mempersiapkan 0,05 M buffer tris pada pH yang spesifik, 25

larutan A ditambahkan pada larutan B. Volume larutan B dan pH

dapat dilihat pada tabel dibawah. Kedua larutan kemudian dilarutkan

dalam air suling hingga 100 ml.

pH yang diinginkan pada suhu ruang Volume larutan B (mL)

7,4

7,6

7,8

8,0

8,2

8,4

8,6

8,8

9,0

9,2

42,0

38,5

34,5

29,0

23,0

17,5

13,0

9,0

6,5

4,0

c. Buffer Sodium Asetat

Buffer sodium asetat digunakan apabila diperlukan pada pH rendah.

Bahan yang dibutuhkan:

o Air Suling

o Sodium astat (CH3COONa)

Prosedur :

o Menyiapkan larutan:

Larutan A: 0,2M sodium asetat (2,72g sodium asetat dalam 1L air)

Larutan B: 0,2M asam asetat (1,2g asam asetat dalam 100 mL air)

o Untuk mempersiapkan buffer asam asetat pada pH tertentu kedua

larutan dicampur dengan perbandingan yang dapat dilihat pada tabel

dibawah.

pH yang diinginkan pada

suhu ruang

Volume larutan A (mL) Volume larutan B (mL)

3,6

4,0

4,2

4,4

4,6

4,8

5,0

5,2

5,4

5,6

8

13

20

30

40

50

60

70

80

90

92

87

80

70

60

50

40

30

20

10

C. Alat dan Bahan

1. Alat

Gelas beker 250 ml

Gelas kimia 1000 m

Erlenmeyer 100 ml

Gelas ukur 100 ml

Kaca pengaduk

pH meter

Timbangan

Pipet

Spatula

Kalkulator

Lemari es

2. Bahan

Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O : 27,6 gram

Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O : 53,6 gram

Aquades

3. Cara Kerja4.

Menimbang Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O 27.6 gram dengan menggunakan timbangan

Menentukan pH yaitu pH 6,5 dan pH 7,5

Melarutkan Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O 53.6 gram dalam aquades hingga mencapai volume yang ditentukan dengan menggunakan magnetic stir di

dalamgelas kimia 1000ml

Menimbang Na-fosfat dibasis Na2HPO4.7H2O 53.6 gram dengan menggunakan timbangan

Melarutkan Na-fosfat monobasis NaH2PO4.H2O 27.6 gram dalam aquades hingga mencapai volume 1liter dengan menggunakan magnetic stir di dalam gelas kimia

1000 ml

Menghitung volume perbandingan monobasis dan dibasis yang akan dicampurkan yaitu Ph 6,5 dengan perbandingan monobasis sebanyak 69,4 ml dan dibasis

sebanyak 30,6 ml. sedangkan untuk pH 7,5 monobasis sebanyak 18,7 ml dan dibasis sebanyak 81,3 ml.

D. Pembahasan1. Perhitungan volume larutan :

a. Diketahui: Larutan natrium fosfat monobasis (NaH2PO4.H2O) (massa: 27,6g) Larutan natrium fosfat dibasis (Na2HPO4.7H2O) (massa: 52,6 g) Larutan buffer fosfat 0,2M

Ditanya:

Volume larutan natrium fosfat monobasis dan natrium fosfat monobasis yang diperlukan

untuk membuat larutn buffer dengan pH 6,5 dan 7,5

Jawab:

Asam lemah = NaH2PO4.H2O

Garam = Na2HPO4.7H2O

n=massaMr

M= nV (L)

Mol NaH2PO4.H2O = 27,6139

=0,2

Mol Na2HPO4.7H2O = 52,6268

=0,2

Konsentrasi NaH2PO4.H2O dalam 1 L larutan = 0,21

=0,2M

Jika telah sesuai, dimasukkan ke dalam lemari pendingin.

Jika telah sesuai dengan pH yang diinginkan, dimasukkan ke dalam lemari pendingin dengan menggunakan tabung erlemeyer

Konsentrasi Na2HPO4.7H2O dalam 1 L larutan = 0,21

=0,2 M

a. Larutan buffer dengan pH 6,5

PH=-log [H+]

6,5= -log [H+]

[H+]= 10-6,5

¿

10-6,5 ¿1,38 ×10−7 mol asammol garam

10-13 ¿0,19 ×10−13( mol asammol garam )

2

( mol asammol garam )

2

=¿ 10,19

mol garammol asam ¿ 1

0,44

n=M × V

Perbandingan mol NaH2PO4.H2O dan Na2HPO4.7H2O =M NaH 2 PO4

× V NaH 2 PO4

M Na2 H PO4×V Na2 H PO4

;

karena Molaritas keduanya sama maka perbandingan mol NaH2PO4.H2O dan Na2HPO4.7H2O sama dengan perbandingan volume keduanya

Misal volume NaH2PO4.H2O = x dan volume Na2HPO4.7H2O = y maka:

xy= 1

0,44→ y=0,44 x

x+ y=100

x+0,44 x=100

1,44 x=100 → x=69,4 ; y=30,6

Maka volume NaH2PO4.H2O yang dibutuhkan adalah 69,4 mL dan volume Na2HPO4.7H2O yang dibutuhkan adalah 30,6 mL

b. Larutan buffer dengan pH 7,5

PH=-log [H+]

7,5= -log [H+]

[H+]= 10-6,5

¿

10-7,5 ¿1,38 ×10−7 mol asammol garam

10-15 ¿19 ×10−15( mol asammol garam )

2

( mol asammol garam )

2

=¿ 119

mol garammol asam ¿ 1

4,36

Misal volume NaH2PO4.H2O = x dan volume Na2HPO4.7H2O = y maka:

xy= 1

4,36→ y=4,36 x

x+ y=100

x+4,36 x=100

5,36 x=100 → x=18,7 ; y=81,3

Maka volume NaH2PO4.H2O yang dibutuhkan adalah 18,7 mL dan volume Na2HPO4.7H2O yang dibutuhkan adalah 81,3 mL

E. KesimpulanLarutan buffer atau penyangga Na-fosfat 0,2 M yang mempunyai pH 6,5 dan 7,5 dapat dibuat dengan perbandingan volume sebagai berikut :

Larutan buffer ke Volume NaH2PO4.H2O Volume Na2HPO4.7H2O pH

Pertama 69,4 mL 30,6 mL 6,5

Kedua 18,7 mL 81,3 mL 7,5

DAFTAR PUSTAKA

Brown, Theodore L and H. Eugene Lemay. 1981. Chemistry The Central Science. 2nd edition.

New Jersey: Prentice Hall Inc.

Chayen, J. Bitensky dkk. 1969. A Guide to Practical Histochemistry. Philladelphia:

Lippincott.

Dykstra, Michael J. 1993. A Manual of Applied Techniques for Biological Electron

Microscope. New York: Plenum Pulishing Corporation.

Heslop, R.B. and P.L. Robinson. 1960. Anorganic Chemistry. New York: Elsevier Publishing

Company.

Wilbraham, Antony C, dkk. 1993. Chemistry. California: Addison-Wesley Publishing

Company.