kesetimbangan ion dalam larutan

1. Larutan Asam Basa

Pada materi stoikiometri, Anda sudah belajar tentang titrasi asam kuat dan basa kuat menghasilkan garam yang bersifat netral (pH = 7). Apa yang terjadi jika zat yang dititrasi adalah asam lemah dan basa kuat atau asam kuat dan basa lemah atau asam lemah dan basa lemah? Untuk dapat menjawab masalah ini, Anda perlu memahami konsep hidrolisis dan prinsip larutan penyangga.
Anda sudah memahami bahwa reaksi asam kuat dan basa kuat akan menghasilkan garam yang bersifat netral. Contoh :
HCl(aq) + NaOH(aq) ? NaCl(aq) + H₂O(l)
Di dalam air, garam NaCl bersifat netral karena tidak memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan air sebagai pelarutnya sehingga konsentrasi molar H⁺ dan OH^– dalam larutan tidak berubah, masing-masing sebesar 1,0 × 10^–7 M (hasil ionisasi air). Perhatikan kurva titrasi pada Gambar 1.

Gambar 1. Kurva titrasi HCl-NaOH.

Dengan demikian, pada titrasi asam kuat dan basa kuat, titik stoikiometri dicapai pada pH = 7 (netral). Setelah titik setara tercapai, penambahan sedikit basa akan mengubah pH larutan sangat drastis. Jika asam lemah dan basa kuat atau asam kuat dan basa lemah direaksikan, garam yang terbentuk memiliki sifat berbeda dengan garamgaram netral seperti NaCl. Contoh :
HCl(aq) + NH₃(aq) ? NH₄Cl(aq)
Garam amonium klorida yang terbentuk bersifat reaktif terhadap air sebagai pelarutnya, khususnya ion NH₄⁺ yang berasal dari basa lemah. Mengapa? Di dalam larutan, NH₄Cl berada dalam bentuk ion-ionnya. Jika Anda bandingkan kekuatan asam antara ion NH₄⁺ dan H₂O, mana yang lebih kuat? Lihat kekuatan asam basa konjugat pada materi Asam dan Basa.
Ion NH₄⁺ merupakan asam konjugat yang lebih kuat dari H₂O sehingga ion NH₄⁺ dapat melepaskan proton membentuk NH₃ dan ion H₃O⁺ (Gambar 2).

Gambar 2. Kurva titrasi HCl-NH4OH

Persamaan reaksinya :
NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ? NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)
Pada materi stoikiometri, Anda sudah belajar tentang titrasi asam kuat dan basa kuat yaitu reaksi yang menghasilkan air hingga air terurai menjadi ion-ionnya. Oleh karena dalam larutan tersebut kelebihan ion H₃O⁺ maka dapat dipastikan larutan bersifat asam. Dengan demikian, jika Anda melakukan titrasi asam kuat oleh basa lemah, titik stoikiometri tidak pada pH = 7, tetapi di bawah 7. Setelah titik stoikiometri tercapai, penambahan NH₃ tetes demi tetes tidak meningkatkan pH larutan secara drastis, sebagaimana pada titrasi HCl dan NaOH, tetapi naik secara perlahan. Mengapa?
Jika ke dalam larutan NH₄Cl yang sudah terhidrolisis ditambah lagi NH₃ , dalam larutan akan terjadi kesetimbangan antara ion NH₄⁺ (dari NH₄Cl) dan NH₃ dari basa yang ditambahkan. Persamaannya sebagai berikut.
NH₄⁺(aq) ? NH₃(aq) + H⁺(aq)
Sistem reaksi tersebut merupakan kesetimbangan basa lemah dan asam konjugatnya (teori asam basa Bronsted-Lowry). Karena membentuk kesetimbangan maka semua Hukum-Hukum Kesetimbangan berlaku di sini. Akibatnya, penambahan NH₃ akan bereaksi dengan proton (ion H⁺  dan sistem akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri. Dengan demikian, penambahan NH₃ berlebih dianggap sebagai gangguan dan sistem berupaya meminimalkan gangguan dengan cara menggeser posisi kesetimbangan untuk memperkecil gangguan tersebut.
Dampak dari pergeseran posisi kesetimbangan asam basa konjugat adalah kenaikan pH larutan relatif kecil. Inilah alasan mengapa penambahan basa setelah titik stoikiometri tercapai, perubahan pH larutan relatif kecil. Sistem larutan yang membentuk kesetimbangan antara basa lemah dan asam konjugatnya disebut larutan penyangga. Salah satu sifat penting dari larutan penyangga adalah dapat mempertahankan pH larutan dari gangguan penambahan asam atau basa.
Formula dari basa konjugat selalu memiliki jumlah atom H lebih sedikit dan memiliki muatan lebih negatif dibandingkan formula asam konjugatnya.

1. Hidrasi dan Hidrolisis Garam-Garam

Hidrolisis adalah reaksi dengan air menyebabkan air terionisasi. Suatu zat dikatakan terhidrolisis jika zat tersebut dalam larutannya dapat bereaksi dengan air sehingga air menjadi terionisasi.
2.1. Pengertian Hidrasi dan Hidrolisis
Suatu garam dalam pelarut air terurai membentuk ion-ionnya. Hasil pelarutan garam ini dapat bersifat netral, asam, atau basa. Sifat larutan garam ini bergantung pada sifat-sifat ionnya. Pelarutan garam dapat memengaruhi keadaan kesetimbangan ionisasi air. Anda sudah mengetahui bahwa air membentuk kesetimbangan dengan ion-ionnya.
H₂O(l) ? H⁺(aq) + OH^–(aq)
atau
2H₂O(l) ? H₃O⁺(aq) + OH^–(aq)
Garam-garam yang terlarut di dalam air mungkin terhidrasi atau terhidrolisis. Suatu garam dikatakan terhidrasi di dalam pelarut air jika ionionnya dikelilingi oleh molekul air akibat antaraksi dipol antara ion-ion garam dan molekul air. Antaraksi ion-ion garam dan molekul air membentuk kesetimbangan dan tidak mempengaruhi pH larutan. Suatu garam dikatakan terhidrolisis di dalam pelarut air jika ionionnya bereaksi dengan molekul air. Reaksi ion-ion garam dan air membentuk kesetimbangan dan mempengaruhi pH larutan.
Solvasi adalah proses ion atau molekul dikelilingi oleh pelarutnya. Jika pelarutnya air, dinamakan hidrasi.
2.1.1. Hidrasi Kation dan Anion
Hidrasi kation terjadi karena adanya antaraksi antara muatan positif kation dan pasangan elektron bebas dari atom oksigen dalam molekul air. Kation yang dapat dihidrasi adalah kation-kation lemah, seperti ion kalium (K⁺), yaitu kation yang memiliki ukuran besar dengan muatan listrik rendah. Kation-kation seperti ini berasal dari basa kuat, seperti Na⁺, K⁺, dan Ca²⁺. Contohnya :
K⁺(aq) + nH₂O(l) ? [K(H₂O)_n]⁺
Anion-anion yang dihidrasi adalah anion dari asam kuat atau anion yang bersifat basa konjugat sangat lemah. Anion-anion ini dihidrasi melalui antar aksi dengan atom hidrogen dari air. Misalnya :
NO₃^–(aq) + mH₂O(l) ? [NO₃(H₂O)_m]^–
Kation dan anion dari garam-garam yang terhidrasi di dalam air tidak bereaksi dengan molekul air. Oleh karena itu, anion atau kation seperti ini merupakan ion-ion bebas di dalam air (Gambar 3).

Gambar 3. Model hidrasi dari garam NaCl dalam pelarut air.

2.1.2. Hidrolisis Kation dan Anion
Kation-kation garam yang berasal dari basa lemah di dalam air dapat mengubah larutan menjadi asam. Kation-kation ini merupakan asam konjugat dari basa lemah, seperti Al³⁺, NH₄⁺, Li⁺, Be²⁺, dan Cu²⁺. Karena kation-kation tersebut merupakan asam konjugat dari basa lemah maka tingkat keasamannya lebih kuat daripada air. Oleh karenanya, kation-kation ini dapat menarik gugus OH^– dari molekul air dan meninggalkan sisa proton (H⁺) sehingga larutan bersifat asam.
Reaksi antara H₂O dan kation logam membentuk kesetimbangan. Dalam hal ini, molekul H₂O berperan sebagai basa Lewis atau akseptor proton menurut Bronsted-Lowry. Contohnya :
NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ? NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)
Al³⁺(aq) + 3H₂O(l) ? Al(OH)₃(aq) + 3H⁺(aq)
Anion-anion hasil pelarutan garam yang berasal dari asam lemah dapat mengubah pH larutan menjadi bersifat basa karena bereaksi dengan molekul air. Anion-anion seperti ini merupakan basa konjugat dari asam lemah, yaitu basa yang lebih kuat dibandingkan molekul H₂O. Karena itu, anion-anion tersebut dapat menarik proton (H⁺) dari molekul air dan meninggalkan sisa ion OH^– yang menyebabkan larutan garam bersifat basa. Contohnya:
F^–(aq) + H₂O(l) ? HF(aq) + OH^–(aq)
CN^–(aq) + H₂O(l) ? HCN(aq) + OH^–(aq)
Semua garam yang anionnya berasal dari asam lemah, seperti CH₃COONa, KCN, NaF, dan Na₂S akan terhidrolisis ketika dilarutkan di dalam air menghasilkan larutan garam yang bersifat basa. Reaksi kation atau anion dengan molekul air disebut hidrolisis. Dengan kata lain, hidrolisis adalah reaksi ion dengan air yang menghasilkan basa konjugat dan ion hidronium atau asam konjugat dan ion hidroksida.
Contoh Soal Garam yang Terhidrolisis (1) :
Manakah di antara NaCl, MgCl₂, dan AlCl₃ yang jika dilarutkan dalam air akan terhidrolisis?
Pembahasan :
Ion Cl^– berasal dari asam kuat atau basa konjugat yang lebih lemah dari air. Oleh karena itu, ion Cl^– tidak bereaksi dengan air. Kation Na⁺ dan Mg²⁺ berasal dari basa kuat dan merupakan kation berukuran relatif besar dengan muatan rendah sehingga tidak terhidrolisis. Ion Al³⁺ memiliki ukuran relatif sama dengan Mg²⁺, tetapi muatannya tinggi sehingga dapat bereaksi dengan air. Oleh karena itu, ion Al³⁺ terhidrolisis membentuk Al(OH)₃.
2.2. Derajat Keasaman Larutan Garam
Semua garam yang larut dalam air akan terurai membentuk ionionnya. Karena ion-ion garam dalam air ada yang terhidrolisis maka pelarutan garam-garam di dalam air dapat mengubah pH larutan menjadi bersifat asam atau basa.
2.2.1. Larutan Garam Bersifat Netral
Basa konjugat dari asam kuat tidak memiliki kemampuan menarik proton dari molekul air. Basa konjugat seperti ini merupakan basa-basa yang lebih lemah dari molekul air. Jika anion seperti Cl^– dan NO₃^– berada di dalam air, anion-anion tersebut tidak akan menarik H⁺ dari molekul air sehingga tidak mengubah pH larutan garam. Anion seperti itu hanya terhidrasi. Kation seperti K⁺ dan Na⁺ merupakan asam konjugat dari basa kuat. Kation seperti ini juga tidak memiliki kemampuan menarik gugus OH^– dari air sehingga tidak mengubah pH larutan. Ion-ion garam yang berasal dari basa kuat dan asam kuat tidak mengubah konsentrasi ion H⁺ dan OH^– hasil ionisasi air. Jadi, garam tersebut bersifat netral di dalam larutan atau memiliki pH = 7.
2.2.2. Larutan Garam Bersifat Basa
Dalam larutan CH₃COONa, spesi utamanya adalah ion Na⁺, ion CH₃COO^– , dan molekul H₂O. Ion Na⁺ adalah asam konjugat yang lebih lemah dari air sehingga tidak dapat menarik gugus OH^– dari air, tentunya tidak mengubah pH larutan. Ion CH₃COO^– merupakan basa konjugat dari asam lemah atau basa yang lebih kuat dari air sehingga CH₃COO^– dapat menarik proton dari molekul air menghasilkan CH₃COOH dan OH^–. Akibatnya, larutan menjadi basa.
Reaksi ion asetat dan air membentuk kesetimbangan, persamaan reaksinya:
CH₃COO^–(aq) + H₂O(l) ? CH₃COOH(aq) + OH^–(aq)
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini adalah :
Bagaimanakah menentukan nilai K_b dari ion asetat (K_b CH₃COO^–)?
Hal ini dapat ditentukan dari hubungan K_a, K_b, dan K_w. Jika persamaan K_a asam asetat dikalikan dengan persamaan K_b , ion asetat akan menghasilkan nilai K_w . Penentuan nilai K_b di atas sebagai berikut.
Jadi, untuk setiap pasangan asam lemah dan basa konjugatnya terdapat hubungan K_a, K_b, dan K_w. :
K_w = K_a(asam lemah) × K_b(basa konjugatnya)
Dengan kata lain, jika K_a atau K_w diketahui maka nilai tetapan K_b dapat ditentukan. Tetapan kesetimbangan untuk ion asetat adalah :
K_b (CH₃COO^–) =  =  = 5,6 × 10^–10
Jadi, nilai K_b untuk ion asetat sebesar 5,6 × 10^–10.
Dengan demikian, untuk setiap garam yang mengandung kation dari basa kuat (seperti, Na⁺ atau K⁺) dan anion dari asam lemah akan membentuk larutan bersifat basa. Nilai pH dari larutan garam yang anionnya terhidrolisis dapat ditentukan berdasarkan nilai K_b basa konjugat dan konsentrasi ion-ion dalam sistem kesetimbangan.
Contoh Soal Perhitungan pH Garam Berasal dari Asam Lemah (2) :
Hitunglah pH larutan NaF 0,3 M. Diketahui nilai K_a HF = 2 × 10^–4.
Penyelesaian :
Spesi utama dalam larutan : Na⁺, F^–, H₂O.
Karena F^– basa konjugat dari asam lemah HF maka F^– merupakan basa yang lebih kuat dari air sehingga dapat bereaksi dengan air. Persamaannya sebagai berikut.
F^–(aq) + H₂O(l) ? HF(aq) + OH^–(aq)
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut:
Nilai K_b dapat dihitung dari K_w dan K_a (HF) :
K_b =  =  = 1,4 × 10^–11.
Konsentrasi pada kesetimbangan adalah :

Konsentrasi Awal (mol L–1)		Konsentrasi Kesetimbangan (mol L–1)
[F–]0 = 0,3	xM	[F–] = 0,3 – x
[HF]0 = 0	?	[HF] = x
[OH–]0 = 0		[OH–] = x

K_b = 1,4 × 10^–10 =  =  ?
Nilai x ? 2 × 10^–6
Catatan:
Nilai x sangat kecil dibandingkan 0,3 maka x dapat diabaikan dalam penyebut.
Dengan demikian,
[OH^–] = x = 2 ×10^–6 M atau pOH = 5,69
pH = 14 – pOH = 8,31
Jadi, larutan bersifat basa.
Contoh Soal SPMB 2002 :
Peristiwa hidrolisis terjadi dalam larutan ….
A. natrium asetat
B. amonium sulfat
C. kalium sianida
D. amonium asetat
E. semua jawaban benar
Pembahasan :
Garam yang mengalami reaksi hidrolisis adalah jenis garam yang mengandung ion sisa asam lemah atau ion sisa basa lemah. Dalam hal ini, natrium asetat, amonium sulfat, kalium sianida, dan amonium asetat merupakan garam yang mengalami reaksi hidrolisis. Jadi, semua jawaban benar.
Jawabannya (E).
2.2.3. Larutan Garam Bersifat Asam
Beberapa garam menghasilkan larutan asam ketika dilarutkan dalam air. Misalnya, jika garam LiCl dilarutkan dalam air, akan terbentuk ion Li⁺ dan Cl^–. Ion Cl^– tidak memiliki afinitas terhadap proton, melainkan hanya terhidrasi sehingga tidak mengubah pH larutan. Ion Li⁺ adalah asam konjugat dari basa lemah sehingga tingkat keasamannya lebih kuat daripada H₂O. Oleh karena itu, asam tersebut dapat bereaksi dengan air menghasilkan proton. Persamaannya:
Li⁺(aq) + H₂O(l) ? LiOH(aq) + H⁺(aq)
Umumnya, garam-garam yang kationnya merupakan asam konjugat dari basa lemah akan membentuk larutan yang bersifat asam. Nilai pH dari larutan garam seperti ini dapat dihitung berdasarkan tetapan kesetimbangan asam konjugatnya.
Contoh Soal Perhitungan pH Garam Berasal dari Basa Lemah (3) :
Berapakah pH larutan NH₄Cl 0,1 M? Diketahui nilai K_b (NH₃) = 1,8 × 10^–5 .
Jawaban :
Spesi utama dalam larutan : NH₄⁺ , Cl–, dan H₂O.
Karena ion NH₄⁺ merupakan asam konjugat dari basa lemah maka ion tersebut lebih asam dari air sehingga dapat bereaksi dengan air dan melepaskan proton. Persamaannya :
NH₄⁺(aq) + H₂O(l) ? NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)
Tetapan kesetimbangannya adalah :
Nilai K_a (NH₄⁺) dihitung melalui hubungan :
K_a (NH₄⁺) = =
K_a (NH₄⁺) = 5,6 × 10^–10
Konsentrasi masing-masing spesi yang terdapat dalam keadaan kesetimbangan :

Konsentrasi Awal (mol L–1)		Konsentrasi Kesetimbangan (mol L–1)
[NH4+]0 = 0,1		[NH4+] = 0,1 – x
	xM
[NH3]0 = 0	?	[NH3] = x
[H3O+]0 = 0		[H3O+]0 = x

Dengan demikian,
5,6 x 10^–10 =  =
nilai x ? 7,5 × 10^–6 .
Konsentrasi ion H+ dalam larutan adalah
[H⁺] = x = 7,5 × 10^–6 M
Oleh karena itu, nilai pH = 5,13. Dengan demikian, larutan bersifat asam.
2.2.4. Larutan Garam Terhidrolisis Total
Selain garam-garam yang telah disebutkan sebelumnya, masih terdapat garam yang kedua ionnya memengaruhi pH larutan, seperti CH₃COONH₄ dan NH₄CN. Garam-garam tersebut di dalam air akan terurai membentuk ion-ion yang keduanya terhidrolisis. Oleh karena perhitungan untuk masalah ini sangat kompleks maka di sini hanya akan ditinjau secara kualitatif.
Anda dapat memperkirakan apakah larutan akan bersifat asam, basa, atau netral dengan cara membandingkan nilai K_a untuk ion asam konjugat terhadap nilai K_b dari ion basa konjugat. Jika nilai K_a lebih besar dari nilai K_b , larutan akan bersifat asam. Sebaliknya, jika nilai K_b lebih besar dari nilai K_a , larutan akan bersifat basa. Jika nilai Ka dan nilai K_b sama, larutan bersifat netral.
Tabel 1. Nilai pH Larutan Garam Terhidrolisis Total

Ka > Kb	pH < 7 (asam)
Kb > Ka	pH > 7 ( basa)
Ka = Kb	pH = 7 (netral)

Contoh Soal Penentuan Sifat Larutan Garam dari Tetapan Asam Basa (4) :
Ramalkan apakah larutan garam berikut bersifat asam, basa, atau netral:
(a) NH₄COOCH₃ ;
(b) NH₄CN.
Pembahasan :
a. Spesi utama adalah : NH₄⁺, CH₃COO^–, H₂O.
Nilai K_a(NH₄⁺) = 5,6 × 10^–10; K_b(CH₃COO^–) = 5,6 × 10^–10 (lihat contoh soal sebelumnya).
Oleh karena K_a(NH₄⁺) sama dengan K_b(CH₃COO^–) maka larutan bersifat netral.
b. Larutan mengandung ion NH₄⁺ dan ion CN^–. Nilai K_a(NH₄⁺) = 5,6 × 10^–10 , dan nilai K_b(CN^–) adalah :
K_b (CN^–)  =  =  = 1,18 × 10^–5 .
Oleh karena K_b (CN^–) lebih besar dari K_a (NH₄⁺) maka larutan bersifat basa.
C. Larutan Penyangga
Sebagaimana diuraikan sebelumnya, jika ke dalam larutan garam yang kation atau anionnya terhidrolisis, misalnya larutan NH₄Cl ditambahkan NH₃ maka akan terbentuk kesetimbangan antara ion NH₄⁺ dan NH₃ . Sistem larutan seperti ini dinamakan larutan penyangga. Salah satu sifat penting dari larutan penyangga adalah dapat mempertahankan pH larutan.
3.1. Prinsip Larutan Penyangga
Berdasarkan Teori Asam-Basa Arrhenius, larutan yang mengandung campuran asam lemah dan garam yang anionnya senama dengan asam lemah tersebut akan membentuk larutan penyangga. Contohnya, NH₃COOH dan CH₃COONa. Demikian juga jika larutan mengandung campuran basa lemah dan garam yang kationnya senama dengan basa lemah akan membentuk larutan penyangga. Contohnya, NH₄OH dan NH₄Cl.
Berdasarkan Teori Asam-Basa Bronsted-Lowry, larutan yang mengandung campuran dari pasangan asam lemah dan basa konjugat atau basa lemah dan asam konjugatnya akan membentuk larutan penyangga.
Contoh:

a.	NH3(aq)	+	H2O(l)	?	NH4+(aq)	+	OH–(aq)
	Basa lemah				Asam konjugat
b.	H2PO4–(aq)			?	HPO42–(aq)		H+(aq)
	Asam lemah				Basa konjugat

Prinsip larutan penyangga berdasarkan teori asam basa Arrhenius terbatas hanya untuk campuran asam lemah dan garamnya atau basa lemah dan garamnya, sedangkan prinsip berdasarkan Bronsted-Lowry lebih umum, selain asam lemah dan garamnya (contoh a), juga mencakup campuran garam dan garam (contoh b).
Tinjau contoh (b), sistem kesetimbangan asam lemah dan basa konjugatnya dapat berasal dari garam NaH₂PO₄ dan Na₂HPO₄. Jika kedua garam ini dicampurkan, akan terbentuk larutan penyangga.
Amonium hidroksida dapat digunakan untuk membuat larutan penyangga dengan cara mencampurkannya dengan amonium fosfat sebagai garamnya.
Untuk membuktikan prinsip larutan penyangga, Anda dapat melakukan kegiatan berikut.
Praktikum Kimia Larutan Penyangga (1) :
Tujuan :
Membuktikan prinsip larutan penyangga.
Alat :

1. Gelas kimia
2. Batang pengaduk
3. pH meter atau indikator universal
4. Gelas ukur

Bahan :

1. Larutan CH₃COOH 0,5 M
2. Larutan CH₃COONa 0,5
3. Larutan NaH₂PO₄ 0,5 M
4. Larutan Na2HPO4 0,5 M

Langkah Kerja :
Ke dalam gelas kimia masukkan larutan berikut.

1. 100 mL larutan CH₃COOH 0,5 M, ukur pH-nya.
2. 100 mL larutan CH₃COONa 0,5 M, ukur pH-nya.
3. Campuran 50 mL larutan CH₃COOH 0,5 M dan 50 ml larutan CH₃COONa 0,5 M. Kocok dan ukur pH-nya.
4. 100 mL larutan NaH₂PO₄ 0,5 M, ukur pH-nya.
5. 100 mL larutan Na₂HPO₄ 0,5 M, ukur pH-nya.
6. Campuran 50 mL NaH₂PO₄ 0,5 M dan 50 mL Na₂HPO₄ 0,5 M. Kocok dan ukur pH-nya.

Pertanyaan :

1. Berapakah pH masing-masing larutan penyangga?
2. Bagaimanakah kestabilan larutan penyangga tersebut?
3. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini. Diskusikan dengan teman sekelas Anda.

Pada langkah kerja (3), spesi utama yang terdapat dalam larutan penyangga adalah CH₃COOH, CH₃COO^–, Na⁺, H⁺, dan H₂O. Asam asetat adalah asam lemah dan dalam larutan terionisasi sebagian membentuk kesetimbangan :
CH₃COOH(aq) ? CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq)
Garam natrium asetat terionisasi sempurna membentuk ion Na⁺ dan ion CH₃COO^–. Persamaan reaksinya sebagai berikut.
CH₃COONa(aq) ? Na⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)
Konsentrasi ion CH₃COO^– dari garam lebih banyak dibandingkan dari hasil ionisasi asam asetat. Akibatnya, di dalam larutan, konsentrasi ion CH₃COO^– ditentukan oleh konsentrasi garam. Dengan demikian, konsentrasi ion-ion dalam sistem kesetimbangan ditentukan oleh konsentrasi asam asetat dan konsentrasi ion asetat yang berasal dari garam.

CH3COOH(aq)	?	CH3COO–(aq)	+	H+(aq)
Asam asetat		Ion asetat

Pada langkah kerja (6), spesi utama yang terdapat dalam larutan penyangga adalah : Na⁺, H₂PO₄^–, HPO₄^2–, H⁺, dan H₂O.
Dalam larutan, garam natrium dihidrogen fosfat dan natrium hidrogen fosfat terionisasi sempurna, persamaan reaksinya sebagai berikut.
NaH₂PO₄(aq) ? Na⁺(aq) + H₂PO₄^–(aq)
Na₂HPO₄(aq) ? 2Na⁺(aq) + HPO₄^2–(aq)
Kedua anion tersebut membentuk asam basa konjugat dan berada dalam keadaan kesetimbangan. Oleh karena ion H₂PO₄^– memiliki tingkat keasaman lebih kuat dibandingkan ion HPO₄^2– maka H₂PO₄^– berperan sebagai asam dan HPO₄^2– sebagai basa konjugatnya. Persamaan reaksinya sebagai berikut.
H₂PO₄^–(aq) ? HPO₄^2–(aq) + H⁺(aq)
Oleh karena ion H₂PO₄^– berasal dari garam NaH₂PO₄ dan ion HPO₄^2– dari garam Na₂HPO₄ maka konsentrasi ion-ion dalam sistem kesetimbangan ditentukan oleh konsentrasi garam-garamnya.
Contoh Soal UNAS 2004 :
Larutan Ca(CN)₂ memiliki pH = 11 – log 2. Jika Ka(HCN) = 4 × 10–10 dan Mr Ca(CN)₂ = 92, jumlah Ca(CN)₂ yang terlarut dalam 500 mL larutan adalah ….
A. 3,68 g
B. 7,36 g
C. 8,45 g
D. 14,72 g
E. 15,25 g
Pembahasan :
Ca(CN)₂ ? Ca²⁺ + 2CN^–
CN^– + H₂O ? HCN + OH^–
pH = 11 + log 2
pOH = 3 – log 2
[OH-] = 2 × 10^–3 M
[OH–] =
2 × 10^–3 =
4 × 10^–6 =  [CN^–]
16 × 10^–16 = 10^–14 [CN^–]
[CN^–] =  = 16 × 10^–2 M

Ca(CN)2	?	Ca2+ + 2 CN–
8 × 10–2 M		16 × 10–2 M

8 × 10^–2 =
x =  = 3,68 g
Jadi, jawabannya (A).
3.2. Aplikasi Prinsip Larutan Penyangga
Cairan darah dalam tubuh manusia memiliki sifat penyangga karena mampu mengendalikan pH dalam darah. Salah satu fungsi darah adalah membawa oksigen untuk disebarkan ke seluruh sel. Fungsi ini bergantung pada pH darah.
Sel darah merah, khususnya atau hemoglobin bekerja optimal sebagai pembawa oksigen pada pH sekitar 7,4. Jika pH cairan darah berubah maka kerja hemoglobin akan menurun, bahkan kemampuannya akan hilang jika pH cairan darah di atas 10 atau di bawah 5.
Cairan darah mengandung asam lemah H₂CO₃ dan basa konjugatnya : HCO₃^– (dari garam NaHCO₃ dan KHCO₃). Kedua spesi ini bertanggung jawab dalam mempertahankan pH cairan darah agar sel darah merah bekerja secara optimal.
Jika seseorang meminum sedikit asam atau basa, seperti air jeruk atau minuman bersoda maka minuman tersebut akan terserap oleh darah. Kemudian, cairan darah akan mempertahankan pH-nya dari gangguan asam atau basa yang dimakan atau diminum seseorang.
Jika cairan darah tidak memiliki sifat penyangga maka akan bersifat asam, yang tentunya mengganggu kinerja darah. Akan tetapi, karena cairan darah memiliki sifat penyangga, penambahan sedikit asam atau basa tidak mengubah pH cairan darah sehingga kinerja darah tetap optimal.
Air laut juga memiliki sifat penyangga yang berasal dari garam-garam dan udara yang terlarut dalam air laut. Di dalam air laut terkandung garam-garam natrium, kalium, magnesium, dan kalsium dengan anion-anion seperti klorida, sulfat, karbonat, dan fosfat.
Sifat penyangga air laut dapat berasal dari NaHCO₃ dan gas CO₂ dari udara yang terlarut. Di dalam air laut, gas CO₂ terlarut dan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Persamaan reaksinya sebagai berikut.
H₂O(l) + CO₂(g) ? H₂CO₃(aq)
Oleh karena asam karbonat adalah asam lemah dan dalam air laut terkandung garam natrium hidrogen karbonat maka kedua senyawa itu akan membentuk larutan penyangga, melalui reaksi kesetimbangan:
H₂CO₃(aq) ? HCO₃^–(aq) + H⁺(aq)
Konsentrasi H₂CO₃ berasal dari gas CO₂ terlarut dan konsentrasi HCO₃^– berasal dari garam yang terkandung dalam air laut. Jika air hujan yang umumnya besifat asam tercurah ke laut atau air dari sungai-sungai mengalir ke laut dengan berbagai sifat asam dan basa maka sifat asam dan basa itu tidak akan mengubah pH air laut. Dengan kata lain, pH air laut relatif tetap.
Jika Anda ingin memiliki larutan yang mempunyai nilai pH mulai dari 1 sampai 14 dan tahan lama di laboratorium, Anda dapat membuat larutan-larutan tersebut dari larutan penyangga. Nilai pH larutan penyangga tidak berubah walaupun disimpan dalam kurun waktu yang lama.
Penggunaan Larutan Penyangga dalam Pengembangan Padi Hibrida
Kebutuhan akan pangan terus bertambah seiring dengan peningkatan populasi penduduk. Sementara produksi pangan cenderung tetap. Hal ini terjadi disebabkan terbatasnya lahan produksi yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman pangan. Oleh karena itu, perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan kapasitas produksi padi nasional. Peningkatan itu dilakukan dengan cara penggunaan bibit unggul dan pemanfaatan lahan-lahan marginal di luar pulau Jawa. Salah satu lahan marginal yang kini sedang diusahakan adalah lahan pasang surut.
Kendala penggunaan lahan pasang surut salah satunya tingkat keasamannya yang tinggi. Beberapa teknik budidaya padi hibrida yang diterapkan di lahan pasang surut di antaranya dengan cara penanaman padi tidak terlalu dalam. Kemudian, menambahkan dolomit (basa) untuk menetralkan pH tanah dan larutan penyangga untuk mempertahankan pH sekitar 6–7. (Sumber: www.pu.go.id)
3.3. Penentuan pH Larutan Penyangga
Bagaimana membuat larutan penyangga yang memiliki nilai pH tertentu? Anda dapat membuatnya dari campuran asam lemah dan basa konjugat atau dari basa lemah dan asam konjugatnya, dengan tetapan ionisasi asam lemah atau basa lemah mendekati konsentrasi ion H⁺ atau pH yang diharapkan.
Sebagai gambaran, misalnya larutan penyangga dibuat dari asam lemah HA dan basa konjugatnya A^– . Persamaan kesetimbangan ionisasi asam adalah :
HA(aq) ? H⁺(aq) + A^–(aq)
Tetapan ionisasi dari asam lemah HA adalah :
K_a =
Dengan menata ulang persamaan, diperoleh persamaan untuk konsentrasi ion H⁺ , yaitu :
[H⁺] = Ka x
Persamaan tersebut menyatakan konsentrasi ion H⁺ dalam bentuk K_a asam lemah dikalikan dengan perbandingan konsentrasi HA dan A^– pada keadaan kesetimbangan. Jika [HA] dan [A^–] sama maka konsentrasi ion H⁺ dari larutan penyangga sama dengan nilai K_a.
Anda dapat menggunakan persamaan di atas untuk menentukan nilai pH larutan penyangga, yaitu :
Ruas kiri persamaan menyatakan pH. Ruas kanan dapat disederhanakan menjadi pK_a , dimana pK_a = –log K_a . Jadi, persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk sebagai berikut.
pH = pK_a – log
Secara umum, persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.
a. Berdasarkan teori Bronsted-Lowry
pH = pK_a – log
b. Berdasarkan teori Arrhenius
pH = pK_a – log
Untuk larutan penyangga yang dibuat dari basa lemah dan asam konjugatnya, nilai pOH diperoleh dengan cara serupa.
a. Berdasarkan teori Bronsted-Lowry
pH = pK_a – log
b. Berdasarkan teori Arrhenius
pH = pK_a – log
Persamaan ini dikenal sebagai persamaan Henderson-Hasselbalch.
Untuk membuat larutan penyangga dengan pH sesuai keinginan, misalnya pH ? 4,75, dapat dilakukan dengan mencampurkan asam lemah yang memiliki nilai pKa sekitar 4,74. Kemudian, dicampurkan dengan garam yang konsentrasi molarnya sama dengan asam lemah agar -log  = 0 sehingga pH = pK_a.
Contoh Soal pH Larutan Penyangga dari Asam Lemah dan Garamnya (5) :
Berapa pH larutan yang dibuat dari campuran 50 mL CH₃COOH 0,5 M dan 50 mL NaCH₃COO 0,5 M ? Diketahui K_a (CH₃COOH) = 1,8 × 10–5.
Penyelesaian :
Dalam larutan terdapat: CH₃COOH, CH₃COO^–, H⁺, dan Na⁺. Reaksi kesetimbangannya:
CH₃COOH(aq) ? CH₃COO^–(aq) + H⁺(aq)
Konsentrasi CH₃COO^– lebih dominan dari garam dibandingkan hasil ionisasi asam asetat maka dalam perhitungan, konsentrasi CH₃COO^– ditentukan dari garamnya.
Konsentrasi CH₃COOH dalam campuran (100 mL) :
[CH₃COOH] =  = 0,25 M
Konsentrasi CH₃COO^– dalam campuran (100 mL):
[CH₃COO^–] =  = 0,25 M
Nilai pH larutan dihitung dengan rumus:
pH = pK_a – log
pH = pK_a– log
= – log (1,8 × 10–5) – log  = 4,74
Jadi, pH larutan penyangga sebesar 4,74. Nilai ini berasal dari nilai pK_a .
Contoh Soal pH Larutan Penyangga dari Campuran Garam (6) :
Berapa pH larutan penyangga yang dibuat dari campuran 60 mL NaH₂PO₄ 0,5 M dan 40 mL Na₂HPO₄ 0,5 M. Diketahui K_a (H₂PO₄^–) = 7,5 × 10–3.
Jawaban :
Dalam larutan terdapat: Na⁺, H⁺, H₂PO₄^–, dan HPO₄^2–. Reaksi kesetimbangannya:
H₂PO₄^–(aq) ? HPO₄^2–(aq) + H⁺(aq)
Oleh karena kedua garam tersebut terionisasi sempurna maka konsentrasi H₂PO₄^– dan HPO₄^2– sama dengan konsentrasi garam-garamnya.
Konsentrasi H₂PO₄^– dalam campuran (100 mL) :
[H₂PO₄^– ] =  x 0,5 M = 0,3 M
Konsentrasi HPO₄^2– dalam volume campuran :
[HPO₄^2– ] =  x 0,5 M = 0,2 M
Nilai pH larutan :
pH = pK_a – log
= pK_a – log
= –log (7,5 × 10^–3) – log  = 1,95
Jadi, pH larutan = 1,95.

sumber:http://www.g-excess.com/kesetimbangan-ion-dalam-larutan-asam-basa.html