Pasangan komponen HF dan F- merupakan larutan penyangga karena mengandung asam lemah dan basa konjugasinya. Jelaskan prinsip kerja larutan penyangga tersebut apabila terdapat penambahan asam kuat (HCI) maupun basa kuat (NaOH)! 

Larutan \(HF\) adalah asam lemah, sementara \(F^-\) merupakan basa konjugasi dari \(HF\). Dari sini, kita tahu bahwa larutan tersebut merupakan larutan penyangga asam. Kita akan menjelaskan prinsip kerja larutan penyangga setelah ditambahkan \(HCl\) dan \(NaOH\). Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Larutan Penyangga Asam.

Identifikasi Konsep

Larutan penyangga adalah larutan yang dapat menjaga pH larutan ketika ditambahkan sedikit asam atau basa. Larutan ini dibuat dengan cara mencampurkan asam-basa lemah dengan asam-basa konjugasinya. Cara lainnya adalah mereaksikan asam-basa lemah berlebih dengan asam-basa kuat yang habis bereaksi. 

Sifat asam-basa dari larutan penyangga dapat diukur dengan pH. Larutan penyangga yang terbentuk dari asam lemah dan basa konjugasinya disebut larutan penyangga asam dengan pH < 7. Sementara itu, larutan penyangga yang terbentuk dari basa lemah dan asam konjugasinya disebut larutan penyangga basa dengan pH > 7. Larutan \(HF\) dan \(F^-\) merupakan penyangga asam yang spesinya dapat mengalami kesetimbangan sebagai berikut.

\(HF + H_2O \rightleftharpoons F^- + H_3O^+\)

Larutan penyangga asam dengan komponen \(HF\) dan \(F^-\) akan ditambahkan asam-basa kuat. Asam kuat yang ditambahkan adalah \(HCl\) dan basa kuatnya adalah \(NaOH\). Jika larutan penyangga ditambah asam kuat, maka spesi larutan yang bereaksi adalah basa konjugasi \(F^-\). Berikut ini adalah reaksi yang terjadi.

\(F^-+HCl \rightarrow HF + Cl^-\)

Reaksi di atas akan menghasilkan \(HF\) yang sudah ada dalam larutan penyangga. \(HF\) yang dihasilkan ini akan menggeser kesetimbangan pada larutan penyangga ke arah pembentukan \(F^-\). Jadinya, spesi \(F^-\) yang bereaksi dengan \(HCl\) akan tergantikan dengan yang baru.

Sebaliknya, larutan penyangga yang ditambahkan \(NaOH\) akan bereaksi dengan \(HF\) untuk membentuk garam yang mengandung basa konjugasi. Berikut ini adalah reaksi yang terjadi.

\(HF+NaOH\rightarrow NaF + H_2O\)

Senyawa \(NaF\) selanjutnya terionisasi menjadi basa konjugasi \(F^-\) yang akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan \(HF\). Jadinya, spesi \(HF\) yang bereaksi dengan \(NaOH\) akan tergantikan dengan yang baru.

Pergeseran kesetimbangan yang terjadi akibat penambahan asam-basa kuat menyebabkan harga pH larutan tidak berubah drastis. Namun, perlu diingat bahwa penambahan asam-basa kuat ini dalam jumlah sedikit dan tidak berlebihan. Penambahan zat yang berlebihan akan melampaui kapasitas penyangga dan menyebabkan larutan tidak dapat mempertahankan pH-nya lagi. 

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, seperti itulah prinsip kerja larutan penyangga apabila ditambahkan HCl dan NaOH.