SISTEM KESETIMBANGAN BUFFER PADA PEMBUATAN SHAMPOO

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono

Aris Purwadi
S830208001/IPA/Psains

I. Pendahuluan.

Dalam kehidupan sehari-hari di setiap rumah tangga selalu tersedia bahan pembersih yang disediakan di kamar mandi seperti sabun, Shampoo, detergent, sampai pasta gigi dan perlengkapan kebersihan badan lainnya. Dalam penggunaanya setiap produk pembersih selalu diberikan petunjuk bagamana cara menggunakan produk tersebut secara baik dan benar, biasanya petunjuk penggunaan dituliskan dalam kemasan dari produk pembersih yang bersangkutan. Penggunaan produk pembersih saat ini harus hati-hati karena setiap produk pembersih memiliki spesifikasi yang berbeda, ditinjau dari bahan yang akan dibersihkan maupun jenis yang akan dibersihkan, pemilihan yang tepat dari karakter yang dikehendaki akan memberikan hasil yang optimal dan di peroleh resiko yang kecil. Dari beberapa merek pembersih kulit atau pembersih badan umumnya memiliki bahan dasar yang sama, yaitu sabun.

Pada masyarakat awam tidak dapat membedakan antara sabun dengan detergent, kedua bahan pencuci tersebut memiliki fungsi dan bahan yang berbeda, sabun merupakan bahan kimia yang digunakan untuk membersihkan kulit, terbuat dari lemak nabati atau lemak hewani yang direaksikan dengan Natrium hidroksida, sedangkan detergent merupakan bahan pembersih pakaian atau sejenisnya yang dibuat dari suatu alkil sulfonat dengan Natrium hidroksida. Dalam ilmu kimia kedua bahan pencuci tersebut termasuk dalam golongan garam. Sabun sebagai bahan pencuci kulit tidak tepat bila digunakan untuk mencuci rambut, bahan pencuci rambut di kenal dengan shampoo, saat ini banyak produk shampoo dengan spesifikasi yang beragam misalnya shampoo untuk rambut kering, rambut berminyak atau untuk rambut normal. Salah satu perbedaan yang menonjol dari sabun dengan shampoo adalah pada tingkat keasaman atau pH, pada dasarnya kedua bahan tersebut bersifat basa (pH > 7) karena terbuat dari asam lemah dengan basa kuat. Semua produk yang digunakan di kamar mandi selalu dikontrol tingkat keasamaannya, jika terlalu basa akan dapat menyebabkan iritasi pada kulit maupun mata. Bahan yang banyak digunakan untuk mengendalikan tingkat keasaman adalah asam sitrat. Asam ini banyak digunakan juga pada minuman bersoda sampai pada shampoo atau pencuci rambut. Bagaimana asam sitrat dapat digunakan sebagai pengendali tingkat keasaman shampoo aatau pencuci rambut ?

II. Dasar Teori.

A. Asam Sitrat

Asam Sitrat diisolasi pada tahun 1784 oleh Carl Wilhelm Schelee dengan melakukan pengkristalan dari sari buah lemon.Pembuatan asam sitrat sekala industri dimulai tahun 1860 dengan mengandalkan produksi jeruk dari Italia. Pada tahun 1893 C. Wehmer menemukan bahwa kapang penicillium dapat membentuk asam sitrat dari gula. Pada tahun 1917 kimiawan dari Amerika, James Currie menemukan kapang Aspergillusniger dapat menghasilkan asam sitrat secara lebih efisien, dua tahun kemudian asam sitrat mulai diproduksi dalam skala industri. (http://id.wikipendia.org).

Asam sitrat merupakan asam lemah yang mempunyai rumus struktur :

CH₂COOH

|

HO – C – COOH

|

CH₂COOH

Asam sitrat banyak digunakan pada minuman dalam kemasan atau limun baik yang bersoda maupun yang tidak bersoda, sampai pada pembuatan shampoo.

B. Kesetimbangan kimia

Reaksi kimia dinyatakan setimbang bila terjadi dalam sistem tertutup, pada suhu tetap, serta kecepatan reaksi kedua arah sama besar, pada keadaan setimbang terdapat hubungan matematis antara konsentrasi zat-zat hasil reaksi dan pereaksi. Hubungan konsentrasi zat-zat dalam kesetimbangan dinyatakan oleh Guldberg dan Waage pada tahun 1886 ahli kimia dari Norwegia, dalam suatu besaran yang disebut dengan tetapan kesetimbangan dengan simbol Kc. Oxtoby, David W (2004 : 263).

Besarnya harga Kc tergantung pada suhu, tetapan kesetimbangan memberikan informasi tentang posisi dan arah kesetimbangan, harga tetapan kesetimbangan merupakan hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Reaksi kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh :

1. Penambahan konsentrasi salah satu zat, bila pereaksi ditambah reaksi akan bergeser kearah produk dan sebaliknya.
2. Suhu, bila suhu naik reaksi akan bergeser kearah reaksi endoterm dan sebaliknya.
3. Volume, bila volume diperbesar maka reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah jumlah molekul yang lebih besar dan sebaliknya.
4. Tekanan (gas), bila tekanan diperbesar reaksi akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih kecil dan sebaliknya.

C. Kesetimbangan dalam larutan penyangga atau buffer.

Larutan buffer dapat dibuat dengan mencampurkan larutan asam atau basa lemah dengan asam atau basa konjugasinya, larutan buffer digunakan untuk menjaga harga pH larutan agar tidak berubah bila ke dalam larutan ditambahkan asam, basa atau diencerkan. Contoh larutan larutan buffer dari larutan asam cuka dengan asam konjugasinya seperti pada persamaan reaksi :

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) ---> H₃O⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)

atau

CH₃COOH(aq) ==== H⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)

CH₃COONa(aq) ----> Na⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)

Besarnya konsentrasi ion H⁺ dapat dihitung :

(CH3COOH)

[H⁺] = Ka -----------

(CH3COO-)

[asam]

[H⁺] = Ka -------

[garam]

Sedangkan harga pH larutan dapat dihitung dengan persamaan :

pH = - log [H⁺]

Untuk larutan buffer yang berasal dari basa lemah dengan basa konjugasinya besarnya konsentrasi OH^- dapat dihitung menggunakan persamaan :

[OH^-] = Kb

Sedangkan harga pH larutan dapat dihitung dengan persamaan :

pOH = - log [OH^-]

pH = 14 - pOH

D. Prinsip kerja larutan buffer mempertahankan harga pH.

Reaksi : CH₃COOH(aq) ==== H⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)

CH₃COONa(aq) -----> Na⁺(aq) + CH₃COO^-(aq)

1. Pengaruh penambahan asam atau ion H⁺

Bila dalam larutan buffer diatas ditambahkan asam atau ion H⁺ kesetimbangan akan bergeser kekiri atau ke arah asam asetat, karena ion H⁺ akan bereaksi dengan ion CH₃COO^- membentuk asam asetat CH₃COOH, sehingga penambahan ion H⁺ tersebut tidak akan mengubah konsentrasi ion H⁺ mula-mula, ini berarti pH larutan tetap.

2. Pengaruh penambahan basa atau ion OH^-

Bila dalam larutan buffer diatas ditambahkan basa atau ion OH^-, kesetimbangan akan bergeser kekanan atau ke arah ion H⁺ dan ion CH₃COO^-, karena terjadi pengurangan ion H⁺, dalam hal ini ion OH^- bereaksi dengan ion H⁺ menghasilkan molekul air, kekurangan ion H⁺ tersebut digantikan oleh ion H⁺ dari penguraian asam asetat sehingga konsentrasi ion H⁺ tidak berubah atau tetap.

3. Pengaruh Pengenceran.

Pada pengenceran jumlah mol CH₃COOH dan CH₃COONa atau jumlah mol asam lemah dengan asam konjugasinya tidak berubah meskipun konsentrasi larutan berubah sehingga pH larutan tetap.

III. Pembahasan.

Pembuatan shampoo disebut juga reaksi saponifikasi atau penyabunan, yaitu reaksi yang terjadi antara lemak atau minyak dengan natrium hidoksida menghasilkan sabun dan gliserol. Bentuk umum persamaan reaksi saponifikasi sebagai berikut :

H₂C-O-CO-R H₂C-OH

| |

HC-O-CO-R + 3 NaOH --> 3 RCOONa + HC-OH

| |

H₂C-O-CO-R H₂C-OH

Sabun yang terjadi merupakan garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat sehingga pH larutan sabun yang terjadi kurang lebih 8,3 atau bersifat basa. Sabun merupakan komponen utama dari shampoo bila sabun ini langsung digunakan untuk kulit atau rambut akan dapat menyebabkan iritasi pada kulit atau mata, terutama pada anak-anak balita, sehingga pengontrolan terhadap harga pH sangat penting. Harga pH yang direkomendasikan untuk shampoo adalah 5,5 untuk menurunkan harga pH dari 8,3 menjadi 5,5 dapat digunakan asam sitrat. Brian Ratcliff at all (2004 ; 157). Dalam hal ini asam sitrat berfungsi untuk mengatur kesetimbangan ion H⁺ atau harga pH, Asam sitrat sebagai asam lemah atau HA terionisasi sebagian dalam air dan dapat diasumsikan reaksi ionisasinya sebagai berikut : HA(aq) D H⁺(aq) + A^-(aq), sedangkan ion A^-(aq) merupakan asam konjugasi yang bersumber dari asam lemak dari hasil ionisasi sabun atau shampoo. Dengan mengatur jumlah asam sitrat yang ditambahkan maka akan diperoleh shampoo yang mempunyai derajat keasaman yang dikehendaki sesuai yang direkomendasikan sehingga tidak menyebabkan gangguan pada kulit atau mata pemakainya. Derajat keasaman inilah yang membedakan shampoo untuk rambut kering, rambut berminyak atau rambut normal serta shampoo yang dapat digunakan pada anak-anak balita tanpa menimbulkan rasa pedih dimata atau iritasi pada kulit.

IV. Kesimpulan

Dari pembahasan dapat disimpulkan bahwa kesetimbangan yang terjadi pada larutan buffer (asam lemah dengan asam konjugasinya) dapat dimanfaatkan untuk mengatur harga pH dari Shampoo, sehingga shampoo yang dihasilkan dapat digunakan dengan aman serta lebih spesifik dalam penggunaannya.

===============

Daftar Pustaka

Brian Ratcliff at all. 2004. Chemestry AS Level and A Level. Cambridge : Cambridge

University Press.

Hart Harold. 2007. Kimia Organik Edisi II. Jakarta : Erlangga.

Oxtoby. Gillis. Nachtrieb. 2004. Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid I. Jakarta :

Penerbit Erlangga

Petrucci H. Raplh. Suminar. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 2.

Jakarta : Penerbit Erlangga.

http://id.wikipendia.org