FUNGSI LARUTAN PENYANGGA

  • Published on
    16-Jul-2015

  • View
    1.897

  • Download
    1

Transcript

FUNGSI LARUTAN PENYANGGA Larutan penyangga sangat penting dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat warna, fotografi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah dalam tubuh manusia mempunyai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga. Darah Sebagai Larutan Penyangga Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat. a. Penyangga Karbonat Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO 3 ). H 2 CO 3 (aq) --> HCO 3(aq) + H + (aq)

Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO2

dapat larut dalam air menghasilkan H

2

CO

3

. Hal ini

mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris). b. Penyangga Hemoglobin Pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah: HHb + O 2 (g) HbOm 2 - + H +

Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H +, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O 2 bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O membentuk peruraian H asam2 2 +

dapat mengikat H yang dilepaskan2

+

dan pada

hemoglobin.3

Sehingga

ion

H

CO

merupakan asam yang diproduksi oleh CO

yang terlarut

dalam air saat metabolisme. c. Penyangga Fosfat Pada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H 2 PO 4 - ) dengan monohidrogen fosfat (HPO 3 2- ).

H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) H" 2 PO 4(aq)

H 2 PO 4 - (aq) + OH - (aq) --> HPO 4 2- (aq) ) + H 2 O (aq)

Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk larutan penyangga urin. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga Gigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan. Menjaga keseimbangan pH tanaman. Suatu metode penanaman dengan media selain tanah, biasanya dikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan

Asam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam. Adanya larutan penyangga ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari seperti pada obatobatan, 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.

Larutan Penyangga pada bidang farmasi Dalam bidang farmasi (obat-obatan) banyak zat aktif yang harus berada dalam keadaan pH stabil. Perubahan pH akan menyebabkan khasiat zat aktif tersebut berkurang atau hilang sama sekali. Untuk obat suntik atau obat tetes mata, pH obat-obatan tersebut harus disesuaikan dengan pH cairan tubuh. pH untuk obat tetes mata harus disesuaikan dengan pH air mata agar tidak menimbulkan iritasi yang mengakibatkan rasa perih pada mata. Begitu juga obat suntik harus disesuaikan dengan pH darah agar tidak menimbulkan alkalosis atau asidosis pada darah. Larutan Penyangga Pada Shampo Bayi Rambut tersusun dari protein keratin. Ikatan kimia pada protein rambut, antara lain ikatan hidrogen dan ikatan disulfida. Ikatan tersebut stabil pada PH 4,6 6,0. PH sampo yang terlalu tinggi atau rendah akan memutuskan ikatan pada protein rambut. Akibatnya, rambut dapat rusak. sampo dengan PH seimbang mengandung larutan penyangga supaya PH sampo sama dengan PH rambut. Bayi memiliki rambut yang lebih halus, daripada rambut orang dewasa. Selain itu, kelenjar minyak dan keringat pada kulit kepala bayi belum berfungsi sempurna. Oleh karena itu, sampo bayi harus mengandung sedikit bahan aktif dan memiliki PH seimbang. Alasan lain untuk memilih sampo bayi dengan PH seimbang ialah sampo tidak pedih jika terkena mata.

Larutan penyangga 1. Larutan Penyangga

Larutan penyangga atau larutan buffer adalah : Larutan yang mempunyai pH tetap dan mampu menahan perubahan pH jika ditambah sedikit asam atau basa. Secara umum larutan penyangga dapat dibuat dengan mencampurkan asam lemah dengan basa konjugasinya (garam dari asam lemah tersebut) atau basa lemah dengan asam konjugasinya (garam dari basa lemah tersebut). Sifat larutan yang terbentuk berbeda dari komponen-komponen pembentuknya. Contoh larutan penyangga : a. Campuran CH3COOH dengan CH3COONa b. Campuran NH4OH dengan NH4Cl 2. pH Larutan Penyangga ....a. Larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya ( Buffer Asam ) Rumus : [ H+ ] =Ka.na/nbk........................... nbk = jumlah mol basa konjugasi ..... .....na = jumlah mol asam lemah .......... Ka = tetapan ionisasi asam lemah b. Larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya ( Buffer Basa) ......Rumus : [OH- ] = Kb.nb/nak................................. ............nak = jumlah mol asam konjugasi . ..........Kb = tetapan ionisasi basa lemah ............ nb = jumlah mol basa lemah c. Larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya ( Buffer Asam ) ...Rumus : [ H+ ] = Ka.na/nbk..................... ... nbk = jumlah mol basa konjugasi ......... na = jumlah mol asam lemah .. .......Ka = tetapan ionisasi asam lemah d. Larutan penyangga dari basa lemah dan asam konjugasinya ( Buffer Basa ) ... Rumus : [OH- ] = Kb.nb/nak....................... ...nak = jumlah mol asam konjugasi ... ......nb = jumlah mol basa lemah ... ......Kb = tetapan ionisasi basa lemah Rumus Pengenceran : V1xM1 = V2xM2 3. Fungsi Larutan Penyangga a. Dalam tubuh makhluk hidup

Dalam tubuh manusia terdapat sistem penyangga yang berfungsi untuk mempertahankan harga pH. Contoh : - Dalam darah terdapat sistem penyangga antara lain asam bikarbonat, hemoglobin, dan oksihemoglobin. Karbon dioksida terbentuk secara metabolik dalam jaringan kemudian diangkut oleh darah sebagai ion bikarbonat. - Dalam sel darah merah terdapat sistem penyangga sebagai berikut : -H3PO4- + H2O --->HPO42- + H3O+ b. Dalam kehidupan sehari-hari Larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari digunakan dalam berbagai bidang seperti biokimia, bakteriologi, kimia analisis, industri farmasi, juga dalam fotografi dan zat warna. Dalam industri farmasi, larutan penyangga digunakan pada pembuatan obat- obatan agar obat tersebut mempunyai pH tertentu dan tidak berubah. LATIHAN 1. Tentukan pH larutan jika 800 ml larutan CH3COOH 0,1M dicampur dengan 400ml larutan CH3COONa 0,1M (Ka CH3COOH = 1,8x10-5) ! 2. Tentukan pH larutan apabila 400 ml larutan NH4OH 0,5M dicampur dengan 100 ml larutan NH4Cl 0,5M ( Kb NH4OH = 1,8x10-5) 3. Sebanyak 50 ml larutan yang terdiri dari CH3COOH 1M dan CH3COONa 1M ditambahkan larutan HCl 1M sebanyak iml. Tentukan pH larutan setelah penambahan HCl 1M ! ( Ka = 1,8 x 10-5 ) 4. Sebanyak 50 ml larutan yang terdiri dari CH3COOH 1M dan CH3COONa 1M ditambah 50 ml air. Tentukan pH larutan setelah pengenceran ! 5. Jelaskan fungsi larutan penyangga dalam tubuh makhluk hidup dan beri contohnya ! Kunci Jawaban : 1. mol CH3COOH = 800 x 0,1 = 80 mmol mol CH3COONa = 400 x 0,1 = 40 mmol [ H+ ] = Ka .na/nbk = 1,8 x 10-5 x( 80/40) = 3,6 x 10 -5

pH = -log 3,6 x 10 -5 = 5 log 3,2

2. mol NH3 = 400 x 0,5 = 200 mmol mol NH4Cl = 100 x 0,5 = 50 mmol [OH-] = 1,8 x10 -5 x(200/50) = 7,2 x 10 -5 pOH = - log 7,2 x 10 -5 = 5 log 7,2 pH = 14 (5-log 7,2) = 9 + log 7,2

3. mol CH3COOH = 50 x 1 = 50 mmol mol CH3COONa = 50 x 1 = 50 mmol mol HCl = 1 x 1 = 1 mmol CH3COONa + HCl ----> CH3COOH + NaCl Mula-mula :.................. 50 mmol...........1 mmol.......50 mmol Bereaksi : ...................... 1 mmol...........1 mmol......1 mmol........1 mmol ____________________________________________________________ Sisa.........:.................. 49 mmol ............. -..............51 mmol.......1 mmol Jadi pH = -log (1,8 x 10-5 x 51/49) = -log 1,87 x 10-5 = 5 log 1,87 4. Pengenceran CH3COOH : V1.M1 = V2.M

50x1 = 100xM2 M2 = 0,5 Pengenceran CH3COONa : V1.M1 = V2.M2 50x1 = 100xM2 M2 = 0,5

Larutan Buffer dalam Darah Buffer adalah zat yang dapat mempertahankan pH ketika ditambah sedikit asam/basa atau ketika diencerkan. Buffer terdiri dari asam lemah dan garamnya/basa konjugasinya atau basa lemah dan garamnya/asam konjugasinya. Salah satu contoh larutan buffer adalah darah. Buffer dalam darah terdiri dari H2CO3 ( asam lemah ) dan HCO3- ( basa konjugasinya ). Buffer tersebut dapat mempertahankan pH darah sekitar 7,35 7,45 dengan reaksi sebagai berikut ;y y

H2CO3 + OH- => HCO3- + H2O HCO3- + H+ => H2CO3

Buffer dalam darah termasuk buffer asam. Buktinya, jika darah tidak memiliki buffer maka ketika minum jus jeruk yang kecut, tubuh kita dapat mengalami asidosis ( pH darah asam ). Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya. Satuan derajat keasaman adalah pH : - pH 7,0 adalah netral - pH di atas 7,0 adalah basa (alkali) - pH di bawah 7,0 adalah asam. Suatu asam kuat memiliki pH sangat rendah (hampir 1,0) ; sedangkan suatu basa kuat memiliki pH yang sangat tinggi (di atas 14,0). Darah memiliki pH antara 7,35-7,45. Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan pH yang sangat kecilpun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ. Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1. Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari. 2. Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan, Penyangga pH yang paling penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah , maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah , maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat. 3. Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbondioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit. Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis. Asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya pH darah. Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya pH darah. Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan alkalosis merupakan petunjuk dari adanya masalah metabolisme yang serius. Asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau respiratorik, tergantung kepada penyebab utamanya. Asidosis metabolik dan alkalosis metabolik disebabkan oleh ketidakseimbangan dalam pembentukan dan pembuangan asam atau basa oleh ginjal. Asidosis respiratorik atau alkakosis respiratorik terutama disebabkan oleh penyakit paru-paru atau kelainan pernafasan. Fungsi Larutan Penyangga

Larutan penyangga sangat penting dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat warna, fotografi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah dalam tubuh manusia mempunyai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga. 1. Darah Sebagai Larutan Penyangga Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat. a. Penyangga Karbonat Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO 3 ). H 2 CO 3 (aq) --> HCO 3(aq) + H + (aq) Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO menghasilkan H histeris). b. Penyangga Hemoglobin Pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:2 2

dapat larut dalam air

CO 3 . Hal ini mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat

mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan

HHb + O 2 (g)

HbO 2 - + H +

Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H +, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O 2 bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O 2 dapat mengikat H + dan membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H + yang dilepaskan pada peruraian H 2 CO 3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO 2 yang terlarut dalam air saat metabolisme. c. Penyangga Fosfat Pada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H 2 PO 4 - ) dengan monohidrogen fosfat (HPO 3 2- ). H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) H 2 PO 4(aq)

H 2 PO 4 - (aq) + OH - (aq) --> HPO 4 2- (aq) ) + H 2 O (aq) Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk larutan penyangga urin. 1. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga Gigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan. 1. Menjaga keseimbangan pH tanaman. Suatu metode penanaman dengan media selain tanah, biasanya ikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap

tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga. 1. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan Asam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.