buffer
Post on 22-Dec-2015
28 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
How could it be ?
Dalam suatu eksperimen, seekor anjing diberi infus sebanyak 14 mmols H+ /L dari cairan tubuh. Akibatnya pH turun dari :7.44 ([H+] = 36 nmoles/L)
menjadi 7.14 ([H+] = 72 nmoles/L)
Jadi bila kita lihat dari perubahan [H+] terdapat peningkatan [H+] sebanyak 36 nmoles/L lalu apa yang terjadi dengan 13,999,964 nmoles/L yang lainnya?
Kemana hilangnya sebagian besar H+ yang diberikan?
BIOKIMIA ASAM-BASA
Asam adalah suatu zat yang mengandung
atom hidrogen, jika dilarutkan dalam air,
akan menghasilkan ion hidrogen (H+).
Basa adalah suatu zat yang dapat
menangkap atom hisrogen, jika dilarutkan
dalam air, akan menghasilkan ion hidroksil
(OH-)
Semua asam mempunyai ciri-ciri umum sebagai berikut:
• pH-nya lebih kecil dari 7; pH = -log [H+]
• berasa asam
• asam kuat dapat merusak kulit dan berbahaya, misalnya asam sulfat.
• Kebanyakan asam larut dalam air dan melepaskan ion H+ dalam larutannya.
• Dapat dinetralisir oleh sejumlah basa atau alakali
• Bereaksi dengan karbonat dan bikarbonat membentuk gas karbon dioksida (CO2)
• Bereaksi dengan logam melepaskaan gas hidrogen (H2)
• Biasanya merupakan senyawa-senyawa dari unsur-unsur non logam, seperti C, N, S, P, O, Cl, contohnya : HCl, H2SO4 atau H3PO4.
BIOKIMIA ASAM-BASA
• Biokimia Asam Basa mencakup kajian kimia fisika konstituen
yang terdapat dalam larutan biologi (elektrolit dan berbagai
macam asam lemah) yang mempengaruhi dissosiasi maupun
konsentrasi ion hidrogen (H+) dalam larutan.
• Pengaturan pH sangat penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam
tubuh. Adanya perubahan pH dalam tubuh dapat menyebabkan
terganggunya proses metabolisme dalam tubuh.
• Dalam tubuh terdapat mekanisme yang mempertahankan pH
cairan tubuh sehingga reaksi-reaksi biokimia dalam tubuh tidak
terganggu.
Sistem buffer
SISTEM BUFFER
Basa konjugasi Asam lemah
Contoh : Larutan asam format (HCOOH) mempunyai reaksi kesetimbangan asam-basa sbb : HCOOH + H2O HCOO- + H3O
+
Asam Lemah • terdissosiasi sebagian dalam larutan • dalam larutan, terdapat molekul (yang tidak terdissosiasi) dan
juga basa konjugasinya
LARUTAN YG MAMPU MEMPERTAHANKAN pH MESKIPUN PADA LARUTAN TSB DITAMBAHKAN SEDIKIT ASAM/BASA
Basa konjugasi Asam lemah
LARUTAN BUFFER
HCOOH + H2O HCOO- + H3O+
Untuk suatu asam lemah, basa konjugasi yang terbentuk dalam
kesetimbangan jumlahnya amatlah sedikit, tergantung pada
derajat ionisasi () dari asam lemah ybs.
Karena itu untuk membuat buffer, biasanya basa konjugasi berasal
dari garamnya.
Buffer BIKARBONAT :
mengandung H2CO3 (asam lemah) dan NaHCO3 (garam),
dalam larutannya terdapat kesetimbangan :
H2CO3 + H2O HCO3- + H3O
+
Buffer FORMAT:
mengandung HCOOH (asam lemah) dan HCOONa (garam),
dalam larutannya terdapat kesetimbangan :
HCOOH + H2O HCOO- + H3O+
Contoh :
Selain itu buffer juga dapat dibuat melalui reaksi antara asam
lemah dengan basa kuat.
Larutan buffer akan terbentuk bila ASAM LEMAHNYA BERSISA.
CONTOH :
Campuran 5 mL HCOOH 0,10 M dengan 5 mL NaOH 0,05 M, yang
akan membentuk kesetimbangan asam basa :
Jadi dalam larutan akan terdapat HCOOH 0,25 M dan 0,25 M
HCOONa. Keduanya akan membentuk sistem buffer format.
Awal 0,50 mmol 0,25 mmol
Bereaksi 0,25 mmol 0,25 mmol 0,25 mmol
Akhir 0,25 mmol 0,25 mmol
HCOOH + NaOH HCOONa + H2O
BAGAIMANA CARANYA LARUTAN BUFFER
MEMPERTAHANKAN pH SUATU LARUTAN ?
PRINSIP REAKSI NETRALISASI
• Jika larutan ditambah asam, maka basa konjugasi dari buffer
akan menetralkan kelebihan asam yang terbentuk (Buffer
bertindak SEBAGAI BASA)
• Jika larutan ditambah basa, maka asam konjugasi dari buffer
akan menetralkan kelebihan basa yang terbentuk (Buffer
bertindak SEBAGAI ASAM)
CH3COO- + H+ CH3COOH
CH3COOH + OH- CH3COO-+ H2O
Contoh: Bila pada buffer asetat ditambahkan sedikit HCl atau NaOH, maka :
Atau secara keseluruhan dapat ditulis :
CH3COONa + HCl CH3COOH + NaCl
CH3COOH + NaOH CH3COONa+ H2O
KAPASITAS BUFFER
Larutan I :
• 1 L larutan HCl 1,8 x 10-5 M
(pH = 4,74)
Larutan II :
• 1 L larutan CH3COOH 0,1 M –
CH3COONa 0,1 M
(pH = 4,74)
metil merah
pH > 5,4 : kuning pH < 5,4 : merah
• Lalu ditambah beberapa
tetes NaOH 0,1 M • Lalu ditambah 100 mL NaOH
0,1 M
LARUTAN I HCl
LARUTAN II CH3COOH – CH3COONa
sebelum ditambah NaOH
(pH = 4,74)
sebelum ditambah NaOH
(pH = 4,74)
setelah ditambah NaOH
(pH > 5,4)
setelah ditambah NaOH
(pH < 5,4)
KESIMPULAN :
Larutan II dapat mempertahankan pH pada penambahan NaOH
sedangkan larutan I tidak.
(bukan buffer) (buffer)
KAPASITAS BUFFER
Ukuran seberapa banyak jumlah
asam/basa yang dapat ditambahkan tanpa
terjadinya perubahan pH yang berarti
Ukuran seberapa banyak perubahan pH
yang terjadi bila ditambah sedikit
asam/basa
Kemampuan untuk menyangga pH larutan seperti ini seringkali
dikenal sebagai KAPASITAS BUFFER
KAPASITAS BUFFER sangat tergantung pada berapa banyak
jumlah mol asam lemah dan basa konjugasi yang terdapat
dalam larutan
• Untuk volume larutan yang sama,
semakin besar konsentrasi buffer, semakin besar kapasitas
buffernya
• Untuk konsentrasi larutan yang sama,
semakin besar volume buffer, semakin besar kapasitas
buffernya
Buffer Value
Buffer Value ( ):
Kapasitas buffer untuk mempertahankan perubahan pH
pH
basaasam
]/[
Menurut Van Slyke :
dimana :
[asam/basa] = jumlah asam/basa yang ditambahkan pada 1 L
buffer
pH = perubahan pH buffer
Satuan : “mmol/L/unit pH” atau “Slyke”
pH LARUTAN BUFFER
Karena Buffer terdiri dari asam lemah dan garamnya, maka
pH buffer sangat tergantung pada :
• Nilai Ka asam lemahnya
• Konsentrasi asam lemah dan garamnya
Dimana : [Asam]
[Garam]
[H+] = Ka .
pH = pKa + log [Garam]
[Asam]
PERS. HENDERSON-HASSELBACH
pH = pKa + log [GARAM]
[ASAM]
Jadi pH Buffer :
APAKAH pH BUFFER BERUBAH BILA DIENCERKAN ?
KENAPA ?
Keseimbangan Asam Basa pada Sistem Biologi
Ada beberapa sumber utama proton (ion H+) dalam tubuh :
• Asam Karbonat (H2CO3)
Sumber utama : hasil oksidasi di dalam sel (berupa CO2)
• Asam sulfat (H2SO4)
Sumber : oksidasi protein yang mengandung Sulfur (sistein, sistin, metionin)
• Asam fosfat
Sumber : hasil metabolisme fosfoprotein, fosfatida dan hidrolisis fosfo-ester
• Asam-asam organik
Sumber : produksi dan akumulasi beberapa asam organik tertentu pada oksidasi karbohidrat, lemak dan protein (ex : asam piruvat, asam laktat, asam aseto asetat, dll
• Iatrogenik
Sumber : pemberian obat-obatan tertentu, yang dapat meningkatkan konsentrasi ion H+ di dalam darah.
Mekanisme Pengaturan pH melibatkan beberapa faktor :
• Pertahanan pertama :
– Sistem Buffer
– Mekanisme Respirasi
• Pertahanan Kedua
Eksresi Ginjal (Renal Mechanisms) :
mengontrol konsentrasi ion H+ dan HCO3- pada cairan
ekstraselular
• Faktor Pengenceran
Keseimbangan volume cairan tubuh
Sistem Buffer
Ada 4 sistem buffer utama :
• Buffer Bikarbonat
• Buffer Fosfat
• Buffer Protein
• Haemoglobin
Prinsip kerja :
• Reaksi netralisasi
• Pergeseran kimia
Buffer Bikarbonat
• Komponen : Asam lemah : H2CO3 Basa konjugasi : NaHCO3
• Penambahan asam dinetralkan oleh HCO3-
H+ + HCO3- H2CO3
Reaksi ini akan menyebabkan meningkatnya H2CO3, yang diikuti oleh meningkatnya CO2
Peningkatan CO2 akan meningkatkan ventilasi paru.
• Penambahan basa dinetralkan oleh H2CO3
NaOH Na+ + OH-
Na+ + H2CO3 NaHCO3
OH- + H2CO3 HCO3-
Reaksi ini akan menyebabkan :
– jumlah H2CO3 turun, akibatnya akan terjadi pembentukan H2CO3 kembali dari CO2 dan H2O, sehingga kadar CO2 akan turun H2O + CO2 H2CO3
– jumlah HCO3- meningkat
dikompensasi oleh ginjal
Buffer Bikarbonat
Kelebihan buffer bikarbonat :
• Konsentrasinya lebih besar daripada buffer lainnya (26-28 mmol/L)
• Menghasilkan H2CO3, yang mudah terurai membentuk CO2 dan dikeluarkan melalui pernafasan
• Merupakan buffer fisiologis yang sangat baik dan berperan sebagai pertahan pertama dalam menjaga keseimbangan asam-basa
Kelemahannya :
• Sebagai buffer kimia, kapasitasnya cukup kecil, karena pKa jauh dari pH fisiologis
Phosfat Anorganik
Mempunyai 3 bentuk ion :
• H3PO4 (pKa = 2)
merupakan asam kuat sehingga tidak terdapat
dalam cairan tubuh
• H2PO4- (pKa = 6,8)
dengan basa konjugasi HPO42- berfungsi sebagai
buffer yang sangat efektif terutama di ginjal
• PO43- (pKa = 12,4)
juga tidak terdapat dalam cairan tubuh
Phosfat Organik
• terdapat dalam bentuk 2,3-difosfogliserat
(2,3-DPG), AMP, ADP maupun ATP
• masing-masing gugus fosfat berfungsi
sebagai buffer
• pKa bervariasi dari 6,0 s/d 9,0
• terdapat dalam jumlah yang melimpah di
dalam sel, sehingga berkontribusi penting
dalam kapasitas buffer
Buffer Fosfat
• Komponen :
– Asam Lemah : NaH2PO4
– Basa Konjugasi : Na2HPO4
• Perbandingan normal :
Na2HPO4 : NaH2PO4 = 4 : 1
Dijaga tetap konstan oleh ginjal
Buffer Fosfat
• Penambahan asam : dinetralkan oleh Na2HPO4
HCl + Na2HPO4 NaH2PO4 + NaCl
Peningkatan NaH2PO4 akan diekresi melalui urin urin lebih asam
• Penambahan basa : dinetralkan oleh NaH2PO4
NaOH + NaH2PO4 Na2HPO4 + H2O
Peningkatan Na2HPO4 akan diekresi melalui urin urin lebih basa
Buffer Fosfat
Kekurangan Buffer Fosfat
• Konsentrasinya dalam darah cukup kecil (1 mmol/L)
• Kurang efisien sebagai buffer fisiologis
Kelebihan Buffer Fosfat :
• Sebagai buffer kimia, merupakan buffer yang cukup efisien dan efektif, karena pKa mendekati pH fisiologis
Buffer Protein
• Merupakan buffer yang komplek
• Nilai pKa bervariasi tergantung pada gaya elektrostatik struktur protein ybs
• Komponen :
– Asam : gugus karboksilat
– Basa konjugasi : gugus amina
• Dalam medium asam :
Protein bertindak sebagai basa, gugus -NH2 akan menarik ion H+ sehingga protein bermuatan positif
-NH2 + H+ -NH3+
• Dalam medium basa :
Protein bertindak sebagai asam, gugus –COOH terdissosiasi, dan melepaskan ion H+
Ion H+ menetralkan ion OH- membentuk molekul air.
Protein bermuatan negatif
-COOH -COO- + H+
H+ + OH- H2O
Buffer Hemoglobin
• Buffer yang penting terutama untuk CO2.
• Berperan dalam jaringan paru, ketika terjadi pembentukan ion H+ saat transport CO2
• Umumnya kapasitas buffer disumbangkan oleh adanya gugus imidazol dari histidin (gugus nitrogen)
• Gugus nitrogen dapat menangkap atau melepaskan ion H+, sehingga dapat bertindak sebagai asam atau basa.
Buffer Hemoglobin
• Saat karboksigenasi Hb, gugus nitrogen bertindak sebagai asam dan menyumbangkan ion H+
• Saat dekarboksigenasi Hb, gugus nitrogen bertindak sebagai basa dan menangkap ion H+
imidazol
Buffer Hemoglobin
Paru :
Keseimbangan I
H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2
Keseimbangan II
HbNHCO2H HbNH2 + CO2
Jaringan :
Keseimbangan I
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
Keseimbangan II
HbNH2 + CO2 HbNHCO2H
top related