bab 2. air & ph

9
Peter J. Kennelly, PhD & Victor \N. Rodwell, PhD PERAN BIOMEDIS Air adalah komponen kimia utama pada organisme hidup. Sifat fisiknya unik mencakup kemampuan untuk melarutkan berbagai molekul organik dan anorganik, berasal dari struktur dipolar air dan kemampuannya yang luar biasa untuk membentuk ikatan hidrogen. Cara air berinteraksi dengan suatu biomolekul terlarut memengaruhi struktur masing-masing. Air, suatu nukleofil yang sangar baik adalah suatu reaktan atau produk dalam banyak reaksi metabolik. Air memiliki sedikit kecenderungan untuk terdisosiasi (terurai) menjadi ion hidroksida dan proton. Keasaman suatu larutan air umumnya disebutkan dengan menggunakan skala pH logaritmik. Dalam keadaan normai, bikarbonat dan penyangga lain mempertahankan pH cairan ekstrasel antara 7 ,35 sampai 7 ,45. Kecurigaan akan adanya ketidakseimbangan asam-basa dipastikan dengan mengukur pH darah arteri dan kandungan CO, darah vena. Penyebab asidosis (pH darah <7,35) antaralain adalah ketosis diabetik dan asidosis laktat. Aikalosis (pH >7,45) dapat terjadi, misalnya setelah muntah-muntah yang mengeiuarkan isi lambung yang asam. Pengendalian keseimbangan air bergantung pada mekanisme-mekanisme hipotalamus yang mengontrol rasa haus, pada hormon antidiuretik (ADH), pada retensi atau ekskresi air oleh ginjal, dan pada pengeluaran melalui penguapan. Diabetes insipidus nefrogenik, yaitu ketidakmampuan memekatkan urine atau menyesuaikan tubuh dengan perubahan-perubahan ringan dalam osmolaritas cairan ekstrasel, terjadi karena osmoresepror tubulus ginjal tidak berespons terhadap ADH. AIR ADATAH PELARUT BIOLOGIS IDEAT Molekul Air Membentuk Dipol Molekul air adalah tetrahedron iregular yang sedikit miring dengan oksigen yang terletak di tengahnya (Gambar 2-1). Kedua atom hidrogen dan elektron-elektron bebas dari dua orbital terhibridisasi-g3 yang tersisa menempati sudut-sudut tetrahedron. Sudut 105 derajat antara hidrogen-hidrogen ini hanya sedikit berbeda dari sudut tetrahedral ideal (109,5 derajat). Amonia juga merupakan tetrahedral dengan sudut 107 deralat antara atom-atom hidrogennya. Air adalah suatu dipol, yaitu sebuah molekul dengan muatan listrik yang tersebar asimetris mengelilingi strukturnya. Atom oksigen yang sangat eiektronegatif menarik elektron menjauhi nukleus hidrogen, dan meninggalkan nukleus tersebut dengan muatan positif parsial, dua pasangan elektron bebas membentuk suatu regio dengan muatan negatiflokal. Air, suatu dipol kuat, memiliki konstanta dielektrik yang tinggi. Seperti dijelaskan secara kuantitatif oleh hukum Coulomb, kekuatan interaksi F antara partikel- partikel dengan muatan yang berlawanan, berbanding terbalik dengan konstanta dielektrik e medium sekitarnya. Konstanta dielektrik untuk vakum adalah satu; untuk heksana, konstantanya adalah 1,9; etanol24,3; dan au 78,5. Oleh karena itu, air sangat mengurangi gaya tarik antara spesies bermuatan dan polar secara relatif dibandingkan lingkungan bebas-air dengan konstanta dielektrik yang lebih rendah. Konstanta dielektrik yang tinggi dan dipol yang kuat memungkinkan air melarutkan sejumlah besar senyawa bermuatan seperti garam. Molekul Air Membentuk lkqfon Hidrogen Nukleus hidrogen yang tidak berpelindung dan secara kovalen berikatan dengan atom nitrogen atau oksigen penarik- elektron dapat berinteraksi dengan pasangan elektron bebas di atom nitrogen atau oksigen lain untuk membentuk ikatan hidrogen. Karena molekul air mengandung kedua fitur ini, pembentukan ikatan hidrogen cenderung menyebabkan moiekul-molekul air saling berikatan membentuk susunan teratur (Gambar 2-2).Ikatan hidrogen sangat memengaruhi sifat fisik air dan menjadi penyebab tingginya viskositas, tegangan permukaan, dan titik didih air. Secara rata-rata, satu molekul dalam air cair berikatan melalui ikatan hidrogen dengan 3,5 molekui lain. Ikatan-ikatan ini relatif lemah dan sementara, dengan sekitar mikrodetik. Putusnya ikatan hidrogen dalam air cair hanya memerlukan kira-kira 4,5 kkal/mol, yaitu kurang dari 5o/o energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kovalen O-H.

Upload: agg-kusuma

Post on 13-Apr-2018

228 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 1/9

Peter

J.

Kennelly,

PhD

&

Victor

\N.

Rodwell,

PhD

PERAN BIOMEDIS

Air

adalah

komponen

kimia

utama

pada organisme hidup.

Sifat fisiknya

yang

unik

yang

mencakup kemampuan

untuk

melarutkan

berbagai

molekul

organik

dan anorganik,

berasal

dari struktur

dipolar air

dan

kemampuannya

yang

luar

biasa

untuk

membentuk

ikatan hidrogen.

Cara air

berinteraksi

dengan suatu

biomolekul

terlarut memengaruhi

struktur masing-masing.

Air,

suatu

nukleofil yang

sangar

baik

adalah

suatu reaktan atau

produk dalam banyak

reaksi

metabolik.

Air

memiliki sedikit

kecenderungan

untuk

terdisosiasi

(terurai)

menjadi

ion

hidroksida

dan

proton.

Keasaman

suatu

larutan

air

umumnya

disebutkan

dengan

menggunakan

skala pH

logaritmik.

Dalam keadaan normai,

bikarbonat dan

penyangga

lain

mempertahankan

pH cairan

ekstrasel antara

7

,35

sampai

7

,45.

Kecurigaan

akan

adanya

ketidakseimbangan

asam-basa dipastikan

dengan

mengukur

pH darah arteri

dan

kandungan

CO,

darah

vena.

Penyebab

asidosis

(pH

darah

<7,35)

antaralain

adalah ketosis

diabetik

dan asidosis

laktat. Aikalosis

(pH

>7,45)

dapat

terjadi,

misalnya

setelah muntah-muntah

yang

mengeiuarkan

isi

lambung yang

asam. Pengendalian keseimbangan air

bergantung pada mekanisme-mekanisme

hipotalamus

yang

mengontrol

rasa

haus, pada hormon

antidiuretik

(ADH),

pada

retensi

atau ekskresi air

oleh

ginjal, dan pada

pengeluaran

melalui

penguapan.

Diabetes insipidus

nefrogenik,

yaitu

ketidakmampuan

memekatkan

urine atau menyesuaikan

tubuh

dengan

perubahan-perubahan ringan

dalam

osmolaritas

cairan

ekstrasel,

terjadi

karena

osmoresepror

tubulus

ginjal

tidak

berespons terhadap ADH.

AIR ADATAH

PELARUT BIOLOGIS

IDEAT

Molekul Air Membentuk

Dipol

Molekul

air adalah

tetrahedron iregular yang sedikit

miring

dengan oksigen yang

terletak

di tengahnya

(Gambar

2-1).

Kedua atom hidrogen

dan elektron-elektron

bebas

dari

dua

orbital

terhibridisasi-g3

yang

tersisa

menempati

sudut-sudut

tetrahedron.

Sudut

105

derajat

antara hidrogen-hidrogen

ini hanya

sedikit

berbeda

dari

sudut

tetrahedral ideal

(109,5

derajat). Amonia

juga

merupakan

tetrahedral dengan sudut

107

deralat antara

atom-atom hidrogennya.

Air

adalah suatu

dipol,

yaitu

sebuah

molekul dengan

muatan

listrik yang

tersebar asimetris

mengelilingi

strukturnya. Atom oksigen

yang

sangat eiektronegatif

menarik elektron menjauhi

nukleus hidrogen,

dan meninggalkan

nukleus

tersebut

dengan

muatan

positif

parsial,

sementara dua pasangan

elektron

bebas membentuk

suatu regio

dengan

muatan

negatiflokal.

Air,

suatu

dipol

kuat, memiliki konstanta

dielektrik

yang

tinggi.

Seperti

dijelaskan

secara

kuantitatif oleh

hukum

Coulomb,

kekuatan

interaksi F

antara

partikel-

partikel

dengan

muatan

yang

berlawanan,

berbanding

terbalik

dengan

konstanta

dielektrik

e

medium

sekitarnya.

Konstanta

dielektrik

untuk vakum

adalah

satu;

untuk

heksana, konstantanya

adalah 1,9;

etanol24,3;

dan au

78,5.

Oleh

karena

itu, air sangat mengurangi

gaya

tarik

antara

spesies

bermuatan

dan

polar

secara

relatif

dibandingkan

lingkungan

bebas-air dengan konstanta

dielektrik

yang lebih

rendah.

Konstanta

dielektrik

yang

tinggi dan

dipol yang

kuat

memungkinkan air melarutkan

sejumlah besar senyawa

bermuatan

seperti garam.

Molekul

Air Membentuk

lkqfon Hidrogen

Nukleus

hidrogen

yang

tidak berpelindung

dan

secara

kovalen

berikatan dengan

atom nitrogen atau

oksigen

penarik-

elektron

dapat berinteraksi dengan

pasangan

elektron

bebas

di

atom nitrogen

atau oksigen lain

untuk

membentuk ikatan

hidrogen.

Karena

molekul

air

mengandung kedua

fitur

ini,

pembentukan ikatan

hidrogen

cenderung

menyebabkan

moiekul-molekul

air

saling berikatan

membentuk

susunan

teratur

(Gambar

2-2).Ikatan

hidrogen

sangat

memengaruhi

sifat

fisik

air

dan

menjadi

penyebab

tingginya

viskositas,

tegangan permukaan,

dan

titik

didih

air.

Secara rata-rata,

satu

molekul dalam air cair berikatan melalui ikatan hidrogen

dengan

3,5

molekui lain.

Ikatan-ikatan

ini

relatif

lemah

dan

sementara,

dengan waktu-paruh

sekitar

satu

mikrodetik.

Putusnya

ikatan hidrogen

dalam air

cair hanya memerlukan

kira-kira 4,5 kkal/mol,

yaitu kurang

dari

5o/o

energi

yang

diperlukan untuk

memutuskan

ikatan kovalen O-H.

Page 2: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 2/9

6

/

BAB

2:

AIR

&

pH

Gambar

2-1.

Molekul

air

memiliki

geometri

tetrahedral.

Ikatan hidrogen

memungkinkan

air

melarutkan

banyak

biomolekul

organik

yang

mengandung

gugus

fungsional

yang

dapat

ikut serta

dalam

pembentukan

ikatan

hidrogen.

Atom-atom

oksigen

pada

aldehida,

keton, dan

amida

memberikan

pasangan

elektron

yang

dapat

berfungsi

sebagai

akseptor

hidrogen.

Alkohol

dan

amina dapat

berfungsi

sebagai

alseptor

hidrogen

maupun donor atom

hidrogen

tak-berpelindung

untuk

membentuk

ikatan

hidrogen

(Gambar

2-3).

INTERAKSI

DENGAN

AIR

MEMENGARUHI

STRUKTUR

BIOMOLEKUT

lkoton

Kovqlen

&

Nonkovqlen

Mensrqbilkqn

Molekul

Biologis

Ikatan

kovalen

adalah gaya

terkuat

yang

menyatukan

molekul-molekul

(Tabel

2-1).

Gaya

nonkovalen,

rneskipun

kekuatannya

lebih

kecil,

memberi

kontribusi

bermakna

bagi struktut

stabilitas,

dan

kompetensi

fungsional

makromolekul

dalam

sel

hidup.

Gaya-gaya

ini

yang

dapat

bersifat

menarik

atau

menolak,

melibatkan

interaksi

baik

di

dalam

biomoiekul

maupun

antara

biomolekul

dan

air

yang

membentuk

komponen

utama

lingkungan

sekitar.

Biomolekul

Mengolomi

Peliporon

untuk

Menempotkon

Gugus

Polor

&

Bermuolqn

podo Permukoonnyo

Sebagian

besar

biomolekul

bersifat

amfifatik;

yaitu

molekul

ini

memiliki

bagian-bagian

yang

kaya akan gugus

F(

,11

'o'

Gamhar

2-2.

Kiri:

lkatan

antara

dua

molekul

air dipolar

melalui

ikatan hidrogen

(garis

terputus).

Kanan:

Kelompok

yang

terdiri dari

empat

molekul

air

yang

disatukan

oleh

ikatan

hidrogen'

Perhatikan

bahwa

air

dapat

berfungsi

sebagai

donor

hidrogen

sekaligus

akseptor

hidrogen.

H

I

U

{

HH

VH

I

u-ol

H.

O'

)oHl t

."/

I

no_

-H

cH3-cH?-o@

H

cH3-cHr-o@

cH?

*cH"

RRfr

\---'.-..-./

,"ffiEf

*t

RI

RNL

Gambar

2-3.Cugus

polar Iain

ikut

serta

dalam

pembentukan

ikatan

hidrogen.

Tampak

ikatan

hidrogen

terbentuk

antara

alkohol

dan

air,

antara

dua

molekul

etanol,

dan

antara

oksigen

karbonil

peptida

dan

hidrogen

nitrogen

peptida

dari

asam

amino

di

dekatnya

fungsional

polar

atau

bermuatan

serta

bagian-bagian

dengan

sifat

hidrofobik.

Protein

cenderung

mengalami

pelipatan

(folding) dengan gugus-R

asam

amino

dengan

,"nt"i

,rr.riirrg

hidrofobik

yang

terletak

di

interior.

fuam-

asam

amino

dengan

rantai

samping

polar

atau bermuatan

(mis.

arginin,

glutamat,

serin)

umumnya

terdapat

pada

permukaan

yang berkontak

dengan

air.

Pola

serupa

banyak

dit.*rrk"r,

di

lapisan-ganda

(bilayer)

fosfolipid,

yaitu

tempat

gugus-gugus

pangkal

bermuatan

dari

fosfatidil

serin

atau

fosfatidil

etanolamin

berkontak

dengan

air

sementara

rantai

samping

asil

lemak

hidrofobik

bergerombol

dan tidak

mengandung

air.

Pola

ini

memai<simalkan

kesempatan

.rntut terb.ntuknya

interaksi

muatan-dipol,

dipol-dipol'

dan

ikatan

hidrogen

antara gugus

polar

biomolekul

dan

air'

Pola

ini

juga

meminimalkan

kontak

antara

air

dan

gugus

hidrofobik.

lnferoksi

Hidrofobik

Interaksi

hidrofobik

merujuk

pada

kecenderungan

senyawa-

senyawa

nonpolar

untuk

berikatan

sendiri

dalam

lingkungan

cair.

Pembentukan

ikatan

ini

bukan

didorong

oleh

gaya

tarik

bersama

atau

oleh

ap^

yar'g

kadang-kadang

disebut

sebagai

"ikatan

hidrofobik'.

Pembentukan

ikataa

sendiri

ini

terjadi

karena

kebutuhan

untuk

meminimalkan

interaksi

yang

secara

energetis

kurang

menguntungkan'

antara

gugus

nonpolar

dan

air.

Sementara

hidrogen

pada

gugus

nonpolar

seperti

gugus

metilen

hidrokarbon

tidak

membentuk

ikatan

hidrogen,

hidrogen

tersebut

memengaruhi

struktur

air

yang

mengelilinginya.

Molekul

ait yang

terletak

dekat

dengan

gugus

hidrofobik

mengalami

restriksi

dalam

jumlah

orientasinya

(derajat

kebebasan,

degrea

of

iieed'om)

yang

memungkinkan

molekul

tersebut

ikut

serta

secara

malsimal

dalam

membentuk

ikatan

hidrogen.

Pembentukan

maksimal

ikatan

hidrogen

dalam

jumlah

banyak

hanya

Page 3: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 3/9

Tabel

2-1.

Energi

ikatan

untuk

atom yang

penting

secara

biologis.

dapat

dipertahankan

dengan

meningkatkan

ordo

molekul

air sekitar,

disertai

penurunan

enrropi.

Berdasarkan

hukum

kedua

termodinamika,

energi

bebas

optimal

campuran

hidrokarbon-air

adalah

fungsi

dari entalpi

(dari

ikatan hidrogen)

maksimum

dan entropi

(derajat

kebebasan

maksimai)

minimum.

Oleh karena

itu,

molekul nonpolar

cenderung

membentuk

butiran

dengan

luas

permukaan

paparan

yang

minimal

sehingga

mengurangi

jumlah

molekul

air yang

terkena. Dengan

alasan

yang

sama,

bagian

hidrofobik

biopolimer

di

dalam

lingl<ungan

air

sel hidup,

cenderung

rertanam

di bagian

dalam

struirtur

molekul,

atau

di dalam lapisan-ganda

lipid

sehingga

kontak

dengan

air menjadi

minimal.

lnterqksi

Elekrrosrorik

Interaksi

anrara

gugus,gugus

bermuatan

membantu

membentuk

struktur

biomolekul.

Interaksi

elektrostatik

antara

gugus dengan muaran

yang berlawanan

di

dalam

atau

di antara

biomolekul

disebut

jembaran

garam

(sah

bridge).

Jembatan

garam

memiliki

kekuatan

setara

dengan ikatan

hidrogen

tetapi

bekerja

dalam

jarak

yang

lebih

jauh.

Karena

itu,

ikatan

ini

sering mempermudah

pengikatan

molekul

bermuatan

atau

ion

ke

protein

dan

asam nukleat.

Goyo von

der Wools

Gaya

van

der \7aals

terbentuk

oleh

interaksi

antara

dipol-

dipol

transien

yang dihasilkan

oleh

gerakan cepar

elektron

di

semua atom netral.

Gaya

van

der \7aals

yang lebih

lemah

secara

bermakna

daripada ikatan

hidrogen

tetapi

berpotensi

berjumlah

sangat

banyak, menurun

sebanyak

pangkat

enam

jarak

yang memisahkan

arom,atom.

Oleh karena itu,

gaya

ini

bekerja

pada

jarak

pendek, biasanya 24

A.

Berbogoi

Goyo Mensrobilkqn

Biomolekul

Heliks

ganda

DNA

melukiskan

kontribusi

berbagai

gaya

bagi

struktur

biomolekul.

Semenrara

masing-masing

unrai

DNA

BAB

2:

AIR

&

pH

disatukan

oleh

ikatan

kovalen,

dua

untai

heliks

disatukan

secara

ekskiusif

oleh interaksi

nonkovalen.

Interaksi

nonkovalen

ini rnencakup

ikatan

hidrogen

anrara

basa-basa

nukleotida

(pembentukan

pasangan

basa Watson-Crick)

dan interaksi

van

der \Vaa.ls

antara

tumpukan

basa pulin

dan

pirimidin.

Heliks

menyajikan gugus

fosfat

bermuatan

dan

gula

ribosa

polar

pada

"tulang

punggung"

DNA ke

air,

sementara

mengubur

basa nukleotida

yang

relatif

hidrofobik

di bagian

dalam. TLlang

punggung

yang memanjang

ini

memaksimalkan

jarak

antara fosfat-fosfat

tulang punggung

yang bermuatan

negatif,,

sehingga

meminimalkan

interaksi

elektrostatik

yang kurang

menguntungkan.

AIR ADATAH

NUKLEOFIT

YANG

SANGAT

BAIK

Reaksi metabolik

sering

melibatkan

serangan

oleh

pasangan

elektron

pada

molekul

kaya-elektron

yang

dinamai

nukleofil

atau

atom miskin-elektron

yang disebut

elektrofil.

Nukleofil

dan elektrofii

tidak

harus

memiliki

muaran

negatif

atau

positif

formal. Air

yang

dua pasangan elektron

spt-nya

memiliki

muatan

negatif

parsial adalah suatu

nukleofil

yang

sangat baik. Nukleofil

lain

yang

penting

secara

biologis

adalah

atom

oksigen

fosfat,

alkohol,

dan asam karboksilat;

sulfur

tiol; nitrogen

amin;

dan cincin imidazol histidin.

Elektrofil yang

sering

dijumpai

antara

lain

adalah karbon

karbonil

pada

amida, ester,

aldehida,

dan keton

sema arom

fosfor

pada

fosfoester.

Serangan

nukleofilik

oleh

air

umumnya

menyebabkan

putusnya

ikatan

amida,

glikosida,

atau ester

yang

me

nyatukan

biopolimer.

Proses

ini

disebut

hidrolisis.

Sebaliknya,

jika

unit-unit

monomer

disatukan untuk membentuk

biopolimer,

seperti

protein atau

glikogen,

air

menjadi

produknya, seperti

diperiihatkan

di

bawah

untuk

pembentukan

ikatan peptida

antara

dua

asam

amino.

'N'N-

A ,=--__

Y )

cn*s

l-ril-r

l-1

Aranin

*f

"

Valin

I

lt

"o

'r"n*fu

i1

\-\"

r3

Sementara

hidrolisis

adalah suatu reaksi

yang secara rer-

modinamis

menguntungkan,

ikatan

fosfoester

dan

amida

Page 4: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 4/9

/

SAB

2:AlR

&

pH

pada

polipeptida

dan

oligonukleotida

bersifat

stabil

dalam

ii.tgk.t.rg".t

cair

sel.

Perilaku

yang

tampak

paradoks

ini

mencerminkan

kenyataan

bahwa

te

rmodinamikayang

meng-

atur

keseimbangan

suatu

reaksi

tidak

menentukan

laju

reaksi

yang akan

berlangsung.

Di

sel,

katalis

protein

yang

disebut

enzim

mempercepat

laju

reaksi

hidrolisis

jika

diperlukan'

Protease

mengatalisis

hidrolisis

protein

menjadi

komponen-

komponennya,

yaitu

asam-asam

amino,

sementara

nuklease

mengatalisis

hidrolisis

ikatan

fosfoester

di

DNA

dan

RNA'

Aktivitas

enzim-enzim

ini

perlu

diatur

secara

cermat

untuk

memastikan

bahwa

enzim-enzim

tersebut

bekerja

hanya

pada

molekul

sasaran

yang tepat

pada

saat

yang tePat.

Bonyok

Reoksi

Merqbolik

Melibotkqn

Pemindohqn

Gugus

Pada

reaksi

pemindahan

gugus,

sebuah

gugus

G dipindahkan

dari donor

D

ke

akseptor

A yang

membentuk

suatu

kompleks

gugus

akseptor

A-G:

D-G+AeA-G+D

Hidrolisis

dan

fosforolisis

glikogen,

yaitu

gugus

glukosil

dipindahkan

ke air

atau

ke

ortofosfat

adalah

contoh

reaksi

pemindahan

gugus.

Konstanta

keseimbangan

untuk

hidrolisis

ikatan

kovalen

sangat

menguntungkan

pembentukan

produk-produk

penguraian.

Biosintesis

makromolekul

juga

melibatkan

reaksi

pemindahan

gugus,

yaitu

pembentukan

ikatan

kovalen

yang

secara

termodinamis

kurang

menguntungkan

dipadukan

dengan

reaksi-reaksi

yang

-..rgunt.r.tgkan

sehingga

perubahan

keseluruhan

dalam

energi

tebas

menguntungkan pembentukan biopolimer'

Dengan

sifat

air

yang

nukleofilik

dan

konsentrasinya

yang

tinggi

di

dalam

sel,

mengaPa

biopolimer

seperti

protein

dan

DNA

relatif

stabil?

Dan

bagaimana

sintesis

biopolimer

dapat

terjadi

dalam

lingkungan

air?

Yang

pokokdari

dua

pertanyaan

ini

adalah

sifat

enzim.

Thnpa

adanya

katalisis

enzim,

bahkan

reaksi yang

secara

termodinamis

menguntungkan

belum

pasti

berlangsung

cePat.

Kontrol

yang

tepat

dan

diferensial

atas aktivitas

enzim

serta

pemisahan

enzim

di

organel-organel

tertentu

menentukan

dalam

kondisi

fisiologis

apa

suatu

biopolimer

akan

dibentuk

atau

diuraikan.

Polimer

yang

baru

dibentuk

tidak

segera

mengalami

hidrolisis,

sebagian

karena

bagian

aktif

enzim-enzim

biosintetik

memisahkan

substrat

dalam

suatu

lingkungan

yang

tidak

mengandung

air'

Molekul

Air

Memperliholkqn

Kecenderungqn

Disosiqsi

yqng

Ringon,

Ieropi

Penfing

Kemampuan

air

untuk

mengalami

ionisasi,

meskipun

sedikit,

,".rg",

penting

bagi

kehidupan.

Karena

air

dapat

bekerja

sebagai

suatu

asam

atau

basa,

ionisasinya

dapat

direpresentasikan

sebagai

suatu

pemindahan

Proton

antarmolekul

yang

membentuk

sebuah

ion

hidronium

(HrO,

dan

sebuah

ion

hidroksida

(OH-)

HrO+HTOCHTO*+OH-

Proton

yang

dipindahkan

sebenarnya

berikatan

dengan

sekelompok

molekul

,air.

Proton

terdapat

dalam

larutan

tidak

saja

sebagai

HrO-,

tetapi

juga

sebagai

multimer,

misalnya

HrOr-

dan HrOr-.

Bagaimanapun,

proton

secara

rutin

dituliskan

sebagai

H-

meskipun

pada

kenyataannya

sangat

mengalami

hidrasi-

Karena

ion

hidronium

dan

hidroksida

secara

terus

menerus

kembali

menyatu

membentuk

molekul

air,

hidrogen

atau

oksigen

i

n di

u i du

a

I tidakdapat

dinyatakan

berada

sebagai

sebuah

ion

atau

sebagai

bagian

dari

molekul

air' Pada

suatu

saat

ia adalah

suatu

ion; sesaat

kemudian

ia

adalah

bagian

dari

suatu

molekul. Oleh

karena

itu, ion

atau

molekul individual

tidak

diperhitungkan.

Kita

merujuk

pada

pro babilitas

6ahwa

p"d"

seti"p

saat sebuah

hidrogen

akan

berada

dalam

bentuk

ion

atau

sebagai

bagian

dari

molekul

air.

Karena

1 gram

air

mengandung

3,46

x

1022

molekul,

ionisasi

air

dapat

di.ielaskan

secara

statistik.

Untuk

menyatakan

probabilitas

bahwa

sebuah

hidrogen

berada

dalam

bentuk

ion

adalah

0,01

sama

artinya

dengan

mengatakan

bahwa

pada

setiap

saat,

sebuah

atom

hidrogen

memiiiki

kemungkinan

1 dari 100

untuk

menjadi ion

dan

kemungkinan

99

dari

100

sebagai

bagian

dari

sebuah

molekul

air.

Probabilitas

sebenarnya

dari

..f,.r"h

atom

hidrogen

dalam

air

murni

berada

dalam

bentuk

ion

hidrogen

adalah

sekitar

1,8

x

10-e.

Oleh

karena

itu'

probabilitas atom

itu

sebagai

bagian

dari

molekul

air

hampir

mendekati

satu.

Dengan

kata

lain,

untuk

setiap

ion

hidrogen

dan

ion

hidroksida

dalam

air

murni,

terdapat

1,8 milyar

atau

1,8

x

10e

molekul

air.

Bagaimanapun,

ion

hidrogen

dan

ion

hidrolaida

berperan

signifikan

menentukan

sifat

air'

Untuk

disosiasi

(Penguraian)

air,

z

-

lH'IIOH

I

r\

_

IH2ol

tanda

kurung

menyatakan

konsentrasi

molar

(secara

lebih

tepat,

aktivitas

molar)

dan

K

adalah

konstanta

disosiasi'

K*r"r,"

1 mol

air memiliki

berat

18

gram'

I

liter

(L)

(1000

g)

air

mengandung

1000

*

18

=

55,56

mol

Oleh

karena

it,r,

"i,

murni

adalah

55,56

molar-

Karena

probabilitas

bahwa

sebuah

hidrogen

dalam

air

murni

akan

berada

dalam

bentuk

ion

hidrogen

adalah

1,8

x

10-e,

konsentrasi

molar

ion

H.

(atau

ion

OH

)

dalam

air

murni

adalah

hasil

dari

probabilitas,

1,8

x 10'e,

dikali

dengan

konsentrasi

molar

air'

55,56

mollL.

Hasilnya

adalah

1,0

x 10'7

mol/L'

Kita sekarang

dapat

menghitung

Kuntuk

air

murni:

Page 5: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 5/9

,

lH ltoH

I

11o

lllo

l

lH,ol

[55,56]

=

0,018

x.l

0.''o

=

1,8

x

10

'umol/L

Konsentrasi

molar air,

yaitt

55,56

mol/L,

terlalu

besar

untuk

dapat

dipengaruhi

secara

bermakna

oleh

disosiasi.

Oleh

karena

itu,

konsentrasi

tersebut

dianggap

konstan.

Jadi,

konstanta

ini

dapat

dimasukkan

ke

dalam

konstanra

disosiasi

K

untuk menghasilkan

suatu

konsranta

baru

K.

yang

disebut

produk ion

untuk air.

Hubunga

n

^n

^r^

Ii.,

dan

Kdiperlihatkan

di bawah:

K

-

tH..]lgH

I

=

r,Bxro'"mol/L

,

[H,O]

K*

=

(K)[H,O]=

[H']tOH-l

=

(1,8

x

10

'umoli

LX55,56mol/L)

=1,00x10'*(mol/L),

Perhatikan

bahwa

dimensi

K adalah

mol

per

liter

dan

dimensi

K

adalah

mol2

per liter2.

Seperti

diisyaratkan

oleh

namanya,

produk ion

K

secara numeris

setara

dengan hasil

kali

konsentrasi

molar

H-

dan OH

:

K*

=

[Hl

[OH.]

Pada25

"C,

4

=

00,)',

atau

10-1a

(mol/L)r.

pada

suhu

di

bawah

25

"C,

konstanta

ini

sedikit iebih

kecil

daripada

10'ra,

dan

pada

suhu

di atas 25

"C

angkanya

lebih

besar

daripada

10-'4. Dalam

batas-batas

efek

suhu,

If

setara

dengan

l0-ra

(mollL)z

untuk

semua

larutan

dalam

air, bahkan

larutan

asam

atau

basa. Kita

menggunakan

K

untuk

menghitung

pH larutan

asam

dan

basa.

PH

ADATAH

tOG

NEGAT|F

KONSENTRASI

ION

HIDROGEN

Istilah

pH

diperkenalkan

pada tahun

1909

oleh

Scirensen,

yang

mendefinisikan

pH sebagai

log

negatifdari

konsentrasi

ion

hidrogen:

pU

=

_log

[H.J

Definisi

ini,

meskipun

tidak

ketat,

cukup

untuk

banyak

kepentingan

biokimia.

Untuk

menghitung

pH

laruran:

1.

Hitung

konsentrasi

ion hidrogen

[H-]

2.

Hitung

logaritma

berbasis

l0

dari

fH-l

3.

pH

adalah

nilai

negatif

dari

angka

yang

ditemukan

di tahap

2.

Contohnya,

untuk

air murni

pada 25

,,(1,

pH

=

-

log

IH.l

=

-log

10'

=

-(-7)

=

7,O

Nilai

ini

juga

dikenal

sebagai pouer

(Inggris),

puissant

(pe-

rancis),

atau

potennz

(Jerman)

dari

pangkat

sehingga

digu-

nakan

huruf"p".

BAB

2: AIR

&

pH

Niiai

pH

yang rendah

sesuai

dengan

konsenrrasi

H- yang

tinggi

dan nilai

pH

yang

tinggi

sesuai

dengan

konsentrasi

H-

yang

rendah.

Asam

adalah

donor

proton

dan

basa adalah

alseptor

proton.

Asam

kuat

(mis.

HCl,

HrSO4)

mengalami

disosiasi

sempurna

menjadi anion

dan

kation

bahkan dalam larutan

asam

kuat

(pH

rendah).

Asam

lemah

hanya

mengalami

disosiasi

parsial

dalam

larutan

asam,

Demikian

juga,

basa

kuat

(mis.

KOH,

NaOH)-tetapi

bukan

basa

lemah

(mis.

Ca[OH]r)-mengalami

disosiasi

sempurna

pada

pH tinggi.

Banyak

bahan

biokimia

bersifat

asam

lemah.

pengecualian

antara

lain

adalah

zavzar

antara yang

terfosforilasi,

yang

gugus

fosforilnya mengandung

dua

proron

yang

dapat

mengalami

disosiasi,

dengan

proron

perrama

yang

bersifat

sangat

asam.

Contoh-contoh

berikut

menggambarkan

bagaimana

cara

menghitung

pH larutan

asam

dan

basa.

Contob

1..

Berapa

pH

sebuah

larutan

yang

konsentrasi

ion

hidrogennya

adalah

3,2

x

10

a

mol/L?

pH

=

_log

[H.J

=

-log

3,2

x

1

0'4)

=

-logG,2)

-

log

(104)

=

-0,5

+ 4,0

=

3r5

Contoh

2:

Berapa

pH sebuah

larutan

yang

konsentrasi

ion hidrolaidanya

adalah

4,0 x

l\-a mol/L? Kita

mula-mula

mendefinisikan

kuantitas

pOH

yang

setara

dengan

-log

[OH

]

dan

yang

dapat

berasal

dari

definisi K:

Karena

itu:

K*=[H-][OH]=19-t+

log

[H.1

+

log

tOH I

=

log 10'a

pH +

pOH

=

14

Untuk

memecahkan

soal

dengan

pendekatan

ini:

IOHI

=4,Ox1O-4

poH

=trjry;',3,',,'0,,

 

3,4

Kini:

pH

=1a-pOH-14-3,4

_

-l0,6

Contoh

3:

Berapa

nilai

pH

dari

(a)

2,0

x

102

mollL

KOH

dan

(b)

2,0 x 10-6

mol/L KOH?

OH

berasal

dari dua

sumber,

KOH

dan

air. Kirena

pH ditentukan

oleh

[H.]

total

(dan

pOH oleh

[OH']

total),

kedua

sumber

perlu

diperhitungkan.

Pada

kasus pertama

(a),

kontribusi

air

Page 6: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 6/9

tO

/

BAB2:AlR&pH

untuk

IOH

]

total

dapat diabaikan.

Hal

yang

sama

tidak

dapat

diterapkan

untuk kasus

kedua

(b):

Jika

telah dicapai

keputusan

tentang

makna kontribusi

oleh

air,

pH

dapat dihitung

seperti di

atas.

Contoh-contoh

di atas

menganggap

bahwa

basa

kuat

KOH

mengalami

disosiasi

sempurna

dalam

larutan dan

bahwa

konsentrasi

ion OH-

karenanya setara dengan

kon-

sentrasi KOH plus

yang semula

terdapat

di

air.

Anggapan

ini

berlaku

untuk

larutan encer

basa atau

asam

kuat, tetapi

tidak

untuk

asam

atau basa

lemah.

Karena

elektrolit

lemah

hanya

sedikit

berdisosiasi

dalam

larutan,

kita harus

menggunakan

konstanta disosiasi

untuk

menghitung

konsentrasi

[H.]

(atau

[OH])

y""g

dihasilkan

oleh

molaritas

tertentu asam

(atau

basa)

lemah

sebelum

menghitung

[Hl

total

(atau

[OH']

total)

dan

kemudian

pH.

Gugus

Fungsionol

yong Merupokon

Asqm

Lemoh

Memiliki

Moknq

Fisiologis

Penting

Banyak

zat biokimia

memiliki

gugus

fungsional

yang

merupakan asam

atau basa

lemah. Gugus

karboksil,

gugus

amino, dan

ester

fosfat, yang disosiasi

keduanya

berada

dalam

rentang

fisiologis, terdapat

dalam protein

dan asam

nukleat,

sebagian

besar

koenzim,

dan

kebanyakan metabolit

zat

antara.

Oleh

karena

itu,

pengetahuan

tentang

disosiasi

asam

dan

basa

lemah

men.iadi dasar

untuk

memahami pengaruh

pH

intrasei

pada

struktur

dan aktivitas

biologis.

Pemisahan

berdasarkan

muatan

(mis.

elektroforesis

dan

kromatografi

pertukaran

ion)

juga

paling

baik

jika

dipahami dari

aspek

perilaku disosiasi

gugus-gugus

fungsional.

Kita menyebut

spesies

berproton

(mis.

FIA

atau

R-

NHo-) sebagai

asam

dan

spesies

tidak

berproton

(mis'

A'

atau

R-NH') sebagai

basa

konjugatnya.

Demikian

juga,

-kita

dapat

menyebut

suatu basa

(mis.

A

atau

R-NH,)

dan asam

konjugatnya

(mis.

FIA

atau

R-NH..).

Contoh

asam lemah

(kiri),

basa

konjugatnya

(tengah),

dan

nilai

pK-

nya

(kanan)

antara

lain

adalah:

R-CHr-COOH

R-CH2-NH3-

H2CO3

HrPo;

R-CHr-COO-

pK"=

4-5

R-CHr-NH2

pK

=

9-10

HCO3-

PK"=

6,4

HPO42

pK"

=

7,2

Kita

mengekspresikan

kekuatan

relatif

asam dan

basa

lemah

berdasarkan

konstanta

disosiasinya.

Di

bawah

ini

dicantumkan

ekspresi

untuk

konstanta disosiasi

({)

untuk

dua asam

lemah,

R-COOH

dan

R-NH.-:

R-COOHPR-COO-+H*

Ku=

lR-coo ltH.l

tR-cooHl

R-NH3+dR-NHr+H*

,,

lR-NH,llH'l

''

--lR-NFlr*I

Karena

nilai numerik

K

untuk

asam

lemah

adalah

angka

pangkat

negadf, kita

mengekspresikan

K sebagai

pK",

d.-

ngan:

pK"=-logK"

Perhatikan bahwa

pK

berkaitan dengan

K

sePerti

pH

dengan

[H'].

Semakin

kuat

asam,

semakin

rendah

nilaipK^-nya.

pK digunakan

untuk

menyatakan

kekuatan

relatifasam

dan

basa.

Untuk setiap

asam

lemah,

konjugatnya

adalah

basa

kuat. Demikian

juga,

konjugat suatu

basa

kuat

adalah

asam lemah.

Kekuatan

relatif basa

dinyatakan

berdasarkan

pK

asam

konjugatnya.

Untuk senyawa

poliproteik

yang

mengandung

lebih dari

satu proton

yang

dapat terdisosiasi,

masing-masin

gdl\eri subscripl

angka

sesuai

urutan

keasaman

relariL

Untuk

disosiasi

tipe

R-NH3*

*R-NH2

+

H*

pf.

adalah

pH ketika

konsentrasi

asam

R-NHr*

setara

dengan

konsentrasi

basa

R-NH,

Dari persamaan

di atas

yang

mengaitkan

K

ke

[H.]

dan

dengan

konsentrasi

asam

yang

tidak

terdisosiasi

dan

basa

konjugasinya,

jika

atau

jika

IR-COOI=

[R-COOH]

lR-NHri =

lR

-NH,'l

maka

K"

=

[H"]

Oleh

karena

itu,

jika

spesies

yang

terasosiasi (mendapat

proton)

dan

terdisosiasi

(basa

konjugat)

terdapat

dalam

konsentrasi sama,

konsentrasi

ion hidrogen

[H-]

setara

secara

numerik dengan

konstanta

disosiasi,

K^.

Jtka

dilakukan

logaritma

terhadap

kedua

sisi

dari

persamaan

di

atas dan

kedua

sisi

dikalikan

dengan

-1,

persamaannya

adalah

sebagai

berikut

K"

=

tH.l

-log K"

=

-log

[H"]

Page 7: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 7/9

Karena

-log

K^didefinisikan

sebagai

pK^, dan

-log

[H'J

adalah

pH,

persamaannya

dapat

ditulis

menjadi

PK"

=

PH

yi,

pK^ suatu

gugus asam

adalah

pH ketika

spesies

yang

berproton dan tidak berproton

terdapat dalam

konsentrasi

setara.

pK

untuk

suaru asam

dapat

ditentukan

dengan

menambahkan

0,5 ekivalen

basa

per

ekivalen

asam. pH

yang

dihasilkan

akan menjadi

pK asam.

Persqmoqn

Henderson-Hqsselbolch

Menieloskqn

Perilqku

Asom

Lemqh

& Penyonggo

Di bawah

ini

dituliskan

persamaan

Henderson-Hasselbalch.

Suatu

asam lemah,

FlA,

mengalami

ionisasi

sebagai

berikut:

HA<JH*+A

Konstanta

kesetimbangan

untuk disosiasi

ini

adalah

o,

=EJ4_l

tHAl

Perkalian-silang

menghasilkan

tHltA'l

=

K

[HA]

Bagi kedua

sisi

dengan

[A']:

LH-l=

/('

tHAl

"

tAl

Lakukan

logaritma

pada kedua

sisi:

log

lH-

r=

los[r,

l 4i]

=

los K^

* lon

[HA]

"tAt

Kalikan

dengan

-l:

-rog[H+

]

=

-rosKa

-

"r(ffi)

Ganti

-log [Ht]

dan

-log

K^masing-masing

dengan

pH

dan

pK"; maka:

PH

=

PKa

-losl 4

'

"

[A-l

Inversi

suku yang

terakhir

menghilangkan

tanda minus

dan menghasilkan persamaan

Henderson-Hasselbalch:

pH=pKu*log#

BAB

2:

AIR &

pH

tl

Persamaan

Henderson-Hasselbalch

memiliki nilai

prediktif

yang

tinggi

untuk keseimbangan

protonik.

Contohnya,

(1)

Jika

suatu

asam

tepat mengalami

netralisasi

separuhnya,

tA-l

=

tHAl.

Pada

keadaan

ini,

tA-l

1

..

pH=

pK, +lo3ffi

-pK,

+log'

=

pKu

+0

Karena

itu,

pada

netraiisasi-separuh,

pH

=

pK.

(2)

Jika

rasio

[A]/[HA]

=

100:1,

PH=PK"

-losl4-I

"

[HA]

pH

=

pKn

+ log100/1

=

pKu

+

2

(3)

Jika

rasio

[A]/[HA]

=

1:10,

pH

=

pK"

+ log 1/19

=

pK.

+

(-1

)

Jika

persamaan

dievaluasi

pada

rasio

[I{.]/[FIA]

yang

berkisar

dari

103

sampai

10-3 dan

nilai

pH

yang dihitung

diplotkan,

grafik

yang

terbentuk'menjelaskan

kurva

titrasi

untuk suatu

asam

iemah

(Gambar

2-4).

Lorutqn

Asqm

Lemoh

&

Goromnyo

Menyonggq

Perubqhqn

pH

Larutan asam

atau basa lemah

dan konjugatnya mem-

perlihatkan

kemampuan

menyangga,

yaitu kemampuan

menahan

perubahan

pH

setelah

penambahan

asam

arau

basa kuat.

Karena

banyak reaksi

metabolik

disertai oleh

pembebasan

atau

penyerapan

proron,

kebanyakan

reaksi

intrasel

mengalami

penyanggaanlpendaparan

(buffering).

Metabolisme

oksidatif

menghasilkan

COr,

anhidrida

dari

asam karbonat

yang

jika

tidak

disangga akan menimbulkan

asidosis

berat.

Untuk

memelihara

pH yang konstan

diperlukan

keterlibatan

pendaparan

oleh fosfat,

bikarbonat,

dan protein

yang

menerima

atau

membebaskan

proton

untuk

menahan

perubahan

pH. Untuk

eksperimen yang

menggunakan

ekstrak;'aringan

arau enzim,

pH yang

konstan

dipertahankan

oleh

penambahan

larutan

penyangga,

misalnya

MES

(asam

[2-,A/-morfolino]etansulfonat,

pK^

6,1),

ortofosfat

anorganik

(pK,7,2),

HEPES

(asam

,A/-

hidroksietilpi

p

er

azin- N'-2-etansulfonat,

p1{. 6,

8),

atau Tlis

(tris[hidroksimetil]

aminometan,

pK^

8,3).

Nilai

pK" relatif

terhadap

pH yang

diinginkan adalah

penentu

urarna

larutan

penyangga

mana yang

dipilih.

Pendaparan

dapat diamati

dengan menggunakan

suatu

pengukur

pH

selagi kita

menitrasi

asam

atau basa

lemah

(Gambar

2-4).lltajuga

dapat

menghitung

pergeseran pH

yang menyertai

penambahan

asam atau basa ke

suatu

larutan

terdapar.

Pada contoh,

larutan

terdapar

(suatu

asam

lemah,

Page 8: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 8/9

t2

/

BAB

2:

AIR

&

pH

Cambar

2-4,

Kurva

titrasi

sebuah

asam

tipe

HA.

Titik

di

tengah

kurva menunjukkan

pK,

5,0.

pK^=

5,0,

dan

basa

konjugatnya)

pada

awalnya

memiliki

satu

dari

empat

nilai

pH.

Kita akan

menghitung

Pergeseran

pH

yang

terjadi

jika

ke dalam

masing-masing

larutan

tersebut

ditambahkan

0,1

mEq

KOH:

Tabel

2-2.

Kekuatan

relatif

asam-asam

tertentu

yang

penting

secara

biologis.

Nilai

dalam

tabel

adalah

nilai

pK"

(-log

konstanta

disosiasi)

asam

monoprotat,

diprotat,

dan

triprotat

tertentu.

1.0

0,8

o

0,6

3

c

0,4

g

4.2

o

t.u

a

:

0,8

-o_

CF

E

fi0,6

t6

o.9

Ey0.4

8

o.z

u

Eu

pH owol

tAl

lHAl._",

0,s0

(tAl/tHAl)._.

1,00

Penombohon

0,

1

5,37

5,60

5,86

o,70

0,80

0,88

0,30

0,20

0,12

2,33

4,00

7,33

mEq

KOH

menghosilkon

0,80

0,90

0,98

0,20

0,10

0,02

4,00

9,00

49,0

0,602

0,95

1,69

s,60 5,95

6,69

5,00

0,50

lA'1.*,,

IHA]"*',

([A]/[HA]).kh,

Log

([All[HA]).,,,

pH okhir

ApH

0,1

8 0,60

0,95

suatu

gugus

terhambat

oleh

adanya

muatan

negatif

di

sekitarnya

sehingga

meningkatkan

Pf".

Htl

ini

tampak

jelas

dari

nilai

pK

untuk

tiga

gugus

disosiatif

asam

fosfor

dan

asam

sitrat

(Thbel

2-2).

Efek

muatan

sekitar

menurun

seiring

dengan

pertambahan

jarak.

pK

kedua

untuk

asam

suksinat

yang

memiliki

dua gugus

metilen

di

antara

gugus

karboksilnya adalah

5,6,

sementara

pK

kedua

untuk

asam

glutarat

yang

memiliki

satu gugus

metilen

tambahan

adalah

5,4.

Niloi

pK" Bergontung

Podo

Sifot

Medium

pK"

suatu

gugus

fungsional

juga

sangat

dipengaruhi

oleh

medium

di

sekitarnya.

Medium

dapat

meningkatkan

atau

menurunkan

pK

bergantung

pada

apakah

asam

yang

tidak

terurai

atau

basa

konjugatnya

adalah

spesies

yang

bermuatan'

Efek

konstanta

dielektrik

pada

pK^

dapat

diamati

dengan

menambahkan

etanol

ke air.

pK

asam

karboksilat

meninghat,

sedangkan

pK amin

menurun

karena

etanol

menurunkan

kemampuan

"ir

untuk

melarutkan

spesies bermuatan'

Karena

itu,

nilai

pK"

g*gnt

disosiatif

di

bagian

dalam

protein

sangat

dipengaruhi

oleh

lingkungan

lokal,

termasuk

ada

tidaknya

air.

RINGKASAN

.

Air

membentuk

kumpulan-kumpulan

dengan

dirinya

sendiri

dan

dengan

donor

atau

akseptor

proton

yang

0,60

o,40

1,50

0,176

5,1

8

1,69

Perhatikan

bahwa

perubahan

pH per

miliekuivalen

OH-yang

ditambahkan

bergantung

pada

pH

awai.

Larutan

menahan

perubahan

pH

paling

efektif

pada

nilai pH

yang

mendekati

pK.

Suatu

larutan

asam

lemah

dan

basa

konjugatnya

paling

efektif

menyangga

dalam

rentang

pH

pK"

+ 1,0

satuan

pH'

Gambar

2-4

iuga

memperlihatkan

muatan

netto

pada

satu

molekul

asam

sebagai

fungsi

pH.

Muatan

fraksional

-0,5 tidak

berarti

bahwa

satu

molekul

membawa

muatan

separuh,

melainkan

menunj

ukkan

6ahw

a

p

r o

b

a b i

li tas stattt

molekul memiliki

satu

unit

muatan

negatif

pada

setiaP

saat

adalah

0,5.

Perhitungan

muatan

netto

pada

makromolekul

sebagai

fungsi pH

merupakan

dasar

bagi

teknik

pemisahan

misalnya

kromatografi

pertukaran

ion

dan

eiektroforesis'

Kekuqtqn

Asqm

Bergontung

pqdo Struktur

Molekul

Banyak

asam

yang

pcnting

d,rri

segi

biologi

menriliki

lebih

dari

satu gugus

disosiatif.

Pcrnbebasan

sebuah

proton

dari

Page 9: Bab 2. Air & pH

7/26/2019 Bab 2. Air & pH

http://slidepdf.com/reader/full/bab-2-air-ph 9/9

disatukan

oleh

ikatan

hidrogen.

Ikatan

hidrogen

menentukan

tegangan permukaan,

viskositas, keadaan

cair

dalam

suhu

kamar,

dan

kekuatan

air

sebagai

pelarut.

Senyawayang mengandung

O,

N,

atau

S

dapat berfungsi

sebagai

donor

atau akseptor

ikatan hidrogen.

Makromolekul

menukarkan ikatan

hidrogen

permukaan

internal

untuk

ikatan hidrogen

air. Gaya-gaya

entropi

menentukan

bahwa

makromolekul

memajankan

regio

polar

ke

daerah pertemuan

dengan air dan membenam-

kan

regio nonpolar.

Ikatan

garam, interaksi

hidrofobik, dan

gaya

van

der

'W'aals

ikut

mempertahankan

struktur

molekul.

pH

adalah

lognegatifdari

[H-].

pH rendah

menunjukkan

larutan

asam,

dan pH tinggi menunjukkan

larutan

basa.

Kekuatan

asam

lemah

dinyatakan oleh

pK,

log negatif

dari

konstanta

disosiasi asam. Asam

kuat

memiliki

nilai

pK

rendah dan

asam

iemah

memiliki

nilai

pK

tinggi.

BAB 2: AIR

&

pH

I

13

o

Larutan

penyangga menahan

perubahan pH saat terjadi

pembentukan

atau

penyerapan

proton. Kapasitas

penyangga maksimal

terjadi

pada

+

1

unit

pH di

kedua

sisi pK. Larutan

penyangga

fisiologis

antara

lain

adalah

bikarbonat,

ortofosfat,

dan

protein.

REFERENSI

Reese

KM.

\Thence came the symbol

pH.

Chem

&

Eng News

2004;82:64.

Segel

IM.

Biochemical

Calculations. STiley, 1968.

Stillinger FH: \7ater

revisited.

Science

1980;209:451.

Suresh

SJ,

Naik

VM:

Hydrogen bond thermodynamic

properties

of water from

dielectric constanr

data.

J

Chem

Phys

2000:113:9727.

Wiggins

PM:

Role of water

in some

biological processes.

Microbiol

Rev 1990:54:432.