buffer 0910 a4

Download BUFFER 0910 A4

Post on 11-Dec-2014

111 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BUFFERYUHERNITA

BAGIAN BIOKIMIA FKUY

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. Pemahaman tentang aspek biokimia asam-asam lemah (terutama asam karbonat) menjadi dasar untuk memahami Homoestasis asam-basa secara keseluruhan.

SISTEM BUFFERAsam Lemah terdissosiasi sebagian dalam larutan dalam larutan, terdapat molekul (yang tidak terdissosiasi) dan juga basa konjugasinya Contoh : Larutan asam format (HCOOH) mempunyai reaksi kesetimbangan asam-basa sbb : HCOOH Asam lemah + H2O HCOO+ H3O+

Basa konjugasi

HCOOHAsam lemah

+

H2O

HCOOBasa konjugasi

+

H3O+

LARUTAN BUFFER

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.

Contoh : 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+

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 :HCOOH Awal Bereaksi Akhir 1 mmol 0,5 mmol 0,5 mmol + NaOH 0,5 mmol 0,5 mmol 0,5 mmol 0,5 mmol HCOONa + H2O

Jadi dalam larutan akan terdapat HCOOH 0,05 M dan 0,05 M HCOONa. Keduanya akan membentuk sistem buffer format.

BEBERAPA CONTOH BUFFER SIAP PAKAI YANG DIJUAL DI PASARAN

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)

Contoh: Bila pada buffer asetat ditambahkan sedikit HCl atau NaOH, maka : CH3COONa + HCl CH3COOH + NaOH CH3COOH + NaCl CH3COONa + H2O

KAPASITAS BUFFERBandingkan pengaruh penambahan NaOH pada dua macam larutan berikut. Sebagai indikator, ke dalam masing-masing larutan ditambahkan metil merah (yang berwarna kuning bila pH > 5,4 dan berwarna merah bila pH < 5,4) :Larutan I : 1 L larutan HCl 1,8 x 10-5 M (pH = 4,74)

Lalu ditambah beberapa tetes NaOH 0,1 MLarutan II : 1 L larutan CH3COOH 0,1 M CH3COONa 0,1 M (pH = 4,74) Lalu ditambah 100 mL NaOH 0,1 M

LARUTAN I HCl (bukan buffer)

LARUTAN II CH3COOH CH3COONa (buffer)

sebelum setelah ditambah NaOH ditambah NaOH (pH = 4,74) (pH > 5,4)

sebelum setelah ditambah NaOH ditambah NaOH (pH = 4,74) (pH < 5,4)

KESIMPULAN :Larutan II dapat mempertahankan pH pada penambahan NaOH sedangkan larutan I tidak.

Kemampuan untuk menyangga pH larutan seperti ini seringkali dikenal sebagai KAPASITAS 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

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

Value BufferValue Buffer ( ):

Kapasitas buffer untuk mempertahankan perubahan pH

Menurut Van Slyke :

[asam / basa] pHdimana :

[asam/basa] = jumlah asam/basa yang ditambahkan pada 1 Lbuffer pH = perubahan pH buffer

Satuan : mmol/L/unit pH atau Slyke

pH LARUTAN BUFFERKarena Buffer terdiri dari asam lemah dan garamnya, maka pH buffer sangat tergantung pada :

Nilai Ka asam lemahnyaKonsentrasi asam lemah dan garamnya

Dimana : [H+] = Ka .

[Asam]

[Garam]pH = pKa + log [Garam] [Asam]

Jadi pH Buffer : pH = pKa + log

[GARAM] [ASAM]

PERS. HENDERSON-HASSELBACH

APAKAH pH BUFFER BERUBAH BILA DIENCERKAN ?

KENAPA ?

BUFFER PADA SISTEM BIOLOGICO2 merupakan produk akhir metabolisme oksidatif, sehingga terdapat di hampir seluruh sistem biologi

berada dalam kompartemen intrasellular maupun ekstrasellular Larut baik dalam air membentuk asam lemah karena sebagian CO2 terlarut bereaksi dengan air membentuk ion hidrogen (H+) dan bikarbonat (HCO3-) CO2 + H2O HCO3+ H+ H2CO3

Hubungan H2CO3, CO2 dan HCO3- menjadi kunci untuk memahami fisiologi asam basa

Sistem buffer yang umum digunakan pada analisa cairan biologi adalah buffer bikarbonat

CO2 terlarut CO2 terlarut berbanding lurus dengan tekanan CO2 dalam fase kesetimbangan gas dengan larutan Menurut Hukum Henry : [CO2 terlarut] PCO2 dimana = koefisien kelarutan CO2 (besarnya bergantung pd suhu dan kekuatan ion dalam larutan) Pada plasma (37oC) = 0,0308 mmol/L/mmHg PCO2 = 40 mmHg Jadi dalam arteri maupun vena : [CO2 terlarut] = 0,0308 mmol/L/mmHg x 40 mmHg = 1,2 mmol/L

Hidrasi CO2 terlarut Terdapat kesetimbangan CO2 terlarut dengan H2CO3

CO2 terlarut + H2OK = [H2CO3] [CO2terlarut]

H2CO3

Pada 37oC : K = 0,0029 Berdasarkan Hukum Henry, [CO2 terlarut] dapat ditentukan melalui pengukuran tekanan CO2

Hubungan keseimbangan bikarbonat /asam bikarbonatH2CO3 HCO3[H+] [HCO3-] [H2CO3] + H+

Ka =

Pada 37oC : Ka = 0,27 mmol/L pKa = 3,57 [H2CO3] :

tidak stabil dan sulit diukur berkaitan erat dengan [CO2 terlarut]

Sehingga didapatkan : Ka = [H+] [HCO3-] [CO2 terlarut]

atau[H+] = Ka PCO2

[HCO3-]

Jadi : pH = pKa + log [HCO3-] PCO2

[H+]

= Ka

PCO2[HCO3-]

Nilai pKa bergantung pada suhu, kekuatan ionik dan pH Pada plasma normal (37oC) : pKa = 6,099 (Ka = 794 nmol/L) Sehingga : [H+] = 794 x

0,0308 x PCO2[HCO3-] PCO2

[H+] = 23,8 x[H+] = 24 x

[HCO3-]PCO2 [HCO3-]

Persamaan ini sudah lebih dari cukup untuk mengevaluasi status asam-basa dalam praktek klinik

Peran Sistem Buffer Bikarbonat dalam Pengaturan KeasamanPada saat buffer bikarbonat mengalami penambahan asam :

HCO3-

+ H+

H2CO3

mudah terurai/ tidak terakumulasi

penurunan pH menjadi berkurang

PCO2 = 364 mmHg [HCO3-] = 14 mM [CO2 terlarut] = 11,2 mM

[H+] = 619 nMPCO2 = 40 mmHg [HCO3-] = 24 mM [CO2 terlarut] = 1,2 mM [H+] = 40 nM pH = 7,40 Starting conditions PCO2 = 40 mmHg [HCO3-] = 14 mM [CO2 terlarut] = 1,2 mM + 10 mmol HCl Closed system pH = 6,21

[H+] = 68 nM CO2 reservoir PCO2 fixed at 40 mmHgpH = 7,17

Open system

Pasangan CO2 dan HCO3- ini mempunyai keunikan tersendiri karena jumlahnya yang selalu berubahubah/dapat bervariasi, sehingga buffer ini menjadi pusat pengendali kestabilan pH dalam cairan tubuh

SISTEM BUFFER NON BIKARBONATProtein Merupakan buffer yang komplek Nilai pKa bervariasi tergantung pada gaa elektrostatik struktur protein ybs Umumna kapasitas buffer disumbangkan oleh adanya gugus imidazol dari histidin

Haemoglobin Meskipun terdapat dalam sel darah merah, namun Hb berperan sebagai buffer pada cairan ekstraselular

Phosfat AnorganikMempunyai 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