BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat. Buffer terdiri dari asam lemah dan garam/basa konjugasinya atau basa lemah dan garam/asam konjugasinya. Sangat banyak penggunaan larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari, karena fungsinya yang sangat penting. Salah satu contoh larutan buffer dalam kehidupan sehari-hari adalah buffer dalam air ludah, buffer dalam darah, buffer pada bidang industri farmasi, buffer pada bidang industri pembuatan shampo bayi, dll. Larutan peyangga dalam darah terdiri dari 3 macam, yaitu larutan penyangga kabonat, larutan peyangga hemoglobin dan larutan peyangga fosfat. Larutan peyangga karbonat dan Larutan peyangga fosfat berfungsi untuk mengontrol dan mengatur pH darah agar tetap stabil. Larutan peyangga hemoglobin berperan dalam proses mengikatan oksigen oleh darah. Air ludah mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menjaga kerusakan gigi dari kikisan asam-asam yang terbentuk dari sisa-sisa makanan disela-sela gigi yang membusuk. Larutan penyangga juga banyak digunakan dalam reaksi- reaksi kimia terutama dalam bidang kimia analitis, biokimia, 1
makalah farmasi fisik farmasi ini mengenai bab tentang buffer atau dapar yang direview dari berbagai macam informasi
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk
mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia
berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah sedikit
dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat. Buffer terdiri dari asam lemah dan
garam/basa konjugasinya atau basa lemah dan garam/asam konjugasinya.
Sangat banyak penggunaan larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari, karena
fungsinya yang sangat penting. Salah satu contoh larutan buffer dalam kehidupan sehari-hari
adalah buffer dalam air ludah, buffer dalam darah, buffer pada bidang industri farmasi, buffer
pada bidang industri pembuatan shampo bayi, dll.
Larutan peyangga dalam darah terdiri dari 3 macam, yaitu larutan penyangga kabonat,
larutan peyangga hemoglobin dan larutan peyangga fosfat. Larutan peyangga karbonat dan
Larutan peyangga fosfat berfungsi untuk mengontrol dan mengatur pH darah agar tetap
stabil. Larutan peyangga hemoglobin berperan dalam proses mengikatan oksigen oleh darah.
Air ludah mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menjaga kerusakan gigi
dari kikisan asam-asam yang terbentuk dari sisa-sisa makanan disela-sela gigi yang
membusuk.
Larutan penyangga juga banyak digunakan dalam reaksi-reaksi kimia terutama dalam
bidang kimia analitis, biokimia, bakteriologi, dan bidang kesehatan. Dalam reaksi-reaksi
kimia tersebut dibutuhkan pH yang stabil. Oleh karena itu, dibutuhkan larutan penyangga
untuk mempertahankan pH suatu zat.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Apa Pengertian Larutan Dapar?
2. Bagaimana Persamaan Dapar?
3. Apa Saja Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Ph Larutan Dapar?
4. Apa Itu Kapasitas Dapar?
5. Apa Saja Dapar Dalam Sistem Farmasi Dan Biologis
6. Apa itu Larutan Dapar Isotonis
7. Apa Saja Metode Pengaturan Tonisitas dan Ph
1
C. TUJUAN
1. untuk mengetahui pengertian larutan dapar
2. untuk mengetahui persamaan dapar
3. untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi pH larutan dapar
4. untuk mengetahui kapasitas dapar
5. untuk mengetahui berbagai dapar dalam system farmasi dan biologis
6. untuk mengetahui larutan dapar isotonis
7. untuk mengetahui metode pengaturan tonisitas dan Ph
2
BAB II
ISI
A. PENGERTIAN LARUTAN DAPAR
Dapar adalah senyawa-senyawa atau campuran senyawa yang dapat meniadakan
perubahan pH terhadap penambahan sedikit asam atau basa. peniadaan perubahan pH
tersebut dikenal sebagai aksi dapar
Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan
untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia
berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah
sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat. Buffer terdiri dari asam lemah
dan garam/basa konjugasinya atau basa lemah dan garam/asam konjugasinya.
Kombinasi asam lemah dengan basa konjugasinya yaitu garamnya, atau basa
lemah dengan asam konjugasinya bertindak sebagai dapar. Jika 1 mol 0,1N larutan HCL
ditambahkan 100 ml air murni, pH akan turun dari 7 menjadi 3. Jika asam kuat
ditambahkan ke 0,01 M larutan yang mengandung asam asetat dan natrium asetat dalam
jumlah yang sama, pH larutan itu hanya berubah sebesar 0,09 satuan pH, karena basa Ac -
mengikat ion hydrogen sebagai berikut :
Ac- + H3O ⇌ HAc + H2O
Jika suatu basa kuat, NaOHmisalny, ditambkan ke dalam campuran dapar itu, asam asetat
akan menetralisir ion hidroksinya, HAc + OH- ⇌ H2O + Ac-
B. PERSAMAAN DAPAR
1. Efek Ion Sejenis dan Persamaan Dapar untuk Asam Lemah dan Garamnya
pH dari suatu larutan dapar dan perubahan pH larutan akibat penambahan asam
atau basa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dapar. Pernyataan ini
berkembang dengan menganggap adanya pengaruh garam pada ionisasi asam lemah
apabila garam dan asam memiliki ion sejenis.
Sebagai contoh, ketika natrium asetat ditambahkan ke asam asetat, tetapan
disosiasi asam lemah itu,
3
Ku ¿¿
Untuk sesaat lamanya terganggu, karena ion asetat yang diberikan oleh garam
meningkatkan [Ac-] di pembelilang. Untuk mencapai harga Ka yang kostan pada 1,75 x
10-5, ion hydrogen [H3O+] di pembilang segera berkurang, diikuti peningkatan [HAc].
Dengan demikian, tetapan Ka tidak berubah dan kesetimbangan bergerak kea rah
reaktan. Akibatnya, ionisasi asam asetat.
HAc + H2O → H3O+ + Ac-
Terhalang oleh adanya penambahan ion sejenis [Ac-]. Hal tersebut di atas
merupakan sebuah contoh dari efek ion sejenis. pH larutan dapat ditentukan dengan
menyusun kembali persamaan kesetimbangan untuk asam asetat :
[H3O+] = Ka [ HAc ]¿¿
Jika asam itu asam lemah dan hanya terionisasi sedikit, harga [HAc] dapat
dianggap merupakan konsentrasi total asam dn secara sederhana dapat ditulis [asam].
Dalam larutan yang terionisasi sedikit, konsentrasi asetat [Ac-] dapat dianggap berasal
dari garamnya, natrium asetat. Karena 1 mol natrium asetat memberikan 1 mol ion
asetat, maka (Ac-] sama dengan konsentrasi total garam hingga dapat ditulis [garam].
Dengan demikian persamaan (1) dapat ditulis.
[H3O+] = Ka [ asam ][ asam ]
Persamaan (2) dapat dinyatakan dalam bentuk logaritma namun dengan tanda –
tanda yang berlawanan :
-log [H3O+]
= -log Ka – log [asam] + log [garam]
Dari persamaan di atas dapat diperoleh suatu persamaan untuk asam lemah dan
garamnya yang dikenal sebagai persamaan dapar atau persamaan Henderson –
Hasselbach.
pH = pKa + log [ garam ][ garam ]
4
perbandingan [asam] / [ garam] dalam persamaan (2) setelah diinversikan ke
dalam perhitungan logaritma dalam persamaan (3) menjadi [garam] / [asam] dalam
persamaan (4).
Persamaan dapar penting untuk penyediaan larutan dapar farmasi ; hasil
tersebut dikatakan baik bila larutan berada dalam trayek pH 4 sampai 10.
2. Persamaan Dapar untuk Basa Lemah dan Garamnya
Larutan dapar pada mulanya tidaklah dibuat dari basa lemah dan garamnya
karena mudahnya menguap dan ketidak stabilan basanya, juga karena pH basa
bergantung pada pKw yang seringkali dipengaruhi oleh perubahan temperatur. Namun
demikian larutan obat seperti larutan efedrin basa dan efedrin HC1 seringkali
merupakan kombinasi basa lemah dan garamnya.
Persamaan dapar untuk larutan yang terdiri dari basa lemah dan garamnya
dapat dikatakan hamper sama dengan persamaan dapar untuk asam lemah :
[OH-] = Kb [ basa ]
[ garam ]
Dan dengan menggunakan hubungan [OH-] = Kw / [H3O+] persamaan dapar ini
menjadi :
pH = pKw – pKb + log [ basa ]
[ garam ]
koefisien Aktivitas dan persamaan Dapar. Pemakaian dapar yang lebih pasti
diawali dengan menggantikan konsentrasi dengan keaktifan asam lemah dalam
kesetimbangan :
Ka = α H 3 O+a Ac
αHAc = ¿¿
Keaktifan masing – masing zat ditulis sebagai koefisien keaktifan di kali
dengan konsentrasi molarnya. Koefisien keaktifan asam yang tidak berdisosiasi γ HAc
adalah 1 dan dapat dihilangkan. Dengan menghitung keaktifan ion hydrogen dan pH
larutan, yaitu log aH3O+, menghasilkan persamaan :
αH3O- = γH3O+ x cH3O + = Ka CHAc
γAc−CAc
5
pH = pKa + log [ garam ][ asam ] + log γAc –
dari pernyataan Debye – Huckel dalam persamaan (43) di halaman 368 untuk larutan
air berion univalent pada suhu 25oC yang kekuatan ionnya tidak lebih dari 0,1 atau 0,2
dapat ditulis :
log γAc- = −0,5√π
1+√ π
hingga persamaan (9) menjadi :
pH = pKa + log [ garam ][ asam ] -
−0,5√π1+√ π
persamaan umum untuk dapar berbasa banyak adalah :
pH = pKa + log [ garam ][ asam ] -
A (2 π−1 )√ μ1+√μ
dimana n adalah tahap ionisasi
C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI pH lARUTAN DAPAR
a. Penambahan garam – garam netral ke dalam larutan dapar mengubah pH larutan
dengan berubahnya kekuatan ion seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (9).
Perubahan kekuatan ion dan pH dapar dapat pula disebabkan oleh pengenceran.
Penambahan air dalam jumlah cukup, jika tidak mengubah pH Dapat mengakibat
penyimpangan positif atau negatif sekalipun kecil sekali, karena air selain dapat
mengubah nilai koefisien keaktifan ia juga dapat bertindak sebagai asam lemah atau
basa lemah.
b. Temperature juga berpengaruh tehadap larutan – larutan dapar. Kolthoff dan
Tekelenburg menyatakan istilah koefisien temperature pH yaitu perubahan pH akibat
pengaruh temperature. pH dapar asetat dijumpai meningkatkan dengan naiknya
temperatur sedang pH dapar asam borat – natrium borat turun. Meskipun koefisien
temperature dapar asam relative kecil, namun pH sebagian besar dapar basa ternyata
berubah lebih menyolok; hal ini disebabkan adanya nilai Kw dalam persamaan dapar
basa yang dapat berubah mengikuti perubahan temperature.
6
D. KAPASITAS DAPAR
Kapasitas dapar yang terbesar adalah pada saat basa belum ditambahkan yaitu di
mana [gram] / [asam] = 1 dan karena itu sesuai dengan persamaan (4) pH = pKa. Kapasitas
dapar juga dipengaruhi oleh peningkatan konsentrasi total konstituen dapar, karena
semakin besar konsentrasi garam dan asamnya makin besar juga sisa basa dan asamnya.
Pengaruh konsentrasi pada kapasitas dapar di uraikan dalam pembicaraan mengenai
persamaan Van Slyke.
Persamaan Kapasitas Dapar Menurut Van Slyke. Kapasitas dapar yang dihitung
dengan menggunakan persamaan (14) sudah memberi hasil yang cukup. Persamaan
tersebut menunjukkan besar nya kapasitas dapar rata – rata Karena penambahan basa. Van
Slyke mengembangkannya hingga menjadi :
β = 2,3C x Ka ¿¿
Dimana C adalah konsentrasi dapar total, yaitu jumlah konsetrasi molar asam dan garam.
Memungkinkan seseorang menghitung kapasitas dapar pada konsentrasi ion hydrogen
berapa pun besarnya, misalnya pada titik di mana ke dalam larutan dapar tidak
ditambahkan asam atau basa.
Kurva Netralisasi dan Kapasitas Dapar. Pengertian yang lebih jauh mengenai
kapasitas dapar dapat diperoleh dengan memperhatikan kurva titrasi asam lemah dan asam
kuat bila dititrasi dengan jumlah basa yang meningkat. Reaksi satu ekuivalen asam dengan
satu ekuivalen basa disebut reaksi netralisasi; reaksi ini dinyatakan menurut metode
Bronsted dan Lowry. Netralisasi asam kuat dengan basa kuat dan asam lemah dengan basa
kuat. Suatu larutan asam kuat mempunyai kapasitas dapar yang tinggi di bawah pH = 2
sedang basa kuat mempunyai kapasitas dapar yang tinggi di atas pH = 12.
Persamaan kapasitas dapar dianggap dapat dipakai untuk campuran elektrolit
lemah dan garam - garamnya. Kapasitas dapar dari suatu larutan asam kuat ditunjukkan
oleh Van Slyke berbanding langsung dengan konsentrasi ion hydrogen, atau
β= 2,303 [H3O+]
Kapasitas dapar larutan basa kuat juga berbanding langsung dengan konsentrasi ion
hidroksil :
β= 2,303 [HO-]
7
Kapasitas dapar total dari larutan asam kuat atau basa dalam air pada setiap harga
pH merupakan jumlah kapasitas masing – masing larutan tersebut:
β= 2,303 ( [H3O+] + [HO-] )
Kemiringan kurvanya minimum dan kapasitas dapar yang tertinggi terletak pada
titik ini di mana larutan akan memperlihatkan perubahan pH yang terkecil untuk setiap
gram ekuivalen basa yang ditambahkan. Kapasitas dapar suatu larutan merupakan
kebalikan (1/slope) kemiringan kurva pada satu titik dengan komposisi larutan dapar
tertentu. Seperti pada gambar 10-1, kemiringan garisnya minimum dan kapasitas dapar
terbesar terletak pada pertengahan netralisasi di mana pH = pKa.
Kapasitas dapar dari beberapa campuran asam – gram diplot terhadap pH dalam
Gambar 10-4. Suatu larutan dapat sangat berguna bila digunakan dalam trayek + 1 satuan
pH dari pKa asamnya, yaitu di mana kapasitas daparnya lebih besar dari 0,01 atau 0,02
seperti terlihat di Gambar 10-4. Dapar asetat akan efektif dalam trayek pH 3,8 – 5,8
sedang dapar borat efektif pada trayek pH 8,2 – 10,2. Pada tiap kasus kapasitas terbesar
terjadi pada saat [gram] / [asam] = 1 dan pH = pKa. Karena adanya pengaruh antarion,
kapasitas dapar tidak seluruhnya berhasil mencapai nilai sebesar 0,2. Kapasitas dapar dari
suatu larutan yang mengandung asam kuat HCI akan berarti di bawah pH = 2 sedang
kapasias dapar basa.
Kapasitas dapar dari campuran dapar-dapar yang pKa -nya tunpang-tindih hingga
menghasilkan larutan dapar universal, dapat lihat pada Gambar 10-5. Dari gambar tersebut
dapat'dilihat bahwa kapasitas dapar total ∑ β merupakan jumlah harga β dari masing-
masing dapar. Dapatlah diambil kesimpulan bahwa maksimum β semua dapar dalam satu
seri adalah identik.
8
E. DAPAR DALAM SISTEM FARMASI DAN BIOLOGIS
1. Sistem Dapar Biologis In Vivo.
Darah selalu berada pada |pH =7,4 Hal ini disebabkan karena adanya dapar
primer dalam plasma dan dapar sekunder dalam eritrosit. Plasma terdiri atas asam
Karbonat/ bikarbonat dan garam natrium asam/basa dari asam fosfat yang berlaku
sebagai dapar. Protein plasma yang berlaku sebagai asam dalam darah dapat
bergabung dengan basa dan bertindak sebagai dapar. Dalam eritrosit, dua sistem dapar
tersebut mengandung hemoglobin/oksihemoglobin dan garam kalium asam/basa dari
asam- fosfat.
Cairan lacrimal atau airmata mempunyai kapasitas dapar yang cukup tinggi
dan dapat diencerkan dengan air destilasi sampai per¬bandingan 1 : 15 sebelum
terjadi pembahan pH (Hosford dan Hicks12). Dalam terminologi Bates13 hal ini
disebut sebagai nilai pengenceran dan bukan sebagai kapasitas dapar (him. 459). pH
airmata kira-kira sebesar 7,4 dengan trayek pH 7-8 atau sedikit lebih tinggi. Cairan
mumi conjunctive biasanya lebih asam dari cairan airmata yang biasa digunakan
dalam pengukuran pH. Hal ini disebabkan karena pH naik dengan cepat pada saat
sampel diambil untuk dianalisis. Kenaikan pH ini disebabkan karena hilangnya C02
dari cairan airmata tersebut.
Dapar di Bidang Farmasi. Larutan dapar seringkali dipakai di bidang farmasi,
khususnya dalam pembuatan larutan obat mata (ophthalmic solution). Dapar dapat
juga dipakai dalam penetapan pH dengan cara kolorimetri dan untuk studi penelitian
yang me¬merlukan pH yang konstan.
Gifford14 menyarankan dua macam larutan, pertama larutan yang
mengandung asam borat dan yang kedua larutan yang me¬ngandung monohidrasi
natrium karbonat. Bila kedua larutan itu dicampurkan dalam berbagai perbandingan
dapat menghasilkan larutan dapar dengan pH kira-kira 5 sampai 9.
Penyediaan Larutan Dapar Farmasi. Seorang ahli farmasi dapat setiap waktu
membuat sistem dapar, yaitu suatu formula yang tidak terdapat dalam literatur.
Langkah-langkah berikut ini sangat ber¬guna dalam menyiapkan sebuah dapar.
9
a) Pilihlah satu asam lemah yang memiliki pKa yang hampir sama dengan pH dapar
yang akan dibuat. Tujuannya agar didapat kapasitas dapar yang maksimum.
b) Dengan menggunakan persamaan dapar hitung perbanding¬an garam dan asam
lemah yang diperlukan agar dicapai pH yang diinginkan. Persamaan dapar
memberi hasil yang memuaskan untuk perkiraan perhitungan yang berada pada
trayek pH 4—10.
c) Perkirakan konsentrasi garam dan asam yang diperlukan agar diperoleh kapasitas
dapar yang sesuai. Besarnya konsentrasi cukup berkisar antara 0,05 - 0,5 M dan
kapasitas dapar 0,01 -0,1 umumnya sesuai
d) Faktor-faktor lain yang penting dalam pembuatan dapar farmasi meliputi: bahan-
bahan kimia yang tersedia, sterilitas larut¬an akhir, kestabilan obat dan dapar untuk
waktu yang cukup lama, harga bahan dan harus tidak toksis. Contohnya, dapar
borat karena sifatnya yang toksis tidak dapat digunakan dalam mensta¬bilkan
larutan yang dipakai secara oral ataupun parentral.
e) Yang terakhir, tentukan besarnya pH dan kapasitas dapar larutan yang telah diberi
dapar dengan menggunakan pH-meter. Dalam beberapa kasus ketepatan bisa juga
diperoleh dengan me¬makai kertas pH. Bila konsentrasi elektrolitnya tinggi pH
yang dihitung dengan memakai persamaan dapar akan berbeda dengan pH hasil
eksperimen. Hal semacam ini teijadi bila koefisien keak tifan tidak turut dihitung
dan dengan demikian menekankan perlu¬nya melakukan penentuan yang benar.
2. Pengarah Kapasitas Dapar dan pH pada Iritasi Jaringan.
Larutan yang dipakai untuk jaringan-jaringan atau yang dipakai secara
parentral dapat menyebabkan iritasi bila pH larutan itu berbeda jauh dari pH cairan
tubuh yang bersangkutan. Untuk itu seorang ahli farmasi harus mempertimbangkan
hal itu ketika membuat la¬rutan obat mata, produk parentral dan cairan yang
digunakan untuk permukaan tubuh. Yang mungkin lebih bermakna dibandingkan
dengan pH larutan adalah kapasitas dapar dan volume yang diguna¬kan, dihubungkan
dengan volume cairan tubuh di mana larutan da par tersebut akan bersatu. Dengan
demikian, kapasitas dapar dari cairan tubuh harus juga dipertimbangkan. Jaringan
yang teriritasi akibat perbedaan pH yang besar antara larutan yang digunakan dan
lingkungan fisiologis di mana hal tersebut teijadi akan minimal bila: (a) kapasitas
dapar larutan makin rendah,(fe) volume dengan konsentrasi tertentu makin kecil, (c)
volume dan kapasitas dapat cairan fisiologis makin besar.
10
Larutan-larutan parentral yang diinjeksikan ke darah biasa¬nya tidak diberi
dapar atau diberi dapar berkapasitas rendah hingga dapar darah dengan mudah
membawa mereka ke dalam trayek pH fisiologis. Bila obat-obat itu diinjeksikan
dalam jumlah yang sangat kecil dan dengan kecepatan yang rendah, larutan itu dapat
diberi dapar berkapasitas rendah hingga tetap dalam keadaan netral.
3. Kestabilan vs Respon Terapi Optimum.
Untuk mendapat hasil yang sempurna ada beberapa hal yang hams
diperhatikan pada ti¬tik d; mana kapasitas dapar dan pH mempunyai pengaruh atas
ke- stabilan dan respon terapi dari obat-obat yang digunakan dalam larutan.
Hind dan Goyan24 menyatakan bahwa pH di mana obat mata mencapai
kestabilan maksimumnya terletak jauh di bawah pengaruh fisiologis optimumnya.
Dalam kondisi semacam itu larutan obat dapat diberi dapar berkapasitas dapar rendah
dan pada pH yang terletak antara kestabilan optimum dan pH pada saat aksi terapi
maksimum. Dapar dapat digunakan untuk mencegah perubahan pH yang disebabkan
oleh kebasaan gelas atau keasaman C02 yang terlarut. Namun bila larutan itu
diteteskan ke mata, air mata akan turut berperan dalam menetralisir larutan itu;
konversi obat ter¬jadi dari bentuk fisiologis yang tidak aktif menjadi bentuk basa
tidak terdisosiasi. Basa dapat melalui membran-membran lemak dengan mudah.
Karena basa dapat diserap pada pH cairan mata, makin banyaklah garam yang diubah
meiyadi basa untuk menjaga konstanta p£b. Oleh karena itu obat alkaloid diabsorpsi
perlahan- lahan.
4. pH dan Kelarutan.
Pengaruh dapar atas kelarutan basa-basa alkaloid. Pada pH yang rendah
sebagian besar basa terdapat dalam bentuk ionnya yang sangat mudah larut dalam
pembawa air. Jika pH meniHgkat basa tidak terdi¬sosiasi akan makin banyak
terbentuk seperti digambarkan dalam Contoh 9. Bila sejumlah basa melampaui batas
kelarutannya dalam air, basa bebas akan mengendap. Dengan demikian larutan itu
harus diberi dapar pada pH yang cukup rendah hingga konsen¬trasi basa alkaloid
dalam kesetimbangan dengan garamnya lebih kecil dari kelarutan basa bebasnya pada
temperatur kamar. Dengan demikian kestabilan larutan terhadap pengendapan dapat
diusaha¬kan.
11
F. LARUTAN DAPAR ISOTONIS
Telah dibuat pembanding untuk sistem dapar in vivo seperti darah, cairan air mata
dan untuk pendaparan larutan-larutan farmasi lainnya di bawah kondisi tertentu.
Disamping menentukan pH yang sesuai, larutan-larutan farmasi yang diperuntukkan bagi
membran-membran tubuh yang halus harus mempunyai tekanan osmotis yang sama
dengan cairan tubuh. Larutan yang isotonis tidak akan menyebabkan suatu jaringan
membengkak atau berkontraksi bila mereka berkontak dan juga tidak menyebabkan rasa
tidak enak bila diteteskan ke mata, saluran hidung, darah atau jaringan tubuh lainnya. Satu
contoh sediaan farmasi semacam itu adalah larutan natrium klorida isotonis.
Perlunya diusahakan kondisi isotonis bagi sebuah larutan yang dipakai untuk
membran yang halus dapat digambarkan dengan mencampur sedikit darah dengan natrium
klorida encer yang tonisitasnya berbeda-beda. Misalnya saja, bila sedikit darah di
defibrinasi untuk mencegah terjadinya pembekuan dengan mem berinya larutan yang
mengandung 0,9 gram natrium klorida pei 100 ml, sel itu akan tetap berada dalam bentuk
normalnya. Larut an dapat dikatakan mempunyai konsentrasi garam yang sama dan
tekanan osmotik yang sama dengan konsentrasi garam dan tekanan osmotik sel darah
merah; larutan itu dikatakan isotonis dengan darah. Jika sel darah disuspensikan dengan
larutan natrium klorul.i 2% air dalam sel akan keluar melalui membran sel untuk mengen
cerkan larutan garam di sekeliling sel tersebut sampai konsentrasi garam di dua sisi
membran eritrosit identik. Keluarnya air dari dalam sel menyebabkan sel mengerut dan
mengecil atau crenated Dalam hal seperti ini larutan garam disebut hipertonis dengan sel
darah. Jika darah dicampur'dengan natrium klorida 0,2% atau an suling air akan memasuki
sel darah, akibatnya sel itu akan mem bengkak dan pecah dengan membebaskan
hemoglobin. Gejala ini dikenal sebagai peristiwa hemolisis. Larutan garam lemah atau aii
ini disebut hipotonis dengan darah.
Membran sel darah merah tidak permeabel terhadap hampir semua obat. Jadi
bukan bersifat semipermeabel sempurna. Sifat tersebut memung kinkan membran sel
darah merah dapat dilalui bukan saja oleh molekul-molekul air tapi juga oleh larutan-
larutan seperti urea, amonium klorida, alkohol dan asam borat. Larutan asam bora! 2,0%
diketahui mempunyai tekanan osmotik yang sama dengari sel darah merah (apabila
ditentukan dengan metode titik beku) dan oleh karena itu dikatakan isosmotik dengan
12
darah. Molekul-molekul asam borat ini dapat dengan mudah melalui membran eritrosit
tanpa memperhatikan konsentrasi. Akibatnya larutan ini dapat berlaku seperti air bila
kontak dengan sel-sel darah. Karena ber sifat sangat hipotonik terhadap darah, larutan
asam-asam borat mengakibatkan hemolisis dengan cepat. Oleh sebab itu larutan , obat
yang isosmotik dengan darah akan isotonis hanya bila sel darah tidak permeabel terhadap
molekul-molekul zat terlarut dan permeabel terhadap pelarut, air. Hal yang menarik
perhatian ada¬lah kenyataan bahwa lapisan mucus mata dapat bertindak sebagai membran
yang benar-benar semipermeabel terhadap larutan asam borat. Dengan demikian larutan
asam borat 2,0% dapat dipakai sebagai sediaan untuk mata isotonis.
Hal-hal lain yang dibahas dalam bab ini adalah mengenai larutan-larutan isotonis
dan cara-cara apabila larutan isotonis diberi dapar.
1. Pengukuran Tonisitas.
Tonisitas larutan dapat ditentukan dengan menggunakan salah satu metode
berikut ini. Pertama, dalam metode hemolisis, pengaruh berbagai larutan obat
diperiksa berdasarkan efek yang timbul ketika disuspensikan dengan darah. Berbagai
efeknya itu telah dijelaskan di muka.
Metode kedua yang dipakai untuk mengukur tonisitas suatu larutan didasarkan
pada metode untuk menentukan sifat koligatil larutan. Goyan dan Reck28 mengadakan
per ubahan-perubahan pada teknik Hill-Baldes2 9 (him 313) u n t u k mengukur
tonisitas. Metode ini didasarkan atas pengukuran pei ubahan temperatur yang naik
dari perbedaan tekanan uap sampel terisolasi yang ditempatkan dalam sebuah ruang
dengan kelembap an yang tetap.
Salah satu pembanding pertama untuk penentuan titik beku darah dan air
mata (yang diperlukan agar didapat larutan yang isotonis dengan cairan tubuh
tersebut) adalah menurut Lumiere dan Chevrotier30 yang mendapat hasil titik
beku kedua larutan tei sebut masing-masing adalah -0,56°C dan —0,80°C. Tetapi
kemu dian Pederson-Bjergaard dan kawan-kawan31,32 mendapatkan hasil besarnya
titik beku darah dan air mata sama-sama —0,52° C. Teni peratur ini sama dengan
temperatur beku larutan NaCl 0,9(XA hingga dikatakan larutan NaCl 0,90%
isotonis dengan darah dan airmata.
Perhitungan Tonisitas dengan Harga L iso Karena penurunan ti tik beku
13
larutan elektrolit lemah atau kuat lebih besar dari yang d i hitung dengan
persamaan A7y = KjC maka dipakai faktor baru, L = iKf.33 Dalam Bab 8 (him
370) dijumpai persamaan sebagui berikut:
∆ T f =Lc
Nilai L dapat diperoleh dari penurunan titik beku larutan senyawa
senyawa dalam bentuk ionnya dan pada konsentrasi c yang isotonis dengan
cairan tubuh. Nilai spesifik L disimbolkan dengan Liso (hlm. 370).
Nilai Liso untuk larutan NaCl 0,90% (0,154 M) dengan titik beku 0,52°C dan yang
isotonis dengan cairan tubuh, adalah 3,4:
Liso = ∆ T f
c
Liso = 0,52o
0,154=3,4
Daya tarik menarik antarion dalam larutan yang tidak terlalu pekat
dikatakan sama 'dengan larutan elektrolit uni-univalen tanpa memperhatikan
sifat-sifat kimianya dan mempunyai nilai Liso yang sama yaitu 3,4. Dari sifat-sifat
yang bersamaan tersebut di atas dapat disusun sebuah tabel nilai L untuk tiap
jenis elektrolit pada konsentrasi yang isotonis dengan cairan tubuh. Tabel Lno
yang dimaksud adalah Tabel 10-3.
Dapat diamati bahwa pada larutan-larutan encer nonelektrolit, L too kira-
kira sama dengan Kf. Tabel 10-3 dapat digunakan untuk menentukan nilai A T,
suatu larutan obat bila tipe ionnya diketahui. Nilai Liso dapat dibaca dari
penggambaran iKf terhadap konsentrasi molar berbagai tipe elektrolit (Gambar 8-
7, him 371).
Contoh soal.
Berapakah penuai nan Utik beku dari 1% larutan natrium propionat? BM
= 96. Karena natrium propionat adalah larutan elektrolit yang uni-univalen maka
nilai Liso = 3,4, konsentrasi molar dari 1% larutan natrium propionat adalah
0,104.
∆Tf = 3,4 x 0,104 = 0,35°
Meskipun 1 gram/100 ml natrium propionat bukanlah konsentrasi isotonis namun larutan
14
itu masih dapat menggunakan harga Lho sebagai harga rata-rata yang sesuai dengan
jangkauan konsentrasi larutan akhir. Pemilihan nilai L pada jangkauan konsentrasi ini
tidak sensitif untuk perubahan konsentrasi yang kecil dan dalam perhitungan semacam ini
ketepatan tidak dapat lebih besar dari 10%.
TABEL 10-3. Nilai Liso Rata-rata untuk Berbagai Tipe Ion.
* Wells, metode cepat untuk menghitung larutan isotonis, h Am. Ph arm. Assoc.,
Pract. Ed. 5, 99,1944.
G. METODE PENGATURAN TONISITAS DAN pH
Salah satu dari metode yang ada dapat digunakan untuk menghitung jumlah
natrium klorida, dekstrosa atau zat-zat lain yang ditambahkan ke larutan obat agar
larutan obat tetap isotonis.
Metode yang ada dibagi dalam dua golongan. Pada metode Golongan I
ditambahkan natrium klor'da atau zat lain agar tercapai titik beku larutan sebesar —0,52°
dan larutan obat menjadi iso¬tonis dengan cairan tubuh. Metode krioskopik dan metode
ekuivalen natrium klorida termasuk dalam metode Golongan I ini. Pada metode Golongan
II, sejumlah air ditambahkan ke larutan obat agar larutan tersebut isotonis. Setelah
mencapai volume akhir, dapat ditambahkan larutan pengencer isotonis atau larutan
peng¬encer dapar isotonis. Metode White-Vincent dan metode Sprowls termasuk dalam
metode golongan ini.
1. Metode Golongan I
15
Tipe Liso ContohNonelektrolit 1,9 Sukrosa, gliserin, urea, camphon
Elektrolit
lemah
2,0 Asam borat, kakaina, fenobarbitalElektrolit
bibivalen
2,0 Magnesium sulfat, seng sulfatElektrolit uni-
univalen
3.4 Natrium klorida, kokaina
hidroklorida, natrium fenobarbitalElektrolit
univalen
4,3 Natrium sulfat, atropina sulfatElektrolit
biunivalen
4,8 Sang klorida, kalsium bromideElektrolit
unitrivalen
5,2 Natrium sitrat, natrium fosfatElektrolit
triumivalen
6.0 Aluminium klorida, basi (III)
iodideElektrolit
tetraborat
7,6 Natrium borat, potasium borat
a. Metode Krioskopik
Penurunan titik beku sejumlah larutan obat yang ditentukan berdasarkan hasil
eksperimen atau perhitung¬an teoretis dapat dilihat di Tabel 10-4. Untuk larutan
obatyangpe- nurunan titik bekunya tidak dapat ditentukan secara eksperimen dapat
ditentukan dengan menggunakan perhitungan teoretis, bila diketahui berat molekul
obat tersebut dan L^ tipe ionnya. Perhitungan dengan cara krioskopik dapat lebih
jelas dilihat dari contoh berikut ini - '
Contoh
Berapa banyak natrium klorida yang diperlukan agar 100 ml larutan apomorfin HG
1% isotonis dengan serum darah?
Dari Tabel 10-4 didapat bahwa apomorfin HC11 % mempunyai penurunaan
titik beku sebesar 0,08°. Agar diperoleh larutan yang isotonis, sejumlah natrium
klorida harus ditambahkan untuk menurunkan titik bekunya sebesar 0,44° = 0,52 -
0,08. Dari tabel titik beku didapat data bahwa natrium klori¬da 1% memiliki
penurunan titik beku sebesar 0,58°. Dengan menggunakan metode perbandingan
diperoleh:
1%X
=0,580
0,440 ; X=0,76 %
Jadi, natrium klorida 0,76% akan menurunkan titik beku sebesar 0,44° dan
membuat larutan tersebut isotonis. Pembuatan larutan dilakukan dengan
me¬larutkan 1,0 gram apomorfin HC1 dan 0,76 gram natrium klorida dengan air
secukupnya hingga didapat volume akhir 100 ml.
b. Metode Ekuivalen Natrium Klorida.
Metode lain yang dipaki dalam pengaturan tonisitas larutan farmasi
dikembangkan oleh Mellen dan Seltzer.34 Ekuivalen natrium klorida atau
’’ekuivalen tonisitas” dari larutan obat adalah banyaknya natrium klorida yang
ekuivalen (mempunyai pengaruh osmotik yang sama) dengan 1 gram (atau satuan
16
lain) obat tersebut. Ekuivalen natrium klorida. E, untuk beberapa obat dapat
dilihat di Tabel 10-4.
Bila nilai E suatu obat baru ingin dicantumkan dalam Tabel 10-4, nilai E
tersebut dapat dihitung dari nilai Lao atau penurunan titik beku berdasarkan rumus
yang dibuat Goyan dan kawan kawan.3s Untuk larutan yang mengandung 1 gram
obat dalam 1000 ml larutan, konsentrasi c dinyatakan dalam mol per liter.
C = 1 gram
berat molekul (25)
Dan dari persamaan (21)
∆ T f = Liso 1 gram
M
E adalah berat natrium klorida pada saat penurunan titik bekunya sama
dengan yang dimiliki 1 gram obat dan untuk larutan natrium klorida yang
mengandung E gram obat per 1000 ml,
∆ T f = 3,4 E
58,45 (26)
di mana 3,4 adalah nilai Liso NaCl dan 58,45 adalah berat molekulnya. Dengan
menggabungkan 2 persamaan untuk ∆ T f maka:
Liso
M=3,4
E58,45
E ≅ 17 Liso
M(27)
Contoh
Hitunglah nilai E untuk turunan amfetamin HC1 (BM = 187).
Karena obat ini merupakan garam uni-univalen, obat ini mempunyai Liso = 3,4.
Nilai E dapat dihitung dengan memakai persamaan (27).
E = 17 X 3,4187
=0,31
17
Perhitungan untuk menentukan jumlah natrium klorida atau zat inert lain agar
isotonis (dapat melalui membran ideal).
Contoh
Suatu larutan mengandung 1,0 gr efedrin sulfat dalam 100 ml. Berapa
banyaknya natrium klorida yang harus ditambahkan agar tei bentuk larutan
yang isotonis? Berapa banyak dekstrosa yang dibutuhkan untuk tujuan yang
sama?
Banyaknya obat dikalikan dengan E (ekuivalen natrium klorida)
mengha silkan berat natrium klorida yang sama dengan jumlah obat tersebut
pada te kanan osmotiknya.
Efedrin sulfat = 1,0 gr. x 0,23 = 0,23 gr. Efedrin sulfat menghasilkan
be¬rat zat yang nilai osmotiknya sama dengan 0,23 gr natrium klorida.
Karena di¬perlukan natrium klorida sebanyak 0,9 gr agar suatu larutan
menjadi isotonis maka harus ditambahkan natrium klorida sebanyak (0,90 -
0,23) atau 0,67 gr.
Bila seseorang ingin mengganti natrium klorida dengan desktrosa
maka jumlah dekstrosa yang diperlukan dihitung dengan cara sebagai
berikut. Karena ekuivalen natrium klorida dekstrosa sebesar 0,16, maka
1 gr dekstrosa0,16 gr NaCI
= X
0,67 gr NaCI
X = 4,2 gr dekstrosa
2. Metode Golongan II
a. Metode White-Vincent.
Metode golongan II tentang penghi¬tungan tonisitas ini melibatkan
penambahan air dalam larutan oba! agar diperoleh larutan yang isotonis, diikuti
dengan penambahan larutan pengencer isotonis atau pengencer dapar isotonis
samp;n volume akhir. Karena merasakan pentingnya mengadakan penye¬suaian
pH di samping tonisitas untuk obat-obat mata, White dan Vincent36
18
mengembangkan suatu perhitungan yang penerapannya dapat dilihat sebagai
berikut.
Misalnya saja seseorang ingin membuat 30 ml larutan kokain HC1 1%
yang isotonis dengan cairan tubuh. Mula-mula kalikan berat obat w dengan
ekuivalen natrium kloridanya, E.
0,3 gr X 0,16 = 0,048 gr (28)
Jumlah di atas menunjukkan banyaknya natrium klorida yang ekuivalen dengan
0,3 gr kokain HC1 pada tekanan osmosisnya.
Kedua, telah diketahui bahwa bila 0,9 gr natrium klorida di¬larutkan
dalam 100 ml air, akan terbentuk larutan yang isotonis. Volume larutan isotonis
yang dapat dibuat dari 0,048 gr NaCl (ekuivalen dengan 0,3 gr kokain HC1)
dapat dihitung dengan me¬nyelesaikan persamaan berikut:
0,9 gram100 ml
=0,048 gramV
(29)
V = 0,048 X (30)
V = 5,3 ml (31)
Dalam persamaan (30), jumlah 0,048 itu sama dengan berat obat w
dikalikan dengan ekuivalen natrium klorida, E, seperti dalam persamaan (28).
Harga perbandingan 100/0,9 adalah 111,1. De¬ngan demikian persamaan (30)
dapat ditulis:
V = w x E x 111,1 (32)
di mana V adalah volume larutan isotonis yang disiapkan dengan mencampurkan
obat dengan air (dinyatakan'dalam ml), w dalam gram adalah berat obat dan E
adalah ekuivalen natrium klorida yang dapat diambil dari Tabel 10-4.
Konstanta 111,1 mewakili volume (dalam ml) larutan isotonis yang dibuat
dengan melarut¬kan 1 gram natrium klorida dalam air.
Soal dalam Contoh dapat diselesaikan dalam satu tahap dengan menggunakan
persamaan (32).
19
V = 0,3 x 0,16 x 111,1
= 5,3 ml
Untuk menyempurnakan pembuatannya, larutan natrium klorida isotonis,
larutan isotonis lain atau larutan dapar isotonis ditambahkan ke dalamnya hingga
mencapai volume 30 ml. Bebe¬rapa larutan isotonis dan larutan dapar isotonis
dapat dilihat di Tabel 10-5. Larutan ini mempunyai nilai isotonis sebesar 0,9%
NaCl.
Bila lebih dari satu macam obat dikandung suatu sediaan iso¬tonis,
volume larutan isotonis yang dibuat dengan mencampur masing-masing obat
dengan air akan bersifat aditif.
b. Metode Sprowls.
Metode Sprowls37 merupakan pengembangan metode White dan Vincent.
Sprowls menemukan bahwa persamaan (32) dapat digunakan untuk menyusun
sebuah tabel dari nilai V bila digabungkan dengan berat obat w. Sprowls memakai
berat obat sebesar 0,3 gram, jumlah yang biasa digunakan untuk satu ounce cairan
larutan 1%. Volume V larutan isotonis yang dibuat dengan mencampurkan 0,3
gram obat dengan air secukup¬nya biasa digunakan untuk obat mata dan berbagai
larutan pa- rentral. Sprowls37 membahas metode ini lebih jelas dalam
lapor¬annya yang dikerjakan bersama-sama dengan Martin.38 Sekarang dapat
dilihat di Farmakope U.S., XX, halaman 1028. Modifikasi tabel yang pertama
dilakukan oleh Hammarlund dan Pedersen Bjergaard39 dan telah diberikan dalam
kolom keempat Tabel 10-4, di mana tertera volume larutan isotonis dalam ml
untuk 0,3 gram obat, yaitu besaran untuk 1 once cairan larutan 1 gram (volume
larutan isotonis dalam ml untuk 1 gram obat dapat disusun dalam bentuk tabel
dengan mengalikan angka-angka di kolom keempat Tabel 10-4 dengan 3,3).
Besaran primer larutan isotonis dapat dijadikan sejumlah volume tertentu dengan
menambahkan larutan pengencer isotonis atau larutan pengencer dapar isotonis.
20
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk
mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia
berlangsung. Persamaan dapar ada Efek Ion Sejenis dan Persamaan Dapar untuk
Asam Lemah dan Garamnya pH, dari suatu larutan dapar dan perubahan pH larutan
akibat penambahan asam atau basa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
dapar. Persamaan Dapar untuk Basa Lemah dan Garamnya, Larutan dapar pada
mulanya tidaklah dibuat dari basa lemah dan garamnya karena mudahnya menguap
dan ketidak stabilan basanya, juga karena pH basa bergantung pada pKw. Faktor-faktor
yang mempengaruhi ph larutan dapar adalah Penambahan garam – garam netral ke
dalam larutan dapar mengubah pH larutan dengan berubahnya kekuatan ion,
Temperature juga berpengaruh tehadap larutan – larutan dapar. Kolthoff dan
Tekelenburg menyatakan istilah koefisien temperature pH yaitu perubahan pH akibat
pengaruh temperature. Kapasitas dapar yang terbesar adalah pada saat basa belum
ditambahkan yaitu di mana [gram] / [asam] = 1. Kapasitas dapar juga dipengaruhi
oleh peningkatan konsentrasi total konstituen dapar.
Larutan yang isotonis tidak akan menyebabkan suatu jaringan membengkak
atau berkontraksi bila mereka berkontak dan juga tidak menyebabkan rasa tidak enak
bila diteteskan ke mata, saluran hidung, darah atau jaringan tubuh lainnya. Satu
contoh sediaan farmasi semacam itu adalah larutan natrium klorida isotonis. Pertama,
dalam metode hemolisis, pengaruh berbagai larutan obat diperiksa berdasarkan efek
21
yang timbul ketika disuspensikan dengan darah. Berbagai efeknya itu telah dijelaskan
di muka. Metode kedua yang dipakai untuk mengukur tonisitas suatu larutan
didasarkan pada metode untuk menentukan sifat koligatil larutan
DAFTAR PUSTAKA
1. R. G. Bates, Electrometric pH Determinations, Wiley, New York, 1954,hlm 97 –
104; hlm 116.
2. I. M. Kolthoff dan F. Tekelenburg, Rec. trav. chim. 46,33,1925.
3. I. M. Kolthoff dan C. Rosenblum, Acid Base Indicators, Macmillan, New