S03 Keseimbangan Asam Basa

**KESEIMBANGAN REAKSI ASAM BASA

**Keseimbangan Asam Basa Keseimbangan asam basa adalah suatu keadaan di mana konsentrasi ion hidrogen yang diproduksi setara dengan konsentrasi ion hidrogen yang dikeluarkan oleh sel. (Keadaan homeostasis) Pada proses kehidupan, tubuh mengatur pH sehingga fungsi biologis yang optimal dapat terjadi. (mis. Enzim bekerja optimal pada pH tertentu).

**TEORI ASAM-BASA BRONSTED-LOWRY Asam : suatu senyawa yang dapat melepaskan proton pada senyawa lain HCN + H2O CN + H3O+ asam1 basa2 basa1 asam2 Basa : suatu senyawa yang dapat menerima proton dari senyawa lain NH3 + H2O NH4+ + OH basa1 asam2 asam1 basa2 Reaksi asam-basa adalah reaksi pelepasan dan penerimaan proton

**Pasangan asam-basa berkonyugasiBasa konyugasi terbentuk jika suatu asam melepaskan protonAsam konyugasi terbentuk jika suatu basa mengikat proton.Ex. HCN + H2O CN + H3O+ asam1 basa2 basa1 asam2Antara asam dan basa konyugasinya berselisih satu proton

**Asam LemahReaksi kesetimbangan asam lemah (HA) dalam air sebagai berikut:HA + H2O H3O+ + AAsam lemahbasa konyugasiBerdasarkan muatan listriknya asam lemah dapat dibagi menjadi: 1. Molekul netral 2. Ion positif 3. Ion negatif

**Keseimbangan reaksi disosiasi (reaksi protolisis) asam lemah HA + H2O H3O+ + A asam basa konyugasi [H3O+ ] [A] Keq = [HA] [H2O]

[H3O+ ] [A] Keq [H2O] = Ka = [HA]

Ka : tetapan disosiasi asam lemah

** Tetapan disosiasi dan derajat disosiasi Tetapan disosiasi : merupakan ukuran untuk membandingkan kekuatan asam, makin besar nilai Ka, berati asamnya makin kuat.

Derajat disosiasi (derajat protolisis / ionisasi) HA + H2O H3O+ + A

Ka = C

**

pH = ( pKa log C)

Pengenceran tidak akan merubah nilai pH larutan asam lemah.

Perhitungan [H+] dan pH untuk asam lemah

**Asam diprotik dan poliprotik Asam diprotik dapat memberikan 2 proton dan asam poliprotik dapat memberikan lebih dari 2 proton.Sebagai contoh : H2CO3.Reaksi disosiasinya berlangsung 2 tahap.Tahap 1. H2CO3 + H2O HCO3 + H3O+ Ka = 4.2 x 107Tahap 2. HCO3 + H2O CO3= + H3O+ Ka = 4.8 x 1011Nilai Ka lebih besar daripada Ka bearti sebagai asam H2CO3 > HCO3

**Hubungan antara asam lemah dan basa konyugasinya(1)HA + H2O H3O+ + A [H3O+ ] [A] Ka = [HA] A + H2O HA + OH [HA ] [OH] Kb = [A] KaKb = [H3O+ ] [OH] = KwKw: tetapan disosiasi air = 1014

**Hubungan antara asam lemah dan basa konyugasinya(2)Makin lemah suatu asam, makin kuat basa konyugasinya.

Contoh: for H3PO4 Asam: Basa konyugasi: H3PO4 (Ka' = 7,5 x 103)H2PO4 H2PO4 (Ka" = 6,2 x 108)HPO4= HPO4= (Ka'" = 4,8 x 1013) PO4 Asam makin lemah Basa makin kuat (Ka )

**Larutan Bufer Larutan bufer merupakan larutan yang mengandung asam lemah dan basa konyugasinya atau basa lemah dengan asam konyugasinya.Larutan bufer pH-nya tidak akan banyak berubah bila : * ditambahkan sediki asam atau basa kuat * atau bila diencerkan. Contoh larutan bufer: * CH3COOH dan CH3COO * H2PO4 dan HPO4=

**Persamaan Henderson-Hasselbalch pH suatu larutan bufer dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch.

[basa konyugasi] pH = pKa + log [asam]

Penambahan sedikit asam menyebabkan:[asam] naik tetapi [basa konyugasi] turun dan nilai perbandingannya hampir tidak berubah

**Contoh:Untuk larutan bufer H2PO4 /HPO4= pH-nya dapat dihitung dengan rumus:

[HPO4=] pH = pKa + log [H2PO4]

pKa menyatakan pKa untuk H2PO4 sebagai asam dari sistem bufer ini.

**Kapasitas buferDefinisi : banyaknya asam atau basa yang harus ditambahkan ke dalam larutan bufer untuk merubah pH sebesar satu satuan.

d [B] d [B] : penambahan basa = kuat dalam mol/liter d [pH] d [pH]: kenaikkan pH Larutan bufer akan mempunyai kapasitas yang maksimum jika : -pH larutan sama dengan pKa asam lemahnya -Kosentrasi asam sama dengan kosentrasi basa konyugasinya

**Prinsip Isohidrik (1)Bila beberapa asam lemah (mis. HA1, HA2, HA3, dsb.) atau sistem bufer terdapat dalam satu larutan air, maka asam lemah tersebut berada dalam keaadaan seimbang dan saling terkait satu dengan lainnya, karena melibatkan ion H+ yang sama. Konsentrasi ion hidrogen sama pada seluruh reaksi (isohidrik) [H+] = K1 x [HA1]/[A1] = K2 x [HA2]/[A2 ] = K3 x [HA3]/[A3 ] dst.Semua sistem bufer berfungsi secara bersamaan karena perubahan [H+] akan melibatkan seluruh sistem secara serentak.

**Keseimbangan Asam-Basa dalam TubuhpH dari cairan tubuh menunjukkan interaksi antara semua asam, lemah, dan garam. Nilai pH dari cairan tubuh biasanya berada pada rentang yang sangat sempit. Sebagai contoh pH dari cairan ekstraseluler berkisar antara 7,35 7,45.Penyimpangan dari rentang normal akan sangat berbahaya karena perubahan konsentrasi ion H3O+ akan mengganggu stabilitas membran sel, merubah struktur protein dan mengurangi aktivitas dari enzim.

**

**Mekanisme pengaturan pHUntuk menjaga kesetimbangan asam-basa, tubuh harus mempunyai mekanisme yang menjaga nilai konsentrasi ion H+ tetap. Hal ini dilakukan oleh :Sistem bufer dalam tubuhParu melalui sistem pengeluaran CO2Ginjal : mengeluarkan kelebihan ion H+ melalui urin dalam bentuk NH4+ dan H2PO4

25

**Mekanisme pengaturan pHPrinsip pengaturan keseimbangan asam basa oleh sistem bufer adalah menetralisir kelebihan ion H+, bersifat temporer dan tidak melakukan eliminasi.Untuk jangka panjang, proses eliminasi diakukan oleh paru dan ginjal.Eliminasi oleh paru memakan waktu beberapa menit sampai beberapa jam, sedangkan oleh ginjal memakan waktu beberapa jam sampai beberapa hari.

**

** Sistem bufer dalam cairan tubuhFigure 27.7

**Sistem bufer asam karbonat-bikarbonatSistem bufer asam karbonat bikarbonat merupakan suatu komponen penting pada pengaturan pH cairan ekstraseluler. H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3Perhitungan pH untuk bufer karbonat: [HCO3] [HCO3]pH = pKa' + log = pKa + log [H2CO3] 0,03 x PaCO2

**Sistem bufer asam karbonat-bikarbonat (2)Bila terjadi peningkatan [H+], terjadi interaksi dengan ion [HCO3] sehingga terbentuk H2CO3 yang akan terurai menjadi CO2 dan H2O. CO2 dikeluarkan melalui paru.Sistem bufer bikarbonat merupakan sistem bufer terbaik pada pH = 7,4 walaupun pKa = 6.1, karena CO2 yang terbentuk dapat dikeluarkan melalui paru dan jumlahnya cukup banyakPada pH = 7,4 , perbandingan [HCO3]/H2CO3] = 20

* oksihemoglobin HbO2 31*Figure 27.9a, bSistem bufer H2CO3 - HCO3

* 25*Hubungan antara PCO2 dan pH plasma.Pada bufer karbonat, konsentrasi H2CO3 dikonversikan ke tekanan parsiel CO2

**Sistem bufer fosfatBentuk bufer fosfat adalah [H2PO4] dan [HPO4=] yang berperan menstabilkan pH cairan interstitial dan urin. Kerja sistem bufer ini menyerupai sistem bufer asam karbonat-bikarbonat. H2PO4 H+ + HPO4=Penambahan asam akan terjadi reaksi H+ + HPO42- H2PO4Penambahan basa akan terjadi reaksi OH- + H2PO4- H2O + HPO42-

**Sistem bufer protein(1)Sistem bufer protein berfungsi mengatur pH cairan ekstraselular dan interstitialProtein tersusun oleh asam amino yang mempunyai sifat amfoter, yaitu asam amino akan membentuk kation pada suasana asam dan membentuk anion pada suasana basa.Yang termasuk sistem bufer protein adalah : bufer asam amino, bufer hemoglobin dan bufer plasma protein

**Sistem bufer protein (2)R HC COOH R HC COO R HC COO NH3+ NH3+ NH2

Asam amino asam amino asam aminoPada pH < pI pada pH = pI pada pH > pI

pI adalah pH pada keadaan isoelektrik, yaitu keaadaan di mana jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.

**Sistem bufer hemoglobin (1)Bufer hemoglobin merupakan bufer intraselular yang bekerja di dalam sel darah merah. Hemoglobin dapat berfungsi sebagai bufer karena mengandung residu asam amino histidin dg. pKa = 6,8Secara kuantitatif bufer hemoglobin 6 kali lebih penting dibandingkan dengan bufer plasma protein

* 25*Sistem bufer hemoglobin (2)Bufer hemoglobin dapat mencegah perubahan pH jika PCO2 naik atau turun.Deoksihemoglobin merupakan bufer yang lebih baik dibandingkan dengan bufer oksihemoglobin, sebab bufer deoksihemoglobin mempunyai kemampuan mengangkut gas CO2 lebih besar dibandingkan dengan oksihemoglobin.

**Rujukan:1. Chang, R., Physical Chemistry with Applications to Biological Systems, 2nd Ed., Macmillan Publishing Co., Inc., New York, 1981(Chapter 12)2. Darwis, Darlan, dkk.(ed.)Gangguan Keseimbangan Air-Elektrolit dan Asam-Basa, UPK-PKB, FKUI 20073. Martini, F.H., et.al., Fundamentals of Anatomy & Physiology, Prentice Hall, New Jersey, 2001(p.997-1001)

**

*********************************