Buffer Carbonat

Prinsip kerja larutan penyangga

 

Sebenarnya penambahan sedikit asam, basa, atau pengenceran pada larutan penyangga menimbulkan sedikit perubahan pH (tetapi besar perubahan pH sangatlah kecil) sehingga pH larutan dianggap tidak bertambah atau pH tetap pada kisarannya. Namun, jika asam atau basa ditambahkan ke larutan bukan penyangga maka perubahan pH larutan akan sangat mencolok.

Prinsip kerja dari larutan penyangga yang dapat mempertahankan harga pH pada kisarannya adalah sebagai berikut.

a.       Larutan Penyangga Asam HA/A^-

HA _(aq) --> A ^- _(aq) + H ⁺ _(aq)

·         Jika ditambah sedikit asam kuat (H⁺)

Ion H⁺ dari asam kuat akan menaikkan konsentrasi H⁺ dalam larutan, sehingga reaksi kesetimbangan larutan terganggu; reaksi akan bergeser ke kiri. Namun, basa konjugasi (A^- ) akan menetralisir H⁺ dan membentuk HA

A^- _(aq) + H⁺ _(aq) → HA _(aq)

sehingga pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H⁺ yang berarti, besarnya pH dapat dipertahankan pada kisarannya.

·         Jika ditambah sedikit basa kuat (OH^- )

Ion OH^- dari basa kuat akan bereaksi dengan H⁺ dalam larutan, sehingga konsentrasi H⁺ menurun dan kesetimbangan larutan terganggu. Oleh karena itu, HA dalam larutan akan terionisasi membentuk H⁺ dan A^- ; reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan

OH ^- _(aq) + H ⁺ _(aq) → H ₂ O _(l)

HA _(aq) → A ^- _(aq) + H ⁺ _(aq)

sehingga, pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan konsentrasi H ⁺ yang nyata; pH larutan dapat dipertahankan pada kisarannya. Asam lemah dapat menetralisir penambahan sedikit basa OH ^- .

HA _(aq) + OH ^- _(aq) → A ^- _(aq) + H ₂ O _(l)

·         Jika larutan penyangga diencerkan

Pengenceran larutan merupakan penambahan air (H ₂ O) pada larutan. Air (H ₂ O) akan mengalami reaksi kesetimbangan menjadi H ⁺ dan OH ^-, namun H ₂ O yang terurai sangat sedikit. Jadi, konsentrasi H ⁺ dan OH ^- sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.

b.      Larutan Penyangga Basa B/BH ⁺

B _(aq) + H ₂ O _(l) --> BH ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq)

·         Penambahan sedikit asam kuat (H ⁺ )

H ⁺ dari asam kuat dapat bereaksi dengan OH ^- pada larutan, sehingga konsentrasi OH ^- menurun dan reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Basa lemah (B) dalam larutan akan bereaksi dengan H ₂ O membentuk asam konjugasinya dan ion OH ^- .

H ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq) → H ₂ O _(l)

B _(aq) + H ₂ O _(l) → BH ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq)

Pada kesetimbangan yang baru tidak terdapat perubahan pH yang nyata, besarnya pH dapat dipertahankan. Basa lemah dapat menetralkan penambahan sedikit asam (H ⁺ ).

B _(aq) + H ⁺ _(aq) → BH ⁺ _(aq)

·         Penambahan sedikit basa kuat (OH ^- )

Adanya basa kuat (OH ^- ) dapat meningkatkan konsentrasi OH ^- dalam larutan, sehingga reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri. Namun adanya asam konjugasi (BH ⁺ ) dapat menetralkan kehadiran OH ^- dan membentuk B dan H ₂ O. Sehingga pada kesetimbangan tidak terdapat perubahan konsentrasi OH ^- yang nyata, dan pH larutan dapat dipertahankan.

BH ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq) → B _(aq) + H ₂ O _(l)

·         Penambahan air (pengenceran)

Penambahan H₂O dalam larutan akan langsung terionisasi menjadi H ⁺ dan OH ^-, namun konsentrasi H ⁺ dan OH ^- sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.

Larutan Buffer dalam Darah

Buffer adalah zat yang dapat mempertahankan pH ketika ditambah sedikit asam/basa atau ketika diencerkan. Buffer terdiri dari asam lemah dan garamnya/basa konjugasinya atau basa lemah dan garamnya/asam konjugasinya. Salah satu contoh larutan buffer adalah darah. Buffer dalam darah terdiri dari H₂CO₃ ( asam lemah ) dan HCO₃- ( basa konjugasinya ). Buffer tersebut dapat mempertahankan pH darah sekitar 7,35-7,45 dengan reaksi sebagai berikut

 H₂CO₃ + OH- => HCO₃- + H₂O

HCO₃- + H+ => H₂CO₃

Buffer dalam darah termasuk buffer asam

Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya.Satuan derajat keasaman adalah pH . pH 7,0 adalah netral- pH di atas 7,0 adalah basa (alkali)- pH di bawah 7,0 adalah asam. Suatu asam kuat memiliki pH sangat rendah (hampir 1,0)  sedangkan suatu basa kuat memiliki pH yang sangat tinggi (di atas 14,0).

Darah memiliki pH antara 7,35-7,45. Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan pH yang sangat kecilpun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ.

Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1.       Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.

2.       Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan, Penyangga pH yang paling penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah , maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah , maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.

3.       Pembuangan karbondioksida.

Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbondioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-parumampu mengatur pH darah menit demi menit.

Larutan penyangga adalah suatu larutan yang dapat menahan perubahan pH yang besar ketika ion-ion hydrogen ditambahan, ketika larutan ini diencerkan disebut larutan penyangga. Banyak proses kimia dan biologi didalam tubuh manusia sangat peka terhadap perubahan pH, sehingga sangat perlu untuk dijaga kestabilannya. Oleh sebab itu laruatan penyangga mendapatkan perhatian yang besar dalam ilmu pengetahuan kimia dan biologi.

Secara umum, larutan penyangga mengandung pasangan asam basa konjugat. Keefektifan suatu larutan penyangga dalam menahan perubahan pH per satuan asam atau basa kuat yang ditambahkan, mencapai nilai maksimumnya ketika rasio asam penyangga terhadap garam adalah satu. Dalam reaksi asam lemah, titik maksimum keefektifan ini dicapai bila asam tersebut ternetralkan separuhnya.

Proses-proses kimia yang terjadi dalam tubuh dapat menghasilkan beberapa zat kimia seperti karbondioksida dan ion hidrogen. Dalam hal ini, keberadaan zat-zat kimia tersebut dapatmenyebabkan pH darah turun atau naik. Jika pH darah sangat rendah, maka kondisi pada saat tersebut dikenal dengan asidosis, sedangkan jika pH darah sangat tinggi, maka kondisi pada saattersebut dikenal dengan alkalosis. Larutan penyangga yang paling penting untuk mempertahankan keseimbangan asam basa dalam darah adalah sistem penyangga asam karbonat bikarbonat. Ketika masuk zat asam dalam tubuh maka yang bertugas menetralisir adalah asam lemah (asam karbonat). Jika masuk zat basa, yang bertugas menetralisir adalah garamnya.