Larutan penyangga sangat penting
dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat
warna, fotografi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan
dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah
dalam tubuh manusia mempunyai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah
manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga
harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga.
· Kebanyakan
reaksi-reaksi biokimia dalam tubuh makhluk hidup hanya dapat berlangsung pada
pH tertentu.
· Oleh karena itu,
cairan tubuh harus merupakan larutan penyangga agar pH senantiasa konstan
ketika metabolisme berlangsung.
· Dalam keadaan
normal, pH dari cairan tubuh termasuk darah kita adalah 7,35 – 7,5.
Walaupun
sejumlah besar ion H+ selalu ada sebagai hasil metabolisme dari zat-zat, tetapi
keadaan setimbang harus selalu dipertahankan dengan jalan membuang kelebihan
asam tersebut.
· Hal ini disebabkan
karena penurunan pH sedikit saja menunjukkan keadaan sakit.
· Untuk itu tubuh
kita mempunyai hal-hal berikut.
1)
Sistem buffer,
untuk mempertahankan pH tubuh agar tetap normal.
2)
Sistem pernapasan.
·
Di sini dipakai
buffer H2CO3/HCO3–
Misalnya
konsentrasi H3O+ dalam darah naik, berarti pH-nya turun.
H3O+ + HCO3– ←⎯⎯⎯⎯→ H2CO3 + H2O
H3O+ + HCO3– ←⎯⎯⎯⎯→ H2CO3 + H2O
·Bila
pH turun maka pusat pernapasan kita akan dirangsang, akibatnya kita bernapas
lebih dalam sehingga kelebihan CO2 akan dikeluarkan melalui paru-paru.
Sedangkan bila konsentrasi OH– naik
H2CO3 + OH– ←⎯⎯⎯⎯→ HCO3– + H2O
·Karena
kemampuan mengeluarkan CO2 ini, maka bufer H2CO3 dan HCO3– paling baik untuk
tubuh.
3) Ginjal
·
Ginjal kita juga
menolong untuk mengatur konsentrasi H3O+ dalam darah agar tetap konstan, dengan
jalan mengeluarkan kelebihan asam melalui urine, sehingga pH urine dapat berada
sekitar 4,8 – 7,0.
·
Kegunaan larutan
penyangga tidak hanya terbatas pada tubuh makhluk hidup.
·
Reaksi-reaksi kimia
di laboratorium dan di bidang industri juga banyak menggunakan larutan
penyangga. Reaksi kimia tertentu ada yang harus berlangsung pada suasana asam
atau suasana basa.
·
Buah-buahan dalam
kaleng perlu dibubuhi asam sitrat dan natrium sitrat untuk menjaga pH agar buah
tidak mudah dirusak oleh bakteri.
·
Didalam setiap
cairan tubuh terdapat pasangan asam-basa konjugasi yang berfungsi sebagai
larutan penyangga. Cairan tubuh, baik sebagai cairan intra sel (dalam sel) dan
cairan ekstra sel (luar sel) memerlukan system penyangga tersebut unutk
mempertahankan harga pH cairan tersebut. System penyangga ekstra sel yang
penting adalah penyangga karbonat ( H2CO3/HCO3-) yang berperan dalam menjaga pH
darah, dan system penyangga fosfat (H2PO4-/HPO42-) yang berperan menjaga pH
cairan intra sel.
FUNGSI LARUTAN PENYANGGA
a.
Adanya larutan
penyangga ini dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari seperti pada
obat-obatan, fotografi, industri kulit dan zat warna. Selain aplikasi tersebut, terdapat fungsi penerapan
konsep larutan penyangga ini dalam tubuh manusia seperti pada cairan tubuh.
b.
Cairan tubuh ini
bisa dalam cairan intrasel maupun cairan ekstrasel. Dimana sistem penyangga utama dalam cairan
intraselnya seperti H2PO4- dan HPO42- yang
dapat bereaksi dengan suatu asam dan basa. Adapun sistem penyangga tersebut,
dapat menjaga pH darah yang hampir konstan yaitu sekitar 7,4.
c.
Menjaga pH
pada plasma darah agar berada pada pH berkisar 7,35 – 7,45 ,yaitu dari ion HCO3- denganion
Na+ . Apabila pH darah lebih dari 7,45 akan mengalami alkalosis,
akibatnya terjdi hiperventilasi/ bernapas berlebihan, mutah hebat.Apabila pH
darah kurang dari 7,35 akan mengalami acidosis akibatnya jantung ,ginjal ,hati
dan pencernaan akan terganggu.
d.
Menjaga pH cairan tubuh agar ekskresi ion H+ pada
ginjal tidak terganggu, yaitu asam dihidrogen posphat (H2PO4-)
dengan basa monohidrogen posphat (HPO42-)
e.
Menjaga pH makanan olahan dalam kaleng agar tidak
mudah rusak /teroksidasi (asam benzoat dengan natrium benzoat).
f.
Selain itu
penerapan larutan penyangga ini dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari
seperti pada obat tetes mata.
FUNGSI LARUTAN
PENYANGGA DALAM TUBUH MANUSIA
Reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia
merupakan reaksi enzimatis, yaitu reaski yang melibatkan enzim sebagai katalis.
Enzim sebagai katalis hanya dapat bekerja dengan baik pada pH tertentu (pH
optimumnya). Agar enzim tetap bekerja secara optimum, diperlukan lingkungan
reaksi dengan pH yang relative tetap, untuk itu maka diperlukan larutan
penyangga.
Didalam setiap cairan tubuh terdapat pasangan asam-basa
konjugasi yang berfungsi sebagai larutan penyangga. Cairan tubuh, baik sebagai
cairan intra sel (dalam sel) dan cairan ekstra sel (luar sel) memerlukan system
penyangga tersebut unutk mempertahankan harga pH cairan tersebut. System
penyangga ekstra sel yang penting adalah penyangga karbonat ( H2CO3/HCO3-)
yang berperan dalam menjaga pH darah, dan sistem penyangga fosfat (H2PO4-/HPO42-)
yang berperan menjaga pH cairan intra sel.
FUNGSI LARUTAN PENYANGGA DALAM KEHIDUPAN
SEHARI-HARI
Darah Sebagai Larutan Penyangga
Ada
beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya
penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat.
a)
Penyangga Karbonat
Penyangga karbonat berasal
dari campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO 3
).
H 2 CO 3 (aq) –> HCO 3(aq) + H + (aq)
Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam
mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu
penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga
meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan
penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang
yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan
pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki
bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak,
padahal CO 2 dapat larut dalam air menghasilkan H 2 CO 3 . Hal ini
mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan
hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan
histeris).
b)
Penyangga Hemoglobin
Pada darah, terdapat
hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel
tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:
Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin
Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat
memengaruhi konsentrasi ion H +, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya.
Pada reaksi di atas O 2 bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O 2
dapat mengikat H + dan membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H + yang
dilepaskan pada peruraian H 2 CO 3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO 2
yang terlarut dalam air saat metabolisme.
c)
Penyangga Fosfat
Pada cairan intra sel,
kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga
ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H 2 PO 4 - ) dengan monohidrogen
fosfat (HPO 3 2- ).
H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) –> H 2 PO 4(aq)
H 2 PO 4 - (aq) + OH - (aq) –> HPO 4 2- (aq) ) + H 2
O (aq)
Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4.
Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk
larutan penyangga urin.
Air
Ludah sebagai Larutan Penyangga
Gigi dapat larut jika dimasukkan
pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman
masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8.
Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang
terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan.
Menjaga
keseimbangan pH tanaman
Suatu metode penanaman dengan
media selain tanah, biasanya dikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan
mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman
memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan
larutan penyangga agar pH dapat dijaga.
Larutan
Penyangga pada Obat-Obatan
Asam asetilsalisilat merupakan
komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri.
Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan
pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah,
terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada
aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.