Air (water) AIR BAGI KEHIDUPAN Sangat penting karena : 1. Merupakan senyawa kimia terbanyak dalam tubuh manusia: 60 % dari BB dewasa; 70 % dari BB anak-anak. Dalam tubuh manusia terdapat : - 40 % BB : dalam sel (intra seluler) - 15 % BB : diluar sel (ekstra seluler) - 5 % BB : dalam plasma darah ________________________________________________________________ | - | - | - | - | - | - | - | - | -| ________________________________________________________________ water in blood plalsma ( 5 % of body weight) ______________________________________________________________ | _ | - | - | - | - | - | - | - | ______________________________________________________________ Extracellular fluid (15 % of body weight)
Water within cell (40 % of body weight)
1
2. Air membasahi sel/jaringan 3. Alat trasportasi makanan dan oksigen kepada sel, dan membawa keluar sisa-sisa metabolisme dari dalam sel 4. Proses pencernaan terjadi dalam medium air 5. Pada reaksi-reaksi kimia dalam tubuh air ikut sebagai reaktan atau produk 6. Penting pada proses regulasi suhu tubuh 7. Penting menjaga kesetimbangan asam basa dalam tubuh.
-
MOLEKUL AIR : KOVALEN DIPOLAR Molekul air (H2O) terdiri dari 1 atom O yang berikatan secara kovalen dengan 2 atom H. Struktur molekul : angular O
H
H
104,5o
2
-
Pada molekul air elektron lebih tertarik ke arah atom O atom O relatif lebih negatif, atom H relatif lebih positif → timbul kutub (dwi kutub = dipolar)
O
H
∂-
H
∂-+
IKATAN HIDROGEN
Akibat dwikutub timbul interaksi diantara molekul-molekul air. Atom H (∂+) dari satu molekul air mengadakan gaya elektros-tatik dengan atom O (∂-) molekul air tetangga disebut ikatan hidrogen. 3
Akibat ikatan hidrogen air mempunyai : 1. Titik didih dan titik lebur yang tinggi 2. Tegangan permukaan yang tinggi 3. Panas penguapan yang tinggi 4. Panas pengembunan yang tinggi 5. Panas jenis yang tinggi AIR SEBAGAI PELARUT (POLAR SOLVENT) Disebut pelarut universal: melarutkan sangat banyak zat dibandingkan pelarut lainnya→ berdasarkan sifat dwikutubnya. Air dapat melarutkan : - Senyawa ionik - Senyawa non ionik (molekuler) polar/ yang mempunyai grup polar. - Dengan senyawa ionik (mis. NaCl) → terjadi solvasi (hidratasi) : Molekul-molekul air mengelilingi masing-masing ion Na+ dan ion Cl- :
4
- Dengan senyawa molekuler polar ( mis. Gula, alkohol, aldehid, keton) air membentuk ikatan hidrogen dengan bagian polar senyawa tsb. R R R O C | || H O | H O O H H H Ikatan hidrogen ikatan hidrogen antara gugus hidroksil antara gugus karbonil dengan H2O dengan H2O
5
IONISASI AIR Air dapat terionisasi (sedikit) : H2O H+ +
OH-
Ion hidrogen (proton) (ion hidroksil) Konstanta air = Kw =[ H+] x [OH- ] Pada suhu 25oC : Kw = 10-14 Kw dipengaruhi suhu : T↑ Kw↑ ; T↓→Kw↓ Pada air murni (netral) : [H+] = [OH-] = 10 -7 mol/L Jika suatu larutan : [H+] > 10 -7 mol/L lar.bersifat asam [H+] < 10 -7 mol/L→ lar. Bersifat basa
6
Sel dan Fungsinya Untuk dapat memahami fungsi organ dan struktur lain dalam tubuh, harus lebih dulu memahami susunan dasar dari sel dan fungsi komponen penyusun sel tersebut. Susunan Sel Berbagai macam zat yang turut membentuk sel secara keseluruhan disebut protoplasma. Protoplasma terdiri atas lima zat dasar : air, elektrolit, lipid, protein dan karbohidrat.
Air, air merupakan medium cair yang utama bagi sel. Dengan konsentrasi 70-85%. Banyak bahan kimia sel yang larut dalam air. Reaksi-reaksi kimia terjadi diantara bahan-bahan kimia yang terlarut atau pada permukaan partikel padat atau pada membran. Air internal tubuh dibagi dalam 2 kompartemen yang besar: A. Cairan Intrasel (ICF, Intracellulair Fluid) B. Cairan Ekstrasel (ECF, Extracellulair Fluid) 7
Ion: Komposisi ion pada cairan Intrasel sangat berbeda dengan komposisi ion pada cairan Ekstrasel. Lingkungan intrasel sangat kaya ion K+, Mg2+ dan fosfat. Cairan ekstrasel, Na+, Ca2+ dan Cl¯ merupakan anion utama. Ion merupakan bahan kimia in organik dalam reaksi sel. Juga diperlukan untuk mekanisme pengaturan sel. Misalnya, ion bekerja pada membran sel untuk penjalaran impuls elektrokimia pada serabut saraf dan otot. Membran merupakan struktur kompleks yang tersusun dari lipid, protein dan karbohidrat.
Lipid, unsur lipid yang utama dalam membran sel mamalia, adalah Fosfolipid, Glikosfingolipid dan kolesterol, berjumlah 2% dari massa sel. Sifat fosfolipid, Glikosfingolipid dan kolesterol, adalah tidak larut dalam air, berguna untuk membentuk membran sel dan sawar membran intra sel yang memisahkan berbagai kompartemen sel. Selain fosfolipid, Glikosfingolipid dan kolestrol beberapa sel mengandung trigliserida dalam jumlah besar, yang juga disebut lemak netral. Dalam sel lemak, kadar trigliserida mencapai 95% massa sel. 8
Lemak yang tersimpan dalam sel tersebut berperan sebagai gudang penyimpanan utama energi tubuh, menghasilkan zat nutrisi yang dapat dilarutkan kemudian dan digunakan untuk menyediakan energi dibagian tubuh manapun yang membutuhkannya. Protein, yang dalam keadaan normal jumlahnya 10-20% massa sel. Protein dapat dibagi dalam dua jenis: Protein struktural dan protein fungsional.
Protein struktural, dalam bentuk filamen panjang yang merupakan polimer dari banyak unitit molekul protein, membentuk mikrotubulus yang merupakan “sitoskeleton” organel → sel seperti filia, akson saraf , gelendng mitosis pada sel yang sedang bermitosis. Diruang ekstrasel protein yang berfibril terutama dijumpai pada serat kolagen dan elastin jaringan ikat padat, dinding pembuluh darah tendon dan ligamentum. Protein fungsional, terutama merupakan enzim sel sering berpindah-pindah dalam cairan sel. Enzim berhubungan langsung dengan zat lain dan dengan demikian, membantu terjadinya reaksi reaksi kimia intrasel yang spesifik. Contoh: reaksi kimia yang memecah glukosa menjadi karbondioksida dan air, yang secara bersamaan menghasilkan energi yang diperlukan untuk fungsi sel. 9
•
Karbohidrat, berperan besar dalam nutrisi, jumlah rata-rata biasanya sekitar 1% dari total massa sel. Tetapi dapat mengikat sampai 3% dalam sel otot, dan kadang-kadang sampai 6% dalam sel hati. Sejumlah kecil karbohidrat disimpan dalam bentuk glikogen, yaitu suatu polimer tak larut dari glukosa, yang dapat dipecah-pecah untuk menyuplai kebutuhan energi sel.
10
Aplikasi Klinis HomesTasis, adalah lingkungan internal yang harus di pertahankan, essensial bagi kesehatan, mencakup masalah distribusi air dalam tubuh dan mempertahankan konsentrasi PH serta elektrolit yang tepat.
Distribusi air dalam tubuh: total air tubuh, 55/65% berat badan pada lakilaki. 10% lebih rendah dari wanita. Dua pertiga merupakan cairan intrasel (CIS) sisanya, adalah cairan ekstrasel (CES). Pengaturan keseimbangan air bergantung pada mekanisme hipotalamus dalam mengendalikan rasa haus, - Pada hormon anti diuretik (ADH) - Pada retensi/eksresi air pada ginjal.
Pada keadaan deplesi / kekurangan air dan kelebihan cairan tubuh, kerap kali disertai dengan deplesi atau kelebihan natrium.
11
Deplesi air terjadi karena penurunan asupannya (misalnya dalam keadaan koma) atau karena peningkatan kehilangan cairan (misalnya pengeluaran keringat yang sangat banyak, poliuri pada diabetes melitus dan diare pada bayi atau penderita penyakit Kolera). Kelebihan cairan tubuh, adalah peningkatan asupan cairan (misalnya pamberian cairan infus yang berlebihan) dan penurunan ekskresi (misalnya pada gagal ginjal berat). Peningkatan Osmolaritas cairan ekstrasel sebesar 2% dapat memicu rasa haus dan pelepasan hormon anti deuretik hipofise (ADH). PH cairan ekstraselluler antara 7, 35 dan 7,45 gangguan keseimbangan asambasa, berupa: asidosis (PH darah <7,35), disebabkan oleh ketoasidosis diabetik, serta asidosis laktat.
Alkalosis (PH darah >7,45) disebabkan oleh muntah atau pengobatan dengan preparat diuretik tertentu.
12
LARUTAN
13
LARUTAN (SOLUTIONS) BEBERAPA PENGERTIAN UNTUK MEMBENTUK SUATU LARUTAN DIBUTUHKAN 2 ZAT : 1. SOLUTE : ZAT YANG AKAN DILARUTKAN 2. SOLVENT : ZAT (MEDIUM) DIMANA SOLUTE AKAN DILARUTKAN
SOLUTE
SOLUTION = SOLUTE + SOLVENT SOLVENT DEFENISI : LARUTAN ADALAH CAMPURAN YANG HOMOGEN ANTARA SOLUTE DENGAN SOLVENT ATAU LARUTAN ADALAH SISTEM SATU FASA TERDIRI DARI 2 KOMPONEN ATAU LEBIH. 14
TIPE-TIPE LARUTAN FASA ZAT : PADAT (SOLID =s); CAIR (LIQUID = l) GAS (GAS= g) SOLUTE + SOLVENT
P(s)
C(l)
G(g)
P(s)
C(l)
G(g)
9 MACAM CAMPURAN No SOLUTE SOLVENT CONTOH 1. g g UDARA 2. l g AIR DALAM O2 3. s g UAP J2 DI UDARA 4. g l CO2 DALAM AIR 5. l l ALKOHOL DALAM AIR 6. s l GULA DALAM AIR 7. g s H2 DALAM PALADIUM 8. l s MINYAK MINERAL DLM PARAFIN 9. s s CAMPURAN EMAS-PERAK, BESI (BAJA (C-Fe) 15
- LARUTAN ENCER (DILUTE) : SOLVENT > SOLUTE - LARUTAN PEKAT (CONCENTRATED) : SOLUTE > SOLVENT - LARUTAN TAK JENUH (UNSATURATED) : MASIH DAPAT -
LAGI MELARUTKAN SOLUTE LARUTAN JENUH (SATURATED) : TAK DAPAT LAGI MELARUTKAN SOLUTE LARUTAN LEWAT JENUH (SUPERSATURATED) : LARUTAN SUDAH JENUH → DIPANASKAN → DAPAT LAGI MELARUTKAN SOLUTE (BANYAK). CONTOH : Na2S2O3, Na2SO4,NaCLO3, CH3COONa
DAYA LARUT : FAKTOR YANG MEMPENGARUHI DAYA LARUT 1. JENIS SOLUTE 2. JENIS SOLVENT 3. TEMPERATUR 4. TEKANAN 5. SIFAT KIMIA SOLUTE DAN SOLVENT
16
PROSES TERJADINYA LARUTAN DAPAT MELALUI : 1. REAKSI KIMIA 2. SOLVASI 3. DISPERSI
17
KONSENTRASI LARUTAN KONSENTRASI LARUTAN : MENYATAKAN BANYAKNYA SOLUTE DALAM SEJUMLAH LARUTAN ADA 2 METODE 1. DASAR VOLUME banyaknya zat Konsentrasi = sejumlah volume larutan % VOLUME = % V/V (%volume dlm volume) = jumlah millileter zat dlm 100 ml lar. % v/v =
v x 100 % v = vol.zat v +vo vo = vol. pelarut Alkohol 96 % v/v → alkohol = 96 ml, air nya = 100-96 = 4 ml
18
2. MOLARITAS = M = mol/l= mol zat/1 liter lar. - 0,1M Na OH → 0,1mol NaOH/L larutan - M = 1000 X W V Mr
V = volume larutan dalam mL W = berat solute Mr = berat molekul solute - ingat : W = mol Mr - untuk kons. yang kecil → millimolar = mM. 1 mM = 0,001 M - 20 mL 0,1 M HCl larutan →berarti larutan berisi HCl = 20 x 0,1 millimol = 0,002 x Mr gram 3. NORMALITAS = N = jumlah gramekivalen solute dalam 1 liter larutan → N = grek/L Penting mengetahui menukar dari grek ke mol, atau sebaliknya . grek (= Eq) mol gr UNTUK ASAM DAN BASA 1 grek = 1/a mol atau 1 mol = a grek
a = valensi asam atau basa 19
HCL → Valensi = 1 → 1 grek = 1 mol H2SO4 → Valensi = 2 → 1 grek = ½ mol KOH → Valensi = 1 → 1 grek = 1 mol Al(OH)3 → Valensi =3 → 1 grek = 1/3 mol Untuk garam : Lihat jumlah mol dari asam dalam rumus formula garam tersebut NaCl → HCl = 1 mol → 1 grek = 1 mol Na2SO4 →H2SO4 = 1 mol → 1 grek = ½ mol BiCl3 →HCl = 3 mol → 1 grek = 1/3 mol Al2(SO4)3 → H2SO4 = 6 mol → 1 grek = 1/6 mol Untuk konsentrasi yang lebih kecil → MILLI GRAMEKIVALEN = mgrek( = mEq) 1 mEq = 0,001 grek 100 mL 0,2 N larutan H2SO4 → itu berarti : H2SO4 = 100 x 0,2 mEq = 0,02 grek = 0,02/2 mol = 0,02/2 x Mr (98) gr UNTUK ION : 1 mEq = 1/a mM a = valensi ion
20
4. GRAMMARITAS = G = Persen berat dalam volume = % w/v
= jumlah grm solute dalam 100 mL larutan. ▪ NaCl 0,9 % w/v, → 0,9 gr NaCl dalam 100 mL larutan ▪ 1 dL (desiliter) = 100 mL % w/v = gr/dL 5. PERSEN MILLIGRAM = % mg = jumlah mg solute dalam 100 mL larutan. % mg = mg/dL Konsentrasi glukosa dalam darah 100 % mg→ artinya setiap 100 mL darah berisi 100 mg glukosa.
21
II. DASAR BERAT
banyaknya zat terlarut Konsentrasi = _________________________ Sejumlah massa larutan/pelarut 1. MOLALITAS = m = banyak mol zat terlarut dalam 1000 gr solvent. 1000 W2 W1 = berat solven m = ________ ______ W2 berat solute W M2 M2 berat molekul solute 2. FRAKSI MOL = X = perbandingan jumlah mol suatu zat dengan jumlah mol total seluruh zat yang ada dalam larutan W2/M2 W2 X solute = _______________ Solute . W1/M1 +W2/M2 M2 ……… w1 Solvent
22
W1/M1 X solvent = ______________ W1/M1 + W2/M2 X solute + X solvent = 1 = % W/W =jumlah gr solute dalam 3. Persen berat dalam berat 100 gr larutan. W W = berat solute % W/W = __________ x 100 % WO = berat solvent W + WO 4.ppm = part per million = bpj (bagian persejuta) = berapa bagian sejuta bagian larutan atau bahan. 1 ppm = 1 mg/kg larutan (karena 1 kg = 106 mg) Jika solventnya air : 1 ppm = 1 mg/L lartuan. Konsentrasi ini sering dipakai untuk menyatakan konsentrasi zatzat berbahaya dalam suatu larutan. 23
MEROBAH KONSENTRASI DENGAN PENGENCERAN Prinsip Pengenceran : Konsen. x Vol. (berat) = Konsen. x Vol. (berat) (sebelum penenceran) (sesudah pengenceran) ▪ Untuk konsentrasi dengan dasar volume (% v/v)1 x V1 = (%v/v)2 x V2 V = volume larutan M1 x V1 = N2 x V2 N1 x V1 = N2 x V2 dsb ▪ Untuk konsentrasi dengan dasar berat : (% w/w) 1 x W1 = (%w/w)2 x2 m1 x W1 = m2 x W2 dsb W = berat pelarut/larutan 24
LARUTAN GAS DALAM ZAT CAIR GAS + ZAT CAIR → LARUTAN SEBENARNYA GAS LARUT DALAM ZAT CAIR SECARA : 1. FISIKA → LARUT BIASA 2. KIMIA → BEREAKSI DENGAN ZAT CAIR DAYA LARUT GAS DALAM ZAT CAIR DIPENGARUHI : 1. JENIS GAS O2, H2,N2 SUKAR LARUT DALAM AIR (TIDAK BEREAKSI) CO2,HCl,NH3 MUDAH LARUT DALAM AIR (BEREAKSI) 2. JENIS ZAT CAIR O2, H2, N2 SUKAR LARUT DALAM AIR, MUDAH LARUT DALAM ALKOHOL CO2, HCl, NH3 MUDAH LARUT DALAM AIR SUKAR LARUT DALAM ALKOHOL 25
3. Suhu → T → DAYA LARUT BERKURANG 4. Tekanan (P) → P →daya larut bertambah → Hukum Henry: Daya larut gas ekivalen P gas Rumus C = k.P atau N1 = k.P N1 + N2 C = banyaknya gas yang larut k = tetapan bergantung pada gas P = tekanan gas (atm atau cmHg) N1/N1 + N2 = fraksi Mol Hukum Henry berlaku bila :- P tidak terlalu tinggi - T tidak terlalu rendah - Same molecular species
Penyimpangan Hukum Henry : 1. P terlalu tinggi 2. T terlalu rendah 3. Compound Formation 4. Terjadi Dissosiasi
26
Konsentrasi gas dalam larutan : 1. Fraksi Mol 2. Koefisien Solubilitas = S = Volume gas terlarut pada percobaan dibagi volume pelarut 3. Koefisien absorpsi Bunsen = = volume gas terlarut pada keadan stndar/volume pelarut Hubungan S dengan = → = S x 273/T (T = O Kelvin) Volume gas terlarut pada percobaan : → V = S x v (vol. pelarut) Volume gas terlarut pada keadaan standar : → V = x V x P (P = atm) 4. % volume = vol. gas terlarut pada keadaan standar/100 ml pelarut. = 100 x x P 27
KELARUTAN GAS DALAM LARUTAN O2 O2
air
air + gula (larutan)
→ dalam air > dalam larutan CO2 CO2 Air
air + NaOH
dalam (air+NaOH) > dalam air (sebab CO2 bereaksi dengan NaOH) 28
KELARUTAN GAS DALAM DARAH GAS YANG PENTING LARUT DALAM DARAH : O2 DAN CO2 DARAH : PLASMA + SEL DARAH (eritrosit, leukosit, trombosit) O2 O2 ↓ ↓ darah -------------- air -
O2 dalam darah > O2 dalam air, sebab O2 larut dengan cara fisika dan kimia (hemoglobin = Hb + O2 HbO2) O2 O2 ↓ ↓ Air plasma
O2 dalam air > O2 dalam plasma, sebab dalam plasma terdapat zat-zat yang menghalangi larutnya O2 29
CO2
CO2
↓
↓
Air
Darah/
Plasma
CO2 dalam darah/plasma > CO2 dalam air, sebab dalam darah/plasma terdapat zat-zat yang bereaksi dengan CO2 daya larut bertambah.
Sesuai dengan Hukum Henry, jika tekanan gas >>> maka gas yang larut dalam darah >>>. APLIKASI HUKUM HENRY
1. Jika naik ke gunung daya larut gas dalam darah berkurang. 2. Minuman dikarbonasi (dilarutkan gas CO2 tekanan tinggi ) Botol dibuka, tuang ke gelas, terlihat buih gas.
30
3. Penyakit Dekompresi : Penyelam tiba-tiba naik ke permukaan, dalam darah terdapat gelembung gas menyumbat pembuluh darah (emboli/pecah)
31
