Asam Karbonat [PDF]

Citation preview

ASAM KARBONAT Asam karbonat adalah asam organik dengan rumus kimia H2CO3. Asam karbonat



termasuk asam lemah. Ketika karbon dioksida (CO2) larut dalam air (H2O) maka akan menghasilkan asam karbonat. Asam karbonat adalah asam lemah yang dibuat ketika karbon dioksida (CO 2) dilarutkan dalam air (H2O), sehingga rumus kimianya H2CO3. Ketika asam berdisosiasi, atau memberikan sebuah ion hidrogen, molekul yang dihasilkan disebut ion bikarbonat.Asam karbonat sering muncul di alam. Hal ini dapat ditemukan dalam soda, sampanye, dan darah. Asam bahkan muncul dalam hujan.Asam karbonat memainkan peran penting dalam menjaga pH stabil tubuh. pH normal cairan tubuh adalah sekitar 7,4 dan harus dijaga mendekati nilai ini agar tubuh dapat berfungsi dengan baik. Jika terjadi perubahan pH, baik naik atau turun, enzim dapat berhenti berfungsi, otot dan saraf bisa mulai melemah, dan aktivitas metabolismemenjadi terganggu. Ion bikarbonat dilepaskan dari asam berfungsi sebagai penyangga yang membantu melawan perubahan pH. Ini berarti dapat bertindak sebagai asam atau basa saat diperlukan. ASAM KARBONAT ADA DI DALAM TUBUH KITA Pengangkutan sekitar 200 mm3 CO2 keluar tubuh umumnya berlangsung menurut reaksi kimia berikut: CO2 + H2O ó Enzim karbonat anhidrase ó H2CO3. Asam karbonat adalah jenis asam lemah, dimana zat ini memang ada dalam darah yang fungsinya sebagai larutan penyangga (buffer). Asam karbonat dalam darah dibentuk dari hasil metabolisme yang dibantu oleh enzim karbonat anhidrase. Asam karbonat terbentuk dalam jumlah yang sedikit, sedangkan tanpa bantuan enzim ini maka zat yang dibentuk adalah HCO3- serta H+ yang sifatnya asam dan beracun. Ion H+ yang sifatnya beracun akan segera diikat oleh hemoglobin (Hb), serta HCO3- akan dibawa oleh plasma darah. Adapun jika hemoglobin tidak cukup untuk mengikat ion H+ disanalah tubuh akan membentuk asam karbonat agar tidak asam, sedangkan apabila darah terlalu basa maka asam karbonat akan terionisasi menjadi H+ dan HCO3-



Di paru-paru air dan karbondioksida yang sebagian besar diangkut dalam darah berupa H+ dan HCO3- itu akan kembali membentuk asam karbonat dan akan berubah kembali menjadi air dan karbondioksida dalam suhu dan tekanan ruangan. Sehingga skema dari reaksi tersebut adalah sebagai berikut: H2O + CO2 ó H2CO3 ó H+ + HCO3Bernafas saja kita mengeluarkan H2O dan CO2, bukan CO2 saja.



PENGATURAN PERUBAHAN KONSENTRASI ION HIDROGEN Ada 3 sistem utama yang mengatur konsentrasi ion hidrigen dalam cairan tubuh untuk mencegah asidosis atau alkalosis: 



Sistem penyangga asam basa kimiawi cairan tubuh.







Pusat pernafasan.







Ginjal.



Saat terjadi perubahan dalam konsentrasi ion hidrogen, sistem penyangga cairan tubuh bekerja dalam waktu singkat untuk menimbulkan perubahan-perubahan ini. Sistem penyangga tidak mengeliminasi ion-ion hidrogen dari tubuh atau menambahnya kedalam tubuh tetapi hanya menjaga agar mereka tetep terikat sampai keseimbangan tercapai kembali. Kemudian sistem pernafasan juga bekerja dalam beberapa menit untuk mengeliminasi CO2 dan oleh karena itu H2CO3 dari tubuh. Kedua pengaturan ini menjaga konsentrasi ion hidrogen dai perubahan yang terlalu banyak sampai pengaturan yang ketiga bereaksi lebih lambat. Ginjal dapat mengeliminasi kelebihan asam dan basa dari tubuh. Walaupun ginjal relatif lambat memberi respon dibandingkan sistem penyangga dan pernafasan, ginjal merupakan sistem pengaturan asam-basa yang paling kuat selama beberapa jam sampai beberapa hari.



Sistem Penyangga Ion Hidrogen Dalam Cairan Tubuh Penyangga adalah zat apapun yang secara terbalik dapat mengikat ion-ion hidrogen,yang segera bergabung dengan asam basa untuk mencegah perubahan konsentrasi ion hidrogen yang berlebihan. Sistem ini bekerja sangat cepet dan



menghasilkan efek dalam hitungan detik. Ada 4 sistem penyangga dalam cairan tubuh.



1. Sistem penyangga bikarbonat 2. Sistem penyangga fosfat 3. Sistem protein 4. Sistem hemoglobin Yang akan kita bahas, sesuai topik bahasan yaitu: Sistem penyangga bikarbonat Sistem ini terdiri dari larutan air yang mengandung dua zat: asam lemah H2CO3 dan garam bikarbonat NaHCO3. H2CO3 dibentuk dalam tubuh oleh reaksi CO2 dan H2O yang dikatalisator oleh enzim karbonik anhidrase. CO2 + H2O à H2CO3. Reaksi ini lambat dan sangat sedikit jumlah H2CO3 yang dibentuk kecuali bila ada enzim karbonik anhidrase. Enzim ini terutama banyak sekali didinding alveoli paru dan di sel-sel epitel tubulus ginjal. H2CO3 berionisasi secara lemah untuk membentuk sejumlah kecil H+ dan HCO3H2CO3 à H+ + HCO3-. Bila asam kuat seperti HCl ditambahkan kedalam larutan penyangga bikarbonat, peningkatan ion hidrogen yang dilepas dari asam ( HCl à H+ + Cl-) disangga oleh HCO3H+ + HCO3- ó H2CO3 ó CO2 + H2O. Sebagai hasilnya, lebih banyak H2CO3 yang dibentuk menyebabakan peningkatan produksi CO2 dan H2O. Dari reaksi ini dapat diliat bahwa ion-ion hidrogen dari asam kuat HCl bereaksi dengan HCO3- untuk membentuk asam yang sangat lemah yaitu H2CO3 yang kemudian membentuk H2O dan CO3. CO3 yang berlebihan sangat merangsang pernapasan yang mengeluarkan CO2 dari cairan ekstraseluler. Komponen kedua dari sistem ini yaitu garam bikarbonat (NaHCO3 ). Garam ini berionisasi unuk membentuk ion-ion natrium dan ion bikarbonat ( HCO3-) sebagai berikut: NaHCO3 à Na+ + HCO3-



Bila basa kuat NaOH ditambahkan kedalam larutan penyangga bikarbonat : NaOH + H2CO3 à NaHCO3 + H2O. Ion Hidrosil OH- dari NaOH bergabung dengan H2CO3 untuk membentuk HCO3tambahan. Jadi basa lemah menggantikan NaHCO3 menggantikan basa kuat NaOH. Pada waktu yang bersamaan konsentrasi H2CO3 (karena bereaksi dengan NaOH), menyebabkan CO2 bergabung dengan H2O untuk menggantikan H2CO3 CO2 + H2O ó H2CO3 ó HCO3- + H+ NaOH à Na+ + OHOleh karena itu hasil akhir adalah cenderung penurunan kadar CO2 dalam darah, tetapi penurunan ini menghambat pernafasan dan menurunkan laju ekspirasi CO2. Peningkatan HCO3- dalam darah dikompensasi oleh peningkatan ekskresi HCO3- ginjal. Hasil akhir adalah pengubahan asam kuat menjadi asam lemah dan basa kuat menjadi basa lemah Reabsorpsi dan ekskresi bikarbonat



1. Setiap ion hidrogen yang disekresi dari sel epitel kedalam lumen tubulus, satu ion natrium secara aktif ditranspor ke dalam sel epitel dari lumen tubulus untuk mempertahankan keseimbangan elektrokima. Ion natrium dan ion bikarbonat ditranspor secara bersamaan dari sel epitel menuju cairan intersisial dan masuk kedalam darah.



2. Dalam kondisi fisiologis normal, laju sekresi ion hidrogen sama dengan laju filtrasi glomerular terhadap bikarbonat. Ginjal mereabsopsi semua bikarbonat yang terfiltrasi



3. Jika pH plasma basa akan menurunkan sekresi ion hidrogen oleh sel tubular sehingga yang diekskresi dalam urin juga sedikit. Bikarbonat yang terfiltrasi tidak akan terabsopsi sepenuhnya dan yang diekskresi dalam urin semakin banyak. Apabila tubuh melakukan kerja berat, maka tubuh akan terganggu kesetimbangan pH-nya. Dengan kata lain mengalami gangguan Keseimbangan Asam dan Basa yang sering disebut Asidosis. Asidosis menekan aktivitas mental, jika asidosis berlebihan (dibawah 7,4) akan menyebabkan disorentasi, koma dan kematian. Saat tubuh melakukan kerja berat Asidosis yang terjadi termasuk Asidosis metabolik. Asidosis metabolik. Terjadi saat asam metabolik yang diproduksi secara normal tidak dikeluarakan pada kecepatan yang normal atau basa bikarbonat yang hlang dari tubuh.







Penyebab Paling umum terjadi akibat ketoasidosis karena DM atau kelaparan, akumulasi peningkatan asam laktat akibat aktivitas otot rangka yang berlebihan seperti konvolusi,atau penyakit ginjal. Diare berat dan berkepanjangan disertai hilangnya bikarbonat dapat menyebabakan asidosis







Faktor kompensator. Hiperventilasi (bernafas berlebihan) sebagai respon terhadap stimulasi saraf adalah tanda klinis asidosis metabolik. Bersamaan dengan kompensasi ginjal, peningkatan frekuensi respiratorik dapat mengembalikan pH darah mendekati tingkat normalnya. Asidosis yang tidak terkompensasi akan menyebabakan depresi sistem saraf pusat dan mengakibatkan disorentasi,koma dan kematian. Hiperventilasi sering terjadi saat tubuh kita bekerja berat.



Saat



tubuh



bekerja



berat



maka



termasuk



dalam Asidosis



metabolik jenis Asidosis laktat. Asidosis laktat. Kondisi ini terjadi ketika tubuh kelebihan asam laktat. Asidosis laktat dapat disebabkan oleh konsumsi alkohol (ketoasidosis alkoholik), kanker, gagal jantung, kejang, gagal hati, kadar gula darah rendah, serta kekurangan oksigen dan olahraga yang berlebihan. Saat tubuh bekerja berat berarti, yang akan terjadi adalah:  Terjadi perombakan glukosa. Glukosa adalah unit terkecil dari Karbohidrat.  Karbohidrat setelah dicerna di usus, akan diserap oleh dinding usus halus



dalam bentuk monosakarida.  Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen  Glikogen dioksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa oleh



aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukan.  Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas bantuan hormon insulin



yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas.  Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat menyebabkan



glukosa dalam darah meningkat, sehingga sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik.  Sebaliknya, jika banyak kegiatan maka banyak energi untuk kontraksi otot



sehingga kadar glukosa dalam darah menurun



 Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya



mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP). Dari pemaparan di atas, maka kita bisa menjawab pertanyaan dari topik bahasan kali ini, yaitu: 1. Senyawa yang terlibat adalah: a. Asam karbonat (H2CO3) b. Glukosa (C6H12O6) c. Hormon insulin 2. Yang termasuk senyawa organik dan anorganik a. Asam karbonat (H2CO3) à senyawa organik b. Glukosa (C6H12O6) à senyawa organik c. Hormon insulin à senyawa organik 3. Bisa/tidak senyawa tersebut diuraikan menjadi ion a. Asam karbonat (H2CO3) à bisa diuraikan jadi ion H2CO3 à H+ + HCO3-.



2.



1. 2.



3.



b. Glukosa (C6H12O6) à tidak bisa diuraikan jadi ion c. Hormon insulin à tidak bisa diuraikan jadi ion Mekanisme menjaga keseimbangan asam basa dalam tubuh jika tubuh bekerja berat: Maka tubuh tersebut mengalami gangguan Asidosis metabolik jenis Asidosis laktat. Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asambasa darah: Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk mengatur jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari. 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 adalah 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. 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 karbon dioksida 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-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.