Air (water)

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