Pada postingan sebelumnya, kita sudah mempelajari konsep dasar serta penentuan pH larutan penyangga.
Kita juga perlu mengingat kembali bahwa larutan penyangga memiliki kemampuan untuk menjaga pH relatif konstan meskipun terjadi penambahan asam atau basa ke dalam larutan tersebut. Dengan kata lain, larutan penyangga memiliki fungsi untuk mempertahankan pH suatu larutan pada nilai yang konstan. Hal ini penting terutama dalam reaksi kimia yang membutuhkan pH yang tepat untuk dapat berlangsung dengan baik.
Contoh penggunaan larutan penyangga adalah dalam industri farmasi, kimia, dan biologi, dimana kestabilan pH sangat penting untuk menjaga kualitas dan kuantitas hasil akhir.
Manfaat adanya larutan penyangga adalah untuk menjaga pH larutan agar tidak berubah secara signifikan. Hal ini penting karena perubahan pH yang besar dapat mengganggu proses reaksi atau membuat hasil akhir menjadi tidak sesuai dengan yang diinginkan. Selain itu, larutan penyangga juga dapat digunakan untuk kalibrasi alat pengukur pH, mempertahankan kondisi biologis pada organisme hidup, dan mengendalikan proses kimia yang terjadi pada berbagai bidang industri.
Selain dalam bidang industri, larutan penyangga juga terdapat di dalam tubuh manusia. Larutan penyangga (buffer solution) dalam tubuh manusia berfungsi untuk menjaga kestabilan pH dalam berbagai bagian tubuh seperti darah, cairan serebrospinal, dan cairan tubuh lainnya. pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menyebabkan kerusakan sel dan organ, serta mengganggu fungsi biologis yang normal.
Proses larutan penyangga dalam tubuh manusia melibatkan zat-zat kimia yang berperan sebagai asam atau basa dan dapat menetralkan kelebihan asam atau basa dalam tubuh. Cairan di dalam tubuh manusia umumnya dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Cairan di dalam sel (intrasel) yang terdiri dari terdiri atas campuran dihidrogen fosfat (H₂PO₄⁻) dan monohidrogen fosfat (HPO₄²⁻) yang dapat bereaksi dengan asam maupun basa.
H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq) ⇌ HPO₄²⁻(aq) + H₂O(l)
HPO₄²⁻(aq) + H⁺(aq) ⇌ H₂PO₄²⁻(aq)
2. Cairan di luar sel (ekstrasel) yang terdiri atas campuran asam karbonat (H₂CO₃) dan bikarbonat (HCO₃⁻) yang dapat bereaksi dengan asam dan basa.
Contohnya dalam darah, pasangan penyangga utama adalah ion bikarbonat (HCO₃⁻) dan ion hidrogen (H⁺). Saat pH darah menurun (jadi lebih asam), ion hidrogen (H⁺) diubah menjadi asam karbonat (H₂CO₃) melalui reaksi dengan bikarbonat (HCO₃⁻). Sebaliknya, saat pH darah naik (jadi lebih basa), asam karbonat (H₂CO₃) diubah kembali menjadi ion hidrogen (H⁺) dan bikarbonat (HCO₃⁻) melalui reaksi yang berlawanan.
H₂CO₃(aq) + OH⁻(aq) ⇌ HCO₃⁻(aq) + H₂O(l)
HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) ⇌ H₂CO₃(aq)
Adanya larutan penyangga di dalam tubuh menyebabkan pH cairan di dalamnya konstan. Besar pH cairan di luar tubuh (darah) sekitar 7,4. pH sebesar itu akan diperoleh jika perbandingan konsentrasi asam karbonat dengan ion bikarbonat adalah 1 : 20.
Perbandingan bikarbonat yang jauh lebih banyak dibandingkan asam karbonat disebabkan sebagai besar hasil proses metabolisme berupa asam, misalnya asam butirat, asam fosfat, dan asam laktat. Jika masuk ke dalam pembuluh darah, asam-asam tersebut segera bereaksi dengan ion bikarbonat membentuk asam karbonat. Asam karbonat yang dihasilkan akan terdisosiasi menjadi karbon dioksida (CO₂) dan uap air (H₂O).
H₂CO₃(aq) ⇌ CO₂(g) + H₂O(g)
Karbon dioksida dan uap air diangkut oleh darah untuk dikeluarkan melalui paru-paru. Sebaliknya, jika basa masuk ke pembuluh darah, asam karbonat yang ada di dalam darah akan berubah menjadi ion karbonat. Di sisi lain, sebagian karbon dioksida diikat oleh darah membentuk asam karbonat sehingga perbandingan asam karbonat dengan bikarbonat tetap 1 : 20.
Organ tubuh dapat rusak apabila pH di dalam tubuh mengalami penurunan sampai di bawah 7 ataupun naik hingga di atas 7,8. Harga pH di dalam tubuh menjadi rendah (penurunan pH) apabila menderita penyakit tertentu, misalnya jantung, penyakit ginjal, diabetes mellitus (kencing manis), ataupun mengalami diare secara terus menerus. Adapun kenaikan pH di dalam tubuh dapat disebabkan oleh muntah yang hebat dan bernafas terlalu berlebihan, misalnya karena perasaan cemas ataupun saat berada di tempat yang lebih tinggi.
Selain itu, tubuh manusia juga memiliki mekanisme regulasi pH lainnya, seperti sistem pernapasan dan sistem ekskresi, yang bekerja untuk mengeluarkan kelebihan asam atau basa dari tubuh melalui urin atau udara napas. Kombinasi dari semua mekanisme ini membantu menjaga keseimbangan pH dalam tubuh manusia untuk mendukung fungsi biologis yang normal.
Semoga bermanfaat.