Larutan Dapar dan Larutan Isotonis B Y : R A H M A H E L F I Y A N I

B Y : R A H M A H E L F I Y A N I

Larutan Dapar dan

Larutan Isotonis

Persamaan Dapar

 Dapar adalah senyawa2 / campuran senyawa yg dapat meniadakan perubahan pH terhadap penambahan

sedikit asam atau basa

 Peniadaan perubahan pH ini dikenal sebagai aksi dapar

 Kombinasi as lemah dgn basa konjugasiny (garamny) atau basa lemah dgn as konjugasiny, bertindak sbg dapar

 Jika 1 ml 0,1 N larutan HCl ditambahkan ke 100 mL air murni, maka pH air akan berubah dari 7 menjadi 3

 Jika asam kuat ditambahkan ke 0,01 M larutan yg mengandung asam asetat dan natrium asetat dalam jumlah yg sama, pH larutan hanya berubah sebesar 0,09 satuan pH. Hal tersebut karena ion asetat

mengikat ion hidrogen :

CH3COO^- + H3O⁺ ____ CH3COOH + H2O

• Jika yang ditambahkan adalah basa kuat (NaOH), maka asam asetat yg akan menetralisir ion

hidroksinya

CH3COOH + OH^- ---- H2O + CH3COO^-

Persamaan dapar u as lemah &

garamnya

 pH dari suatu larutan dapar & perubahan pH larutan akibat penambahan asam / basa dapat dihitung dgn

menggunakan persamaan dapar, hal ini dgn menganggap adanya pengaruh garam pd ionisasi asam lemah apabila garam & asamnya memliki ion sejenis.

 Persamaan dapar (Henderson-Hasselbach) pH = pKa + log {[garam] / [asam]}

persamaan dapar penting untuk penyediaan larutan

dapar farmasi, hasil tersebut dikatakan baik bila larutan berada dalam trayek pH 4 sampai 10

Contoh soal

 Berapakah pH larutan 0,1M asam asetat jk k dlmny ditambahkan natrium asetat sehingga lar adalah

0,1M terhadap garamnya(Ka = 1,75x10^-5)?

 Berapakah perbandingan molar [garam]/[asam] yg diperlukan u membuat dapar asetat dgn pH = 5?

Nyatakan hslny dalam % fraksi molar

 pH asam asetat = -log √ Ka . [Asam]

= -log √(1,75x10-5). 0,1

= 5,76

pH dapar asetat = pKa + log {[garam] / [asam]}

= (-log 1,75x10-5) + log (0,1/0,1)

= 4,76

 pH dapar asetat = pKa + log {[garam] / [asam]}

5 = (-log 1,75x10-5) + log {[garam] / [asam]}

log {[garam] / [asam]} = 5 - (-log 1,75x10-5) = 0,24 {[garam] / [asam]} = 1,75

% fraksi molar = [1,75 / (1 + 1,75)] x 100% = 63,64%

Persamaan dapar u basa lemah &

garamnya

 Persamaan dapar untuk larutan yg terdiri dari basa lemah dan garamnya adalah :

[OH^-] = Kb . {[basa] / [garam]}

atau

pH = pKw - pKb + log {[basa] / [garam]}

 Contoh soal : berapakah pH lar 0,1 mol efedrin & 0,01 mol efedrin HCl tiap L larutan (pKb = 4,64)?

Koefisien aktivitas & persamaan dapar

 Untuk mendapatkan pemakaian dapar yang lebih pasti maka harus dipastikan koefisien aktivitas dari larutan tersebut

 Koefisien keaktifan asam yg tdk berdisosiasi adalah 1 dan dpt dihilangkan

 Dgn memperhitungkan keaktifan ion hidrogen sehingga persamaannya menjadi :

pH = pKa + log {[garam] / [asam]} + Log 

 dlm lar air berion univalen yg kekuatan ionny tdk lbh dr 0,1 atau 0,2 (berdasarkan Debye Huckel), persamaan

menjadi

pH = pKa + log {[garam] / [asam]} - {(0,5 õ) / (1 + õ)}

µ = koefisien aktivitas/kekuatan ion

Contoh soal

 Lar dapar mgd 0,05 mol/L as formiat & 0,1 mol/L natrium formiat (pKa as formiat = 3,75). Kekuatan ion lar adalah 0,1. hitunglah (a) pH dgn

memperhitungkan koreksi koefisien keaktifan dan tentukan (b) nilai pH tanpa koreksi koefisien

keaktifan

 pH = 3,75 + log(0,1/0,05) – [(0,5√0,1)/(1 + √0,1)]

= 3,93

 pH = 3,75 + log(0,1/0,05) = 4,05

Faktor-faktor pH larutan Dapar

 Penambahan garam2 netral ke dlm larutan dapar / dilakukan pengenceran  karena terjadi perubahan kekuatan ion

 Penambahan air dlm jumlah cukup  penyimpangan

positif/negatif karena air dpt mengubah nilai koefisien keaktifan

& jg dpt bertindak sbg asam/basa lemah ⇒ nilai pengenceran (Bates) yaitu perubahan pH menjadi ½ x pH awal

 Nilai pengenceran yg positif menunjukkan harga pH akibat pengenceran, sedangkan nilai pengenceran yg negatif

menunjukkan harga pH akibat pengenceran

 Temperatur berpengaruh terhadap larutan2 dapar (co:dgn adanya peningkatan suhu pH dapar asetat meningkat,

sedangkan pH dapar asam borat-natrium borat turun), pd dapar asam pengaruh perubahan pH relatif kecil, sedangkan pd dapar basa memberikan perubahan signifikan karena adany nilai Kw

Kapasitas Dapar

 Dapar dapat menahan perubahan pH suatu larutan terhadap penambahan asam kuat, basa kuat dan zat2 lain yang dapat menggubah konsentrasi ion hidrogen larutan tsb.

 Besarnya penahanan perubahan pH oleh dapar disebut kapasitas dapar(β), atau efisiensi dapar/

indeks dapar / nilai dapar.

 Van Slyke mendefinisikan kapasitas dapar sbg

perbandingan pertambahan basa kuat / asam kuat dgn sedikit perubahan pH yg terjadi karena

penambahan basa / asam tsb

Kapasitas dapar, β = ∆B / ∆pH

∆B = sedikit penambahan basa kuat ke dalam

larutan dapar sehingga menghasilkan perubahan pH (g/L)

Kapasitas dapar lar memiliki nilai 1 jk penambahan 1 gram ekivalen basa kuat / asam kuat k dlm 1 L lar dapat menghasilkan perubahan sebesar 1 satuan pH Kapasitas dapar bukanlah nilai pasti dr sistem dapar

melainkan bergantung pd jumlah basa yg ditambah dlm lar dapar

Kapasitas dapar terbesar adalah pd saat [garam]/[asam] = 1  pH = pKa

 Van slyke mengembangkan persaman kapsitas dapar menjadi :

β = 2,3 C x (Ka [H3O⁺]) / (Ka + [H3O⁺])²

C adalah konsentrasi dapar total, yaitu jml konsentrasi molar asam & garam.

persamaan ini memungkinkan menghitung kapasitas dapar pd konst ion hidrogen berapapun besarnya, walau larutan dapar tdk ditambahkan asam atau basa.

Contoh soal : Pd lar dgn konsentrasi ion hidrogen sebesar

1,75x10^-5 (pH = 4,76), lar tsb mgd 0,1 mol/L as asetat dan 0,1 mol/L natrium asetat, serta memiliki tetapan disosiasi 1,75x10^-

5. Tentukan berapa kapasitas dapar lar!

 Kapasitas dapar bergantung pada

1. perbandingan [garam] / [asam], akan meningkat jika perbandingan tsb menuju 1

2. besarnya konsentrasi masing2 komponen dapar,

dapar semakin efisien bila konsentrasi garam dan asam meningkat

• Kapasitas dapar maksimum terjadi bila pH = pKa atau [H3O⁺] = Ka

dengan menganti Ka dengan [H3O⁺]

β = 2,303 C x ([H3O⁺]²) / (2 x [H3O⁺])²

= 0,576 C

Kurva Netralisasi & Kapasitas Dapar

 Reaksi 1 ekivalen asam dgn 1 ekivalen basa  reaksi netralisasi

 Netralisasi 10 ml HCl 0,1 N & 10 mL asam asetat 0,1 N oleh NaOH 0,1 N

pengambaran pH terhadap mL NaOH yg ditambahkan menghasilkan kurva titrasi

* larutan HCl 0,1 N = mempunyai pH 1, keaktifan diabaikan karna terion sempurna

* penambahan 5 mL NaOH akan menetralisir 5 mL HCl, dan menyisakan 5 ml HCl mula2, sehingga

[H3O⁺] = 5/15 x 0,1 = 0,033 mol/L ( maka pH=1,48)

* jika ditambahkan lagi 5 mL NaOH, seluruh HCl diubah menjadi Natrium Klorida, maka pH larutan menjadi 7 (titik ekuivalen titrasi)

 Hal tsb menunjukkan bahwa pH tdk berubah scr signifikan ad seluruh asam ternetralisasi

 Lar asam kuat memiliki kapasitas dapar yg tinggi

< pH 2, sedangkan basa kuat mempunyai kapasitas dapar yg tinggi > pH 12

 Kapasitas dapar total dr larutan asam kuat / basa kuat dlm air pd setiap harga pH merupakan jumlah

kapasitas masing2 lar,  = 2,303 ([H3O⁺] + [OH^-])

Dapar di Bidang Farmasi

 Larutan dapar sering kali dipakai pada bidang

farmasi, khususnya dalam pembuatan obat mata.

 Beberapa larutan dapar yang digunakan pada sediaan farmasi :

1. Gifford

menggunakan larutan asam borat dan

monohidrasi natrium karbonat, bila dicampur dalam berbagai perbandingan menghasilkan larutan dapar dengan pH 5-9

2. Sorensen

campuran garam2 natrium fosfat sbg larutan dapar dgn pH 6-8, kemudian ditambahkan NaCl dgn tujuan agar didapat larutan yg isotonis dgn cairan tubuh

3. Palitzch, Hind & Goyan

membuat campuran asam borat, natrium borat & NaCl

secukupnya untuk membentuk larutan isotonis. Larutan ini digunakan untuk obat mata dgn trayek pH 7-9

4. Clark-Lubs :

• campuran HCl & KCl (pH 1,2 – 2,2),

• camp HCl & kalium hidrogen ptalat (ph 2,2 – 4,0),

• camp NaOH & kalium hidrogen ptalat (pH 4,2 – 5,8),

• camp NaOH & KH2PO4 (pH 5,8 – 8,0),

• camp H3BO3 & NaOH & KCl (pH 8,0 – 10,0)

Penyediaan Larutan Dapar Farmasi

 Seorang farmasis harus dapat membuat sistem dapar, yang mungkin tidak ada dalam literatur, langkah2 yang harus diperhatikan dalam

menyiapkan sebuah dapar adalah :

1. Pilihlah satu asam lemah yg memiliki pKa yg hampir sama dengan pH dapar yang akan

dibuat, tujuannya agar didapat kapasitas dapar yg maksimum

2. Dengan menggunakan persamaan dapar, hitung perbandingan garam dan asam lemah yg

diperlukan agar dicapai pH yg diinginkan

3. Perkirakan konsentrasi garam dan asam yang diperlukan agar diperoleh kapasitas dapar yang sesuai. Besarny konsentrasi cukup berkisar antara 0,05 – 0,5 M & kapasitas dapar 0,01 – 0,1

4. Perhatikan juga; bahan2 kimia yg tersedia,

sterilitas larutan akhir, kesabilan obat dan dapar dalam jangka lama, harga bahan, harus tidak

toksik

5. Tentukan besarnya pH dan kapasitas dapar

larutan yg telah diberi dapar dengan pH meter.

Pengaruh kapasitas dapar & pH pd Iritasi Jaringan

 Larutan yg dipakai pd jaringan2 / scr parentral dpt

menyebabkan iritasi bila pH larutan itu berbeda jauh dr pH cairan tubuh yg bersangkutan  harus

mempertimbangkan hal ini ketika membuat larutan obat mata, produk parentral & cairan u permukaan tubuh.

 Selain pH lar, jg harus mempertimbangkan kapasitas

dapar & vol yg digunakan  vol cairan tubuh dimana lar dapar tsb akan bersatu

 Larutan2 parental yg di injeksikan ke darah biasanya tdk diberi dapar atau diberi dapar berkapasitas rendah sehingga dapar darah dgn mudah membawa mereka ke dlm trayek pH fisiologis

 Iritasi jaringan akibat perbedaan pH yg besar antara

lar sampel dgn lingkungan fisiologis akan minimal jika:

 kapasitas dapar lar makin rendah,

 vol dgn konsentrasi tertentu makin kecil, dan

 volume serta kapasitas dapar cairan fisiologis makin besar

 Trayek pH agar tdk terjadi iritasi tdk dpt dibuat mutlak tp lebih bergantung pd penggunaan jenis dapar 

perbedaan kapasitas dapar & respon fisiologis dr berbagai jenis ion

Larutan Dapar Isotonis

 Disamping menentukan pH yang sesuai, larutan

farmasi yang diperuntukkan bagi membran2 tubuh yang halus harus mempunyai tekanan osmotis yang sama dengan cairan tubuh.

 Larutan yang isotonis tidak akan menyebabkan

jaringan membengkak atau berkontraksi bila mereka kontak dan juga tidak akan menyebabkan rasa tidak enak bila diteteskan ke mata, saluran hidung, darah atau jaringan tubuh lainnya. Contonya adalah larutan NaCl isotonis atau NaCl fisiologis (0,9%)

 Larutan yg mempunyai konsentrasi garam & tekanan osmotik yg sama dgn konsentrasi & tekanan osmotik sel darah merah, dikatakan larutan isotonis dgn darah

 Jika sel darah merah disuspensikan dgn larutan NaCl 2%, maka air dlm sel akan keluar melalui membran sel tsb sampai konsentrasi garam di dua sisi membran

eritrosit sama. Keluarnya air menyebabkan sel mengerut

& mengecil (creaneted). Ini merupakan larutan garam yg hipertonis dgn darah.

 Jika darah dicampur dgn NaCl 0,2%, air akan memasuki sel darah akibatnya sel akan membengkak & pecah dgn membebaskan hemoglobin (peristiwa hemolisis). Ini merupakan larutan garam yg hipotonis dgn darah

 Larutan obat yg isoosmotik dgn darah akan isotonis jika sel darah tdk permeabel terhadap molekul2 zat terlarut & hanya permeabel terhadap pelarut (air) saja

 Istilah isotonis dibatasi u larutan2 yg memiliki tekanan osmotik yg = membran2 tertentu

 Nilai isotonis = konsentrasi lar natrium klorida dlm air dimana sifat2 koligatifny = lar fisiologis

 Lar NaCl 0,9% dikatakan isotonis dgn cairan fisiologis karena titik beku lar NaCl = titik beku darah & air mata

Pengukuran Tonisitas

 Tonisitas larutan dapat ditentukan dengan menggunakan:

 metode hemolisis : pengaruh berbagai larutan obat diperiksa berdasarkan efek yg timbul ketika

disuspensikan dengan darah

 Metode kuantitatif : lar hipotonis akan membebaskan oksihemoglobin dlm perbandingan yg sama dgn jml sel yg dihemolisisny  dpt ditentukan faktor van’t Hoff  dibandingkan dgn nilai krioskopik, koefisien keaktifan &

koefisien osmosis

 Metode sifat koligatif :

 pengukuran perubahan temperatur yg naik dr perbedaan tekanan uap sampel terisolasi yg

ditempatkan dlm sebuah ruang dgn kelembaban yg tetap.

 Menentukan titik beku larutan yg = dgn titik beku darah

& air mata yaitu -0,52⁰C

 Perhitungan tonisitas dgn harga Liso

∆Tf = kf . m

= L iso . c

L iso = penurunan titik beku larutan pada keadaan isotonis.

C = molaritas

Tabel Liso

Tipe Nilai Liso Contoh

Nonelektrolit 1,9 Sukrosa, gliserin, urea Elektrolit lemah 2,0 As borat, kokain, luminal Elektrolit bibivalen 2,0 MgSO4, ZnSO4

Elektrolit uni-univalen 3,4 NaCl, natrium luminal Elektrolit unibivalen 4,3 Na2SO4, atropin sulfat Elektrolit biunivalen 4,8 ZnCl2, CaBr2

Elektrolit unitrivalen 5,2 Natrium sitrat, Natrium fosfat Elektrolit triunivalen 6,0 AlCl3

Elektrolit tetra borat 7,6 Natrium borat, kalium borat

Pengaturan Tonisitas dan pH

 Untuk menghitung jumlah natrium klorida, dekstrosa atau zat2 lain yg ditambahkan ke larutan obat agar tetap isotonis, dpt digunakan metode golongan I (ditambahkan NaCl atau zat lain agar tercapai titik beku larutan sebesar -0,52^o) dan golongan II

(sejumlah air ditambahkan ke larutan obat agar larutan tsb isotonis)

 Metode golongan I

metode Krioskopik dan metode ekuivalen NaCl

 Metode golongan II

metode White-Vincent dan metode Sprowls

 Metode Krioskopik

∆Tf = L iso . C

%sampel/%zat pengisotonis = PTB zat pengisotonis/PTB sampel yg hrs diisotoniskan

 Metode ekuivalen NaCl : untuk larutan (1L) yg

mengandung 1 gram obat yg ekuivalen dgn sejml NaCl

∆Tf = L iso . (1 gram/BM)

∆Tf = L iso . (E/BM) ⇒ E = 17 . (Liso/BM)

 Metode White-Vincent : melibatkan penambahan air dlm lar obat  lar isotonis

V = w . E . 111,1

v = vol lar yg dibuat, w = berat obat, E = ekivalen NaCl