Dokumen tersebut membahas tentang peran penting air dalam kehidupan dan biokimia. Air mampu melarutkan berbagai molekul polar dan bermuatan melalui ikatan hidrogen, yang memungkinkan terjadinya reaksi kimia dan proses biologis. Struktur air dipengaruhi oleh ikatan hidrogen antar molekul air, sementara sifat asam dan basa lemah dalam larutan air memungkinkan terjadinya penyanggaan pH yang vital bagi kehidupan.

1. Air, pH, dan
Larutan
Penyangga

2. • Menunjukkan alasan kegunaan air dalam kehidupan.
• Menunjukkan bagaimana air berperan dalam reaksi
biokimia.
• Mengetahui interaksi yang terjadi di antara berbagai
molekul dalam air.
• Menunjukkan bagaimana molekul terlarut dalam air dapat
mengubah sifat air.
• Menunjukkan bagaimana sifat asam dan basa lemah
dalam air.
• Menunjukkan bagaimana larutan penyangga bekerja dan
mengapa kehidupan membutuhkannya.
Tujuan perkuliahan:

3. Struktur Air

4. Bandingkan dengan
3-DIMENSIONAL VIEW OF AMMONIA MOLECULE

6. Ikatan Hidrogen dari Air
Kristal Es
Satu molekul H2O dapat
berinteraksi dengan 4
molekul air lainnya
•Es: 4 ikatan-H per molekul air
•Air: 2.3 ikatan-H per molekul air

7. Es

8. Ikatan Hidrogen yang Sering Ditemukan
dalam Biokimia

9. Beberapa Ikatan Hidrogen yang Penting dalam
Sistem Biologi

10. Kekuatan Ikatan Hidrogen dan Posisi Antar Molekul

11. Pentingnya Ikatan Hidrogen
• Penyebab sifat unik dari air
• Penentu struktur dan fungsi protein
• Penentu struktur dan fungsi DNA
• Penentu struktur dan fungsi polisakarida
• Penentu pengikatan substrat oleh enzim
• Penentu pengikatan hormon oleh reseptor
• Penentu kecocokan mRNA dan tRNA
“I believe that as the methods of structural chemistry are further applied to
physiological problems, it will be found that the significance of the hydrogen
bond for physiology is greater than that of any other single structural feature.”
–Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, 1939

12. Air sebagai Pelarut
• Air adalah pelarut yang buruk bagi senyawa
nonpolar
– gas nonpolar
– senyawa yang memiliki gugus aromatik
– senyawa berantai alifatik
• Air adalah pelarut yang baik bagi senyawa yang
sifatnya polar dan bermuatan
– asam amino dan peptida
– molekul alkohol kecil
– karbohidrat

15. Pelarutan dan Lapisan Hidrasi (Air)

17. Tekanan Osmotik

18. Tanggapan Sel terhadap Tekanan Osmotik

19. Penggunaan Tekanan Osmotik pada Tumbuhan

20. Penggunaan Tekanan Osmotik pada Tumbuhan
Untuk Perlindungan terhadap Angin

21. Isolasi Senyawa Hidrofobik

22. Pengaruh Hidrofobik
• Berkumpulnya atau melipatnya senyawa
nonpolar yang berada di dalam larutan air
• Merupakan penyebab terjadinya:
– pelipatan protein
– asosiasi protein-protein
– pembentukan misel lipida
– pengikatan hormon steroid ke reseptornya
• Bukan disebabkan kekuatan tarik-menarik antar
molekul-molekul nonpolar

24. Bagaimana detergen bekerja?

25. Ionisasi Air

26. Ionization of Water
H20 + H20 H3O+
+ OH-
Keq= [H+
] [OH-
]
[H2O]
H20 H+
+ OH-
Keq=1.8 X 10-16
M
[H2O] = 55.5 M
[H2O] Keq = [H+
] [OH-
]
(1.8 X 10-16
M)(55.5 M ) = [H+
] [OH-
]
1.0 X 10-14
M2
= [H+
] [OH-
] = Kw
Jika [H+
]=[OH-
] maka [H+
] = 1.0 X 10-7

28. Tingkatan pH
 Dibuat oleh Sorenson (1902)
 [H+] berkisar antara 1M and 1 X 10-14
M
menggunakan skala log memudahkan
notasi
 pH = -log [H+
]
pH netral = 7.0

29. Kesetimbangan Asam dan Basa Lemah
•Asam dan Basa kuat – mengalami disasosiasi total
•Asam dan Basa lemah – mengalami disasosiasi sebagian
•Aktivitas enzim peka terhadap pH
•Asam dan Basa lemah memainkan peran penting dalam
menentukan struktur/fungsi protein

30. Asam Karbonat
H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ H+
+ HCO3
-
Jika dilihat reaksi kesetimbangan di paruh ke 2:
K (equilibrium constant) =
Jika ditata ulang dengan di’negatif-log’kan :
-log10 Ka = -log10
-log10 Ka = -log10 [H+
] -log10
[H+
] x [HCO3
-
]
[H2CO3]
[H+
] x [HCO3
-
]
[H2CO3]
[HCO3
-
]
[H2CO3]

31. Asam Karbonat
-log10 Ka = -log10 [H+
] -log10
-log10 [H+
] = -log10 Ka + log10
pH = pKa + log10 Persamaan Henderson Hasselbalch
Jika disasumsikan bahwa di reaksi paruh pertama:
[H2CO3] = 0.03 x Pa.CO2
Maka, persamaan Henderson Hasselbalch menjadi:
pH = pK + log10
[HCO3
-
]
[H2CO3]
[HCO3
-
]
[H2CO3]
[HCO3
-
]
[H2CO3]
[HCO3
-
]
0,03 x [CO2]

32. Nilai pKa ditentukan dengan titrasi

33. Asaam Lemah Memiliki pKa yang Berbeda

34. Asam fosfat memiliki tiga gugus yang
memiliki H+
yang dapat diionisasi dan tiga pKa

36. Larutan Penyangga
• Larutan penyangga adalah suatu larutan yang dapat
menahan perubahan pH ketika ke dalamnya ditambahkan
sejumlah kecil asam atau basa kuat.
• Suatu sistem penyangga dibentuk dari asam lemah dan basa
konjugatnya.
• Kekuatan sangga dari suatu larutan penyangga terjadi di
daerah di sekitar pKa.
• Larutan penyangga berrfungsi efektif di daerah pH di sekitar
(+/-1 pH unit dari pKa)

37. Pasangan Asam/Basa konjugat
HA + H2O A-
+ H3O+
HA A-
+ H+
HA = asam (H+
donor)(Bronstad Acid)
A-
= basa konjugat (H+
akseptor)(Bronstad Base)
Ka & pKa value describe tendency to loose H+
large Ka = stronger acid
small Ka = weaker acid
pKa = - log Ka
Ka = [H+
][A-
]
[HA]

38. A

39. Persamaan Henderson-Hasselbach
1) Ka = [H+
][A-
]
[HA]
2) [H+
] = Ka [HA]
[A-
]
3) -log[H+
] = -log Ka -log [HA]
[A-
]
4) -log[H+
] = -log Ka +log [A-
]
[HA]
5) pH = pKa +log [A-
]
[HA]
HA = asam lemah
A-
= basa konjugat
* Persamaan ini
menggambarkan hubungan
antara pH, pKa dan
konsentrasi larutan
penyangga
HA ↔ H+
+ A-
K e = [H+
][A-
] / [HA] = Ka

40. Kasus ketika terdapat 10% ion asetat dan
90% asam asetat
• pH = pKa + log10
[0.1 ]
¯¯¯¯¯¯¯
[0.9]
• pH = 4.76 + (-0.95)
• pH = 3.81

41. • pH = pKa + log10
[0.5 ]
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
[0.5]
• pH = 4.76 + 0
• pH = 4.76 = pKa
Kasus ketika terdapat 50% ion asetat dan
50% asam asetat

42. • pH = pKa + log10
[0.9 ]
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
[0.1]
• pH = 4.76 + 0.95
• pH = 5.71
Kasus ketika terdapat 90% ion asetat dan
10% asam asetat

43. • pH = pKa + log10
[0.99 ]
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
[0.01]
• pH = 4.76 + 2.00
• pH = 6.76
• pH = pKa + log10
[0.01 ]
¯¯¯¯¯¯¯¯¯
[0.99]
• pH = 4.76 - 2.00
• pH = 2.76
Kasus kegagalan penyanggaan

45. Enzim Memiliki pH optimum untuk Fungsinya

46. Air sebagai Pereaksi