I. Air dan Buffer

AIR Ikatan antar molekul air Titik didih : tinggi Polaritas : momen dipol tinggi Tetapan dielektrik : tinggi

Struktur air Hydrogen bond network of waters

Sifat fisika air

Struktur Es Dalam keadaan membeku, molekul air membentuk maksimum 4 ikatan hidrogen, sehingga tercipta kisi kristal yang teratur. Dalam keadaan cair, jumlah ikatan hidrogen rata-rata adalah 3,4.

Interaksi molekul air dengan zat terlarut Pembentukan ikatan hidrogen Interaksi elektrostatik Interaksi molekul air dengan zat terlarut mengganggu jaringan ikatan hidrogen antar molekul air, tetapi gangguan ini dikompensasi oleh pembentukan ikatan hidrogen baru dengan zat terlarut atau oleh pembentukan interaksi eletrostatik antara ion dan molekul air.

Interaksi air dengan molekul non-polar Gangguan molekul non-polar terhadap putusnya jaringan ikatan hidrogen tidak terkompensasi dengan pembentukan ikatan baru. Oleh karena itu entalpi pelarutan (Hsol < 0). Pelarutan molekul non-polar juga akan menurunkan entropi (S < 0). Molekul air disekitar molekul non-polar akan memaksimalkan ikatan hidrogennya mirip dengan struktur air. Struktur air ini disebut “clathrate”.

Interaksi molekul air dengan molekul amphipatik Amphipatik adalah suatu senyawa yang mengandung gugus hidrofil dan hidrofob

Interaksi molekul air dengan molekul amphipatik Molekul-molekul air memaksa lipida untuk berasosiasi dan meletakan ujung polar ke bagian luar

Pembentukan misel Motivasi pembentukan misel adalah untuk menaikan kembali entropi air yang terkekang disekitar bagian lipid yang nonpolar. Alasan ini pula yang mendasari terbentuknya interaksi hidrofobik.

Kenaikan entropi air juga menjadi pendorong interaksi enzim dan substrat.

Tipe interaksi non-kovalen

Sifat interaksi nonkovalen Interaksi nonkovalen memerlukan energi lebih kecil untuk diputuskan dibanding ikatan kovalen. Interaksi nonkovalen diperlukan untuk menjaga struktur tiga dimensi makromolekul dan untuk menstabilkan asosiasi spesifik antar makromolekul.

Multiple weak bonds stabilize large molecule interactions

Isotonik, hipertonik, dan hipotonik

Ionisasi Air Air terstruktur dapat terionisasi secara spontan Hanya sebagian kecil fraksi dari molekul air yang terionisasi. Ionisasi menghasilkan ion hidronium dan hidroksida. [H3O+] [OH-] Satu untuk satu Ionisasi menghasilkan suatu larutan netral

Ionisasi Air Persamaan Ionisasi H2O + H2O H3O+ + OH- [H3O+][OH-] H2O Keq = [H3O+][OH-] [H2O]2 H2O [H+][OH-] Keq = [H2O] [H2O] = 1000 g / 18 g/gMwt = 55.5 M

1 x 10-7 = [H+] dalam suatu larutan netral Ionisasi Air [H2O] x Keq = [H+][OH-] [55.5] x (1.8 x 10-16) = 1 x 10-14 1 x 10-14 = [H+][OH-] Since [H+] = [OH-] 1 x 10-14 = [H+]2 1 x 10-7 = [H+] dalam suatu larutan netral

Ionisasi Air pH + pOH = 14 pH = -log [H+] pOH = -log[OH-] pKw = -log[10-14] = 14 pKa = -log Ka Sehingga: Jika [H+][OH-] = 1 x 10-14 Maka; -log[H+] + -log[OH-] = -log 1 x 10-14 pH + pOH = 14

PERSAMAAN HENDERSON-HASSELBALCH HA H+ + A- Ka = [H+][A-] [HA] pH = pKa + log [A-] [HA] [H+] = [HA] [A-] Ka Ambil nilai log dari kedua suku: log [H+] = log Ka + log [HA] [A-] Dikalikan dengan -1 [A-] [HA] log [H+] = log Ka + log

Ampholit dan poliampholit Banyak senyawa biomolekul mengandung gugus asam/basa lemah. Ampholit: suatu molekul yang memiliki kedua gugus asam dan basa. Contoh asam amino. Protein adalah poliampholit. Muatan ampholit bergantung pada pH. pH rendah ampholit bermuatan positif pH tinggi ampholit bermuatan negatif pH pada keadaan ampholit isoelektrik diberi simbol pI

Pengaruh pH pada konsentrasi spesi ampholit

Pengaruh pH terhadap aktivitas Respons gugus asam/basa dalam biomolekul terhadap perubahan pH dalam daerah fisiologisnya sangat penting terhadap fungsinya.

Perubahan pH fisiologis banyak yang berhubungan dg proses di dalam sel

Kebergantungan muatan makroion terhadap pH

Makroion dalam larutan garam

Efek kekuatan ion pada kelarutan makroion Pada kekuatan ion rendah, atmosfer counterion memiliki kerapatan yang rendah, sehingga interaksi elektrostatik antar makroion masih kuat  asosiasi makroion (agregasi)  kelarutan rendah. Semakin tinggi kekuatan ion  kerapatan atmosfer counter ion bertambah  interaksi elektrostatik antar makroion teredam oleh atmosfer counterion  agregasi dapat dicegah  kelarutan meningkat. (Salting in)

Salting out Pada konsentrasi garam yang sangat tinggi, air yang digunakan untuk mensolvasi protein diambil untuk menghidrasi counterion. Hal ini menyebabkan pengendapan protein. Kondisi ini disebut salting out. Salting in dan salting out banyak dimanfaatkan dalam pemurnian protein. Contoh: pemisahan protein dengan fraksinasi amonium sulfat.

Air sebagai reaktan