FISIOLOGI CAIRAN DAN ELEKTROLIT


FISIOLOGI CAIRAN DAN ELEKTROLIT

 

Sifat-Sifat Air

Air memiliki sifat-sifat penting , antara lain:

* Konsentrasi molar sangat tinggi

* Konstanta dielektrik besar

* Konstanta disosiasi sangat kecil

Konsentrasi air dalam sistem biologis sangat tinggi: 55.5 Molar pada 37 oC. Ini hampir 400 kali konsentrasi zat yang paling pekat dalam tubuh (yakni [Na+] dalam CES = 0.14M, [K+] dalam CES = 0.15 M). Makna dari ini adalah air merupakan sumber ion hidrogen yang tidak habis-habisnya untuk tubuh.

Perhitungan Konsentrasi Air

Berat Molekul H2O = (1 + 1 + 16) = 18, jadi satu mol = 18 gram

Satu ml Air beratnya kira-kira 1 gram (jadi 1 liter beratnya 1000 gram)

Oleh karena itu: [H2O] = 1000/18 = 55.5 mol/L

Konstanta dielektrik besar artinya zat-zat yang molekulnya mengandung ikatan ionik akan cenderung berdisosiasi dalam air, menghasilkan larutan yang mengandung ion. Ini terjadi karena sebagai pelarut air menolak tarikan elektrostatik antara ion positif dan ion negatif yang mencegah menyatunya zat-zat ionik. Ion-ion suatu garam diikat oleh kekuatan ion yang didefinisikan sebagai Hukum Coulomb

Hukum Coulomb

F = (k.q1.q2)/D.r2

Di mana:

* F = daya antara dua muatan listrik q1 dan q2 pada jarak r

* D = konstanta dielektrik dari pelarut

Konstanta dielektrik yang besar dari air berarti daya antar ion dalam suatu garam sangat berkurang, sehingga memungkinkan ion untuk memisah. Ion-ion yang memisah ini dikelilingi oleh ujung-ujung kutup air yang bermuatan berlawanan dan menjadi terhidrasi. Penyusunan ini cenderung dilawan oleh gerakan thermal acak dari molekul-molekul. Molekul air selalu berikatan satu sama lain melalui empat ikatan hidrogen dan usunan struktur ini menahan gerakan thermal acak. Sebenarnya ikatan hidrogen inilah yang menyebabkan besarnya konstanta dielektrik.

Air sendiri berdisosiasi menjadi ion tetapi konstanta disosiasi sangat kecil (kw = 4.3 x 10-16 mmol/L). Anehnya walaupun kecil, pengaruhnya terhadap sistem biologi sangat besar. Ini disebabkan disosiasi air menghasilkan proton (H+). Proton sangat reaktif dan memiliki makna biologis sekalipun konsentrasinya kecil.

Makna Fisiologis dari Sifat-Sifat Air

Sifat

Makna

Kosentrasi molar tinggi

Sumber H+ yang tidak habis-habis

Konstanta dielktrik besar

Memungkinkan zat-zat ionik larut sehingga menghasilkan spesies bermuatan

Konstanta disosiasi sangat kecil

Menghasilkan [H+] dalam jumlah sangat sedikit tetapi mempunyai efek biologis penting.

Air bersifat polar karena elektron-elektron yang bermuatan negatif yang mengikat hidrogen ke oksigen, hampir selalu berada di dekat atom oksigen. Akibatnya atom oksigen agak negatif sedangkan atom hidrogen agak positif.

 

 

 

 

 

Di dalam air, NaCl akan terdisosiasi, di mana Cl- akan "melekat" ke atom H, sedangkan Na+ ke atom O.

 

Karena massa dari H sangat kecil , maka di dalam suatu larutan selalu akan terjadi “proton jumping”. Hal ini penting dalam pembahasan Asam-Basa, di mana jika penambahan Na+ jauh lebih besar dari Cl-, maka OH- yang lebih dominan (basa), sedangkan bila Cl- jauh lebih banyak dari Na+, maka H3O+ yang lebih dominan(asam).

Komposisi Elektrolit

mEq/L

Intraselular

Ekstraselular

Plasma Darah

Interstisial

Kation

 

 

 

Na+

15

142

144

K+

150

4

4

Ca++

2

5

2.5

Mg++

27

3

1.5

Anion

 

 

 

Cl-

1

103

114

HCO3-

10

27

30

HPO4=

100

2

2

SO4=

20

1

1

Asam organik

-

5

5

Protein

63

16

6

Natrium

Ion natrium (Na+) merupakan ion terbanyak di cairan ekstraselular, yakni kira-kira 90% dari kation ekstraselular. Na+ sangat penting dalam imbang cairan dan elektrolit, karena jumlahnya hampir separuh dari osmolaritas cairan ekstraselular (142 dari 290 mOsmol/liter). Kadar normal 135 -145 mEq/L. Kadar Na+ yang tinggi diekstraselular dan kadar K+ yang tinggi di intraselular diatur oleh saluran ion natrium yang membuka menutup melalui perubahan voltase, serta adanya pompa Na+/K+ -ATPase. (lihat clip di bawah). Pompa ion ini bekerja mengeluarkan 3 Na+ untuk bertukar dengan 2 K+.

Aliran Na+ melalui saluran natrium (voltage-gated sodium channel) yang terdapat pada membran sel juga diperlukan untuk pembentukan dan penghantaran action potential di neuron dan sel otot. Kadar Na+ dalam darah diatur oleh aldosteron, ADH (antidiuretic hormone) dan ANP (atrial natriuretic peptide).