Skema Asidosis dan Alkalosis pada pH Darah (Terapan Materi Larutan Peyangga - Kimia SMA)

Skema asidosis dan alkalosis pada pH darah berikut merupakan salah satu terapan pokok bahasan larutan penyangga. Fokus perhatiannya pada perbandingan konsentrasi komponen asam dan basa konjugat pada darah. Karena perbandingan asam dengan basa konjugat tidak semestinya maka terjadi keadaan asidosis dan alkalosis. Berikut prinsip dasar untuk keadaan asidosis dan alkalosis. urip.info

Reaksi dasar dalam metabolisme pernapasan:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^–
$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[CO_2]}\right)}$
Karena [CO₂] ≈ [H₂CO₃] persamaan tersebut dapat ditulis:
$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_2CO_3]}\right)}$
Dalam pH darah normal biasanya perbandingan [HCO₃^–] dengan [CO₂] atau [H₂CO₃] adalah 20 : 1 dan pKa = 6,1 (pada suhu fisiologis, bukan suhu standar) sehingga pH darah:
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log \left(\dfrac{20}{1}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log ~20}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + 1{,}3}$
$\mathsf{pH = 7{,}4 }$urip.info

Komponen utama pada sistem penyangga darah adalah [H₂CO₃] dan [HCO₃^–]. Bila konsentrasi dalam darah tidak dalam perbandingan 20:1 maka pH darah tidak normal. Hal ini sering disebut sebagai gangguan kesetimbangan jumlah komponen penyangga darah.

Kondisi tidak normal, untuk konsentrasi [H₂CO₃] berlebih akibat berbagai faktor disebut asidosis pernapasan (respiratorik); untuk konsentrasi [H₂CO₃] berkurang akibat berbagai faktor disebut alkalosis pernapasan.

Kondisi tidak normal, untuk konsentrasi [HCO₃^–] berkurang akibat berbagai faktor disebut asidosis metabolik; untuk konsentrasi [HCO₃^–] berlebih akibat berbagai faktor disebut alkalosis metabolik.

---

A. Kasus Asidosis Pernapasan
Asidosis pernapasan sering disebut kelebihan H₂CO₃ primer (primary H₂CO₃ excess), pH darah bersifat asam akibat kelebihan H₂CO₃.
Misal perbandingan [HCO₃^–] dengan [H₂CO₃] adalah 20 : 4
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^–
$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_2CO_3]}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log \left(\dfrac{20}{4}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log ~5}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + 0{,}7}$
$\mathsf{pH = 6{,}8 }$urip.info

Asidosis pernapasan ini total [CO₂] dalam darah meningkat, yang berdampak meningkatnya [H₂CO₃] kemudian kesetimbangan bergeser ke kanan dan konsentrasi H⁺ juga meningkat, akibatnya pH darah lebih rendah dari pH darah normal. Secara lambang dapat dituliskan:

↑[H₂CO₃] ⇒ ↑[H⁺] ⇒ ↓pH

Agar pH darah kembali normal (semula lebih rendah dari pH darah normal) maka perlu menurunkan [CO₂] atau atau menurunkan [H₂CO₃] atau menurun [H⁺].

Ingat reaksi dasar:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^–

Perlu upaya agar reaksi bergeser ke kanan sehingga proporsi basa lebih besar. Menambah komponen di ruas kiri akan meningkatkan komponen basa.

---

B. Kasus Alokolisis Pernapasan
Alkalosis pernapasan sering disebut kekurangan H₂CO₃ primer (primary H₂CO₃ deficit), pH darah bersifat basa akibat kekurangan H₂CO₃.
Misal perbandingan [HCO₃^–] dengan [CO₂] atau [H₂CO₃] adalah 20 : 0,5
$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_2CO_3]}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log \left(\dfrac{20}{0{,}5}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log ~40}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + 1{,}6}$
$\mathsf{pH = 7{,}7}$urip.info

Alkalosis pernapasan ini total [CO₂] dalam darah menurun, yang berdampak menurunnya [H₂CO₃] kemudian kesetimbangan bergeser ke kiri dan konsentrasi H⁺ menurun, akibatnya pH darah lebih tinggi dari pH darah normal.

Secara lambang dapat dituliskan

↓[H₂CO₃] ⇒ ↓[H⁺] ⇒↑pH

Agar pH darah kembali normal (semula lebih tinggi dari pH darah normal) maka perlu meningkatkan [CO₂] atau menaikkan [H₂CO₃] sehingga menurunkan pH.

Caranya adalah dengan menambah atau meningkatkan [HCO₃^–] sehingga [H₂CO₃].

Meningkatkan [HCO₃^–] reaksi bergeser ke kiri atau menaikkan [H₂CO₃].

---

C. Kasus Asidosis Metabolik
Asidosis metabolik sering disebut kekurangan alkali primer (primary alkali deficit), pH darah bersifat asam akibat kekurangan HCO₃^–.
Misal perbandingan [HCO₃^–] dengan [H₂CO₃] adalah 10 : 1

$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_2CO_3]}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log \left(\dfrac{10}{1}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log ~10}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + 1{,}0}$
$\mathsf{pH = 7{,}1 }$urip.info

Karena [HCO₃^–] berkurang maka sistem kesetimbangan larutan penyangga darah bergeser ke kanan dan konsentrasi H⁺ meningkat, akibatnya pH darah lebih rendah dari pH darah normal. Secara lambang dapat dituliskan:

↓[HCO₃^–] ⇒ ↑[H⁺] ⇒ ↓pH

Agar pH darah kembali normal (semula lebih rendah dari pH darah normal) maka perlu meningkatkan [HCO₃^–] sehingga dapat menurun [H⁺] dan menaikkan pH.

HCO₃^– akan bereaksi dengan H⁺ yang semula konsentrasinya relatif tinggi akan menjadi normal kembali.

Dengan meningkatkan [HCO₃^–] dan mengurangi jumlah [H₂CO₃] berarti menurunkan [H⁺] sehingga reaksi bergeser ke kiri.

---

D. Kasus Alokolisis Metabolik
Alkalosis metabolik sering disebut kelebihan basa primer (primary alkali excess). pH darah bersifat basa akibat kelebihan HCO₃^–.
Misal perbandingan [HCO₃^–] dengan [CO₂] atau [H₂CO₃] adalah 40 : 1
$\mathsf{pH = pK_a + log \left(\dfrac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_2CO_3]}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log \left(\dfrac{40}{1}\right)}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + log ~40}$
$\mathsf{pH = 6{,}1 + 1{,}60}$
$\mathsf{pH = 7{,}78}$urip.info

Karena [HCO₃^–] berlebih maka sistem kesetimbangan larutan penyangga darah bergeser ke kiri dan konsentrasi H⁺ menurun, akibatnya pH darah lebih tinggi dari pH darah normal. Secara lambang dapat dituliskan

↑[HCO₃^–]⇒ ↓[H⁺] ⇒↑pH

Agar pH darah kembali normal (semula lebih tinggi dari pH darah normal) maka perlu meningkatkan [H₂CO₃] untuk mengurangi [HCO₃^–].urip.info

Menurunkan [HCO₃^–] berarti menaikkan [H⁺] sehingga reaksi bergeser ke kanan.

CMIIW.

---

Referensi: Textbook of Medical Biochemistry, Edisi kedelapan, halaman 720-722, oleh: Chatterjea & Shinde, 2012, Jaypee Brothers Medical Publishers.
Tambahan referensi:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3961885/