KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN
Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan gas dalam darah berarti kemampuan suatu gas dalam kuantitas maksimal yang dianggap sebagai terlarut untuk larut dalam darah. Pembahasan ini menjelaskan bagaimana gas-gas yang dihirup dapat larut dalam darah dilihat dari segi biokimiawi. Sebelum membahas kelarutan gas dalam darah ada baiknya kita membahas dahulu prinsip kelarutan gas dalam cairan baik secara fisika dan secara kimiawi, faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan gas dalam cairan, bentuk-bentuk transfer oksigen dalam darah, bentuk-bentuk transfer karbondioksida dalam darah, hukum aksi masa dalam kelarutan oksigen dan carbondioksida dalam darah dan efek dekompresi.
KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN
Kelarutan gas dalam cairan berarti kemampuan gas yang bertindak sebagai terlarut untuk dapat larut dalam cairan yang bertindak sebagai pelarut masing-masing pada komposisi dan jumlah tertentu.
Prinsip kelarutan gas dalam cairan adalah "like dissolve like" yang berarti zat pelarut dan terlarut saling melarutkan, apabila mempunyai kemiripan kepolaran. Kepolaran dalam ikatan kimia adalah suatu keadaan dimana distribusi penyebaran elektron tidak merata atau elektron lebih cenderung terikat pada salah satu atom. Jadi suatu gas akan larut dalam cairan jika mirip kepolarannya sehingga saling melarutkan. Senyawa polar adalah senyawa yang terbentuk akibat adanya suatu ikatan antar elektron pada unsur-unsurnya, senyawa dikatakan polar jika ada perbedaan keelektronegatifan. contohnya NH3 yaitu ada unsur N(-) dan H(+) (perhatikan positif dan negatifnya, berarti ada perbedaan keelektronegatifannya yang dalam hal ini disebut senyawa polar)
Jadi gas yang sama sifat keelektonegatifan dengan pelarut dalam hal ini cairan, maka gas itu akan larut. Sayangnya kebanyakan gas bersifat Non polar dan pelarut dalam hal ini cairan kebanyakan bersifat polar. Jika dua senyawa mempunyai kepolaran yang sama maka akan saling melarutkan, tetapi jika senyawa yang satu Non polar dan yang satunya lagi polar, maka tidak akan atau sedikit terjadi kelarutan. Contohnya NH3 + H2O ini akan saling mudah untuk melarutkan karena disebabkan sama kepolarannya (perbedaan keelektronegatifan) juga disebabkan adanya ikatan hidrogen.
Kelarutan suatu gas dalam cairan dapat terjadi baik secara fisika maupun secara kimia.
Kelarutan gas secara fisika dimana Gas terlarut tanpa bereaksi dengan pelarutnya. Kelarutan gas secara fisika sangat kecil, hal ini terjadi karena perbedaan kepolaran antara gas dan pelarutnya juga kecil, contoh kelarutan gas 02, N2 atau H2 dalam air. Jadi gas 02, N2 atau H2 kecil kelarutannya dalam air karena perbedaan kepolarannya kecil. Gas 02, N2 atau H2 merupakan gas-gas diatomik atau dua atom non polar yang dimana karena non polar berarti tidak ada perbedaan keelektronegatifan.
Kelarutan gas secara kimiawi dimana Gas yang terlarut bereaksi dengan pelarutnya, sehingga kelarutan gas menjadi lebih besar. kelarutan gas secara kimiawi sangat besar karena perbedaan kepolarannya sangat besar, contoh : NH3 + H2O. dalam reaksi ini juga terjadi jembatan hidrogen antara gas NH3 dengan air. Pada contoh diatas dapat dilihat adanya kesamaan kepolaran antara gas NH3 yang bersifat polar, dengan H2O atau air yang bersifat polar juga, selain karena sama- sama polar, kelarutan kedua senyawa ini juga semakin besar akibat adanya jembatan hidrogen yang terbentuk. Jembatan hidrogen atau ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antar molekul yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan.
Faktor - Faktor yang mempengaruhi Kelarutan Gas dalam Cairan
Suatu gas dikatakan dapat larut dalam sangat di pengaruhi oleh beberapa faktor yaitu faktor kepolarannya, faktor adanya ikatan atau jembatan hidrogen, faktor Temperatur,faktor tekanan dan faktor adanya zat terkarut lainnya
- Faktor kepolaran suatu zat
- Senyawa polar adalah senyawa yang terbentuk akibat adanya suatu ikatan antar elektron pada unsur-unsurnya. Hal ini terjadi karena unsur yang berikatan tersebut mempunyai nilai keelektronegatifitas yang berbeda, sedangkan senyawa Non polar adalah senyawa yang terbentuk akibat adanya suatu ikatan antar elektron pada unsur-unsur yang membentuknya. Hal ini terjadi karena unsur yang berikatan mempunyai nilai elektronegatifitas yang sama/hampir sama. Senyawa polar memiliki perbedaan keelektronegatifan yang besar, perbedaan harga ini mendorong timbulnya kutub kutub listrik yang permanen ( dipol permanent ) sehingga antar molekul polar terjadi gaya tarik dipol permanent. Jadi perbedaan senyawa polar dan Non polar lebih dititik beratkan pada besarnya tingkat perbedaan keelektronegatifan.
- Seperti yang telah di jelaskan sebelumnya, bahwa kelarutan suatu gas dalam cairan akan besar jika ada kepolaran antara gas tersebut dengan cairan tersebut. Jadi senyawa Polar jika bertemu dengan senyawa polar, maka akan mudah untuk larut, sedangkan senyawa Non polar bertemu dengan senyawa polar maka akan tidak atau sedikit saling melarutkan.
- Faktor ikatan atau Jembatan Hidrogen
- Ikatan hidrogen adalah sebuah interaksi tarik-menarik (dipol-dipol) antara atom yang bersifat elektronegatif dengan atom hidrogen yang terikat pada atom lain yang juga bersifat elektronegatif. Jadi, ikatan hidrogen tidak hanya terjadi pada satu molekul, melainkan bisa antara molekul satu dengan molekul yang lainnya. Ikatan hidrogen selalu melibatkan atom hidrogen. syarat suatu ikatan atau jembatan hidrogen adalah adanya atom hidrogen dan adanya atom-atom yang sangat keeletronegatifan sperti N, O dan F.
- Adanya ikatan atau jembatan hidrogen, akan mempercepat kelarutan gas dalam cairan terutama antara suatu senyawa yang mengandung atom N, O dan F dengan senyawa lain yang mengandung unsur H pada senyawa air, kemungkinan akan cepat larut dibanding senyawa senyawa yang tidak mengandung atom N, O dan F hal ini karena ke tiga atom diatas sangat elektronegatif dan jika bertemu dengan atom H pada senyawa air yg juga elektronegatif maka akan semakin mudah kelarutannya.
- Faktor Temperatur
- Kelarutan suatu gas dalam cairan juga ditentukan oleh temperatur, dimana jika temperaturnya tinggi, maka kelarutan gas dalam cairan akan semakin kecil begitu pula jika temperatur suhunya diturunkan maka kelarutan suatu gas dalam cairan makin mudah.
- Kenaikan temperatur atau suhu akan menyebabkan kelarutan gas dalam cairan makin kecil hal ini terjadi karena pada temperatur yang meningkat menyebabkan energi kinetik gas meningkat, molekul gas bergerak semakin cepat sehingga mudah meninggalkan pelarutnya.
- Faktor Tekanan
- Kelarutan gas dalam cairan akan meningkat jika tekanan meningkat, begitupun sebaliknya jika tekanannya menurun maka kelarutan suatu gas dalam cairan juga menurun. Kelarutan gas dalam cairan ini meningkat karena jika tekanan di tingkatkan berarti kita paksa gas tersebut masuk kedalam larutan, malah kelarutan gas dalam cairan dinyatakan dalam satuan atm.
- Faktor zat terlarut lain
- Faktor zat terlarut lainnya adalah dalam liqiud atau cairan terdapat zat terlarut lain selain gas. adanya faktor zat terlarut lainnya ada dua efek yaitu dapat menaikan atau menurunkan kelarutan gas dalam larutan.
- Apabila zat terlarut lain dapat bereaksi dengan gas terlarut, kelarutan gas naik. contoh CO2 dalam larutan NaOH. Pada contoh ini terjadi reaksi CO2 + NaOH yang terjadi adalah NaCO2 (natrium carbonat). Natrium carbonat adalah garam juga, jadi hasilnya garam, dimana adalah CO2 adalah oksida asam.
- Apabila zat terlarut lain tidak bereaksi dengan gas terlarut, kelarutan gas berkurang. contohnya O2 dalam larutan Nacl (garam). Jika zat yang terlarut itu adalah garam-garaman (jadi garam dilarutkan dalam air, dan didalam larutan garam tersebut larut O2) misalnya pada air laut. Garam garam bersifat hidroskopis yaitu menarik air, sehingga air yang dipakai untuk melarutkan O2 (zat terlarut) menjadi sedikit, sehingga kelarutannya kecil.