kesetimbangan donnan

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
BAB I : PENDAHULUAN 1
BAB II : ISI 2
2.1 Pengertian 2
2.2 Kesetimbangan Membran Donnan Dan Sedimentasi Muatan Suspensi Koloid 4
2.3 Efek Dari Gaya Interionik 6
2.4 Koefisien Aktivitas 7
2.5 Tekanan Osmotik 9
2.6 Perhitungan Koefisien Ionik Ke Dua 13
2.7 Aplikasi Kesetimbangan Donnan Dalam Suspensi Kertas (Pulp) 15
2.8 Aplikasi Kesetimbangan Donnan Dalam Sel Binatang 17
BAB III : KESIMPULAN 18
DAFTAR PUSTAKA

BAB I
PENDAHULUAN

Kesetimbangan donnan adalah perubahan partikel pada membran semipermeable yang saling berdekatan. Biasanya disebabkan oleh perubahan substrat yang berbeda yang tidak sanggup untuk melewati membrane sehingga terjadi perubahan gaya listrik yang tidak rata. Efek gibbs donnan dapat menjaga kerusakan sel. Kesetimbangan donnan dikemukan dalam 3 fasa untuk artikular cartilage seperti pada elektrokimia fuel cells dan dialisis.
Kesetimbangan donnan juga merupakan difusi zat terlarut yang dipisahkan oleh membrane yang dapat menembus air dan elektrolit tetapi tidak dapat ditembus untuk salah satu jenis ion, diffusible zat terlarut tidak sama distribusinya antara dua bagian. Ketika terjadi interface antara plasma di dalam kapilaritas dan interstitial fluida, maka terjadi Kesetimbangan Donnan. Kebanyakan ion dan air berdifusi sekitar epithelium capillary pada tahap interstitial untuk menambahkan fluida. Meski demikian, ada satu jenis ion yang bersifat impermeable, dan ini terbentuk dari pembentukan molekul negative plasma protein yang berada dalam kapiler.
Molekul yang sangat besar sulit untuk meninggalkan kapiler, sehingga tertinggal di dalam plasma. Hasilnya akan tampak jika konsentrasi ion sodium diukur dalam larutan, Meskipun demikian, peristiwa ini tidak disebabkan oleh efek Donnan, dan kenyataannya ion sodium tanpa kapiler akan lebih bagus daripada interstitial fluida, karena ion sodium memiliki muatan positif dan beberapa interaksi dengan muatan negative anion protein. Selanjutnya anion protein menyebabkan distribusi kation sodium di sekitar batas kapiler.

BAB II
ISI

2.1 PENGERTIAN
Kesetimbangan Donnan terdiri dari dua fasa ionik yang salah satu komponennya dibatasi dalam suatu fasa, tetapi jenis ion lainnya dapat berpindah-pindah antara kedua fasa tersebut. Peristiwa di atas muncul ketika dua larutan elektrolit terpisah dari membran semi-permeabel dimana ion yang kecil masuk ke dalam pori-pori dan menghalangi lintasan ion yang besar. Ini dihasilkan dari sifat salah satu komponen, seperti sebuah kesetimbangan kisi-kisi molekul dari campuran filamen protein dalam larutan garam. Pada salah satu kasus , distribusi yang tidak rata dari ion yang tersebar di atas dua fasa akan terbentuk dan konsentrasinya menghasilkan potensial listrik yang berbeda antara setiap fasa.
Selanjutnya, pembentukan tekanan osmosisnya berbeda dan potensial listrik juga berbeda untuk setiap fasa. Tipe kesetimbangan ion inilah disebut dengan Kesetimbangan Donnan. Pada jenis kesetimbangan Donnan nondifussible, seperti molekul protein yang memiliki diameter sekitar 100 Å atau lebih, maka sangat penting untuk menentukan nilai efek ukuran ion dalam perhitungan aktifitas koefisien ioniknya.

Pada kesetimbangan termodinamika didapatkan rumus bahwa:
Potensial kimia larutan = Potensial kimia membran
Edon = Ψm – Ψ
Edon =
maka untuk Kesetimbangan Donnan:
Potensial elektrokimia fasa larutan = Potensial elektrokimia fasa membran
Karena Larutan ion tidak ideal maka :
Jika suatu membrane permeable seperti K+ dan Cl- pada keadaan steady state:
Bermuatan netral jika jumlah muatan kation dalam volum yang besar (di dalam maupun bagian luar membrane) yang sama dengan angka anion.

2.2 KESETIMBANGAN MEMBRAN DONNAN DAN SEDIMENTASI MUATAN SUSPENSI KOLOID
Pada kesetimbangan Donnan, nilai ketidaksetimbangan di sekitar daerah semi-permeable akan meningkatkan medan listrik, dengan sebuah loncatan potensial listrik dalam satuan mikrometer. Jika suspensi koloid memiliki gradien konsentrasi (seperti yang dihasilkan pada sedimentasi atau sentrifugasi), maka medan listrik makroskopik yang dihasilkan dari nilai ketidaksetimbangan akan muncul pada bagian atas dan bagian bawah kolom. Keberadaan medan ini akan tampak akibatnya bagi densitas sebuah partikel koloid bermuatan negatif.

Teori Donnan, daya tarik ion untuk materi pertukaran ion berdasarkan perubahan dapat dilihat

Pada persamaan in [M+]f adalah konsentrasi monovalen kation yang bebas. [M+]B adalah konsentrasi ”Boumd” monovalen kation pada perubahan kation damar (resin), [D2+]f dan [D2+]B sama-sama divalen kation pada kesetimbangan Donnan, keadaan bound konsentrasinya adalah konsentrasi ion solvent-swollen partikel ion exchange (perubahan ion). Ini tidak selalu parameter untuk mengukur dan tergantung pada kation dan perbedaan konsentrasi antara internal dan eksternal. Sebagai alternatif kita dapat menggunakan mol fraksi untuk menentukan konsentrasi kation pada internal. Dengan pendekatan ini, efek fiber mengembung ini merupakan distribusi konstan Donnan.
2.3 EFEK DARI GAYA INTERIONIK
Untuk kasus sederhana , di mana kesetimbangan berada di antara dua larutan ionik dengan volume yang sama dipisahkan oleh struktur membran. Suatu larutan terdiri dari dua spesies , pada 1 dan 2 , yang dapat melintasi mambran . Larutan yang lainnya terdiri dari protein, yaitu p . Ini dapat mudah berpindah di sekitar sisi membran , tetapi tidak bisa menembusnya. Nilai valensi ioniknya yaitu, zl , z2 , dan zp . Pada kondisi awal nonequilibrium, densitas molekul pada larutan pertama yaitu, , 10, 20,dan larutan kedua *10 , *20 , dan p . Setelah itu equilibration densitasnya berubah dari 1 , dan 2 , dan *10 , *20, dan p , secara berturut-turut .
Pada kesetimbangan jenis diffusible potensial elektrokimia akan sama untuk setiap sisi membrane, sebagai berikut:

Pada Eq.2 T adalah panas absolut , dan k adalah Boltzmann's konstan . e adalah muatan elektronik , dan adalah potensial listrik . ,u ° ( T ) = kT log [ h3/ ( 2 m kT ) 3/2 ] , di mana h merupakan konstanta Planck , dan m adalah masa molekul jenis . a = merupakan aktivitas ionis ( merupakan koefisien aktivitas ) . Untuk menyelesaikan Eq. 1 dan 2 , kita dapatkan persamaan Nernst-Planck yang berhubungan dengan aktivitas di dua fasa:

diamna adalah perbedaan potensial listrik anatara membran (potensial Donnan). Dengan mengeliminasi Eq. 3, maka:

Elektronitril di bagian sisi lain membran, yaitu:

dan

ketika ke empat densitas ionik berelasi maka menurut hukum konservasi:

Untuk itu kita harus menyamakan persepsi untuk menghitung koefisien aktivitas (fungsi konsentrasi), sehingga kita dapat memecahkan Eq. 4-7 dengan menjabarkan konsentrasi kesetimbangan ionik. Meskipun pemecahan analitik ini telah jelas, yaitu penyelesaian menurut angka , maka cara iterasi sangat cocok.
Kita harus memiliki konsentrasi untuk memperhitungkan sifat termodinamika sistem Donnan yang diinginkan dengan menggunakan metode standar. Potensial Donnan dapat ditunjukkan pada Eq.3.

2.4 KOEFISIEN AKTIVITAS
Kita telah melakukan perhitungan level pada bermacam perkiraan dengan menggunakan koefisien aktivitas dari beberapa teori yang berbeda . Pada dasarnya level-complete mengabaikan semua interaksi intermolekular dalam larutan, untuk kasus sederhana ( ). Ini merupakan kasus ideal. Teori Debye-Hiickel menunjukkan ion sebagai muatan dan interaksi elektrostatik antara muatan . Koefisien aktivitas ditunjukkan sebagai berikut:

, di mana konstan adalah dielektrikum pelarut dan adalah permitivitas bebas , dan = , di mana adalah nilai kekuatan ionis . disebut "panjang invers Debye”. Pada teori Debye-Hiickel ditemukan muatan ion yang berlawanan dipisahkan oleh orde -1, kecuali jika -1>> , << 1. Persamaan ini berlaku untuk kondisi konsentrasi yang sangat rendah. Molekul protein memiliki ukuran yang besar ( ~100 Å).
Intergral persamaan MSA disebut persamaan Ornstein yang terdiri dari fungsi total dan arah korelasi :

untuk model larutan elektrolit maka dari persamaan 9:

dan

Persamaan ini dan . merupakan energi potensial elektrostatik interaksi dari dua ion . Eq . 10 tepat , tetapi Eq . 11 hampir mendekati benar .
Blum (1975) dan Blum dan Hoye (1977) telah memecahkan MSA untuk model ini. Maka mungkin bahwa koefisien aktivitas ionik dituliskan sebagai produk dari dua keadaan:

, gaya repulsive range pendek antara ion-ion ini merupakan koefisien aktivitas untuk campuran bidang keras yang dihitung dengan pendekatan Percus-Yevick (lebowitz dan Rowlinson), 1964. meningkat dari gaya coloumb antara ion-ion dan memberikan:

disini parameter didapatkan dari persamaan implisit:

Pada MSA 2 dianalogkan terhadap pada persamaan teori Debye-Huckel.
Sebagai catatan bahwa , ketika . Kemudian atau , dengan hasil bergantung dari nilai relatif ionik ( ) dan ukuran ( ). Untuk difusi ion yang kecil pada sistem Donnan secara tidak variasi benar bahwa . Kedua kemungkinan tealah diamati untuk protein pada batas dilusi ekstrim, koefisien aktivitas MSA menurun untuk teori Debye-Hiickel. Pada konsentrasi moderat pada umumnya berbeda.
Sebagaimana dicatat sebelumnya MSA mengabaikan keadaan yang signifikan untuk elektrolit multi-valensi. Satu cara untuk mengoreksinya telah didiskusikan oleh Stell dan Larsen (1979).
Pada kondisi kesetimbangan Donnan, koreksi yang terpenting adalah koefisien virial ionik ke dua, B2. Pada apendiks kita mengkalkulasikan koefisien aktivitas asosiasi .

Koefisien aktivitas koreksi dikalkulasikan dari:


2.5 TEKANAN OSMOTIK
Kesetimbangan Donnan dibentuk pada perbedaan tekanan osmotik yang melintasi membran memisahkan dua larutan. Ini ditunjukkan pada persamaan:

Dimana p dan p* adalah tekanan pada kedua sisi. Jika kita asumsikan kelakuan ideal maka

untuk kemudian hasil Debye-Hiickel adalah

untuk MSA yang maka:

dimana PHS adalah tekanan hard-sphere Percus-Yevick, dan

(Lebowitz dan Hoye,1977).
Akhirnya, meliputi pengaruh koefisien ionik kedua meningkatkan tekanan:

dimana,


Perhitungannya adalah untuk larutan encer pada 25°C dan asumsi dielektrik 78,5. Kita mengambil dan . Diameter difusi ion adalah . Untuk protein kita mengguankan Å atau . Protein tersebut memiliki berat molekul sekitar 25.000 dan 200.000, fraksi massa protein sekitar 2,5% dan 20%. Difusibel ion valensi z1= -z2 = 1 atau z1= -z2 = . Untuk protein yang lebih kecil kita memilih –zp = 5, 10, atau 20, dan untuk protein yang lebih besar kiata memilih –zp =20, 40, 80, atau 160, pengaruh perubahan sekitar 1-10 per 10.000 mol wt. Nilai seperti ini memenuhi kondisi fisis. Untuk tiap-tiap parameter kita mengkomputasi kesetimbangan ion, ρ1, tekanan osmotik dan potensial Donnan , mengguankan tiap teori yang telah didiskusikan sebelumnya. Hasilnya dapat ditunjukkan pada tabel I-IV:

Kita dapat menyimpulkan hasil tersebut sebagai berikut:
a. Teori Debye-Hiickel memperoleh salah dengan faktor 2 dan mengestimasi ρ1 dan yang tidak sesuai dengan kenyataan.
b. Untuk protein lebih kecil, MSA menawarkan perbaikan yang sangat sedikit bagi teori larutan ideal. Untuk protein yang lebih besar, yield bernilai untuk ρ1 dan secara moderat berbeda, dan nilai untuk secara subsential berbeda dari hasil ideal.
c. Ketika elektrolit difusibel 1-1, penambahan B2 memiliki pengaruh yang sangat kecil. Untuk kasus 2-2 menyebabkan ρ1 dan secra besar tidak berpengaruh, tetapi ada pengaruh yang besar bagi .
Jika densitas ion difusible turun menjadi ρ20 = ρ20*= 0,01M, kita menemukan secara esensial nilai yang sama. Dengan meningkatan densitas menjdi 1 M, terjadi pengaruh besar MSA pada pada kasus 2-2. Di sini koreksi signifikan untuk protein encer dengan kata lain pengaruh penambahan B2 secara besat direduksi.
Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa perlakuan konvensional kesetimbangan Donnan yang berinteraksi dengan inter ioniknya diabaikan dan mengasumsikan kelakuan ideal tidak selalu memadai pada kondisi fisis. Satu hal yang harus diijinkan untuk pengaruh elektrostatik dengan jangkauan panjang dan jangkauan pendek gaya repulsive , mengguanakan teori mekanik statistik sebagai perkiraan rata-rata , memungkinkan memperbesar koefisien virial ke dua. Begitu sebaliknya terhadap karakteristik sifat fisis sistem (seperti pergantian oleh protein), yang diambil dari data eksperimen, kemungkiann error. Ini tidak begitu jelas apakah kesimpulan persamaan menerapkan protein yang diteapkan sebagaimana pada muscle daripada pergerakan secara bebas dalam larutan.

2.6 PERHITUNGAN KOEFISIEN IONIK KE DUA
Prediksi MSA untuk energi bebas, AMSA, berbeda secara tipis dari nilai sebenarnya. Koreksi kepastian adalah kuantitas keadaan ionik 2 dan denotasi B2, kemudian

dimana V adalah volume. Seperti yang dijelaskan oleh Shell (1976):

Pada persamaan ini merupakan fungsi distribusi radial untuk sisitem yangdideferensiasikan pada hard sphere. Dengan mengimplikasikan dengan batas densitas rendah:

merupakan keadaan “chain function” dan didasarkan renormalisai pasangan potensial. Untuk . Untuk , untuk pendekatan yang baik diamna merupakan potensial Debye-Huckel gaya rata-rata:

Pada Eq.24 kita mengembangkkan dalam daya, dan integrasi keadaan demi keadaan menghasilkan persamaan:

dimana:

adalah integral eksponensial ored ke-n, seperti yang didefenisikan oleh Gautschi dan Cahill (1965). Kita telah memperkenalkan dua parameter tak berdimensi dan .
Koefisien aktifitas yang diasosiasikan dengan Eq.27 yaitu:

Ketika ekspresi ini terjadi dapat terbentuk, ini secara mudah dievaluasi secara numerik.

2.7 APLIKASI KESETIMBANGAN DONNAN DALAM SUSPENSI KERTAS (PULP)
Teori kesetimbangan donnan juga digunakan dalam menentukan sifat kararkteristik serat (fiber) dan menentukan distribusi ion di dalam suspensi cair kertas walaupun memiliki kesulitan dalam menetukan solubilitas bemacam-macam garam yang ditunjukan pada gambar di bawah ini:

Table 1. Perbandingan struktur multi-fasa normal dengan model pertukaran ion

Figure 2. Perbandingan simulasi dan percobaan dari distribusi ion logam dalam suatu DTPA yang terdiri dari suspensi kertas (pulp).
Model termodinamika suspensi pulp berdasarkan minimalisasi energi gibbs dari keseluruhan multi-phase sistim, yang dikembangkan untuk suspensi pulp. Model memungkinkan untuk simultan proses penukaran ion berdasarkan di teori keseimbangan Donnan, dan keseimbangan melarut pada berbagai padatan dan gases.

2.8 APLIKASI KESETIMBANGAN DONNAN DALAM SEL BINATANG
Pada sel binatang , terdiri dari dua membran yaitu: intracellular muatan, dan interstitial mengalir. Dalam anion protein dalam sel, keseimbangan Donnan mempengaruhi distribusi diffusible ion di sekitar membran. Sebagai hasilnya, intracellular mengalir hypertonic untuk interstitial mengalir, ketika anionik protein menarik kation, menyebabkan mereka tetap di dalam sel . Bagaimanapun , membran sel binatang diposisikan pompa sodium-potassium. Protein molekul ini di dalam membran bertanggung jawab untuk memompa luar kation sel sodium aktif dan kation kalium ke dalam sel ( dua kation kalium memasuki untuk meninggalkan tiap tiga kation sodium ).
Bagaimanapun, kation sodium tidak dapat lama kembali ke dalam sel , sedangkan selaput sel unpolarised tetap. Sebagai hasilnya, membran sel dapat ion sodium untuk memasuki sel, dengan menurunkan konsentrasi gradiennya. keseimbangan Donan dihasilkan sejak sodium tidak terjadi perpanjangan diffusible . Untuk efek keseimbangan Donnan yang lain , menghasilkan kestabilan volume sel dengan membolehkan dua larutan untuk ada dengankonsentrasi solut yang serupa.
Ketika pompa sodium diracuni , hasilnya adalah volume sel bertambah dan terjadi gelombang besar sel yang secepatnya meledak . Peristiwa ini terjadi ketika sodium tidak lagi pindah dari sel , dengan konsentrasi tetap tinggi dalam sel . Ini disebabkan membran intracellular mengalir tetap ke hypertonic menuju fluida interstitial. Hasilnya , terjadi osmosis , dimana air memasuki sel dari interstitial fluida . Hasil ini meningkatkan volume sel sehingga membengkak .

BAB III
KESIMPULAN

Kesetimbangan donnan adalah perubahan partikel pada membran semipermeable yang saling berdekatan. Biasanya disebabkan oleh perubahan substrat yang berbeda yang tidak sanggup untuk melewati membrane sehingga terjadi perubahan gaya listrik yang tidak rata.
Kesetimbangan Donnan terdiri dari dua fasa ionik yang salah satu komponennya dibatasi dalam suatu fasa., tetapi jenis ion lainnya dapat berpindah-pindah antara kedua fasa tersebut. Peristiwa di atas muncul ketika dua larutan elektrolit terpisah dari membran semi-permeabel dimana ion yang kecil masuk ke dalam pori-pori dan menghalangi lintasan ion yang besar. Ini dihasilkan dari sifat salah satu komponen, seperti sebuah kesetimbangan kisis-kisi molekul dari campuran filamen protein dalam larutan garam.
Secara umum kesetimbangan donnan digambarkan seperti gambar berikut ini.

DAFTAR PUSTAKA
anonym. donnan effect. 2009.http://www.biophysj.org/ diakses pada 20/02/2010, pukul 19:15
anonym. donnan effect. 2009.http://www.nature.com/natura/journal/v429/image/-429822a-f1.2.jpg. diakses pada 20/02/2010, pukul 19:15
anonym. donnan effect. 2009http://www.people.vcu.edu/%7Emikuleck/courses /gdeq.htm diakses pada 20/02/2010, pukul 19:15

Label: edit post
Voting: 
0 Responses

Poskan Komentar

  • Web Site Hit Counter

    Our Banner

    Penyedap Rasa

    Link Blog Kami

    Banner Code Link Code


    Chating Yuk



    Sorry.....

    Masih dalam tahap renovasi. Doakan ya biar cepat selesai. Thanks Before...
  • Laba-Laba Penyedap

    Testimoni/Komentar



    Pengikut







    Masukkan Code ini K1-DD8FF3-1
    untuk berbelanja di KutuKutuBuku.com