KOMPLEKS KALSIUM DISODIUM EDTA (CaNa2EDTA) SEBAGAI PENGIKAT LOGAM TIMBAL (Pb) DALAM TUBUH MANUSIA Ari Setiani Program Studi Kimia Falkultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang Abstrak Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat. Senyawa kompleks memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari – hari. Dalam artikel ini akan diuraikan mengenai kompleks kalsium disoidium edta (cana2edta) sebagai pengikat logam timbal (pb) dalam tubuh manusia. Pemberian kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) yang akan mengkhelat timbal (Pb) dari tulang dan jaringan lunak, sehingga membentuk ion kompleks PbNa2EDTA yang stabil dan secara cepat juga akan diekskresikan melaui urin. CaNa2EDTA merupakan kompleks dan Pb merupakan ion logam. Berdasarkan deret volta sifat reduktor Pb lebih kecil dibandingkan dengan Ca. Hal ini berarti kemampuan oksidasi Pb lebih kecil dibandingkan dengan Ca sehingga posisi Ca di EDTA akan digantikan oleh Pb. Sehingga Pb2+ akan berikatan dengan Na2EDTA dan terbentuk kompleks PbNa2EDTA yang stabil . Akibatnya Pb akan keluar dalam bentuk larutan berupa air seni. Sedangkan Ca2+ akan tertinggal dalam tubuh sebagai zat gizi. Jadi kompleks kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) dapat digunakan sebagai pengikat logam timbal (Pb) dalam tubuh manusia sehingga timbal (Pb) yang bersifat racun dapat keluar dari dalam tubuh manusia tersebut.
Kata kunci : CaNa2EDTA, Pb, senyawa kompleks.
1
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Salah satu ciri penting dari logam transisi ialah kemampuannya membentuk kompleks atau senyawa koordinasi, dimana atom atau ion logam pusatnya mempunyai dua atau lebih ligan terikat padanya oleh ikatan kovalen koordinat. Senyawaan demikian mungkin berupa sebuah ion kompleks dengan ion-ion tergabung yang bermuatan berlawanan dengannya, atau mungkin berupa sebuah kompleks yang netral. Suatu ligan dengan lebih dari satu titik lekat kepada ion atau atom pusatnya, disebut zat penyepit (Keenan, 1992). Senyawa
kompleks
sudah
sejak
lama
dimanfaatkan
untuk
berbagai
kepentingan. Beberapa penggunaan praktis senyawaan koordinasi yang paling tua, adalah yang disebabkan oleh warnanya. Berdasarkan kesenian dan praktek yang berasal dari zaman kuno, pada ahli kimia dan ahli kesenian dan kerajinan merumuskan zat-zat pewarna, kaca berwarna, dan glasir untuk keramik dari zat-zat yang sekarang diuraikan menurut kimia koordinasi logam transisi. Jumlah dan jenis aplikasi kimia koordinasi atau senyawa kompleks sangat luas meliputi kehidupan rumah tangga, industri sampai kesehatan. Dalam tulisan ini akan diuraikan
mengenai
KOMPLEKS
KALSIUM
DISOIDIUM
EDTA
(CaNa2EDTA)
SEBAGAI PENGIKAT LOGAM TIMBAL (Pb) DALAM TUBUH MANUSIA. Menurut Saeni
(1997), Pb merupakan logam berat yang paling berbahaya kedua
setelah Hg, karena racun Hg bersifat akut, sedang Pb bersifat akumulatif, akan tetapi limbah pembuangan Pb paling banyak jika dibandingkan Hg yang paling sedikit diantara logam berat. Timbal dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan, pemaparan maupun saluran pencernaan. sedikit diantara logam berat. Timbal dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan, pemaparan maupun saluran pencernaan. Lebih kurang 90 % partikel timbal dalam asap atau debu halus di udara dihisap melalui saluran pernafasan. Penyerapan di usus mencapai 5 – 15 % pada orang dewasa. Pada anak-anak lebih tinggi yaitu 40 % dan akan menjadi lebih tinggi lagi apabila si anak kekurangan kalsium, zat besi dan zinc dalam tubuhnya. Timbal yang masuk ke dalam tubuh manusia akan menyebabkan kerusakan pada
2
jaringan tubuh. Hal itu disebabkan karena senyawa timbal dapat memberikan efek racun terhadap banyak fungsi organ yang terdapat dalam tubuh. B. TUJUAN 1. Mengetahui aplikasi senyawa kompleks dalam kehidupan sehari-hari. 2. Mengetahui peranan kalsium disodium EDTA dalam mengikat logam Pb dalam tubuh manusia. C. MANFAAT 1. Bagi penulis : Memberikan pembelajaran dan pengetahuan mengenai studi tentang senyawa kompleks yang banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, khususnya aplikasi CaNa2EDTA dalam mengikat Pb di dalam tubuh . 2. Bagi pembaca : Menambah pengetahuan dan wawasan mengenai senyawa kompleks pada umumnya dan aplikasi CaNa2EDTA dalam mengikat Pb di dalam tubuh.
BAB II ISI Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat. Donasi pasangan elektron ligan kepada ion logam pusat menghasilkan ikatan kovalen koordinasi sehingga senyawa kompleks juga disebut senyawa koordinasi. Senyawa-senyawa kompleks memiliki bilangan koordinasi dan struktur
bermacam-macam.
Mulai
dari
bilangan
koordinasi
dua
sampai
delapan dengan struktur linear, tetrahedral, segi empat planar, trigonal bipiramidal dan oktahedral. Namun kenyataan menunjukkan bilangan koordinasi yang banyak dijumpai adalah enam dengan struktur pada umumnya oktahedral. (Iis Siti Jahro) Senyawa kompleks memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari - hari. Aplikasi senyawa ini meliputi bidang kesehatan, farmasi, industri, dan lingkungan. Manusia setiap hari senantiasa memerlukan oksigen untuk bernapas. Proses pengikatan oksigen oleh Fe menjadi senyawa kompleks dalam tubuh merupakan salah satu contoh aplikasi senyawa kompleks dalam keseharian. Senyawa kompleks
3
terbentuk akibat terjadinya ikatan kovalen koordinasi antara suatu atom atau ion logam dengan suatu ligan ( ion atau molekul netral ). Logam yang dapat membentuk kompleks biasanya merupakan logam transisi, alkali, atau alkali tanah. Studi pembentukan kompleks menjadi hal yang menarik untuk dipelajari karena kompleks yang terbentuk dimungkinkan memberi banyak manfaat, misalnya untuk ekstraksi dan penanganan keracunan logam berat. Pencemaran logam-logam berat diawali dari proses pertambangan yang kemudian dicairkan dan dimurnikan menjadi logam-logam murni. Pertambangan logam dilakukan, karena pada dasarnya logam sangat diperlukan dalam proses produksi dari suatu pabrik, baik pabrik cat, aki atau baterai, pabrik percetakan sampai pabrik alat-alat listrik. Limbah proses produksi dari beberapa pabrik tersebut menyebabkan pencemaran logam berat baik pencemaran di air, udara, dan tanah. Pencemaran di air, lebih banyak berdampak pada hewan-hewan air, sedang ternak dan manusia tercemar logam berat dari air melalui air yang diminum.
Udara yang
tercemar dengan logam berat akan terakumulasi dalam tanaman baik melalui udara maupun dari tanah yang terlarut logam berat yang kemudian terserap oleh tanaman. Ternak dan manusia tercemar logam berat disamping dari air yang diminum juga dari tanaman tercemar yang dikonsumsi oleh ternak dan manusia serta dari udara melalui pernafasannya. Dari sekian banyak logam berat, seperti yang diutarakan oleh Saeni (1989) seperti: Fe, Pb, Cr, Cd, Zn, Cu, Hg, Mn dan As, empat logam berat diantaranya bersifat merugikan dan beracun baik bagi ternak maupun bagi manusia diantaranya: As, Cd, Pb dan Hg, sehingga Pacyna (1987) dalam Darmono (1995) meneliti kandungan keempat logam berat tersebut dalam pembuangan limbah sehubungan dengan penggunaan energi batubara dan minyak bumi di Eropa tahun 1979 seperti tercantum dalam Tabel 1. Menurut Saeni (1997), Pb merupakan logam berat yang paling berbahaya kedua setelah Hg, karena racun Hg bersifat akut, sedang Pb bersifat akumulatif, akan tetapi limbah pembuangan Pb paling banyak jika dibandingkan Hg yang paling sedikit diantara logam berat. Hal ini terlihat dari Tabel 1. merkuri merupakan limbah pembuangan penggunaan energi batubara dan minyak bumi yang paling rendah, yaitu sebesar 221 ton/tahun dibandingkan dengan As = 678 ton/tahun, Cd = 256 ton/tahun dan Pb = 2.835 ton/tahun, sehingga Hg relatif kurang menjadi pusat perhatian bagi manusia daripada Pb, mengingat kandungan Hg dari pencemaran yang relatif rendah.
4
Dengan demikian timbal menjadi pusat perhatian manusia tidak hanya
karena
bahayanya, akan tetapi juga karena pencemarannya paling tinggi (Tabel 1). Tabel 1. Kandungan Logam dari Pembuangan Limbah dalam Penggunaan Energi Batu Bara dan Minyak di Eropa Tahun 1979
Sumber
As
Cd
Pb
A. Pembakaran Batu Bara
Hg (Ton/Tahun)
1.
Energy Listrik
205
6
733
86
2.
Pabrik
240
77
870
-
3.
Rumah tangga dan
1
5
73
135
138
73
709
SR
67
256
2835
221
komersial B. 1.
Pembakaran minyak
Industri dan rumah tangga serta Jumlah
Keterangan: SR = sangat rendah, tanda – berarti tak terdeteksi Sumber: Pacyna (1987) dalam Darmono (1995)
Timbal (Pb) bagi Manusia
Timbal (Pb) tidak larut dalam air, akan tetapi larut dalam cairan saluran pencernaan. Timah yang diserap dalam saluran pencernaan, terutama disimpan dalam hati dan ginjal. Bila konsumsi Pb meningkat, maka akan terakumulasi dalam hati, ginjal, tulang dan rambut (Dinius et al., 1973) dalam Parakkasi (1999). Pada manusia, Pb dapat terakumulasi dalam rambut sesuai pernyataan Saeni (1997) yang menyatakan bahwa jumlah logam dalam rambut berkorelasi dengan jumlah logam yang diabsorpsi oleh tubuh, karena rambut banyak mengandung protein struktural yang tersusun dari asam-asam amino sistein yang mengandung gugus sulfhidril (-SH) dan sistein dengan ikatan disulfida (-S-S-). Gugus tersebut mampu mengikat logam berat yang masuk kedalam tubuh dan terikat di dalam rambut. Mengingat senyawa sulfida mudah terikat dengan logam berat, maka bila Pb masuk ke dalam tubuh, maka akan terikat oleh senyawa sulfida dalam rambut (Huyser, 1984 dalam
5
Saeni, 1997). Akumulasi Pb tidak hanya di rambut akan tetapi lebih awal akan terakumulasi di darah seperti hasil penelitian yang dinyatakan oleh Aminah (2006) yang meneliti kadar Pb karyawan Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pemberantasan Penyakit Menular (BBTKL & PPM) di Surabaya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karyawan BBTKL & PPM yang mengambil sampling di lapangan mempunyai kadar Pb dalam darah yang lebih tinggi daripada karyawan yang tidak melakukan sampling di lapangan. Begitu pula Ardyanto (2005) yang mendeteksi pencemaran Pb dalam darah masyarakat yang banyak menghirup Pb. Timbal (Pb) pada senyawa anorganiknya dalam sistem hematopoetik menghambat reaksi enzimatik terakhir dalam sintesis heme, sehigga terjadi anemia. Hewan ruminansia mengabsorpsi mineral Pb dalam jumlah yang relatif rendah dibandingkan dengan hewan nonruminansia. Absorpsi mineral melalui paruparu mencapai 30 – 40 % dari mineral yang dihirup (Pilliang, 2002). Mineral Pb pada anak-anak sapi dan domba terdapat dalam jumlah relatif konstan yaitu sekitar 0,1 – 0,13 ppm. Jika kandungan Pb lebih besar dari 0,04 ppm dalam feses berarti bahwa banyak Pb yang masuk dalam tubuh. Hampir sama dengan ternak, pada manusia absorpsi Pb terutama melalui saluran cerna dan saluran nafas. Absorpsi melalui usus pada orang dewasa kira- kira 10% sedangkan pada anak kira-kira 40%. Menuurut Klaassen (1980), tidak banyak yang diketahui tentang absorpsi Pb melalui saluran cerna. Ada dugaan bahwa Pb dan Ca berkompetisi dalam transport lewat mukosa usus, karena ada hubungan timbal balik antara kadar Ca makanan dan absorpsi Pb. Selain itu kekurangan Fe dilaporkan dapat meningkatkan absorpsi Pb melalui saluran cerna. Keracunan mineral timah hitam dapat menyebabkan perubahan susunan syaraf pusat, gangguan saluran pencernaan dan gangguan sintesis sel-sel darah merah.
Tanda-tanda klinis utama keracunan mineral timah hitam menurut Pilliang
(2002), yaitu: terjadinya microcytic hypochromic anemia, muntah-muntah, diare, gangguan abdomen, sekresi saliva meningkat, bobot badan menurun dan keguguran. Baik pada manusia maupun pada ternak, Pb bersifat akumulatif dalam tubuh dan dapat merusak seluruh sistem organ dalam tubuh. Pada anak-anak, keracunan Pb dapat menyebabkan kemunduran mental yang bersifat permanen. Lebih lanjut dinyatakan bahwa Pb yang terkandung dalam makanan orang dewasa rata-rata terserap 5 – 10% oleh tubuh, sedang pada bayi dan anak-anak hingga 40% atau lebih dan dapat ditekan dengan adanya kalsium (Ca) dan fosfor (P), sehingga konsumsi 6
kalsium (Ca) yang tinggi akan menekan pengambilan Pb tubuh. Badan dunia WHO (1984) telah menetapkan batas maksimum serapan Pb oleh manusia dewasa sebesar 400 – 450 µg /hari. Pengobatan utama untuk orang-orang yang memiliki kadar timbal dalam darah cukup tinggi atau yang memiliki gejala keracunan yaitu dengan terapi khelasi. Pengobatan kekurangan zat besi, kalsium, dan seng yang diiringi dengan meningkatnya penyerapan timbal, adalah bagian dari pengobatan untuk keracunan timbal. Ketika bahan makanan yang mengandung timbal masuk kedalam saluran pencernaan (dibuktikan dengan sinar-X), seluruh proses dalam usus, cathartics, endoscopi, atau bahkan mungkin pembedahan digunakan untuk menghilangkannya dari usus dan pencegahan penyebaran lebih lanjut. Jika terdapat timbal dalam otak Anticonvultans dapat diberikan untuk mengendalikan kekejangan dan pengobatan untuk mengendalikan pembengkakan otak termasuk kortikosteroid dan manitol. Pengobatan keracunan timbal organic meliputi proses menghilangkan timbal dari kulit, pencegahan penyebaran lebih lanjut, mengobati kejang dan mungkin terapi khelasi untuk orang dengan konsentrasi timbal dalam darahnya tinggi dengan kadar timbal darah di atas 25 ug / dL (Wikipedia, 2010).
Gambar 1. Struktur CaNa2EDTA Untuk mengeluarkan Pb dari dalam tubuh maka tingkat ekskresi harus dinaikkan. Hal ini dapat dilakukan dengan memberikan khelat. Zat khelat yang dipakai untuk membuang logam beracun (timbal) dari dalam tubuh harus membentuk senyawa yang stabil dengan ion logam tersebut. Adapun khelat yang cocok untuk digunakan adalah Kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) yang merupakan senyawa kompleks. Zat pengkhelat ini hanya cocok untuk orang dewasa, sedangkan pada anak-anak jarang
7
digunakan zat ini. Di dalam tubuh, kalsium (Ca) akan digantikan oleh timbal (Pb) karena bisa membentuk senyawa yang lebih stabil dengan EDTA. Dalam senyawa kompleks ini Ca yang berperan sebagai atom pusat sedangkan Na dan EDTA adalah ligan-ligan. Kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) ini dalam bentuk infus yang diberikan kepada penderita keracunan timbal (Pb). Pengobatan keracunan plumbum bertujuan mengurangi konsentrasi plumbum bebas dalam darah dan cairan tubuh yang dilakukan dengan berbagai cara antara lain mencegah absorbs plumbum melalui usus dan paru, memperlancar pengeluaran plumbum dalam urine dan empedu tanpa merusak alat-alat ekskresi. Untuk mengobati keracunan plumbum akut dilakukan halhal sebagai berikut: 1. Cuci lambung dengan MgSO4 1%. Pemberian 30 gr MgSO4 dianggap sebagai tindakan pertama yang penting jika plumbum terdapat dalam usus. 2. Berikan putih telur, susu atau tannin untuk mengikat plumbum 3. Berikan atrofin atau morfin untuk menghilangkan sakit perut 4. Berikan chelating agent yang biasa dipakai yaitu CaNa2EDTA ( Sjamsudin, 1998 ) Faktor yang menentikan stabilitas kompleks adalah berdasarkan pada sifat-sifat baik agen khelating dan logam khelat. Stabilitas konstan kompleks dapat secara kuantitatif dinyatakan dalam nilai persamaan kesetimbangan, yang tergantung pada struktur atom dari logam khelated. Sebagai contoh, konstanta stabilitas untuk logam berbeda dengan EDTA berada pada skala yang ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Stabilitas logam terhadap EDTA Metal
Na
Li
Ba
Sr
Mg
Ca
Mn
Fe
Co
Zn
K
1,7
2,8
7,8
8,6
8,7
10,6
13,4
14,4 16,1 16,1
Cd
Pb
Ni
16,4
18,3 18,4
(log)
dimana logam dengan k konstan yang lebih tinggi bersaing untuk agen chelating dengan logam nilai stabilitas lebih rendah dan akhirnya menghapus kedua Pemberian kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) yang akan mengkhelat timbal (Pb) dari tulang dan jaringan lunak, sehingga membentuk ion kompleks PbNa2EDTA yang stabil dan secara cepat juga akan diekskresikan melaui urin. CaNa2EDTA merupakan kompleks dan Pb merupakan ion logam. Berdasarkan deret volta sifat reduktor Pb lebih kecil dibandingkan dengan Ca. Hal ini berarti
8
kemampuan oksidasi Pb lebih kecil dibandingkan dengan Ca sehingga posisi Ca di EDTA akan digantikan oleh Pb. Sehingga Pb2+ akan berikatan dengan Na2EDTA dan terbentuk kompleks PbNa2EDTA yang stabil . Akibatnya Pb akan keluar dalam bentuk larutan berupa air seni. Sedangkan Ca2+ akan tertinggal dalam tubuh sebagai zat gizi. Jadi kompleks kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) dapat digunakan sebagai pengikat logam timbal (Pb) dalam tubuh manusia sehingga timbal (Pb) yang bersifat racun dapat keluar dari dalam tubuh manusia tersebut. Pertukaran tersebut terjadi sebab [Pb Na2(EDTA)] (Kf = 1 x 1018) lebih mantap dibanding [Ca Na2(EDTA)]2- (Kf = 4 x 1010). Pb2+ + [CaNa2(EDTA)] → [PbNa2(EDTA)] + Ca2+ Derajat kemantapan yang tinggi dari kompleks EDTA dan beberapa lainnya dapat dijelaskan dengan adanya cincin kelat beranggotakan lima dalam kompleks tersebut (Flora, 2010).
9
BAB III PENUTUP
A. KESIMPULAN 1. Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat. Senyawa kompleks memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari – hari. 2. Pb bersifat akumulatif dalam tubuh dan dapat merusak seluruh sistem organ dalam tubuh. 3. Kompleks kalsium disodium EDTA (CaNa2EDTA) dapat digunakan sebagai pengikat logam timbal (Pb) dalam tubuh manusia sehingga timbal (Pb) yang bersifat racun dapat keluar dari dalam tubuh manusia tersebut.
B. SARAN 1. Perlunya pengetahuan yang lebih mengenai bahaya Pb agar lebih waspada. 2. Mencari pengetahuan lebih mengenai manfaat senyawa kompleks dalam megkhelat logam-logam berat. 3. Membagikan informasi yang diberikan untuk masyarakat luas mengenai dampak logam Pb pada tubuh manusia.
10
DAFTAR PUSTAKA Aminah, N. 2006.
Perbandingan Kadar Pb, Hb, Fungsi Hati, Fungsi Ginjal Pada
Karyawan BBTKL dan PPM Surabaya Bagian Sampling dan Non Sampling. Jurnal Kesehatan Lingkungan, Vol.2, No 2 (111-120) Ardyanto D. 2005. Deteksi pencemaran timah hitam ( Pb ) dalam darah masyarakat yang terpajan timbal (plumbum). J Kesehatan Lingkungan 2:67-76. Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta : UI Press. Flora, J.s. and Pachauri, V., 2010. Chelation in Metal Intoxication. International Journal of Enviromental Research and Public Health 7 : 2745-2788, 2010. Iis Siti Jahro, Djulia Onggo, Ismunandar dan Susanto Imam Rahayu. Kajian Mekanisme Reaksi Kompleks Multi Inti FeII-MnII-CrIII Dengan Ligan Ion Oksalat Dan 2,(2’-pyridyl)quinoline Dalam Pelarut Metanol dan Air. Departemen Kimia, FMIPA Institut Teknologi Bandung Jln. Ganesha No. 10 Bandung, 40132e-mail :
[email protected] Keenan, dkk., 1992. Ilmu Kimia untuk Universitas. Erlangga : Jakarta. Parakkasi, A. 1999. Ilmu Makanan Ternak Ruminansia. Cetakan Pertama. Jakarta : UI Press. Piliang, W.G. 2002. Nutrisi Vitamin Volume 1 Edisi ke-5. Bogor : IPB Press. Saeni, M.S. 1997. Penentuan Tingkat Pencemaran Logam Berat dengan Analisis Rambut. Orasi Ilmiah, Guru Besar Tetap Ilmu Kimia Lingkungan, Fakultas Matematika dan IPA IPB. Bogor Sjamsudin U., Suyatna F.D. 1998. Keracunan Pb. Bagian Farmakologi FK UI. Jakarta : Cermin Dunia Kedokteran. Wikipedia,
2010. Lead
Poisoning.
http://en.wikipedia.org/wiki/Lead_poisoning#Treatment
(diakses
tanggal
23
September 2010)
11
