77
Biologi umum 1. Biologi sebagai ilmu Pengetahuan Biologi berasal dari bhs yunani bios = kehidupan dan logos = ilmu. Biologi ilmu pengetahuan yang mempelajari ten- tang kehidupan a. Penggolongan Ilmu Pengetahuan Kedudukan Biologi sebagai Ilmu pengetahuan : Pengetahuan Ilmu pengetahuan IPA (The Natural Sciences dan IPS( The Social Sciences) IPA Ilmu Alam (The Physical Sciences) dan ilmu Hayat (The Biological Sciences) IPS Antrropologi, Psikologi, Ekonomi, Sosiologi Ilmu politik.

biologi umum ilmu pengetahuan

Embed Size (px)

Citation preview

Biologi umum1. Biologi sebagai ilmu Pengetahuan Biologi berasal dari bhs yunani bios = kehidupan dan logos = ilmu. Biologi ilmu pengetahuan yang mempelajari ten- tang kehidupan a. Penggolongan Ilmu Pengetahuan Kedudukan Biologi sebagai Ilmu pengetahuan : Pengetahuan Ilmu pengetahuan IPA (The Natural Sciences dan IPS( The Social Sciences) IPA Ilmu Alam (The Physical Sciences) dan ilmu Hayat (The Biological Sciences) IPS Antrropologi, Psikologi, Ekonomi, Sosiologi Ilmu politik.

b. Cabang-cabang Biologi

Biologi berkembang menjadi beberapa cabang ilmu antara lain :• Botani• Zoologi• Anatomi• Taksonomi/ Sistematika• Morfologi• Ekologi• Genetika• Fisiologi• Mikrobiologi• Parasitologi• Entomologi• Mikologi• dll

C. Hubungan antara biologi dengan Ilmu-ilmu lain

1. Hubungan Biologi dengan Matematika Matematika sangat membantu dalam penelitian-peneli- tian biologi, diperlukan sebagai alat untuk menafsirkan

hasil penelitian.2. Hubungan Biologi dengan Fisika a. proses penyerapan air dan zat hara yang dilakukan oleh akar tumbuhan melalui difusi dan osmosis b. Penggunaan kaca mata cacat mata myop (mata dekat) lensa mata terlalu cembung kaca mata yg berlensa cekung. cacat mata Hypermetrop (mata jauh) lensa mata terlalu pipih kaca mata berlensa cembung.

3. Hubungan Biologi dengan Kimia

Di dalam tubuh kita terkandung berbagai unsur-unsur kimia diantaranya Oksigen, Karbon, Hidrogen, Nitrogen, Calsium, Pospor, Kalium, ulfur, Natrium, Chlor, Magnesium dll.

4. Hubungan Biologi dengan Ekonomi misal dalam bidang pertanian . Untuk meningkatkan hasil pertanian kita mengenal : intensifikasi pertanian (mengoptimalkan penggunaan lahan pertanian yg ada) dan ekstensifikasi pertanian (memperluas lahan per- tanian)

d. Penemuan-penemuan dalam bidangBiologi

1. Penemuan Vitamin Vitamin merupakan senyawa organik yang diperlukan

tubuh kita dalam jumlah kecil biasanya kurang dari 0,001 gram per hari. Diantaranya A, D, E, K, C, B1 (thiamin), B2 ( Riboflavin), B3 (Niacin), B6 (Pyridoxine) B12(Cyanocobalamin) dan Biotin.2. Penemuan Hormon Hormon merupakan senyawa kimia yang tersusun atas protein. Hormon berfungsi mengatur aktivitas-aktivitas

dalam tubuh antara lain metabolisme (pertukaran zat) pertumbuhan dan perkembangan, siklus reproduksi dan sekresi.

3. Penemuan Antibiotik Antibiotik yg pertama ditemukan adalah penicillin -> Alexander Fleming pada tahun 1942 Antibiotik dihasilkan dari beberapa jenis jamur antara

lain : Penicillium notatum, Penicillium chrysogenum penicillin Streptomycetes sp streptomycin Chloromycetes sp Chloromycetin 4. Penemuan dalam Genetika Orang pertama menaruh minat dlm genetika Gregor Mendel(1822-1884) seorang rahib Austria.

2. Ciri-ciri Ilmu Pengetahuan dan Metode Ilmiah• Ciri khas ilmu pengetahuan dapat diulang artinya jika

penelitian ulang dilakukan orang lain dengan menggunakan langkah-langkahdan kondisi yang sama akan diperoleh hasil yang sama atau hampir sama dengan penelitian terdahulu.

• Pengetahuan adalah segala sesuatu yang diketahui• Metode ilmiah suatu langkah / tahapan kerja yang

digunakan dalam pemecahan masalah secara ilmiah melalui proses berpikir yang rasional.

• Kriteria metode ilmiah:1. Berdasarkan fakta2. Bebas dari prasangka

3. Menggunakan prinsip analisis4. Menggunakan ukuran objektif5. dll

Sistematika metoda ilmiah :a. Observasib. Perumusan masalah c. Hipotesisd. Eksperimene. KesimpulanSeorang scientis harus punya sikap ilmiah agar kebenaranTersebut dapat diterima :• Tidak mudah percaya tanpa ada bukti• Dapat membedakan antara fakta dan opini

• Tidak apriori terhadap suatu pendapat. Punya sifat rasa ingin tahu , jujur, tekun, teliti, rendah hati, objektif dan terbuka.

• Punya pendekatan positif terhadap Kegagalan.

3. Ciri-ciri organisme Hidup dan Struktur kehidupanPerbedaan benda hidup dengan benda mati hidup mati1. Sbgn besar C, H, O 1. Sbgn besar O, Al, Fe2. BM ringan 2. BM besar3. Membentuk sny organik 3. Tdk membtuk seny 4. Lebih dinamis organik 4. statis dari waktu ke

waktu.

Ciri Mahluk HidupCiri Mahluk Hidup

Movement Reproduction Growth Excretion Respiration Nutrition Iritabilitas

◙ Bergerak (movement) ◙ Hewan maupun tumbuhan dapat

bergerak. Hewan bergerak dengan cepat, berpindah dari satu tempat ke tempat lain untuk mencari makan, perlindungan dan kondisi yang mendukung kehidupannya.

◙ Gerakan pada tumbuhan adalah sistem perakaran, pergerakannya lebih lambat melalui pertumbuhan dan respon terhadap stimulus eksternal, misalnya cahaya.

◙ Bereproduksi◙ Hewan dan tumbuhan dapat

bereproduksi. Mereka menggandakan jumlah generasi berikutnya dengan menghasilkan anak, yang dapat membawa gen-gen dan menjamin kelangsungan hidup spesiesnya. Tumbuhan melakukannya dengan menghasilkan biji, menghasilkan tanaman baru dari spesies yang sama. Reproduksi ada dua tipe yaitu:

melibatkan dua induk, terjadi penyatuan dua gamet (telur dan sperma)

satu induk menghasilkan keturunannya sendiri. Contohnya pada strowberi, melalui stolon.

seksual aseksual1. Two parent needed 1. Only one

parent2. Gametes produced 2. No gamets3. New variation in off spring 3. Offspring all

identical

Tumbuh (Growth)Pertumbuhan adalah peningkatan ukuran organisme, seperti hewan muda tumbuh menjadi hewan dewasa atau pada tumbuhan dari semai menjadi tumbuhan dewasa (pohon)

EkskresiRibuan reaksi kimia terjadi di dalam sel, menghasilkan produk yang berguna atau sisa metabolisme yang dapat berbahaya jika terakumulasi dalam tubuh.. Ekskresi mengeluarkan sisa metabolisme tubuh, yang dihasilkan tubuh seperti urin dan karbon dioksida. Pengeluaran feses atau makanan yang tidak tercerna bukan ekskresi tetapi egesti (eliminasi)

Respiration◙ Energi yang terkandung dalam

makanan “unlocked” atau dikonversi oleh organisme melalui proses respirasi. Respirasi terjadi di dalam mitokondria sel. Energi yang dilepaskan dikontrol oleh serangkaian reaksi kimia. Terdapat dua tipe respirasi (dengan atau tanpa oksigen) :◙ Respirasi Aerob,

menggunakan oksigen dan menghasilkan energi dalam jumlah besar

◙ Respirasi Anaerob, tidak menggunakan oksigen, energi yang dihasilkan lebih sedikit..

RESPIRASI SEL

• Oksidasi senyawa organik Energi untuk aktivitas Sel

• Menghasilkan senyawa antara untuk sintesis senyawa organik lainnya

• Prekusor/ bahan dasar : Glukosa

• Hasil akhirnya adalah CO2

REAKSI OKSIDASI

• Respirasi Aerob:C6H12O6 + O2 6H2O + 6CO2 + ATP

• Respirasi Anaerob:C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + ATP

Perbedaan Respirasi Aerob dengan Anaerob:

Aerob: Anaerob:

1. Umum terjadi 1. Hanya dalam kondisi khusus

2. Berlangsung seumur hidup 2. Sementara, hanya dlm fase tertentu.

3. Energi yang dihasilkan besar 3. Energi yang dihasilkan kecil.

4. Tidak merugikan tumbuhan 4. Menghasilkan senyawa toksik.

5. Hasil akhir CO2 dan H2O4. Berupa: C2H5OH dan CO2.

Umumnya substrat

• Umumnya substrat respirasi Karbohidrat dengan Glukosa sbg molekul pertama.

• Reaksi kimia respirasi 3 tahap:

1. Glikolisis

2. Daur Kreb’s

3. Transport Elektron

MEKANISME RESPIRASI

Go on to glycolysis

Jalur Metabolisme Asam Piruvat Transaminasi Alanin Reduksi (NADH + H+) Asam laktat Reduksi (NADH + H+) Etanol Dekarboksilasi Asetil Co A

As. Piruvat + CoA + NAD+ Asetil CoA + CO2

+ NADH+ H+

Diperlukan : kofaktor Mg, Asam lipoat, dan ThPP Piruvat dioksidasi dalam mitokondria melalui TCA

Cycle

Jalur tersebut penting Asetil CoA yang dihasilkan akan masuk ke jalur:

1. Dirangkai menjadi asam lemak rantai panjang

2. Direaksikan dengan asam oksalo asetat dan masuk ke dalam Daur Kreb’s (TCA Cycle) dalam mitokondria

Daur Kreb’s

Nutrisi

• Hewan dan tumbuhan membutuhkan makanan sebagai sumber energi dan pertumbuhan.

• Tumbuhan membuat makanan sendiri melalui fotosintesis dengan menggunakan molekul sederhana karbondioksida dan air membentuk molekul komplek karbohidrat

• Hewan tidak dapat membuat makanan sendiri sehingga hewan mendapatkan makanan dengan memakan tumbuhan atau hewan lain untuk memenuhi kebutuhan energinya.

Ciri-ciri organisme Hidup1. Respirasi Semua organisme hidup membutuhkan energi ->

digunakan aktivitas tubuh , kontraksi otot, bergerak, reaksi kimia di dalam tubuh. Energi didapat melalui proses respirasi

2. Bergerak Pada Hewan disebabkan oleh kerja otot karena adanya

ransangan Pada Tumbuhan Sebagian tubuh : Geotropisme, Fototropisme, Seismonasti dll

3. MAKAN• Makhluk hidup perlu tenaga/ energi untuk bergerak, tumbuh dan kegiatan lain. Energi ini diperoleh dari

makanan . Berdasarkan kebutuhan akan makan organisme dikelompokkan atas :

a. Organisme Heterotropb. Organisme Autotrop 4. Ekskresi (mengeluarkan zat sisa) Pengeluaran sisa-sisa metabolisme dalam tubuh organisme ke lingkungan misal CO2, Nitrogen dll.

5. Menerima dan menanggapi ransangan disebut juga dengan Iritabilitas Internal dan ekster-

nal. 6. Berkembang biak (Reproduksi) Reproduksi : Aseksual dan Seksual Perbedaan reproduksi seksual dan aseksual

seksual aseksual1. Two parent needed 1. Only one parent2. Gametes produced 2. No gamets3. New variation in off spring 3. Offspring all identical

7. Tumbuh dan Berkembang

Pertumbuhan : pertambahan isi dan ukuran sel misal dari satu sel 2 sel 4 sel dst Perkembangan : differensiasi pendewasaan misal dari embrio individu dewasa.

II. MATERI KEHIDUPAN• Organisme tersusun dari materi yaitu segala

sesuatu yang menempati ruang dan memiliki masa• Materi terdapat dalam berbagai bentuk misal

batuan, logam kayu, kaca, manusia , hwn dll• Filsuf yunani kuno percaya bhw materi terdiri dari

empat unsur dasar : udara ,air, api dan tanah unsur-unsur yang salah gagasan dasar

• Unsur merupakan bahan yang tidak dapat dipecah lagi menjadi bahan lain dengan reaksi kimia di alam ditemukan lebih kurang 92 unsur al : emas , tembaga, karbon, oksigen dll.

• Senyawa merupakan zat yang terdiri dari dua unsur atau lebih yang dikombinasikan dg ratio yang tetap.

misalnya garam dapur (NaCl) terdiri dari unsur natrium dan klorin dengan ratio 1:1

• Kira-kira 25 dari 92 unsur alami penting untuk kehidupan diantaranya karbon(C), oksigen (O), hidrogen (H), dan nitrogen(N) 96 % penyusun materi kehidupan

• Unsur mikro merupakan unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit seperti Fe (dibutuhkan oleh semua bentuk kehidupan. Dan Iodin(I) bhn utama penyusun hormon yang diproduksi oleh kelenjer tiroid (0,15 mg/hri).kekurangan iodin penyakit gondok.

Carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen make up the bulk of living matter, but there are other elements necessary for life

30

Atomic Structure

• Atoms - Smallest particles of elements• Atoms composed of three types of subatomic particles– Protons• Positive charge• In nucleus

– Neutrons• Neutral charge• Also found in nucleus

– Electrons• Negatively charge• Orbit nucleus

31

• Each element represented by unique atomic symbol– One or two letters

– First letter capitalized

– Superscripted number before:• Represents mass number

• Count of protons plus count of neutrons

– Subscripted number before• Represents to atomic number

• Number of protons in nucleus

Atomic Symbols

MassNumber

AtomicNumber

AtomicSymbol

126

Carbon

C

32

Periodic Table• Elements grouped in periodic table based on

characteristics– Vertical columns = groups; chemically similar– Horizontal rows = periods; larger and larger

1H1.008

3Li6.941

11Na22.99

19K39.10

4Be9.012

12Mg24.31

20Ca40.08

5B10.81

13Al26.98

21Ga69.72

6C12.01

14Si28.09

22Ge72.59

7N14.01

15P30.97

23As74.92

8O16.00

16S32.07

24Se78.96

9F19.00

17Cl35.45

25Br79.90

10Ne20.18

18Ar39.95

26Kr83.60

2He4.003

I

II III IV V VI VII

VIII

1

2

3

4

Groups

Perio

ds

An atom is made up of protons and neutrons located in a central nucleus

• The nucleus is surrounded by electrons

Protons

Neutrons

Electrons

A. Helium atom

Nucleus2

2

2

Each atom is held together by attractions between the positively charged protons and

negatively charged electrons

• Neutrons are electrically neutral

B. Carbon atom

6

6

6

Protons

Neutrons

Electrons

Nucleus

Atoms of each element are distinguished by a specific number of protons

– The number of neutrons may vary

– Variant forms of an element are called isotopes

– Some isotopes are radioactive

Atoms whose shells are not full tend to interact with other atoms and gain, lose, or

share electrons

HYDROGEN (H)Atomic number = 1

CARBON (C)Atomic number = 6

NITROGEN (N)Atomic number = 7

OXYGEN (O)Atomic number = 8

Electron

Outermost electron shell (can hold 8 electrons)

First electron shell (can hold 2 electrons)

Ionic bonds are attractions between ions of opposite charge

• When atoms gain or lose electrons, charged atoms called ions are created– An electrical attraction between ions with

opposite charges results in an ionic bond

Figure 2.7A

NaSodium atom

ClChlorine atom

Na+

Sodium ionCl–

Chloride ion

Sodium chloride (NaCl)

Na Cl Na Cl

+–

Sodium and chloride ions bond to form sodium chloride, common table salt

Na+

Cl–

Covalent bonds, the sharing of electrons, join atoms into molecules

• Some atoms share outer shell electrons with other atoms, forming covalent bonds– Atoms joined together by covalent bonds form

molecules

Molecules can be represented in many ways

41

• Isotopes:– Atoms of the same element with a differing numbers

of neutrons

– Some isotopes spontaneously decay• Radioactive

• Give off energy in the form of rays and subatomic particles

• Can be used as tracers

• Mutagenic – Can cause cancer

Isotopes

126

Carbon 12C 13

6Carbon 13

C 146

Carbon 14C

42

Some Medical Uses forLow Level Radiation

43

Some Medical Uses forHigh Level Radiation

44

Electron Shells, Orbitalsand Energy Levels

• Atoms normally have as many electrons as protons• Opposite charges balance leaving atom neutral• Electrons are attracted to the positive nucleus– Revolve around nucleus in orbitals– Can be pushed into higher orbitals with energy– Release that energy when they fall back to lower orbital– Different energy levels referred to as electron shells

45

The Octet Rule forDistribution of Electrons

• Bohr models show electron shells as concentric circles around nucleus– Each shell has two or more electron orbitals

• Innermost shell has two orbitals

• Others have 8 or multiples thereof

• Atoms with fewer than 8 electrons in outermost shell are chemically reactive– If 3 or less – Tendency to donate electrons

– If 5 or more – Tendency to receive electrons

46

Bohr Models of Atoms

47

Periodic Table (Revisited)

Vertical columns indicatenumber of electronsin outermost shell

1H1.008

3Li6.941

11Na22.99

19K39.10

4Be9.012

12Mg24.31

20Ca40.08

5B10.81

13Al26.98

21Ga69.72

6C12.01

14Si28.09

22Ge72.59

7N14.01

15P30.97

23As74.92

8O16.00

16S32.07

24Se78.96

9F19.00

17Cl35.45

25Br79.90

10Ne20.18

18Ar39.95

26Kr83.60

2He4.003

1

2

3

4

Horizontal periods indicatetotal numberof electron shells

I

II IIIIV

VVI

VII

VIII

48

Elements and Compounds

• Molecule - Two or more atoms bonded together– If all atoms in molecule are of the same element

• Material is still an element

• O2, H2, N2, etc.

– If at least one atom is from a different element• Material formed is a compound

• CO2, H2O, C6H12O6, etc.

• Characteristics dramatically different from constituent elements

49

Chemical Bonding

• Bonds between atoms are caused by electrons in outermost shells

• The process of bond formation is called a reaction

• The intensity of simple reactions can be predicted by the periodic table– If two elements are horizontally close in the table, they

usually react mildly

– If they are horizontally far apart, they usually react vigorously

50

Types of Bonds:Ionic Bonding

• Ionic Bonds– Octet rule:• Atoms “want” 8 electrons in outer shell

– If have < 4 outers, desire to donate them– If have > 4 outers, desire to receive more

– Consider two elements from opposite ends of periodic table• Element from right side:

– Has 7 electrons in outer shell– “Desperately wants” one more (7+1=8)

• Element from left side:– Has only 1 electron in outer shell– “Desperately wants” to donate it (1-1=0=8)

51

Types of Bonds:Ionic Bond Example

• Sodium:– From left end– Has 1 outer electron

• Chlorine:– From right end of table– Has 7 outer electrons

• In reaction, Na completely gives up its outer electron to Cl– Na now a positive ion and Cl a negative ion– Dissimilar charges now bind ions together– Forms sodium chloride

• An ionic compound• NaCl table salt)

52

Formation of Sodium Chloride

53

Types of Bonds:Covalent Bonds

• When atoms are horizontally closer together in the periodic table

– The electrons are not permanently transferred from one atom to the other like in NaCl

– A pair of electrons from the outer shell will “time share” with one atom and then the other

– This also causes the atoms to remain together

– Known as covalent bonding

• Sometimes two par of electrons are shared between atoms – a double covalent bond

54

Covalently Bonded Molecules

55

Nonpolar Covalent Bonds

• Consider two elements that are equidistant from the edges of the periodic table– Atoms will have about equal affinity for electrons

• One will “want” (with a specific intensity) to donate electron(s)

• The other will “want,” with the same intensity, to receive electron(s)

– When bonded covalently:• The bond electrons will spend about equal time with both

atoms• Such covalent bonds are said to be nonpolar

56

Polar Covalent Bonds• Consider two elements with one much closer to the edge of the

table than the other– Atoms will have unequal affinity for electrons

• One will “want” (with a specific intensity) to donate or receive electron(s)

• The other will “want” (with a different intensity) to donate or receive electron(s)

• When bonded covalently:– The bond electrons will spend more time with one atom than the

other• The atom that gets the most time with the electrons will be slightly

negative• The other will be slightly positive

– Such covalent bonds are said to be polar

57

Types of Bonds:Hydrogen Bonds

• Water (H2O or H–O–H) is a polar molecule

– Electrons spend more time with O than H’s

– H’s become slightly +, O slightly –

• When polar molecules are dissolved in water– The H’s of water molecules are attracted to the

negative parts of the solute molecules

– Results in a weak bond – the hydrogen bond

– Easily broken, but many together can be quite strong

58

Water Molecule

59

Hydrogen Bonding

60

The Chemistry of Water:Heat Capacity

• Water has a high heat capacity– Temperature = rate of vibration of molecules– Apply heat to liquid

• Molecules bounce faster• Increases temperature

– But, when heat applied to water• Hydrogen bonds restrain bouncing• Temperature rises more slowly per unit heat• Water at a given temp. has more heat than most liquids

• Thermal inertia – resistance to temperature change– More heat required to raise water one degree than most other liquids (1

calorie per gram)– Also, more heat is extracted/released when lowering water one degree

than most other liquids

61

Properties of Water:Heat of Vaporization

• High heat of vaporization

– To raise water from 98 to 99 ºC; ~1 calorie

– To raise water from 99 to 100 ºC; ~1 calorie

– However, large numbers of hydrogen bonds must be broken to evaporate water

– To raise water from 100 to 101 ºC; ~540 calories!

• This is why sweating (and panting) cools

– Evaporative cooling is best when humidity is low because evaporation occurs rapidly

– Evaporative cooling works poorest when humidity is high because evaporation occurs slowly

62

Evaporative Coolingof Animals

63

Properties of Water:Heat of Fusion

• Heat of fusion (melting)– To raise ice from -2 to -1 ºC; ~1 calorie– To raise water from -1 to 0 ºC; ~1 calorie– To raise water from 0 to 1 ºC; ~80 calories!

• This is why ice at 0 ºC keeps stuff cold MUCH longer than water at 1 ºC

• This is why ice is used for cooling– NOT because ice is cold– But because it absorbs so much heat before it will warm by

one degree

64

Heat Content of Waterat Various Temperatures

65

Properties of Water:Water as a Solvent

• Solutions consist of:– A solvent (the most abundant part) and– A solute (less abundant part) that is dissolved in the solvent

• Polar compounds readily dissolve; hydrophilic• Nonpolar compounds dissolve only slightly; hydrophobic• Ionic compounds dissociate in water

– Na+

• Attracted to negative (O) end of H2O• Each Na+ completely surrounded by H2O

– Cl-

• Attracted to positive (H2) end of H2O• Each Cl- completely surrounded by H2O

66

Properties of Water:Uniqueness of Ice

• Frozen water less dense than liquid water

– Otherwise, oceans and deep lakes would fill with ice from the bottom up

– Ice acts as an insulator on top of a frozen body of water

– Melting ice draws heat from the environment

67

Density of Waterat Various Temperatures

68

A Pond in Winter

69

Water as a Transport Medium

70

Properties of Water:Cohesion & Adhesion

• Cohesive and Adhesive– Cohesion – Hydrogen bonds hold water molecules tightly

together– Adhesion – Hydrogen bonds for between water and other polar

materials– Allow water be drawn many meters up a tree in a tubular vessel

• High Surface Tension– Water molecules at surface hold more tightly than below surface– Amounts to an invisible “skin” on water surface– Allows small nonpolar objects (like water strider) to sit on top of

water

71

pH of Water:Acids

• Acids

– Dissociate in water and release hydrogen ions (H+)

– Sour to taste

– Hydrochloric acid (stomach acid) is a gas with symbol HCl• In water, it dissociates into H+ and Cl-

• Dissociation of HCl is almost total, therefore it is a strong acid

72

pH of Water:Bases

• Bases:

– Either take up hydrogen ions (H+) or release hydroxide ions (OH-)

– Bitter to taste

– Sodium hydroxide (drain cleaner) is a solid with symbol NaOH• In water, it dissociates into Na+ and OH-

• Dissociation of NaOH is almost total, therefore it is a strong base

73

pH Scale

• pH scale used to indicate acidity and alkalinity of a solution.– Values range from 0-14

• 0 to <7 = Acidic• 7 = Neutral• >7 to 14 = Basic (or alkaline)

– Logarithmic Scale• Each unit change in pH represents a change of 10X• pH of 4 is 10X as acidic as pH of 5• pH of 10 is 100X more basic than pH of 8

74

The pH Scale

75

Buffers and pH

• When H+ is added to pure water at pH 7, pH goes down and water becomes acidic

• When OH- is added to pure water at pH 7, pH goes up and water becomes alkaline

• Buffers are solutes in water that resist change in pH– When H+ is added, buffer may absorb, or counter by

adding OH-

– When OH- is added, buffer may absorb, or counter by adding H+

76

Buffers in Biology

• Health of organisms requires maintaining pH of body fluids within narrow limits– Human blood normally 7.4 (slightly alkaline)

– Many foods and metabolic processes add or subtract H+ or OH- ions• Reducing blood pH to 7.0 results in acidosis

• Increasing blood pH to 7.8 results in alkalosis

• Both life threatening situations

– Bicarbonate ion (-HCO3) in blood buffers pH to 7.4

77

Review

• Chemical Elements– Atoms

– Isotopes

– Molecules and Compounds

• Chemical Bonding– Ionic and Covalent

– Hydrogen

• Properties of Water

• Acids and Bases