Bone Constituent Substance

A. Objectives
1. To understand the constituent substances of bone;
2. To understand the reaction of bone and HCl

 B. Background

Bones are body parts which exsist in every vertebrate organisms. Bones are somethings important in every vertebrates. Bones have some functions, for examples to ptotect vital organs, giving body shape, place to produce blood, etc.

Bones are rigid organs that constitute part of the endoskeleton of vertebrates. They support and protect the various organs of the body, produce red and white blood cells and store minerals. Bone tissue is a type of dense connective tissue.

Bones come in a variety of shapes and have a complex internal and external structure, are lightweight yet strong and hard, and serve multiple functions. One of the types of tissue that makes up bone is the mineralized osseous tissue, also called bone tissue, that gives it rigidity and a coral-like three-dimensional internal structure. Other types of tissue found in bones include marrow, endosteum, periosteum, nerves, blood vessels and cartilage.

At birth, there are over 270. bones in an infant human’s body, but many of these fuse together as the child grows, leaving a total of 206 separate bones in an adult. The largest bone in the human body is the femur and the smallest bones are auditory ossicles.

Realizing how important bones are, we decide to learn more and more about bones. We want to know the constituent of bones. Therefore, we did some labwork activities. We hope we could get more knowledge by doing this activity.

C. Basic Theory

HCL solution

Hydrochloric acid is a solution of hydrogen chloride (HCl) in water, that is a highly corrosive, strong mineral acid with many industrial uses. It is found naturally in gastric acid.

Historically called muriatic acid, and spirits of salt, hydrochloric acid was produced from vitriol (sulfuric acid) and common salt. It first appeared during the Renaissance, and then it was used by chemists such as Glauber, Priestley and Davy in their scientific research.

With major production starting in the Industrial Revolution, hydrochloric acid is used in the chemical industry as a chemical reagent in the large-scale production of vinyl chloride for PVC plastic, and MDI/TDI for polyurethane. It has numerous smaller-scale applications, including household cleaning, production of gelatin and other food additives, descaling, and leather processing. About 20 million tonnes of hydrochloric acid are produced annually.

HCl is produced in the body in the stomach and naturally help destroy the food into the intestine.

In industrial scale, normally produced by the concentration of HCl 38%. When sent to the user industry, sent to the concentration of HCl between 32 ~ 34%. Restrictions on the concentration of HCl is due to the very high vapor pressure, thus causing difficulties when storing.

So what are the uses of HCl in our daily lives? Well, here are some areas that make use of HCl, both in scale and household industries.

  1. Hydrochloric acid is used in industrial metal to remove rust or iron oxide scale from iron or steel.
  2. As raw material for vinyl chloride, the monomer for the manufacture of polyvinyl chloride or PVC plastic.
  3. HCl is the raw material of iron (III) chloride (FeCl3) and polyalumunium chloride (PAC), the chemicals used as raw material for coagulants and flocculants. Coagulants and flocculants used in water treatment.
  4. Hydrochloric acid is also used to adjust the pH (acidity) of liquid industrial waste water, before being discharged into receiving water bodies.
  5. HCl is also used in the regeneration of the cation exchange resin (cation exchange resin).
  6. In the laboratory, hydrochloric acid is used for determination of base titration in a solution.
  7. Hydrochloric acid is also useful as materials for cleaning liquid porcelain.
  8. HCl is used in the production of gelatin and additives in food.
  9. On an industrial scale, HCl is also used in leather processing.
  10. Mixture of hydrochloric acid and nitric acid (HNO3) or commonly called aqua regia, a mixture to dissolve the gold.
  11. Usefulness-other uses of hydrochloric acid in the production process include batteries, fireworks and a camera flash.

Bone

In the human body, bones develop passive motion device in the form of order. The composition of the framework is built from the bracelets and more than 200 pieces of bone. The bones meet each other on a particular connection.

Connections that can help smooth movement. Number of movements can occur because of the various relationships between the bones (articulation). However, the movement could not have happened without the drive, ie muscle. By karen, the tualng referred to as passive motion device while the muscle that acts as an activator of bone called a motion.

According to the shape and size of bone are distinguished as follows:

1. short bones

Short bones shaped like small cylinders, working to the bone can move freely. Short bones found on the wrists and ankles, palms and feet.

2. long bones

Long bone is shaped like a pipe, serves to articulate, there is the ulna, femur and fibula.

3. flat bones

Lamellar bone shaped flat and wide, serves to protect the underlying structures, such as the pelvis, scapula and cranium.

4. Irregular bone

Irregularly shaped bone is complex and is associated with a specific function. Examples of irregular bones are the bones of the spine and jaw.

According to its constituent material, the bone can be grouped on the cartilage (cartilage) and bone (osteon).

1. Cartilage (cartilage)

The state of cartilage bending (elastic). Ear, nose tip, and larynx (Adam’s apple) is formed and sustained by cartilage. In general, the cartilage matrix contains collagen fibers and does not contain calcium.

Cartilage is formed by cartilage cells (chondrocytes) produced by chondroblasts (cartilage-forming). Among these cells formed cartilage matrix of collagen in the form of a “gel” of carbohydrates and protein. The various types of cartilage are as follows:

-                      hyaline cartilage, smooth and nature found in the bones.

-                      elastic cartilage, elastic nature of the ear and epiglottis.

-                      cartilage is tough (strong) forms of collagen fibers in a matrix of many, there are the tendons and ligaments.

2. True bone (osteon)

Bones found in all limbs. Part of the outer layer of hard bone (compact bone) and the surrounding cavity called the marrow cavity. Based on texture, bone divided into two kinds, namely:

-                      compact bone, forming a dense outer layer.

-                      spongy bone (hollow), the inside of the flat, such as the skull and at the ends of long bones near the joints. It protects the bone cavity shape itself if there is pressure, impact or pounding.

When the bone is cut in such a way then viewed with a microscope, it will show the circles of bone cells are arranged concentrically, around blood vessels and nerves. Circle of bone cells along with blood vessels and nerves form a channel or system Havers Havers.

The inside of the bone containing the bone marrow which consists of two types, namely the red marrow and yellow marrow. Red marrow is where red blood cell production. In children, there is the whole red marrow bone, whereas in adults, red marrow found in the skull, vertebrae, ribs, and bone bracelets.

Yellow marrow of the bones found in adult limbs. Yellow marrow is formed from a mixture of connective tissue cells, such as fatty tissue and red marrow.

Formed of osteocytes and bone matrix. Formed osteocytes from osteoblasts. The types of matrices are as follows:

-                      cement: a molecule composed of carbohydrates.

-                      Collagen: shaped like fibers. Collagen would appear to be bound by the characteristics of bone cement. Without collagen, bones become brittle like pieces of coral or limestone.

-                      minerals: such as calcium, phosphate, and carbonate. Without the mineral in the bone matrix to be flexible.

Contained in the matrix of calcium that makes bones are hard, while the mineral is 65% of the weight of the bone.

Bone is living tissue. This means that the bone can grow and repair themselves part of the damaged (broken, cracked). In the adult bone there is a section of damaged bone (the bone in the middle of the pipe) by perombak bone cells (osteoblasts). Bone to grow into a great multiplication of cells and becomes long. Place on the longitudinal bone growth or epiphyseal disc (the area near the ends of the bones).

Bone structure

Bone is not a uniformly solid material, but rather has some spaces between its hard elements.

Compact (cortical) bone

The hard outer layer of bones is composed of compact bone tissue, so-called due to its minimal gaps and spaces. Its porosity is 5–30%. This tissue gives bones their smooth, white, and solid appearance, and accounts for 80% of the total bone mass of an adult skeleton. Compact bone may also be referred to as dense bone.

Trabecular (cancellous) bone

Filling the interior of the bone is the trabecular bone tissue (an open cell porous network also called cancellous or spongy bone), which is composed of a network of rod- and plate-like elements that make the overall organ lighter and allow room for blood vessels and marrow. Trabecular bone accounts for the remaining 20% of total bone mass but has nearly ten times the surface area of compact bone. Its porosity is 30–90%. If, for any reason, there is an alteration in the strain the cancellous is subjected to, there is a rearrangement of the trabeculae. The microscopic difference between compact and cancellous bone is that compact bone consists of haversian sites and osteons, while cancellous bones do not. Also, bone surrounds blood in the compact bone, while blood surrounds bone in the cancellous bone

 D. Tools and Materials

  1. HCl solution 10%
  2. Bones
  3. Beaker glasses
  4. Tweezer
  5. Glass cover
  6. Stopwatch
  7. Petridish

E. Procedures

1. Put HCl solution 10% into beaker glasses;

2. Put some bones into each beaker glass;

3. Close by glass cover and let it for 1 hour;

4. Lift bones by using tweezer and move it into petridish;

5. Observe those bones.

 

F. Observational Result

No.

Name/label of bone

Condition After Soaked in HCl Solution

1

2

3

4

 

5

Uncooked chicken femur

Cooked chicken femur

Uncooked chicken rib

Cooked chicken rib

Cooked chicken wing

Pale, softer(+++), bubbled(+++)

 

Pale, softer(+), bubbled(+++)

 

Pale, softer(+++), bubbled(++++), HCl solution turbid, there is oil in solution

Pale, softer(++), bubbled(+++)

 

Pale, softer(+), bubbled(++), HCl solution turbid, there is oil in solution

 G. Discussion

Pada materi “Sistem Gerak pada Manusia”, kami melakukan kegiatan laboratorium mengenai komponen-komponen penyusun tulang. Kegiatan laboratorium telah kami lakukan pada hari Senin, 14 Mei 2012 di laboratorium Pendidikan IPA. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mengetahui unsur-unsur penyusun tulang dan reaksi yang  terjadi antara tulang ddengan larutan asam klorida.

Dalam kegiatan laboratorium, tulang ayam kami gunakan sebagai sampel. Alasan kami menggunakan tulang ayam karena ayam dan manusia sama-sama tergolong vertebrata,  sehingga kami berasumsi bahwa komponen penyusun tulang ayam dan manusia hampir sama. Jenis-jenis tulang yang kami gunakan dalam observasi ini adalah tulang paha yang belum dimasak, tulang paha yang sudah dimasak, tulang dada yang belum dimasah, tulang dada yang sudah dimasak, dan tulang sayap yang sudah dimasak.

Alasan kami membedakan jenis-jenis tulang tersebut karena memiliki bentuk yang berbeda, sehingga kami ingin tahu apakah bentuk tulang yang berbeda memiliki komponen penyusun yang sama ataukah berbeda. Sedangkan variasi tulang yang belum dimasak dan sudah dimasak dimaksudkan  untuk mengetahui apakah komponen penyusunnya masih tetap sama setelah mendapat perlakuan lain, dalam hal ini dimasak. Pemasakan tulang dengan cara dipanaskan menurut hipotesis kami akan mengurangi atau merusak komponen penyusun tulang.

Dalam pembahasan ini, kami akan memmaparkan secara lebih detail mengenai masing-masing sampel setelah mendapat perlakuan. Perlakuan yang kami berikan adalah dengan merendamnya di dalam larutan asam klorida (HCL) selama 60 menit. Berikut ini merupakan pembahasan secara satu per satu untuk masing-masing sampel tulang.

1. Tulang Paha Ayam yang Belum Dimasak

Pada praktikum kali ini kami melakukan dengan berbagai macam tulang bagian tubuh ayam yang diantaranya kami memakai tulang paha ayam yang belum dimasak. Kami memulai praktikum ini dengan mengukur tingkat/kadar dari Asam Klorida (HCL). Seperti yang telah kita ketahui bahwa tulang mengandung kalsium (Ca). HCl yang kami gunakan yaitu sebesar 10% sedang yang ada pada laboratorium adalah sebesar 2 molar sehingga kami perlu untuk merubahnya terlebih dahulu. Dengan menggunakan rumus yang telah ada yaitu

V1 . M1 = V2 . M2

Kemudian kami mengukur 10% dari 2 molar ialah 0,2 molar. Sehingga jika dimasukkan kedalam rumus diatas menjadi

100 . 0,2 = V2 . 2

Kami mendapatkan data bahwa untuk untuk mendapatkan HCl 10% dengan membutuhkan aquades sebanyak 100ml dan 10ml HCl 2 molar. Ketika kedua bahan tersebut sudah didapatkan, maka kami mencampurkannya sehingga menjadi homogeny. Setelah homogen, kami memasukkan tulang paha ayam yang belum dimasak kedala larutan tadi dan menunggu hingga 60 menit.

Dari percobaan tersebut kami mendapatkan hasil bahwa tulang menjadi lebih lunak(+++). Hal inni terjadi karena kalsium pada tulang bila direndam dengan larutan HCL maka kalsium tersebut sedikit demi sedikit akan larut dalam asam, maka pada kondisi tertentu, tulang akan menjadi lentur/lunak karena komposisi Ca pada tulang sudah menurun drastis, dikarenakan Asam klorida (HCl) memiliki kecenderungan untuk melarutkan unsur-unsur seperti Ca dengan mengikuti reaksi:

HCl + Ca à CaCl2 + H2

Karena asam (HCl) melarutkan/melepas kalsium (Ca) pd tulang, sehingga tulang tidak lagi keras bahkan menjadi lentur. Selain lunak juga telah terbentuk adanya gelembung-gelembung udara(+++) pada permukaan dari tulang tersebut. Hal ini terjadi karena telah terjadi rekasi antara

CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Munculnya gelembung-gelembung kecil yang menempel di permukaan tulang disebabkan karena hasil reaksi antara HCl dengan tulang adalah berupa gas CO2.

2. Tulang Paha Ayam yang Sudah Dimasak

Tulang paha ayam termasuk tulang panjang yang berbentuk pipa. Tulang paha ayam yang sudah dimasak tampak berwarna kecoklatan dan keras. Sebelum tulang dimasukkan ke dalam larutan asam klorida, terlebih dahulu dibersihkan dari sisa-sisa daging yang menempel, dicuci bersih, dan dikeringkan. Perendaman dilakukan selama 60 menit.

Setelah tulang direndam, tulang diangkat dari larutan asam klorida dan diamati. Berdasarkan hasil pengamatan kami, tulang lebih lunak dari sebelumnya (+), namun perbedaannya tidak begitu banyak. Selain lunak, tampak pula adanya gelembung-gelembung udara(+++) pada permukaan tulang. Setelah melakukan observasi dan studi pustaka, kami dapat mengetahui bahwa reaksi yang terjadi antara tulang dan asam klorida adalah CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2.

Tulang lebih lunak karena kalsium dalam kalsium karbonat terurai menjadi  kalsium klorida. Apabila tulang direndam dalam jangka waktu yang relatif lama, tulang akan menjadi lunak karena kalsium semakin lama semakin terlarut. Gelembung-gelembung yang muncul pada pada permukaan tulang juga merupakan hasil reaksi, yaitu karbondioksida. Pada pereaksian ini, H2O juga terbentuk, namun tidak dapat terlihat secara kasat mata karena bercampur dengan larutan.

3. Tulang Rusuk Ayam yang Belum Dimasak

Secara penampakan fisik, rusuk ayam berbentuk pipih. Rusuk ayam yang belum dimasak tampak segar, berwarna kemerahan, dan keras. Rusuk ayam berfungsi melindungi organ-organ vital ayam yang berada di dalam rongga dada, seperti jantung dan paru-paru.

Untuk mengetahui struktur penyusun tulang ayam, tulang ayam direndam dalam larutan HCl 10 % selama kurang lebih satu jam. Perendaman dimaksudkan untuk mereaksikan tulang dengan larutan HCL. Dari hasil reaksi akan diketahui struktur penyusun tulang ayam.

Setelah tulang ayam bagian rusuk direndam dalam larutan HCl selama satu jam, tulang rusuk berubah warna menjadi pucat, warna kemerahan yang semula tampak sebelum tulang direndam dalam larutan HCL memudar dan menghilang. Selain itu, tulang rusuk menjadi lebih lunak dengan ukuran +++, tampak pula gelembung-gelembung udara pada permukaan tulang dengan kuantitas ++++, muncul sedikit minyak pada larutan HCL, dan larutan HCL tampak lebih keruh.

Berdasarkan referensi, kita dapat mengetahui bahwa komponen utama penyusun tulang adalah unsur Ca (kalsium), sedangkan asam klorida (HCl) memiliki kecenderungan untuk melarutkan unsur-unsur tertentu, misalnya Ca. Reaksi yang terjadi pada perendaman tulang dalam larutan HCl adalah sebagai berikut:

CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Kandungan kalsium pada tulang semakin lama semakin sedikit karena terlarut dalam larutan asam klorida yang bersifat asam. Pada kondisi tertentu, tulang akan menjadi lentur/ lunak karena komposisi Ca pada tulang sudah menurun drastis.

Munculnya gelembung-gelembung kecil yang menempel di permukaan tulang disebabkan karena hasil reaksi antara HCl dengan tulang adalah berupa gas CO2. Tulang menjadi lunak setelah direndam di larutan HCl karena zat yang membuat tulang keras yaitu CaCO3, setelah bereaksi dengan HCl menjadi tidak ada/ terlarut. Warna tulang yang semula kemerahan berubah menjadi pucat karena struktur penyusun tulang terlarut sehingga menjadi tipis. Minyak pada larutan HCl berasal dari daging yang masih tersisa pada tulang. Larutan menjadi keruh karena zat peyusun tulang terlarut dalam larutan HCl.

Tulang yang direndam dalam larutan HCL dalam waktu yang relatif lama, lama kelamaan akan menjadi keropos, dan sumsum tulang keluar, karena adanya HCl yang sifatnya merusak. Larutan HCl tidak hanya merusak tulang saja, namun juga organ-organ lainnya yang tersusun dari kalsium (Ca). Dengan demikian, asam pekat dapat membahayakan organ-organ  pada makhluk hidup apabila dikonsumsi atau berinteraksi dalam jumlah yang relatif banyak dan terlalu sering.

Warna larutan menjadi lebih keruh karena komponen penyusun tulang yang terlarut pada asam klorida. Sedangkan minyak yang timbul pada permukaan larutan berasal dari sisa-sisa daging yang masih menempel pada tulang. Untuk percobaan selanjutnya, diharapkan supaya tulang sudah dalam keadaan bersih dan terbebas dari sisa-sisa daging yang menempel supaya kegiatan laboratorium yang dilakukan dapat menunjukkan hasil yang lebih optimal.

4. Tulang Rusuk Ayam yang Sudah Dimasak

Komponen utama tulang adalah unsur Ca (kalsium). Asam klorida (HCl) memiliki kecenderungan untuk melarutkan unsur2 seperti Ca dengan mengikuti reaksi:

HCl + Ca –> CaCl2 + H2

Jadi kalsium pada tulang semakin sedikit karena larut dalam asam, maka pada kondisi tertentu, tulang akan menjadi lentur/lunak karena komposisi Ca pada tulang sudah menurun drastis. Karena asam (HCl) melarutkan/melepas kalsium (Ca) pd tulang, sehingga tulang tidak lagi keras vahkan menjadi lentur.

Pada percobaan yang kami lakukan, yaitu menggunakan tulang rusuk ayam yang telah dimasak (cooked chicken rib), semula keaadannya keras dan warnanya tampak jelas, namun setelah direndam dalam larutan HCL (asam klorida), tulang rusuk ayam yang sudah matang tersebut menjadi lunak (++) dan warnanya menjadi pucat. Pada larutan HCL (asam klorida) tersebut mucul gelembung-gelembung (+++) yang menempel di permukaan tulang.

Saat tulang direndam dalam larutan HCl terjadi reaksi :

CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Munculnya gelembung-gelembung kecil yang menempel di permukaan tulang disebabkan karena hasil reaksi antara HCl dengan tulang adalah berupa gas CO2. Tulang menjadi lunak setelah direndam di larutan HCl karena zat yang membuat tulang keras yaitu CaCO3 setelah bereaksi dengan HCl menjadi menghilang. Ketika tulang melunak, lama kelamaan tulang akan keropos, sumsum tulang akan keluar, lapisan tulang menipis, sehingga warna tulang menjadi pucat. Jika tulang melunak, lama kelamaan tulang menjadi keropos, dan sumsum tulang keluar, karena adanya HCl yang sifatnya merusak.

5. Tulang Sayap Ayam yang Sudah Dimasak

Tulang sayap ayam yang sudah dimasak terlebih dahulu dipisahkan dari sisa-sisa daging yang masih melekat, kemudian dicuci bersih, dan dikeringkan. Tulang sayap yang sudah siap kemudian direndam ke dalam larutan asam klorida (HCl) selama 60 menit. Kondisi tulang yang sebelum direndam yaitu keras dan berwarna kecoklatan. Warna kecoklatan pada tulang berasal dari bumbu-bumbu ketika proses pemasakan.

Setelah tulang direndam selama 60 menit, keadaan tulang sedikit berubah dari kondisi semula. Warna tulang yang semula kecoklatan menjadi pudar, sedikit memucat. Selain itu, tulang menjadi lebih lunak dari semula (+), muncul gelembung-gelembung(++) pada permukaan tulang, larutan HCl lebih keruh, dan keluar minyak dari dalam tulang.

Reaksi yang terjadi antara tulang sayap dengan larutan asam klorida adalah sebagai berikut, CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2. Unsur pembentuk tulang adalah kalsium atau kalsium karbonat. Ketika kalsium karbonat direaksikan dengan asam klorida, unsur kalsium pada kalsium karbonat akan terurai dan membentuk senyawa baru yaitu kalsium klorida. Gelembung-gelembung yang terbentuk pada permukaan tulang merupakan karbondioksida yang juga merupakan hasil reaksi. Warna keruh pada larutan asam klorida berasal dari  bumbu-bumbu yang terdapat pada tulang yang dimasak. Minyak yang keluar dari tulang berasal dari minyak goreng ketika proses pemasakan.

Dari uraian di atas,  kita dapat membandingkan bahwa antara tulang yang sudah dimasak dan belum dimasak terdapat perbedaan setelah direaksikan dengan asam klorida. Tulang yang belum dimasak menunjukkan hasil reaksi yang lebih banyak dari tulang yang sudah dimasak. Tulang yang belum dimasak menunjukkan perbedaan tingkat kelunakan lebih besar dan menghasilkan gelembung-gelembung udara lebih banyak.

Kegiatan laboratorium ini merupakan kegiatan laboratorium IPA terpadu karena dapat diintegrasikan pada beberapa konsentrasi ilmu, yaitu kimia, fisika, dan biologi. Kimia, dalam hal ini yaitu proses pereaksian antara tulang dan asam klorida. Biologi, tulang dipelajari dan dikaji lebih lanjut dalam cabang ilmu biologi karena tulang merupakan bagian dari makhluk hidup. Fisika, dalam kegiatan ini, penerapan cabang ilmu fisika terletak pada pengukuran. Pengukuran yang kami lakukan yaitu pengukuran volum larutan  asam klorida dan pengukuran lama waktu perendaman.

 H. Conclussion

After doing lab work activities and discussion, we can conclude that:

  1. Bones almost composed by calcium (Ca) or calcium carbonate (CaCO3);
  2. Reaction of bones and chloride acid is

CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2O + CO2 or HCl + Ca à CaCl2 + H2

 

I. Reference

Anonym. Accessed from http://www.artikelbagus.com/2011/12/anatomi-tulang-manusia.html, on Sunday, May 20, 2012.

Anonym. Accessed from http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrochloric_acid, on Sunday, May 20, 2012.

Anonim. Accessed from http://anekailmu.blogspot.com/2009/06/mengenal-kegunaan-larutan-asam-klorida.html, on Sunday, May 20, 2012.

Kimball, John W. 1998. Biologi. Jakarta: Erlangga.

Nugroho, L. Hartanto dan Issirep Sumardi. 2004. Biologi Dasar. Yogyakarta: Penebar Swadaya.

Nurhayati, Nunung. 2009. Biology. Bandung: Yrama Widya

Priadi, Arif. 2009. Biology. Jakarta: Yudhistira

Soemarwoto, Idjah, dkk. 1982. Biologi Umum I. Jakarta: Gramedia.

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s