OKSIGEN

Oksigen merupakan unsur utama penyusun kerak bumi. Sebanyak 46% dari massa kerak bumi merupakan oksigen dalam bentuk senyawa. Selain terdapat pada kerak bumi, oksigen juga terdapat di udara dengan kadar 20% sebagai O2. Sebanyak 90% massa air laut adalah oksigen dalam bentuk senyawa H2O.

Oksigen juga merupakan unsur utama penyusun senyawa biomolekul di dalam tubuh makhluk hidup yang berperan penting dalam proses-proses biokimia di dalam tubuh makhluk hidup.

A. Siklus Oksigen / Daur Oksigen

Gambar berikut merupakan siklus oksigen. Siklus oksigen memperlihatkan pertukaran antara oksigen dalam bentuk gas (O2) yang terdapat dalam jumlah yang besar di atmosfer dengan oksigen dalam bentuk senyawa yaitu karbondioksida (CO2) dan air (H2O), serta bahan-bahan organik.

Gambar. Siklus oksigen
Gambar. Siklus Oksigen

Siklus oksigen ini sangat berkaitan erat dengan siklus unsur lainnya, terutama siklus karbon. Oksigen yang berada dalam bentuk senyawa (yang terikat secara kimia) melalui berbagai proses menghasilkan energi, terutama pada perubahan dan proses metabolik dalam organisme. Oksigen dilepaskan atau dihasilkan dari proses fotosintesis. Unsur oksigen ini secara cepat bereaksi / berikatan membentuk oksida-oksida, seperti dengan karbon pada proses respirasi aerobik dan dengan karbon serta nitrogen pada proses pembakaran bahan bakar fosil.

CH4 + 2O2 → CO2 + H2O

Salah satu aspek yang penting dari siklus di stratosfer adalah proses pembentukan ozon, O3. Ozon membentuk lapisan tipis di stratosfer yang berfungsi sebagai filter dari radiasi sinar ultraviolet. Sehingga menjaga kehidupan di bumi dari kerusakan yang disebabkan oleh sinar ultraviolet ini.

Siklus oksigen diakhiri dengan masuknya kembali oksigen ke atmosfer dalam bentuk gas. Salah satu penyebab utama kembalinya oksigen ini ke atmosfer adalah proses fotosintesis yang dilakukan tumbuhan.

 

B. Sifat – Sifat Oksigen

1. Sifat Fisika Oksigen

Pada suhu kamar, oxygen merupakan gas tidak berwarna dan tidak berbau, serta memiliki titik didih -182,95oC dan titik leleh -218,79oC. Oxygen cair memiliki warna biru langit. O2 dapat larut dalam air dengan kelarutan 5% volume pada 0oC. Semakin besar tekanan, kelarutan O2 dalam air semakin besar.

2. Sifat Kimia Oksigen

Oksigen merupakan unsur yang reaktif. Dalam keadaan bebas, unsur ini terdapat dalam dua bentuk molekul, yaitu molekul oksigen diatomik (O2) dan bentuk alotropinya, yaitu molekul triatomik yang dikenal dengan ozon (O3).

Oxygen dapat bersenyawa dengan berbagai unsur. Oxygen yang bersenyawa dengan unsur lain dikenal dengan nama oksida. O2 merupakan gas yang mempunyai peran dalam proses pembakaran (unsur pembakar), yang pertama kali dikenali oleh Carl Wilhelm Scheele pada saat memanaskan raksa (II) oksida. Penelitian ini kemudian dilanjutkan oleh Joseph Priestley, yang kini dikenal sebagai penemu oksigen.

HgO(s) → Hg(s) + ½ O2(g)

 

C. Cara Memperoleh Oksigen / Pembuatan Oksigen

Di laboratorium, oksigen dapat diperoleh dengan memanaskan kalium klorat atau dari reaksi peruraian hidrogen peroksida MnO2.

2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g)

2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g)

Pada skala industri, oxygen diproduksi melalui dua cara, yaitu dengan distilasi udara cair bersamaan dengan ekstraksi nitrogen, dan dengan cara elektrolisis larutan KOH atau NaOH 10-25%. Oxygen yang dihasilkan dengan elektrolisis ini sangat murni. Selain oxygen, dalam proses ini juga dihasilkan gas hidrogen.

Sel elektrolisis disusun oleh katode dari baja dan anode dari baja nikel. Kuat arus yang digunakan 2-2,5 volt. Antara ruang anode dan katode dipisahkan dengan diafragma yang terbuat dari asbes untuk mencegah gas oksigen dan hidrogen yang terbentuk tidak bereaksi kembali. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Anode : 4OH(aq) → 2H2O(l) + O2(g) + 4e

Katode : 4H2O(l) + 4e → 4OH(aq) + 2H2(g)

Reaksi sel : 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Gas oksigen digunakan pada proses pengelasan, alat bantu pernafasan di rumah sakit, serta untuk penyelam. Oxygen padat dan hidrogen padat digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa.

 

D. Senyawa Oksigen

Oxygen dapat bersenyawa dengan hampir semua unsur logam dan nonlogam membentuk senyawa oksida. Berdasarkan sifatnya senyawa oksida digolongkan menjadi oksida asam, oksida basa, oksida amfoter, oksida indiferen, dan peroksida.

1. Oksida Asam

Oksida asam merupakan oksida yang dapat bereaksi dengan air membentuk asam. Umumnya merupakan oksida nonlogam, misalnyaa SO3 dan Cl2O7.

Contoh:

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Cl2O7(g) + H2O(l) → 2HClO4(aq)

2. Oksida Basa

Oksida basa merupakan oksida yang dapat bereaksi dengan air membentuk basa. Umumnya merupakan oksida logam, misalnya Na2O dan CaO.

Contoh:

Na2O(s) + H2O(l) → 2NaOH(aq)

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq)

3. Oksida Amfoter

Oksida amfoter merupakan oksida yang dalam lingkungannya asam bersifat basa dalam lingkungan basa bersifat asam, dan dapat bereaksi dengan asam maupun basa, misalnya Al2O3.

Contoh:

Al2O3(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2O(l)

Al2O3(aq) + 2NaOH(aq) → 2NaAlO2(aq) + H2O(l)

4. Oksida Indiferen

Oksida indiferen merupakan oksida yang tidak dapat bereaksi dengan air dan tidak dapat membentuk asam maupun basa, misalnya CO dan NO.

5. Peroksida

Peroksida merupakan oksida dengan bilangan oksidasi oksige di dalamnya adalah -1, misalnya H2O2, Na2O2, dan BaO2.

6. Ozon

Ozon memiliki peran penting dalam melindungi bumi dari paparan sinar ultraviolet yang berlebih. Ozon merupakan gas yang berwarna biru yang mempunyai titik didih -111,3oC dan berbau khas. Di laboratorium, ozon dapat dibuat dengan mengalirkan gas oksigen dalam tabung yang diberi loncatan bunga api listrik tegangan tinggi.

Ozon mempunyai bentuk molekul bengkok dengan sudut ikatan 116,8o dan mengalami resonansi pada ikatan rangkapnya.

Ozon banyak terdapat pada lapisan atmosfer, terutama di stratosfer (15-24 km), dan berperan untuk menyerap sinar ultraviolet dari luar angkasa. Proses penyerapan sinar unltraviolet ini terkait dengan keseimbangan reaksi yang terjadi pada reaksi antara molekul O2 dengan molekul ozon.

3O2(g)  2O3(g)

Reaksi tersebut sebenarnya berlangsung dalam beberapa tahap, sebagai berikut:

O2(g) → O(g) + O(g)

O2(g) + O(g) → O3(g)

O3(g) + O(g) → O2(g) + O2(g)

Setelah terbentuk O2 kembali, akan terjadi pengulangan reaksi dan siklus tersebut berlangsung terus menerus sepanjang tidak ada gangguan dari luar, misalnya ada gas NO atau radikal bebas klorin yang berasal dari freon mengakibatkan gas ozon rusak. Hal ini disebabkan karena atom oksigen yang terbentuk tidak bereaksi lagi dengan molekul O2 membentuk ozon, tetapi bereaksi dengan gas NO atau atom klorin radikal bebas.

NO(g) + O2(g) → NO2(g)

Cl.( g) + O(g) → ClO(g)

Reaksi tersebut merupakan reaksi berantai sehingga setiap satu atom klorin dapat merusak ribuan atau jutaan molekul ozon. Hal ini dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar. Reaksi berantai perusakan ozon oleh atom klorin dari freon pada pembahasan oksigen
Gambar. Reaksi berantai perusakan ozon oleh atom klorin dari freon

Kerusakan ozon dapat berakibat tidak baik bagi kesehatan manusia. Beberapa kasus kanker kulit diduga terjadi akibat seseorang terpapar oleh sinar ultraviolet yang berlebih.

Jika tidak ada pengendalian penggunaan freon yang mengandung klorin, lubang ozon akan semakin lebar. Hasil pemantauan lubang ozon di kutub antartika menunjukan adanya kecenderungan pelebaran lubang ozon dari tahun ke tahun.

Selain sebagai pelindung bumi, ozon banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai pembunuh kuman pada pengolahan air, untuk pengolahan limbah, dan sebagai pemutih kain.

 

7. Hidrogen Peroksida

Hidrogen peroksida 3% di pasaran dikenal sebagai larutan perihidrol. Larutan ini digunakan sebagai pemutih, penggelantang dan antiseptik karena sifatnya sebagai oksidator kuat. Larutan H2O2 murni merupakan cairan kental tidak berwarna dan bersifat korosif.

Di laboratorium hidrogen peroksida dibuat dengan cara elektrolisis larutan amonium sulfat yang dicampur dalam asam sulfat pekat. Reaksi yang terjadi adalah:

H2SO4(aq) → H+(aq) + HSO4(aq)

Anode : 2HSO4(aq) → H2S2O8(aq) + 2e

Katode : 2H+(aq) + 2e → H2(g)

——————————————————————-+

Reaksi sel : 2HSO4(aq) + 2H+(aq) → H2S2O8(aq) + H2(g)

Senyawa H2S2O8 yang terjadi pada anode selanjutnya akan mengalami reaksi menghasilkan H2O2 dan H2SO4.

H2S2O8 (aq) + 2H2O(l) → 2H2SO4(aq) + H2O2(l)

 

 

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *