oksigen

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau.

Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massa dan unsur paling melimpah di kerak Bumi. Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi.

Semua kelompok molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang hewan. Oksigen dalam bentuk O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan digunakan pada respirasi sel oleh hampir semua makhluk hidup.

Oksigen beracun bagi organisme anaerob, yang merupakan bentuk kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 milyar tahun yang lalu.

Sejarah

Awal Percobaan

Salah satu eksperimen pertama yang diketahui tentang hubungan antara pembakaran dan udara dilakukan oleh penulis yunani abad kedua SM tentang mekanika, Philo dari Byzantium . Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa pembalik kapal di atas sebuah lilin menyala dan sekitarnya kapal leher dengan air mengakibatkan air naik ke leher. Philo salah menduga bahwa bagian-bagian udara di kapal tersebut dikonversi ke dalam unsur api dan dengan demikian mampu melarikan diri melalui pori-pori di kaca.

Pada akhir abad 17, Robert Boyle membuktikan udara yang diperlukan untuk pembakaran. Kimiawan Inggris John Mayow bekerja dengan menunjukkan kebakaran yang membutuhkan hanya sebagian dari udara yang ia sebut nitroaereus spiritus atau hanya nitroaereus. Dalam satu percobaan ia menemukan bahwa menempatkan baik mouse atau lilin menyala dalam wadah tertutup di atas air yang disebabkan air naik dan mengganti satu-empat belas’s volume udara sebelum memadamkan subyek. Dari sini ia menduga bahwa nitroaereus dipakai di pernapasan dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa antimon mengalami peningkatan berat ketika dipanaskan, dan disimpulkan bahwa nitroaereus harus dikombinasikan dengan itu. Ia juga berpikir bahwa paru-paru nitroaereus terpisah dari udara dan menyebarkannya ke dalam darah dan yang panas hewan dan pergerakan otot hasil dari reaksi nitroaereus dengan zat tertentu dalam tubuh. 

Teori Phlogiston

Robert HookeOle BorchMikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen semua produksi oksigen dalam percobaan di 17 dan abad ke-18 namun tidak satupun dari mereka akui oksigen sebagai suatu unsur. Hal ini mungkin karena prevalensi filosofi dari pembakaran dan korosi disebut teori phlogiston, yang kemudian penjelasan proses-proses tersebut disukai.

Didirikan pada tahun 1667 oleh alkemis Jerman , JJ Becher , dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl oleh 1731, 
teori phlogiston menyatakan bahwa semua bahan mudah terbakar dan terbuat dari dua bagian. Satu bagian, phlogiston disebut off jika substansi berisi itu dibakar, sedangkan bagian dephlogisticated dianggap bentuk sejati, atau kapur.

Bahan mudah terbakar sangat sedikit yang meninggalkan residu , seperti kayu atau batubara, yang dianggap sebagian besar terbuat dari phlogiston, sedangkan zat non-terbakar yang korosi, seperti besi, berisi sangat sedikit. Udara tidak memainkan peran dalam teori phlogiston, juga tidak ada percobaan kuantitatif awal dilakukan untuk menguji ide, melainkan itu didasarkan pada pengamatan tentang apa yang terjadi ketika sesuatu luka bakar, bahwa benda yang paling umum tampaknya menjadi lebih ringan dan tampaknya kehilangan sesuatu di proses. Fakta bahwa zat seperti kayu benar-benar berat keseluruhan keuntungan dalam pembakaran disembunyikan oleh daya apung produk pembakaran gas. Memang salah satu petunjuk pertama bahwa teori phlogiston tidak benar adalah bahwa logam, juga, kenaikan berat badan di berkarat (ketika mereka diduga kehilangan phlogiston).

 

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh apoteker Swedia, Carl Wilhelm Scheele . Dia telah menghasilkan gas oksigen dengan memanaskan oksida merkuri dan berbagai nitrat sekitar 1772. Scheele disebut gas “udara api” karena itu hanya dikenal pendukung pembakaran, dan menulis account penemuan ini dalam naskah dia berjudul Treatise on Air dan Fire, yang ia dikirim ke penerbit di 1775. Namun dokumen tidak dipublikasikan sampai 1777. 

Sementara itu, pada tanggal 1Agustus 1774, sebuah penelitian yang dilakukan oleh pendeta Inggris, joseph Priestley memfokuskan sinar matahari pada oksida merkuri (HgO) di dalam tabung kaca, yang membebaskan gas yang ia beri nama “deophlosgisticated udara”. Dia mencatat bahwa lilin cerah dibakar dalam gas dan tikus lebih aktif fan hidup lebih lama saat bernafas. Setelah menghirup gas sendiri, ia menulis: “perasaan ke saya paru-paru tidak bijaksana berbeda dari umum, udara tetapi saya membayangkan bahwa saya merasa payudara khusus ringan dan mudah untuk beberapa kemudian waktu.”Priestley mempublikasikan temuan pada 1775 dalam makalah berjudul “An Account Penemuan-penemuan lebih lanjut di Air” yang termasuk dalam volume kedua bukunya berjudul Percobaan dan Pengamatan pada Berbeda Jenis Air . Karena ia menerbitkan penemuannya yang pertama, Priestley biasanya diberikan prioritas dalam penemuan itu

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tak berwarna dan tak berasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering dijelaskan secara sederhana sebagai ikatan ganda ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.

Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2. Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tak berpasangan yang menduduki dua orbital molekul yang yang berdegenerasi. Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.

Dalam bentuk triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tak berpasangan molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair akan tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya berpasangan. Ia lebih reaktif terhadap molekul organik pada umumnya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis. Ia juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen aktif. Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga ada pada hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan.

Ozon merupakan gas langka pada bumi yang dapat ditemukan di stratosfer.

Alotrop Oksigen

O2

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Ia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1. Altrop oksigen ini digunakan oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.

O3

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan dapat merusak jaringan paru-paru. Ozon diproduksi di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV). Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet. Namun, dekat permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang dibentuk dari produk sampingan pembakaran otomobil.

O4 dan O8

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001 dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8. Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang lebih kuat daripada O2 maupun O3, dan dapat digunakan dalam bahan bakar roket. Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit disebabkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0°C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1. Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F). Baik oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertingkat udara cair; Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang mudah terbakar.

Isotop

Oksigen yang dapat ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O merupakan yang paling melimpah (99,762%). Isotop oksigen dapat berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.

Kebanyakan 16O di disintesis pada akhir proses fusi helium pada bintang, namun ada juga beberapa yang dihasilkan pada proses pembakaran neon. 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang. Kebanyakan 18O diproduksi ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya bentuk isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.

Empat belas radioisotop telah berhasil dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang lebih pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik. Modus peluruhan yang paling umum untuk isotop yang lebih ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum untuk isotop yang lebih berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.

 

Pembuatan oksigen dan nitrogen

Oksigen dan nitrogen dibuat dari destilasi udara cair. Seperti telah kita ketahui bahwa udara terdiri atas 78% volume nitrogen, 20% volume oksigen, dan sisanya terdiri atas gas mulia (terutama argon 0,93%), karbon dioksida (0,03%), dan berbagai gas lain.

Pencairan udara dilakukan sebagai berikut. Mula-mula udara disaring untuk membersihkan dari debu. Kemudian, udara yang sudah bersih itu dikompresikan. Pengompresian menyebabkan suhu udara naik. Karena suhu udara naik, proses selanjutnya adalah pendinginan. Pada tahap ini air dan karbon dioksida sudah membeku sehingga dapat dipisahkan. Setelah melalui menara pendingin, udara dialirkan ke pipa yang lebih besar sehingga suhunya turun. Akibatnya, udara mencair. Udara yang belum cair disirkulasikan lagi ke dalam kompresor.


Pemisahan nitrogen dan oksigen dari udara dilakukan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Nitrogen memilki titik didih lebih rendah daripada oksigen. Titik didih nitrogen -195,8°C, sedangkan titik didih oksigen adalah -183°C. oleh karena itu, gas nitrogen mendidih terlebih dahulu sehingga terpisah dari udara yang lain.

Secara laboratorium, nitrogen diperoleh dengan memanaskan larutan garam ammonium (ammonium klorida (NH4Cl)) dan garam nitrit (Natrium nitrit (NaNO)2).

N2
(g) + 2H2O (l)
àNH4+(aq) + NO2(aq)

Walaupun dapat menghasilkan gas nitrogen dan air, pemanasan tidak dilakukan terhadap garam NH4NO2 padat karena dapat menimbulkan ledakan.

Penggunaan

Kegunaan gas oksigen secara komersil:

  1. Untuk proses pembakaran.
  2. Untuk pengolahan baja dari besi tuang.
  3. Bersama gas karbit digunakan untuk pengelasan logam.
  4. Untuk aerasi pada proses pengolahan limba.
  5. Untuk pembuatan gas ozon.
  6. Oksigen cair bersama-sama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan-bahan roket.
  7. Pengisi tabung pernapasan untuk penyelam dan astronot.
  8. Di rumah sakit, untuk membantu pasien yang kekurangan oksigen.
  9. Nyala api dari campuran gas oksigen dan gas asetilen (C6H2) akan menimbulkan temperatur yang sangat tinggi, dapat digunakan untuk memotong dan mengelas logam. Pada saat memotong logam digunakan lebih banyak oksigen, sedangkan pada saat mengelas digunakan gas asetilen lebih banyak.
  10. Oksigen cair (Liquid oksigen atau LOX) berwarna biru muda dan digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa.

Terapi Oksigen

Terapi O2 merupakan salah satu dari terapi pernafasan dalam mempertahankan oksigenasi jaringan yang kuat. Secara klinis tujuan utama pemberian O2 adalah untuk mengatasi keadaan Hipoksemia sesuai dengan hasil Analisa Gas Darah, untuk menurunkan kerja nafas dan meurunkan kerja miokard.

Indikasi utama pemberian O2 ini adalah: Klien dengan kadar O2, arteri rendah dari hasil analisa gas darah, klien dengan peningkatan kerja nafas, dimana tubuh berespon terhadap keadaan hipoksemia melalui peningkatan laju dan dalamnya pernafasan serta adanya kerja otot-otot tambahan pernafasan, klien dengan peningkatan kerja miokard, dimana jantung berusaha untuk mengatasi gangguan O2 melalui peningkatan laju pompa jantung yang kuat.

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonym, 20011. Oxygen. http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen. diakses tanggal 9 Januari 2011.

About tuwiitii

mahasiswa kimia yang mencoba berbagi ilmu
This entry was posted in kimia industri and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s