Judul: MAKALAH OKSIGEN (kimia anorganik 1)
Penulis: Abdullah Hakim
BAB I
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
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 masse 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. Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.
RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang,rumusan masalah makalah ini adalah:
Bagaimana sejarah penemuan dari unsur oksigen?
Bagaimana keberadaan unsur oksigen di alam?
Bagaimana sifat fisika dan sifat kimia dari unsur oksigen?
Bagaimana cara pembuatan unsur oksigen baik di laboratorium maupun secara industri?
Apa saja kegunaan dari unsur oksigen?
Apa saja senyawaan dari unsur oksigen serta sifat dan pembuatannya?
TUJUAN
Berdasarkan rumusan masalah di atas,tujuan penulisan makalah ini adalah:
Mengetahui sejarah penemuan oksigen
Mengetahui keberadaan unsur oksigen di alam
Memahami sifat fisikan dan sifat kimia dari unsur oksigen
Mengetahui dan memahami cara pembuatan unsur oksigen baik di laboratorium maupun secara industri
Mengetahui kegunaan dari unsur oksigen
Mengetahui senyawaan unsur oksigen beserta sifat dan cara pembuatannya
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 SEJARAH OKSIGEN
Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani abad ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air akan mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat. Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api sehingga dapat melepaskan diri dari labu melalui pori-pori kaca. Beberapa abad kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.
Pada akhir abad ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam proses pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang ia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran. Pada satu eksperimen, ia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air akan mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang. Dari percobaan ini, ia menyimpulkan bahwa nitroaereus digunakan dalam proses respirasi dan pembakaran.
Teori flogiston dikemukakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731. Teori flogiston menyatakan bahwa semua bahan yang dapat terbakar terbuat dari dua bagian komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan bagian yang tersisa setelah terbakar merupakan bentuk asli materi tersebut.
Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang ahli obat Carl Wilhelm Scheele. Ia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan berbagai nitrat sekitar tahun 1772. Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena ia merupakan satu-satunya gas yang diketahui mendukung pembakaran. Ia menuliskan pengamatannya ke dalam sebuah manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian ia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.
Pada satu eksperimen, Lavoisier menamai 'udara vital' menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Ia menamainya demikian karena ia percaya bahwa oksigen merupakan komponen dari semua asam.Ini tidaklah benar, namun pada saat para kimiawan menemukan kesalahan ini, nama oxygène telah digunakan secara luas dan sudah terlambat untuk menggantinya. Sebenarnya gas yang lebih tepat untuk disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.
Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris dikarenakan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian didorong oleh sebuah puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam sebuah buku popular The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.
2.2 STRUKTUR OKSIGEN
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 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. Lalu, 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 pads hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan.
2.3 KEBERADAAN DI ALAM
Menurut massanya, oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium. Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen. Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi dan merupakan komponen utama dalam samudera (88,8% berdasarkan massa). Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menduduki 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer. Bumi memiliki ketidaklaziman pads atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem tata surya karena memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berdasarkan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang lebih rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.
Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini merupakan akibat dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tip reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan proses pembusukan mengeluarkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan konsumsi oksigen adalah sekitar 1/2000 keseluruhan oksigen yang ada di atmosfer setlap tahunnya.
Oksigen bebas juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang besar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi dapat menyokong kehidupan laut yang lebih banyak oleh karena kandungan oksigen yang lebih tinggi. Air yang terkena polusi dapat mengurangi jumlah O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau jumlah O2 yang diperlukan untuk mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.
2.4 SIFAT FISIK DAN KIMIA
A. 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 pads 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.
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atomoksigen, O, 8
Deret kimianon-logamGolongan, Periode, Blok16, 2, pPenampilantak berwarna
Massa atom15,9994(3) g/mol
Konfigurasi elektron1s2 2s2 2p4
Jumlah elektron tiap kulit2, 6
Ciri-ciri fisik
FasegasMassa jenis(0 °C; 101,325 kPa)1,429 g/L
Titik lebur54,36 K(-218,79 °C, -361,82 °F)
Titik didih90,20 K(-182,95 °C, -297,31 °F)
Kalor peleburan(O2) 0,444 kJ/mol
Kalor penguapan(O2) 6,82 kJ/mol
Kapasitas kalor(25 °C) (O2)29,378 J/(mol·K)
B. SIFAT KIMIA
Pada suhu dan tekanan biasa, oksigen didapati sebagai dua atom oksigen dengan formula kimia O2. Oksigen merupakan gas yang dibebaskan oleh tumbuhan ketika prosesfotosintesis, dan diperlukan oleh haiwan untuk pernafasan. Perkataan oksigen terdiri daripada dua perkataan Greek, oxus (asid) dan gennan (menghasilkan). Oksigen cair dan pepejal mempunyai warna biru lembut dan mempunyai sifat paramagnet (mudah menjadi magnet). Oksigen cair biasanya dihasilkan dengan proses perbedaan suhu dari udara cair (disejukkan sehingga menjadi cair).
CIRI-CIRI ATOM
Struktur kristal Kubus
Bilangan oksidasi −2, −1(oksida netral)
Elektronegativitas 3,44 (skala Pauling)
Energi ionisasi pertama: 1313,9 kJ/mol
ke-2: 3388,3 kJ/mol
ke-3: 5300,5 kJ/mol
Jari-jari atom 60 pm
Jari-jari atom(terhitung) 48 pm
Jari-jari kovalen 73 pm
Jari-jari Van der Waals 152 pm
2.5 PEMBUATAN OKSIGEN
Oksigen dapat dibuat dalam skala kecil di laboratorium dan dapat juga dibuat dalam skala besar di industri.
a. Pembuatan secara di laboratorium
Penguraian katalitik hidrogen peroksida
2 H2O2(l) MnO2 2 H2O(l) + O2
Penguraian termal senyawa yang mengandung banyak oksigen
2 KMnO4(s) K2MnO4(s) + MnO2(s) + O2(g)
2 KClO3(s) 2 KCl (s) + 3 O2 (g)
2 KNO3 (s) 2 KNO2 (s) + O2 (g)
Reaksi antara peroksida dan air.
2 Na2O2 (s) + 2 H2) (l) 4 NaOH (g) + O2 (g)
Pemanasan garam Kalium klorat dengan katalisator MnO2
2KClO3(s) + MnO2 2 KCl(s) + 3O2 (g)
Pemanasan Barium Peroksida
2 BaO2(s) → 2 BaO(s) + O2(g)
Pemanasan garam nitrat
2 Cu (NO3)2(s) → 2 CuO (s) + 4 NO2 (g) + O2 (g)2 KNO3 (s) → 2 NO2 (s) + O2 (g)
b. Pembuatan oksigen secara komersial dilakukan dengan cara :
Destilasi bertingkat udara cair
Dalam skala besar di industri, pembuatan oksigen diperoleh dari destilasi bertingkat udara cair. Prosesnya, mula-mula udara disaring untuk menghilangkan debu lalu dimasukkan ke dalam kompresor. Pada kompresi ini suhu udara akan naik, kemudian didinginkan dalam pendingin. Udara dingin mengembang melalui celah, dan hasilnya adalah udara yang suhunya lebih dingin, cukup untuk menyebabkannya mencair. Udara cair disaring untuk memisahkan karbondioksida dan air yang telah membeku. Kemudian udara cair itu memasuki bagian puncak kolom di mana nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan selanjutnya oksigen cair. Komponen lain yang paling sulit menguap akan terkumpul di dasar. Berturut-turut titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen adalah -195,8; -185,7, dan -183,0°C.
Elektrolisis air dengan bantuan elektrolit , menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode.O2 yang diperoleh dengan cara ini sangat murni. Reaksi keseluruhan yang terjadi:
2H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g)
2.6 SENYAWAAN UNSUR OKSIGEN DAN PEMBUATANNYA
Air
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O: satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.
Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fasa berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor). Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen.
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-).
Hidrogen Peroksida
H2O2 cairan tak berwarna dengan titik didih 152.1 oC. Membentuk ikatan hidrogen lebih padat dari air (40%). Merupakan oksidator kuat, dan mudah terdekomposisi dengan adanya muatan ion logam berat, sesuai reaksi:
2 H2O2 2 H2O + O2 ΔH = -99 Kj/mol
Dalam larutan aqua encer, lebih asam dari air.
H2O2 H+ + HO2- K20 = 1.5 x 10-12.
Pembuatan:
Larutan encer H2O2 dalam air dapat diperoleh dengan mengolah barium oksida atau natrium peroksida dengan asam encer dan dalam keadaan dingin.
BaO2(s) + H2SO4(aq) BaSO4(s) + H2O2(aq)
Na2O2 + H2SO4(aq) Na2SO4 + H2O2?(aq)
Terdapat dua cara dalam memperoleh H2O2 dalam skala besar:
Otooksidasi anthrakuinol, seperti 2-etilanthrokuinol
Oksidasi elektrolitik asam sulfat (ammonium sulfat) Asam Sulfat menghasilkan asam peroksodisulfat, yang kemudian dihidrolisis.
H2SO4 H+ + HSO4-
2 HSO4- HO3S-O-O-SO3H + 2e-
H2S2O8 + H2O H2SO4 + H2SO5 (cepat)
H2SO5 + H2O H2SO4 + H2O2 (lambat).
Kemudian didistilasi bertingkat dapat memberikan H2O2 90-98 %.
Peroksida
Dalam kimia anorganik ion peroksida adalah anion O22−, yang juga memiliki ikatan tunggal oksigen-oksigen. Ion ini bersifat amat basa, dan sering hadir sebagai ketidakmurnian dalam senyawa-senyawa ion. Peroksida murni yang hanya mengandung kation dan anion peroksida, biasanya dibentuk melalui pembakaran logam alkali atau logam alkali tanah di udara atau oksigen. Salah satu contohnya adalah natrium peroksida Na2O2.
Ion perokida mengandung dua elektron lebih banyak daripada molekul oksigen. Menurut teori orbital molekul, kedua elektron ini memenuhi dua orbital π* (orbital antiikatan). Hal ini mengakibatkan lemahnya kekuatan ikatan O-O dalam ion peroksida dan peningkatan panjang ikatannya: Li2O2 memiliki panjang ikatan 130 pm dan BaO2 147 pm. Selain itu, hal ini juga menyebabkan ion peroksida bersifat diamagnetik.
Oksida
Oksida adalah senyawa kimia yang sedikitnya mengandung sebuah atom oksigen serta sedikitnya sebuah unsur lain. Sebagian besar kerak bumi terdiri atas oksida. Oksida terbentuk ketika unsur-unsur dioksidasi oleh oksigen di udara. Pembakaran hidrokarbon menghasilkan dua oksida utama karbon, karbon monoksida, dan karbon dioksida. Bahkan materi yang dianggap sebagai unsur murni pun seringkali mengandung selubung oksida. Misalnya aluminium foil memiliki kulit tipis Al2O3 yang melindungi foil dari korosi. Oksida-oksida dari unsur-unsur periode 3:
Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P4O10, SO3, Cl2O7, P4O6, SO2, Cl2O
Oksida-oksida pada barisan pertama dikenal sebagai oksida-oksida tertinggi dari tiap unsur. Oksida-oksida ini adalah saat di mana unsur-unsur periode 3 berada pada keadaan oksidasi tertinggi. Pada oksida-oksida ini, semua elektron terluarnya terlibat dalam pembentukkan ikatan mulai dari natrium yang hanya memiliki satu elektron terluar hingga klor dengan 7 elektron terluar.
Struktur
Kecenderungan pada struktur adalah dari oksida logam mengandung struktur ionik raksasa pada bagian kiri periode, oksida kovalen raksasa (silikon dioskida) pada bagian tengah dan oksida molekuler di bagian kanan periode.
Titik leleh dan titik didih
Struktur raksasa (oksida logam dan silikon dioksida) memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena dibutuhkan energi yang besar untuk memutuskan ikatan yang kuat (ionik atau kovalen) yang bekerja pada tiga dimensi.
Oksida-oksida fosfor, sulfur dan klor terdiri dari molekul-molekul individual, beberapa di antaranya kecil dan sederhana, dan yang lainya berupa polimer.
Silikon oksida
Silikon oksida dibentuk dengan menggunakan sebagai satuan struktural dan menggunakan bersama atom oksigen di sudut-sudutnya. Silikon dioksida ini diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom oksigen dalam tetrahedra SiO4 yang digunakan bersama, karena hal ini akan menentukan komposisi dan strukturnya. Bila tetrahedra SiO4 dihubungkan dengan menggunakan bersama sudut, struktur senyawa yang dihasilkan adalah polimer yang berupa rantai, cincin, lapisan atau struktur 3-dimensi bergantung pada modus hubungannya dengan satuan tetangganya. Ungkapan fraksional digunakan untuk menunjukkan modus jembatannya. Pembilang dalam bilangan pecahan tersebut jumlah oksigen yang digunakan bersama dan pembaginya 2, yang berarti satu atom oksigen digunakan bersama dua tetrahedra.
Satu oksigen digunakan bersama (SiO3O1/2)3- = Si2O76-
Dua oksigen digunakan bersama (SiO2O2/2)n2n- = (SiO3)n2n-
Tiga atom oksigen digunakan bersama (SiOO3/2)nn- = (Si2O5)n2n-
Amalgamasi antara penggunaan bersama dua dan tiga oksigen [(Si2O5)(SiO2O2/2)2]n6- = (Si4O11)n6-
Empat atom oksigen digunkan bersama. (SiO4/2)n = (SiO2)n
Silikat dengan berbagai metoda struktur ikatan silang terdapat dalam batuan, pasir, tanah, dsb. Rumus empiris dan setiap strukturnya dalam bentuk polihedra koordinasi diilustrasikan dalam gambar berikut.
Oksida Fosfor
Fosfor (III) oksida
Fosfor (III) oksida (P4O6) adalah oksida molekular berupa padatan putih, meleleh pada 24 °C dan mendidih pada 173 °C. Struktur dari molekul ini paling baik disusun dari molekul-molekul P4 yang tetrahedral. Ini akan membentuk V seperti pada air, tapi tidak akan disalahkan bila menggambarnya dengan garis lurus antara atom-atom fosfor, seperti contoh
Fosfor hanya menggunakan tiga elektron terluar (3 elektron p yang tidak berpasangan) membentuk tiga ikatan dengan oksigen. Senyawa ini dihasilkan bila fosfor putih dioksidasi pada suhu rendah dengan oksigen terbatas.
Fosfor (V) oksida
Fosfor (V) oksida (P4O10) juga berupa padatan putih yang dapat menyublim (berubah dari padat ke gas) pada suhu 300 °C, terbentuk bila fosfor dioksidasi dengan sempurna. Dalam kasus ini, fosfor menggunakan semua elektron terluar untuk berikatan. Padatan fosfor (V) oksida berada dalam beberapa bentuk berbeda, beberapa di antaranya berbentuk polimer. Karena atom oksigen diikat ke setiap atom fosfor, polihedra koordinasi oksigen juga tetrahedral. Bila P4O10 molekular dipanaskan, terbentuk isomer yang berstruktur gelas. Bentuk gelas ini merupakan polimer yang terdiri atas tetrahedra fosfor oksida dengan komposisi yang sama dan dihubungkan satu sama lain dalam lembaran-lembaran.
Karena senyawa ini sangat reaktif pada air, senyawa ini digunakan sebagai bahan pengering. Tidak hanya sebagai desikan, tetapi merupakan bahan dehidrasi yang kuat, dan N2O5 atau SO3 dapat dibentuk dengan mendehidrasikan HNO3 dan H2SO4 dengan fosfor pentoksida. Fosfor pentoksida membentuk asam fosfat, H3PO4, bila direaksikan dengan sejumlah air yang cukup, tetapi bila air yang digunakan tidak cukup, berbagai bentuk asam fosfat terkondensasi akan dihasilkan bergantung kuantitas air yang digunakan.
Sulfur oksida
Sulfur dioksida
Sulfur dioksida SO2 dibentuk dengan pembakaran belerang atau senyawa belerang. Sulfur dioksida adalah gas yang tak berwarna pada suhu ruangan yang mudah dikenal dengan bau yang khas / mencekik.
Sulfur menggunakan empat elektron terluarnya untuk membentuk ikatan rangkap dengan oksigen, menyisakan dua elektron yang berpasangan pada sulfur. Bentuk bengkok dari SO2 adalah akibat dari adanya pasangan elektron bebas ini.
Sulfur trioksida
Sulfur trioksida SO3, dihasilkan dengan oksidasi katalitik belerang dioksida dan digunakan dalam produksi asam sulfat. Sulfur trioksida murni merupakan padatan putih dengan titik leleh dan titik didih yang rendah. Sulfur trioksida bereaksi cepat dengan uap air di udara membentuk asam sulfat. Ini berarti bahwa jika kita membuatnya di laboratorium, maka akan tampak sebagai padatan dengan asap di udara (membentuk kabut asam sulfat).
Sulfur trioksida dalam keadaan gas, terdiri dari molekul sederhana SO3 di mana semua elektron terluar dari sulfur terlibat dalam pembentukkan ikatan.Terdapat bermacam-macam bentuk sulfut trioksida. Yang paling sederhana adalah trimer, S3O9, di mana 3 molekul SO3 bergabung membentuk cincin.
Terdapat bentuk polimer lainnya di mana molekul SO3 bergabung membentuk rantai panjang. Sebagai contoh:
Kenyataanya molekul-molekul sederhana bergabung dengan cara ini membentuknya struktur yang lebih besar membentuk padatan SO3.
Asam-asam okso belerang
Walaupun dikenal banyak asam okso dari belerang, sebagian besar tidak stabil dan tidak dapat diisolasi. Asam-asam okso ini dibentuk dengan kombinasi ikatan S=O, S-OH, S-O-S, dan S-S dengan atom pusat belerang. Karena bilangan oksidasi belerang bervariasi cukup besar, di sini terlibat berbagai kesetimbangan redoks.
Asam sulfat, H2SO4. Asam sulfat adalah senyawa dasar yang penting dan dihasilkan dalam jumlah terbesar (ranking pertama dari segi jumlah) dari semua senyawa anorganik yang dihasilkan industri. Asam sulfat murni adalah cairan kental (mp 10.37 oC), dan melarut dalam air dengan menghasilkan sejumlah besar panas menghasilkan larutan asam kuat.
Asam tiosulfat, H2S2O3. Walaupun asam ini akan dihasilkan bila tiosulfat diasamkan, asam bebasnya tidak stabil. Ion S2O32- dihasilkan dengan mengganti satu oksigen dari ion SO42- dengan belerang, dan asam tiosulfat ini adalah reduktor sedang.
Asam sulfit, H2SO3. Garam sulfit sangat stabil namun asam bebasnya belum pernah diisolasi. Ion SO32- memiliki simetri piramida dan merupakan reagen pereduksi. Dalam asam ditionat, H2S2O6, ion ditionat, S2O62-, bilangan oksidasi belerang adalah +5, dan terbentuk ikatan S-S. Senyawa ditionat adalah bahan pereduksi yang sangat kuat.
Klor (I) oksida
Klor (I) oksida adalah gas berwarna merah kekuningan pada suhu ruangan. Ini terdiri dari molekul ionik sederhana. Tidak ada yang mengejutkan tentang molekul ini dan sifat fisiknya hanya memperkirakan dari ukuran molekulnya.
Klor (VII) oksida
Dalam klor (VII) oksida, klor menggunakan 7 elektron terluarnya untuk membentuk ikatan dengan oksigen. Ini menghasilkan molekul yang lebih besar sehingga dapat diperkirakan bahwa titik leleh dan titik didihnya lebih tinggi dari pada klor (I) oksida.
Klor (VII) oksida adalah cairan seperti minyak yang tak berwarna pada suhu ruangan. Pada diagram, digambarkan rumus struktur yang standar. Pada kenyataannya, bentuknya adalah tetrahedral di sekitar kedua Cl dan berbentuk V di sekitar oksigen pusat.
Oksida nitrogen
Dinitrogen monoksida
Dinitrogen monoksida ,N2O. Oksida monovalen nitrogen. Pirolisis amonium nitrat akan menghasilkan oksida ini melalui reaksi:
NH4NO3 → N2O + 2 H2O (pemanasan pada 250° C).
Walaupun bilangan oksidasi hanya formalitas, merupakan hal yang menarik dan simbolik bagaimana bilangan oksidasi nitrogen berubah dalam NH4NO3 membentuk monovalen nitrogen oksida (+1 adalah rata-rata dari -3 dan +5 bilangan oksidasi N dalam NH4+ dan NO3-). Jarak ikatan N-N-O dalam N2O adalah 112 pm (N-N) dan 118 pm (N-O), masing-masing berkaitan dengan orde ikatan 2.5 dan 1.5. N2O (16e) isoelektronik dengan CO2 (16 e). Senyawa ini digunakan secara meluas untuk analgesik.
Nitrogen oksida
Nitrogen oksida, NO. Oksida divalen nitrogen. Didapatkan dengan reduksi nitrit melalui reaksi berikut:
KNO2 + KI + H2SO4 → NO + K2SO4 + H2O + ½ I2
Karena jumlah elektron valensinya ganjil (11 e), NO bersifat paramagnetik. Walaupun NO sebagai gas monomerik bersifat paramagnetik, dimerisasi pada fasa padatnya akan menghasilkan diamagnetisme. Akhir-akhir ini semakin jelas bahwa NO memiliki berbagai fungsi kontrol biologis, seperti aksi penurunan tekanan darah, dan merupakan spesi yang paling penting, setelah ion Ca2+, dalam transduksi sinyal.
Dinitrogen trioksida
Dinitrogen trioksida, N2O3. Bilangan oksidasi nitrogen dalam senyawa ini adalah +3, senyawa ini tidak stabil dan akan terdekomposisi menjadi NO dan NO2 di suhu kamar. Senyawa ini dihasilkan bila kuantitas ekuivalen NO dan NO2 dikondensasikan pada suhu rendah. Padatannya berwarna biru muda, dan akan bewarna biru tua bila dalam cairan, tetapi warnanya akan memudar pada suhu yang lebih tinggi.
Nitrogen dioksida
Nitrogen dioksida, NO2, merupakan senyawa nitrogen dengan nitrogen berbilangan oksidasi +4. NO2 merupakan senyawa dengan jumlah elektron ganjil dengan elektron yang tidak berpasangan, dan berwarna coklat kemerahan. Senyawa ini berada dalam kesetimbangan dengan dimer dinitrogen tetraoksida, N2O4, yang tidak bewarna. N2O4 dapat dihasilkan dengan pirolisis timbal nitrat
2 Pb(NO3)2 → 4NO2 + 2PbO+O2 pada 400 oC
Bila NO2 dilarutkan dalam air dihasilkan asam nitrat dan nitrit:
2 NO2 + H2O → HNO3+HNO2
Dinitrogen pentaoksida
Dinitrogen pentoksida, N2O5, didapatkan bila asam nitrat pekat secara perlahan didehidrasi dengan fosfor pentoksida pada suhu rendah. Senyawa ini menyublim pada suhu 32.4o C. Karenadengan melarutkannya dalam air akan dihasilkan asam nitrat, dinitrogen pentoksida juga disebut asam nitrat anhidrat.
N2O5 + H2O → 2 HNO3
Walaupun pada keadaan padat dinitrogen pentoksida merupakan pasangan ion NO2NO3 dengan secara bergantian lokasi ion ditempati oleh ion lurus NO2+ dan ion planar NO3-, pada keadaan gas molekul ini adalah molekular.
Asam okso
Asam okso nitrogen meliputi asam nitrat, HNO3, asam nitrit, HNO2, dan asam hiponitrat H2N2O2. Asam nitrat HNO3 merupakan asam yang paling penting di industri kimia, bersama dengan asam sulfat dan asam klorida. Asam nitrat diproduksi di industri dengan proses Ostwald, yakni oksida amonia dari bilangan oksidasi -3 ke +5. Karena energi bebas Gibbs konversi langsung dinitrogen ke nitrogen terdekatnya NO2 mempunyai nilai positif, dengan kata lain secara termodinamika tidak disukai, maka dinitrogen pertama direduksi menjadi amonia dan amonia kemudian dioksidasi menjadi NO2.
N2 NH3 NO2 HNO3
0 -3 +4 +5
2.7 KEGUNAAN OKSIGEN
Di alam, oksigen bebas dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di lingkungan lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen bebas yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.
Persamaan kimia yang sederhana untuk fotosintesis adalah:
6CO2 + 6H2O + foton → C6H12O6 + 6O2
Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan memerlukan energi empat foton. Terdapat banyak langkah proses yang terlibat, namun hasilnya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini digunakan untuk mensintesis ATPvia fotofosforilasi. O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.
Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting untuk respirasi sel organisme aerob. Oksigen digunakan di mitokondria untuk membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis besar merupakan kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 2880 kJ·mol-1
Pada vetebrata, O2 berdifusi melalui membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.. Terdapat pula hewan lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa antropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster). Satu liter darah dapat melarutkan 200 cc O2.
Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme. Namun, bagian sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet untuk menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memainkan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.
Dalam keadaan istirahai, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit. Jumlah ini setara dengan 6 milyar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun.
Manfaat oksigen lainnya antara lain :
1. Meningkatkan daya ingat dan kecerdasan otak.
2. Mencegah kanker, asthma, dan berbagai penyakit.
3. Meningkatkan metabolisme.
4. Mengurangi racun dalam darah.
5. Menstabilkan tekanan darah.
6. Memperkuat jantung dan sistem kekebalan tubuh.
7. Mencegah stress dan gugup
8. Mempercantik kulit dan mencegah penuaan dini.
BAB III
PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
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). Karena sifatnya yang mudah bereaksi oksigen dapat ditemukan dalam banyak senyawaan dan mineral.
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.
3.2 SARAN
Aktivitas manusia, meliputi pembakaran 7 milyar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Oleh karena sangat rentannya penurunan oksigen di atmosfer, sebaiknya kita jangan melakukan pembakaran yang tidak berguna, terlebih sengaja membakar hutan.
DAFTAR PUSTAKA
Cotton dan Wilkinson. 2007. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: Universitas Indonesia (UI- press).
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/kimia-unsur-non-logam/oksida-nitrogen/, diakses pada 14 Oktober 2013.
http://muhammadrizky17.wordpress.com/2012/09/14/unsur-dan-senyawaan-oksigen/, diakses pada 14 Oktober 2013.
Saito, Taro. 1996. Buku Teks Online Kimia Anorganik. Jakarta : Iwanami Publishing Company.
MAKALAH
KIMIA ANORGANIK 1
OKSIGEN
DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 2
ASTRI WIDYARINIA1C112001
SAMSINARA1C112026
RENI DEWITA SARIA1C112030
PENDIDIKAN KIMIA REGULER
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JAMBI
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang tak henti-hentinya memberikan nikmat kepada kita sehingga selalu terbuka jalanuntuk kita meraih apa yang kita cita-citakan. Shalawat serta salam tercurah kepada Rasululah Muhammad SAW sebagai teladan dan guru besar bagi seluruh umat manusia.
Kami sangat bersyukur atas selesainya makalah kimia anorganik I yang berjudul "Oksigen ". Kami juga mengucapkan terimakasih kepada dosen pengampu Bapak Drs. Abu Bakar, M.Pd , serta teman-teman yang turut membantu selesainya makalah ini.
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik I serta sebagai upaya untuk membantu mahasiswa dalam memahami masalah-masalah dan konsep-konsep yang berhubungan dengan Oksigen.
Kami menyadari bahwa makalah ini jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran dari pembaca sangat dibutuhkan dalam penyempurnaan makalah ini. Akhirnya semoga makalah ini bermanfaat bagi para mahasiswa khususnya dan pembaca pada umumnya.
Jambi, 15 Oktober 2013
Kelompok 2
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar Isi
BAB IPENDAHULUAN .................................................................................1
Latar Belakang ................................................................................1
Rumusan Masalah ...........................................................................1
Tujuan ............................................................................................2
BAB IIPEMBAHASAN ....................................................................................3
2.1 Sejarah Oksigen .............................................................................3
2.2Struktur Oksigen ............................................................................4
2.3Keberadaan di Alam ......................................................................5
2.4Sifat Fisik dan Kimia .....................................................................6
2.5Pembuatan Oksigen .......................................................................8
2.6Senyawaan Oksigen dan Pembuatannya .......................................10
2.7Kegunaan Oksigen .........................................................................19
BAB III PENUTUP ............................................................................................ 22
3.1Kesimpulan ....................................................................................22
3.2Saran .............................................................................................22
DAFTAR PUSTAKA
Terimakasih telah membaca MAKALAH OKSIGEN (kimia anorganik 1). Gunakan kotak pencarian untuk mencari artikel yang ingin anda cari.
Semoga bermanfaat
0 komentar: