Materi Oksigen

Hallo, Selamat Datang di Pendidikanmu.com, sebuah web tentang seputar pendidikan secara lengkap dan akurat. Saat ini admin pendidikanmu mau berbincang-bincang berhubungan dengan materi Oksigen? Admin pendidikanmu akan berbincang-bincang secara detail materi ini, antara lain:

Pengertian-Oksigen

Sejarah Singkat Oksigen

Oksigen yang melimpah di atmosfer bumi berasal dari sumber yang sederhana. Begitu organisme hidup terbentuk, tidak lama sebelum satu bentuk kehidupan menggunakan energi dari matahari untuk menyusun molekul hidrokarbon kompleks dari molekul-molekul air yang telah ada dan karbondioksida. Proses fotosintesis ini telah mulai sejak awal sejarah kehidupan yang mana merupakan faktor utama yang mendorong suatu siklus sehingga menghasilkan oksigen.

Siklus oksigen ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Priestley berprofesi sebagai guru, penulis, dan filosof alam dari inggris menemukan gas yang kemudian dikenal sebagai oksigen. Hal tersebut terjadi ketika ia melakukan sebuah percobaan saat menjadi tutor anak-anak Earl of Shelburne, pemilik Bowood House di Wiltshire. Dalam salah satu percobaannya, menggunakan kaca pembesar untuk memfokuskan sinar matahari pada senyawa merkuri (II) oksida dan penemuan Priestley lebih terkenal karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak.

Meskipun Priestley tidak dapat menjelaskan secara akurat hasil penelitian tersebut berdasarkan pengetahuan ilmiah kala itu, hasil karyanya berupa penemuan gas yang kemudian dikenal sebagai oxygen. Istilah oxygen diciptakan oleh Antoine Lavoiser pada tahun 1777, dimana eksperimennya dengan oksigen berhasil meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal.

Pengertian Oksigen

Oksigen (O2) adalah salah satu unsur yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup, khususnya diperairan. Dalam perairan oksigen merupakan gas terlarut yang kadarnya bervariasi tergantung pada suhu dan salinitas. Oksigen dapat berfungsi dari difusi oksigen yang terdapat diatmosfer dan aktifitas fotosintesis tumbuhan air maupun fitoplankton dengan bantuan energi matahari. Difusi juga dapat terjadi karena agitasi atau pergolakan massa air akibat adanya gelombang atau ombak dan air terjun (Effendi, 2003).

Menurut Khiatuddin (2003), oksigen juga dapat berasal dari oksidasi karbohidrat sebagai sumber energi dalam metabolisme tubuh dan pembakaran karbohidrat tersebut mengeluarkan karbondioksida dan air, yang sebelumnya digunakan dalam proses pembentukan karbohidrat melalui proses fotosintesis.

Kadar Oksigen

Dalam perairan, khususnya perairan tawar memiliki kadar oksigen (O2) terlarut berkisar antara 15 mg/l pada suhu 0oC dan 8 mg/l pada suhu 25oC. Kadar oksigen (O2) terlarut dalam perairan alami biasanya kurang dari 10 mg/l (Efendi, 2003).

Menurut Boyd (1990) dalam Caca dan Polong (2009), besarnya oksigen yang diperlukan oleh suatu organisme perairan tergantung spesies, ukuran, jumlah pakan yang dimakan, aktivitas, suhu, dan sebagainya. Konsentrasi oksigen (O2) yang rendah dapat menyebabkan stress dan kematian pada ikan. Lebih lanjut dikatakan oleh Hanifah (2005), faktor-faktor yang mempengaruhi kadar oksigen (O2) dalam perairan secara umum merupakan konsekuensi terhambatnya aktivitas akar tumbuhan dan mikroba, serta difusi yang menyebabkan naiknya kadar CO2 dan turunnya kadar O2.

Peranan Oksigen Dalam Perairan

Menurut Zonnelved (1991) dalam Kordi (2004), kebutuhan oksigen mempunyai dua aspek, yaitu kebutuhan lingkungan bagi spesies tertentu dan kebutuhan komsumtif yang tergantung pada keadaan metabolismi suatu organisme. Perbedaan kebutuhan oksigen dalam suatu lingkungan bagi spesies tertentu disebabkan oleh adanya perbedaan molekul sel dari organisme yang mempengaruhi hubungan antara tekanan parsial oksigen dalam air dan derajat kejenuhan oksigen dalam sel darah. Organisme dalam air membutuhkan oksigen guna pembakaran bahan bakarnya (makanan) untuk menghasilkan aktivitas, seperti aktivitas berenang, pertumbuhan, reproduksi, dan sebagainya.

Beberapa jenis organisme air mampu bertahan hidup pada perairan dengan konsentrasi oksigen 3 ppm, namun konsentrasi minimum yang masih dapat diterima sebagian besar organisme air untuk hidup dengan baik adalah 5 ppm. Pada perairan dengan konsentrasi oksigen di bawah 4 ppm, organisme masih mampu bertahan hidup, akan tetapi nafsu makan mulai menurun (Kordi, 2004).

Hubungan Oksigen Dengan Parameter Lain

Oksigen (O2) dalam suatu perairan tidak lepas dari pengaruh parameter lain seperti karbondioksida, alkalinitas, suhu, pH, dan sebagainya. Dimana semakin tinggi kadar oksigen yang dibutuhkan, maka karbondioksida yang dilepaskan sedikit. Hubungan antara kadar oksigen terlarut dengan suhu ditunjukkan bahwa semakin tinggi suhu, kelarutan oksigen semakin berkurang (Efendi, 2003).

Kadar oksigen (O2) dalam perairan tawar akan bertambah dengan semakin rendahnya suhu dan berkurangnya kadar alkalinitas. Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih tinggi karena adanya proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya proses fotosintesis. Dengan bertambahnya kedalaman akan mengakibatkan terjadinya penurunan kadar oksigen terlarut dalam perairan.

Dampak Oksigen Dalam Perairan

Pengurangan oksigen (O2) dalam air pun tergantung pada banyaknya partikel organik dalam air yang membutuhkan perombakan oleh bakteri melalui proses oksidasi. Makin banyak partikel organik, maka makin banyak aktivitas bakteri perombak dan semakin banyak oksigen yang dikonsumsi sehingga makin berkurang oksigen dalam air (Lesmana, 2005).

Oksigen (O2) terlarut dalam air secara ilmiah terjadi secarah berkesinambungan. Organisme yang ada dalam air pertumbuhannya membutuhkan sumber energi seperti unsur karbon (C) yang diperoleh dari bahan organik yang berasal dari ganggang yang mati maupun oksigen dari udara. Apabila bahan organik dalam air menjadi berlebih sebagai akibat masuknya limbah aktivitas (seperti limbah organik dari industri), yang berarti suplai karbon (C) melimpah, menyebabkan kecepatan pertumbuhan organisme akan berlipat ganda (Putranto, 2009).

Karakteristik Oksigen

Terdapat beberapa karateristik oksigen, antara lain :

1. Struktur Oksigen

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tak berwarna dan tak berasa dengan rumus kimia O2, dimana dua atom oksigen secara kimiawi berkaitan 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.

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 singlet adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya berpasangan. Lebih reaktif terhadap molekul organik pada umumnya.

Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis dan juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen aktif. Karatenoid pada organisme yang berfotosintesis memainkan peranan yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi keberadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan.

2. Alotrop Oksigen

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. 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).

3. Sifat Fisik Oksigen

Warna oksigen cair adalah biru langit yang disebabkan oleh penyebaran Rayleigh. Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen, dimana air mengandung sekitar satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu, yang mana pada suhu 0 oC konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg.F1, mana kala pada suhu 20 oC oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg.1,71. Pada suhu 25 oC 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 oC, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (-182,95 oC, -297,31 oF), dan membeku pada 54,36 K (-218,79 oC, -361,82 oF). Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distalasi bertingkat udara cair, oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara menggunakan nitrogen cair dengan pendingin.

4. Isotop Oksigen

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 sintesis pada akhir proses fusi helium pada bintang, namun ada juga beberapa yang dihasilkan pada proses pembakaran neon. [31]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.

Radioisotop yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik. 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.

Keberadaan dan Peranan Oksigen

Berikut dibawah ini keberadaan dan peranan oksigen, yaitu:

1. Keberadaan Oksigen

Menurut massanya, keberadaan oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam setelah hidrogen dan helium yang terdapat di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Sekitar 0,9% massa matahari adalah oksigen. Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[21] dan merupakan komponen utama dalam samudera. Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menduduki 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.

Konsentrasi gas oksigen di bumi yang tidak lazim merupakan akibat dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan di dalam dan diantara tip reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis, dimana 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 dalam setiap 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.

2. Peranan Oksigen dalam Lingkungan Pesisir dan Pulau-pulau Kecil

Oksigen dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernafasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan. Oksigen juga dibutuhkan untuk oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik.

Sumber utama oksigen dalam suatu pereairan berasal dari suatu proses difusi dari udara bebas dan hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam suatu perairan. Kecepatan difusi oksigen dari udara tergantung dari beberapa faktor, seperti : kekeruhan air, suhu, salinitas, dan pergerakan massa air dan udara seperti arus, gelombang dan pasang surut.

Oksigen juga memegang peranan penting sebagai indikator kualitas perairan, karena oksigen terlarut berperan dalam proses oksidasi dan reduksi bahan organik dan anorganik dalam air. Selain itu, oksigen juga menentukan kondisi biologis yang dilakukan oleh organisme aerobik atau anaerobik. Dalam kondisi aerobik, peranan oksigen adalah untuk mengoksidasi bahan organik dan anorganik dengan hasil akhirnya adalah nutrien yang dapat menyuburkan perairan. Dalam kondisi anaerobik, oksigen yang dihasilkan akan mereduksi senyawa-senyawa kimia menjadi lebih sederhana dalam bentuk nutrien dan gas.

Karena proses oksidasi dan reduksi inilah maka oksigen terlarut dapat membantu mengurangi beban pencemaran pada perairan secara alami maupun secara perlakuan aerobik. Kadar oksigen dalam air laut akan bertambah dengan semakin rendahnya suhu dan berkurang dengan semakin tingginya salinitas. Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih tinggi, karena adanya proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya proses fotosintesis.

Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak digunakan untuk pernafasan dan oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik keperluan organisme terhadap oksigen relatif berfariasi tergantung pada jenis, stadium dan aktifitasnya. Kebutuhan oksigen untuk ikan dalam keadaan diam relatif lebih sedikit apabila dibandingkan dengan ikan pada saat bergerak atau memijah. Jenis-jenis ikan tertentu yang dapat menggunakan oksigen dari udara bebas, memiliki daya tahan yang lebih terhadap perairan yang kekurangan oksigen terlarut.

Daftar Pustaka :

  • Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumberdaya dan Lingkungan Perairan. KANISIUS. Yogyakarta.
  • Hanifah, A. 2005. Dasar-dasar Ilmu Tanah. PT RAJAGRAFINDO PERSADA. Jakarta.
  • Kordi, K. 2004. Penanggulangan Hama dan Penyakit Ikan. PT Rineka Cipta dan PT Bina Aksara. Jakarta.
  • Khiatuddin, M. 2003. Melestarikan Sumberdaya Air Dengan Teknologi Rawa Buatan. GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS. Yogyakarta.
  • Lesmana, D.S. 2005. Kualitas Air untuk Ikan Hias Air Tawar. Penebar Swadaya. Jakarta.

Demikian Pembahasan Tentang Oksigen : Sejarah, Pengertian, Kadar, Dampak, Karakteristik, Keberadaan dan Peranan dari Pendidikanmu

Semoga Bermanfaat Bagi Para Pembaca :)

Berita Artikel Lainnya:

Posting terkait: