OKSIGEN

OKSIGEN

SEJARAH OKSIGEN

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley lebih terkenal karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diciptakan oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777, yang eksperimennya dengan oksigen berhasil meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertingkat udara cair, dengan munggunakan zeolit untuk memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air. Oksigen digunakan dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, ia juga digunakan sebagai propelan roket, untuk terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

A.      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, karena spin momen magnetik memiliki elektron tak berpasangan pada molekul tersebut, sehingga terjadi energi pertukaran negatif antara molekul O₂ yang bersebelahan. Oksigen cair akan tertarik kepada magnet, demikian pula pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.

B.       ALOTROP

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O₂. Ia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol^-1. Alotrop 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). 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.

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.

C.      SIFAT FISIKA OKSIGEN

Massa atom relatif	15,9944
Nomor atom	8
Konfigurasi elektron	2s22p4
Jari-jari atom (nm)	0,074
Jari-jari ion X2- (nm)	0,140
Keelektronegatifan	3,5
Energi ionisasi (kJ/mol) I	1316
Energi ionisasi (kJ/mol) II	3396
Kerapatan (g/cm3)	1,27 (padatan)
Titik beku (oC)	-218,9
Titik leleh (oC)	-182,9
Potensial elektroda (V)	+0,401
X2 (g) + 2c+(aq)    2X- (aq)

Oksigen adalah unsur ketiga terbanyak yang ditemukan berlimpah di matahari, dan memainkan peranan dalam siklus karbon-nitrogen, yakni proses yang diduga menjadi sumber energi di matahari dan bintang-bintang. Oksigen dalam kondisi tereksitasi memberikan warna merah terang dan kuning-hijau pada Aurora Borealis.

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, sedangkan 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, sedangkan 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 mendidih 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 panjang gelombang 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. Pada suhu dan tekanan biasa, oksigen didapati sebagai dua atom oksigen dengan formula kimia O₂. Oksigen merupakan gas yang dibebaskan oleh tumbuhan ketika proses fotosintesis, dan diperlukan oleh hewan untuk pernafasan.

D.      SIFAT KIMIA OKSIGEN

Oksigen dengan konfigurasi elektron [He] 2s² 2p⁴ adalah unsur yang sangat elektronegatif (skala paulling = 3,5), nomor dua terbesar setelah fluor (skala paulling = 4,1). Oleh karena itu, semua unsur bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa oksida, kecuali gas mulia. Selain itu, juga membentuk senyawa peroksida dan superoksida. Ini dimungkinkan karena oksigen dapat mempunyai bebrapa bilangan oksidasi, dalam senyawanya.

a.    Senyawa Oksida

Oksida adalah senyawa biner suatu unsur dengan oksigen. Sebagain besar oksida diperoleh langsung dengan mereaksikan unsurnya langsung dengan oksigen.oksida biner dari unsurnya melengkapi ranah jenis ikatan mulia yang benmar-benar ionic sampai yang benar-benar kovalen. Oksida dapat diklasifikasikan ke dalam lima golongan,yaitu oksida logam, oksida nonlogam, oksida amfoter, oksida netral dan oksida campuran.

1)        Oksida Logam

Oksida logam terbentuk antara unsur IA dan IIA dengan oksigen. Oksida logam alkali atau alkali tanah kurang lebih akan larut dalam air dan menunjukkan sifat basa. Natrium oksida Na₂O adalah contoh khas oksida basa. Jadi,

Na₂O_(s) + H₂O → 2Na⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)

(aq) menunjukkan bahwa spesi ini ada dalam larutan dalam air. Bahkan bila oksida ini sedikit larut dalam air, oksida ini tetap basa bila bereaksi dengan air.

Semua oksida logam golongan IA bersifat mudah larut dalam air. Kelarutan ini disebabkan terjadinya reaksi hidrolisis ion oksida menjadi ion hidroksida. Sifat basa kuatnmya disebabkan oleh OH^- contohnya:

                                                  K₂O_(s) + H₂O_(l)  2KOH_(aq)

Semua oksida logam IA maupun IIA bersifat sangat reaktif terhadap air, sehingga harus disimpan dalam udara kering. Semua oksida logam IIA juga bersifat basa,kecuali BeO yang bersifat amfoter. Makin kebawah dalam satu golongan, sifat basa oksida logam IIA semakin kuat. Namun karena MgO tidak larut dalam air, sifat basanya ditunjukkan oleh kemampuannya bereaksi dengan H⁺ (karena bereaksi dengan asam) reaksinya:

MgO_(s) + 2H⁺_(aq)  Mg²⁺_(aq) +H₂O_(l)

                                                  MgO_(s) + H₂O_(l)    tidak larut

Semua oksida logam mempunyai titik leleh di atas 1900⁰C yang menunjukkan sebagai senyawa ionik yang mengandung ion oksida, kecuali berilium oksida merupakan senyawa kovalen.

2)        Oksida Non-Logam

Oksida ini terbentuk dari oksigen dengan unsur-unsur nonlogam seperti,nitrogen,sulfur,posfor,dan golongan ahalogen serta karbon dioksida. Sebagian besar oksida non logam bersifat asam. Kekuatan asamnya meningkat dari kiri ke kanan dalam satu periode dalam tabel periodik.

Dengan kata lain, keasaman menjadi lebih kuat dengan meningkatnya sifat non logamnya. Contoh oksida nonlogam SO₂,SO₃,CO₂,NO₂,P₂O₅. Seperti pada Sebagaimana unsur golongan 14, karbon memiliki dua oksida, CO dan CO₂, dan keasaman CO₂ lemah (H₂CO₃ adalah asam lemah). Oksida karbon berwujud gas tetapi oksida silikon dan unsur-unsur di bawahnya berwujud padat. SiO₂ tidak larut dalam air, tetapi oksida ini bersifat asam karena bereaksi dengan basa.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

SO₃ dan P₄O₁₀ adalah oksida asam karena oksida ini bereaksi dengan air menghasilkan proton.

3)        Oksida Amfoter

Oksida amfoter terbentuk antara oksigen dengan logam amfoter antara lain Al,Sn,Zn,Pb,Sb,Cr. Oksida ini berlaku sebagai basa terhadap asam kuat dan sebagai asam terhadap basa kuat. Contoh:

ZnO_(s) + HCl_(aq) ZnCl_2(aq) + H₂O_(l)

ZnO_(s) + 2H⁺_(aq) Zn²⁺_(aq) + H₂O_(l)

4)        Oksida netral (oksida inert)

Oksida netral atau inert adalah oksida yang tidak bereaksi dengan asam maupun basa. Disamping itu oksida netral juga bila dilarutkan dalam air tidak menghasilkan asam maupun basa. Misalnya: N₂O, CO dan MnO₂. bila MnO₂ (atau PbO₂) larut dalam asam, misalnya dalam HCl pekat, reaksinya adalah reaksi redoks, menhhasilkan Mn²⁺ dan Cl₂ namun bukan reaksi asam basa.

5)        Oksida campuran

Oksida campuran terdiri dari dua macam oksida dari unsur sejenis,tapi berbeda tingkat oksidasinya,oksida ini merupakan oksida ion yang nonstoikiometri,contoh Fe₃O₄ merupakan campuran dari FeO dan Fe₂O₃. Bila suatu unsur membentuk beberapa oksida yang biloksnya lebih tinggi bersifat asam, contohnya Cr membentuk oksida CrO bersifat basa, Cr₂O₃ Bersifat amfoter dan CrO₃ bersifat asam.

b.    Senyawa Peroksida

Senyawa peroksida yang banyak digunakan adalah hydrogen peroksida H₂O₂, yaitu untuk pemutih pulp kertas, tekstil, kulit, lemak dan minyak rambut. Dalam industry digunakan sebagai pereaksi kimia organik, polimer, obat-obatan, dan produksi makanan. Hydrogen peroksida encer digunakan dalam rumah tangga untuk antiseptic ringan dan pemutih kain. Hidrogen peroksida murni merupakan cairan tak berwarna yang membeku pada -0,46^oC dan mendidih 150,2^oC. Cairannya lebih kental dari pada air dengan massa jenisnya 1,44225 g/mL (pada 25^oC). molekulnya menunjukan ikatan O-O seperti yang ditunjukkan oleh struktur Lewis

Namun strukturnya tidak planar, tetapi membentuk struktur yang disebut skew-chain.

Hidrogen peroksida mempunyai nilai pKa = 11,75, bersifat asam sangat lemah dan sebagai proton akseptor, seperti ditunjukan dalam reaksi berikut ini :

H₂O_{2 (aq)} + H₃O⁺_(aq)  H₂O_(l) + H₃O⁺ _(aq)

Namun demikian, hydrogen peroksida merupakan oksidator kuat dalam suasana asam maupun basa. Ini terlihat dari potensial reduksi standarnya :

H₂O_{2 (aq)} + 2H⁺_(aq) + 2e^- 2 H₂O                                 E⁰ = +1,77 V (1)

O_2(g) + 2H⁺_(aq) + 2e^- ↔ H₂O_{2 (aq)}                                    E⁰ = +0,69 V (2)

HO₂^-_(aq) + H₂O + 2e^- ↔ 3OH^-_(aq)                                   E⁰ = +0,87 V (3)

Laju reaksi Hidrogen peroksida mudah terurai menjadi air dan oksigen setelah disimpan lama. Reaksinya, sebagai berikut:

2 H₂O_{2 (aq)} → 2 H₂O_(l) + O_2(g)                                       ΔH= -197 kJ/mol

Penguraian ini dipercepat oleh adanya, panas , ion logam berat, dan kotoran. Bahkan air dan oksigen yang menjadi produk penguraiannya juga mempercepat proses penguraian selanjutnya. Terbentuknya oksigen dari hasil penguraian itu dapat memicu terjadinya ledakan dan api. Oleh karena itu hidrogen peroksida pekat harus disimpan dalam botol plastik khusus yang bagian dalamnya dilapisi lilin dan tidak boleh menggunakan botol gelas. Permukaan gelas umumnya mengandung alkali yang dapat mempercepat proses penguraian.

Peroksida yang dijual di toko obat konsentrasinya hanya 2-3%. Biasanya hidrogen peroksida yang dijual secara komersial adalah larutan encer yang berisi sedikit stabilizer, dalam botol kaca atau polietilena untuk menurunkan tingkat dekomposisi. 6% (w/v) hidrogen peroksida dapat merusak kulit, menimbulkan bisul-bisul putih yang disebabkan oleh gelembung oksigen. Hydrogen peroksida dapat dibuat melalui berbagai metode. Untuk pembuatan di laboratorium dalam jumlah yang kecil, sering dilakukan melalui penambahan barium peroksida ke dalam larutan asam sulfat, encer dan dingin. Reaksinya sebagai berikut :

BaO_{2 (s)} + H₂SO_{4 (aq)} → BaSO_{4 (s)}+ H₂O_{2 (aq)}

c.    Senyawa Superoksida

Senyawa superoksida Na, K, dan Rb dibuat dari peroksidanya. Contohnya sebagai berikut :

K₂O_2(s) + O_2(g) 2KO_2(s)

Dalam sistem tertutup seperti pada kapal selam, kalium superoksida digunakan untuk menghilangkan gas karbon dioksida hasil pernafasan para kru kapal selam. Reaksinya sebagai berikut :

4 KO_{2 (s)} + 2CO_{2 (g)} ↔ 2K₂CO_{3 (s)} + 3O_{2 (g)}

Reaksi diatas memungkinkan terjadinya regenerasi gas oksigen yang diperlukan untuk pernafasan. Superoksida ionic, MO₂, dibentuk oleh interaksi O₂ dengan K, Rb, atau Cs sebagai padatan Kristal kuning sampai jingga. NaO₂ dapat diperoleh hanya dengan reaksi Na₂O₂ dengan O₂ pada 300 atm dan 500°C. LiO₂ tidak dapat diisolasi. Superoksida alkali tanah, Mg, Zn, dan Cd hanya terdapat dalam konsentrasi kecil sebagai larutan padat dalam peroksida. Ion O₂^- mempunyai satu elektron tidak berpasangan. Superoksida adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat. Mereka bereaksi kuat dengan air :

2 O₂^- + H₂O → O₂ + HO₂^- + OH^-

2 HO₂^- → 2OH^- + O₂ (lambat)

Reaksi dengan CO₂, yang melibatkan intermediet peroksokarbonat, diguanakan untuk menghilangkan CO₂ dan meregenerasi O₂ dalam system tertutup (misalnya kapal selam). Reaksi keseluruhan adalah

4MO_2(s) + 2CO_2(g) → 2M₂CO_3(s) + 3O_2(g)

E.       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 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. 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.

F.       KEBERADAAN OKSIGEN

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 pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem tata surya karena ia 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 tiga 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 menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan konsumsi oksigen adalah sekitar 1/2000 keseluruhan oksigen yang ada di atmosfer 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. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau jumlah O₂ yang diperlukan untuk mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.

G.      PEMBUATAN OKSIGEN

Sumber oksigen yang sangat nyata apabila dibutuhkan dalam jumlah banyak adalah atmosfer. Oksigen dapat dibuat dengan bebrapa cara. Reaksi yang dapat menghasilkan oksigen adalah :

Ø Di laboratorium

1.         Penguraian katalitik hidrogen peroksida

2 H₂O_{2 (l)}            2 H₂O_(l)  +  O_{2 (g)}                                           

2.      Penguraian termal senyawa yang mengandung banyak oksigen

2 KMnO_{4 (s)}     K₂MnO_{4 (s)} + MnO_{2 (s)} + O_{2 (g)}

          2 KClO_{3 (s)}   2 KCl_(s) + 3O_{2 (g)}

               2 KNO_{3 (s)}   2 KNO_{2 (s)}  + O_{2 (g)}

3.      Reaksi antara peroksida dan air

2 NaO_{2 (s)}  + 2 H₂O_(l)       4 NaOH_(aq) + O_{2 (g)}

Ø  Secara komersial

1.      Distilasi bertingkat udara cair

Prosesnya sebagai berikut :

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 menyebabkan mencair. Udara cair disaring untuk memisahkan CO₂ dan air yang telah membeku. Kemudian udara cair itu memasuki bagian puncak kolom dimana 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 didasar. Berturut-turut titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen adalah -195,8^oC, -187,7^oC, dan-182,95°C.

2.      Elektrolisis air. O₂ yang diperoleh dengan cara elektrolisis sangat murni. Reaksi keseluruhan yang terjadi :

2 H₂O _(l)                  2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)}

Ø  Secara alami

                        Di alam, oksigen dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan hijau melalui proses fotosintesis. Tumbuh-tumbuhan hijau menggunakan karbon dioksida dan menghasilkan glukosa, gula yang dapat menghasilkan tepung, selulosa, dan zat kimia lainnya. Dalam proses ini, oksigen dilepaskan ke atmosfer.

6 CO_{2 (g)} + 6 H₂O _(l)    C₆H₁₂O_{6 (aq)} + 6 O_{2 (g)}

                                              

H.      PENGGUNAAN OKSIGEN DALAM INDUSTRI

Sebagian besar dari produksi oksigen digunakan pada industry baja. Besi tuang yang diperoleh dari tanur tinggi (besi kasar) mengandung karbon sekitar 3 - 4 %. Kadar karbon yang terlalu tinggi itu menyebabkan besi tuang kurang kuat dan rapuh. Kadang karbon dalam besi tuang dikurangi dengan oksidasi yang terkendali. Sebagian kecil oksigen digunakan bersama-sama dengan gas asetilen (etuna) untuk mengelas. Pembakaran gas asetilen bisa mencapai suhu 3000°C. Selain itu oksigen cair digunakan sebagai bahan bakar roket.

I.         OZON

Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon terhasil dengan berbagai percampuran kimiawi, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari.

Ozon adalah salah satu gas yang membentuk atmosfer. Molekul oksigen (O₂) yang dengannya kita bernafas membentuk hampir 20% atmosfer. Pembentukan ozon (O₃), molekul triatom oksigen kurang banyak dalam atmosfer di mana kandungannya hanya 1/3.000.000 gas atmosfer.

Ozon adalah salah satu bentuk alotropi dari oksigen dan dapat terbentuk jika oksigen dikenakan bunga api listrik (discas listrik).

                     3 O_{2 (g)}                 2 O_{3 (g)}  ;  ∆H^Ѳ = + 284 kJ/mol

 Ozon murni adalah gas berwarna biru muda dan berbau tajam ozon cair berwarna biru tua, sedangkan ozon paat berwarna ungu tua. Ozon cair mendidih pada -1800⁰C. Ozon bersifat tidak stabil, baik dalam bentuk gas, cair atau padat. Ozon cair mudah meledak.

Ozon adalah oksidator yang jauh lebih kuat daripada oksigen. Ozon mempunyai potensial redksi standar yang sangat tinggi baik dalam suasana asam maupun basa. Hal ini menunjukkan bahwa ozon merupakan oksidator yang sangat kuat.

O_{3 (g)} + 2H⁺ _(aq) + 2e^- ↔ O_{2 (g)} + H₂O                  E⁰ = +2,08 V

O_{3 (g)} + H₂O_(l) + 2e^- ↔ O_{2 (g)} + 2OH^-                   E⁰ = +1,24 V

Dalam suasana asam, kekuatan oksidator ozon urutan kedua setelah flour, sehingga ozon seringkali digunakan sebagai oksidator untuk pembuatan senyawa. Sifat oksidator ozon ini juga dimanfaatkan untuk mensterilkan air minum, karena dapat membunuh mikroorganisme.

Reaksi utama yang menghasilkan O_{3 (g)} pada stratosfer adalah :

O₂ + uv → O + O                     …(a)

O₂ + O + M → O₃ + M            …(b)

Persamaan (a) menjelaskan penguraian ozon setelah menyerap radiasi uv. Reaksi atom dan molekul oksigen menghasilkan ozon seperti yang diuliskan pada persamaan (b). M adalah ‘spesi ketiga’ (misalnya N_2(g) ) yang diperlukan untuk menangkap kelebihan energi tumbukkan. Adanya M sangat penting, karena ozon sangat energetic dan terurai spontan.

Ozon (O₃) dihasilkan apabila O₂ menyerap sinar UV pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O₃ juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan ketetapan bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV. UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat UV juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinaran UV berbahaya oleh ozon stratosfer amat penting untuk semua hidupan di bumi.        

Ozon juga menyerap sinar ultraviolet namun pada panjang gelombang yang berbahaya bagi organisme hidup yaitu pada panjang gelombang 240 sampai 310 nm. Pada penyerapan ini, ozon terurai menjadi atom oksigen  dan molekul oksigen, dan mengubah energi kinetik atom O dan molekul O₂ menjadi kalor. Dengan demikian, sebagian besar sinar ultraviolet dari matahari diserap sebelum sampai ke permukaan bumi. Oleh karena radiasi sinar ultraviolet dapat merusak sel hidup, lapisan ozon melindungi manusia dan tumbuhan dari kerusakan ini.

Pengaruh sinar ultraviolet sebagai berikut.

Ø Mata     

Terbentuk katarak, menyebabkan lensa mata keruh. Akibatnya penglihatan kabur dan  tanpa pengobatan menyebabkan kebutaan.

Ø Kulit

Mempercepat proses penuaan, keriput, dan berbagai jenis kanker kulit.

Ø Sistem kekebalan

Respons kekebalan menurun sehingga tubuh lebih peka terhadap penyakit infeksi.

Ø Hasil panen

Hasil panen menurun karena fotosintesis mengalami gangguan.

Ø Kehidupan laut

Radiasi mempengaruhi dan menghambat pertumbuhan fitoplankton, peranan mata rantai makanan dalam laut.

a.    Sifat ozon

Ozon amat mengkakis dan dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik.

UV dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan, organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman. Penyerapan sinar UV oleh ozon di stratosfer amat penting bagi kehidupan di bumi.

b.   Ozon di muka bumi

Ozon di muka bumi terbentuk oleh sinar ultraviolet yang menguraikan molekul O₃ membentuk unsur oksigen. Unsur oksigen ini bergabung dengan molekul yang tidak terurai dan membentuk O₃ (trioksigen). Kadangkala unsur oksigen akan bergabung dengan N₂ untuk membentuk nitrogen oksida; yang apabila bercampur dengan cahaya mampu membentuk ozon.

c.    Keseimbangan ozon

Jumlah ozon dalam atmosfer berubah menurut lokasi geografi dan musim. Ozon ditentukan dalam satuan Dobson (Du) di mana, sebagai contoh, 300 Du setara dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampatkan ke tekanan permukaan laut. Sebagian besar ozon stratosfer dihasilkan di kawasan tropis dan diangkut ke ketinggian yang tinggi dengan skala-besar putaran atmosfer semasa musim salju hingga musim semi. Umumnya kawasan tropis memiliki ozon yang rendah.

d.   Kegunaan ozon

Ozon digunakan dalam bidang pengobatan untuk mengobati pasien dengan cara terawasi dan mempunyai penggunaan yang meluas seperti di Jerman. Di antaranya ialah untuk perawatan kulit terbakar. Sedangkan dalam perindustrian, ozon digunakan untuk:

·            mengenyahkan kuman sebelum dibotolkan (antiseptik),

·           menghapuskan pencemaran dalam air (besi, arsen, hidrogen sulfida, nitrit, dan bahan organik kompleks yang dikenal sebagai warna),

·           membantu proses flokulasi (proses pengabungan molekul untuk membantu penapis menghilangkan besi dan arsenik),

·           mencuci, dan memutihkan kain (dipaten),

·           membantu mewarnakan plastik,

·           menentukan ketahanan getah.

e.    Ancaman dari klorofluorokarbon (CFC)

Ancaman yang diketahui terhadap keseimbangan ozon adalah kloroflorokarbon (CFC) buatan manusia yang meningkatkan kadar penipisan ozon menyebabkan kemerosotan berangsur-angsur dalam tingkat ozon global. CFC digunakan oleh masyarakat modern dengan cara yang tidak terkira banyaknya, dalam kulkas, bahan dorong dalam penyembur, pembuatan busa dan bahan pelarut terutama bagi kilang-kilang elektronik.

Masa hidup CFC berarti 1 molekul yang dibebaskan hari ini bisa ada 50 hingga 100 tahun dalam atmosfer sebelum dihapuskan. Dalam waktu kira-kira 5 tahun, CFC bergerak naik dengan perlahan ke dalam stratosfer (10 – 50 km). Di atas lapisan ozon utama, pertengahan julat ketinggian 20 – 25 km, kurang sinar UV diserap oleh ozon. Molekul CFC terurai setelah bercampur dengan UV, dan membebaskan atom klorin. Atom klorin ini juga berupaya untuk memusnahkan ozon dan menghasilkan lubang ozon. Setiap satu molekul CFC mampu menghancurkan hingga 100.000 molekul ozon. Oleh karena itu, penggunaan CFC dalam aerosol dilarang di Amerika Serikat dan negara-negara lain di dunia. Bahan-bahan kimia lain seperti bromin halokarbon, dan juga nitrogen oksida dari pupuk, juga dapat menyerang lapisan ozon.

f. Dampak akibat penipisan ozon

1)        Timbul beberapa penyakit

Menipisnya lapisan ozon dalam atmosfer bagian atas diperkirakan menjadi penyebab meningkatnya penyakit kanker kulit dan katarak pada manusia, merusak tanaman pangan tertentu, mempengaruhi plankton yang akan berakibat pada rantai makanan di laut, dan meningkatnya karbondioksida (lihat pemanasan global) akibat berkurangnya tanaman dan plankton. Sebaliknya, terlalu banyak ozon di bagian bawah atmosfer membantu terjadinya kabut campur asap, yang berkaitan dengan iritasi saluran pernapasan dan penyakit pernapasan akut bagi mereka yang menderita masalah kardiopulmoner.

2)    Kemerosotan ozon global

Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap jumlah kolom ozon pada musim dingin dan panas bagi kedua hemisfer utara dan selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Didapati aliran ke bawah ini pada tahun 1980 agak besar bila dibandingkan dengan tahun 1970. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan stratosfer ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di ketinggian pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebagian darinya pada musim sejuk. Ini bermakna pada masa depan perubahan global ozon belum bisa diramalkan lagi.

J.        DERIVATIVE OXYGEN

Ø Air (H₂O)

Air mendidih pada 100^oC dan membeku pada 0^oC pada tekanan 1 atm. Kerapatannya bergantung pada suhu. Pada 4^oC kerapatannya adalah 1 g/cm³. Air adalah pelarut universal. Kelarutan dari seyawa ion adalah hubungannya dengan energi kisi dan energi hidrasi. Selain senyawa polar, beberapa senyawa kovalen dapat melarut dalam air karena membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Senyawa ini mengandung gugus hidroksil, karbonil, karboksil, dan gugus amino.

Air adalah elektrolit lemah.

2 H₂O                  H₃O⁺ + OH^-  (K = 10^-14 pada 25^oC)

Air dapat berfungsi sebagai oksidator dan reduktor.

2 H₂O + 2e             H₂ + 2 OH^-  (E^ϴ = - 0,83 V)

2 H₂O                 O₂ + 4 H⁺ + 4e  (E^ϴ = + 1,23 V)

Dibandingkan dengan hidrida golongan 16 yang lainnya (hidrogen sulfida, hidrogen selenida, dan hidrogen telurida), air mempunyai titik didih tinggi, kalor penguapan besar dan tekanan uap rendah. Hal ini dapat dijelaskan bahwa air terdiri dari satuan-satuan ikatan hidrogen (H₂O)_n..

Es terdiri dari jaringan terbuka tiga dimensi dari molekul H₂O, yang terikat oleh ikatan hidrogen. Jaringan es ini sangat terbuka sehingga jika es meleleh, ikatan-ikatan hidrogen itu putus menghasilkan air yang kerapatannya lebih besar dari es. Jika suhu air bertambah, kerapatannya bertambah karena strukturnya lebih rapat disebabkan terjadinya pemutusan ikatan hidrogen. Pada waktu yang bersamaan kerapatannya berkurang karena cairan memuai. Pada suhu 4^oC kedua pengaruh yang saling berlawanan itu seimbang dan memiliki kerapatan tertinggi yaitu 1 g/cm³. Di atas 4^oC pemuaian termal itu lebih menonjol dan kerapatan air berkurang.

Pada akhir-akhir ini ditemukan poli-air (polywater), yang dibuat dengan cara pengembunan uap air dalam kapiler yang halus yang dibuat dari kuarsa dan diletakkan dalam wadah hampa. Cairan yang diperoleh mempunyai kerapatan 1,4 g/cm³, titik didih lebih besar dari 200^oC dan titik bekunya -40^oC.

Ø  Hidrogen Peroksida (H₂O₂)

Hidrogen peroksida adalah hidrida oksigen yang tidak stabil yang mengandung gugus -O-O- . Lemahnya ikatan antara dua oksigen yang menyebabakan hidrogen peroksida tidak stabil.

Hidrogen peroksida murni berupa cairan tidak berwarna dengan titik didih 150^oC. Penguraiannya menjadi air dan oksigen dapat disertai ledakan.

2 H₂O_{2 (l)}                  2 H₂O_(l) + O_{2 (g)}

Larutan H₂O₂ 3% dapat dibeli di apotik untuk digunakan sebagai antiseptik. Oleh karena daya pengoksidasinya, H₂O₂ dapat membunuh bakteri dan penguraiannya dapat dikatalisa oleh darah. Larutan yang lebih pekat dapat dipakai untuk memutihkan bahan pakaian dari kapas.

K.      UJI KUALITATIF

Ø  O₂                        Gas ini akan menyalakan kembali kayu pijar.

Cara lain :

O_2(g) + KI_(aq)    I_2(g)       yodoamium

Adanya I₂ dapat dideteksi dengan terjadinya perubahan warna kayu jadi ungu.

Adanya I₂ ; adanya O₂                               

                        

Ø  Ozon

4 O_3(g)  + S^2-_(aq)                      SO₄^2-_(aq) + 4 O_{2 (g)}

SO₄^2- _(aq) + Ba(OH)_2(aq)             BaSO_{4 (s)} + 2 OH^-_(aq)

                                                                                      putih