SENYAWA-SENYAWA OKSIGEN

Oksigen dengan konfigurasi elektron [He] 2s² 2p⁴ adalah unsur yang sangat elektronegatif (skala paulling = 3,5), nomor dua terbesar seelah 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, seperti pada tabel berikut ini :

Biloks Oksigen	Dalam Bentuk	Pada Senyawa	Contoh
-1/2	O2-	Superoksida	KO2
-1	O22-	Peroksida	Na2O2, BaO2
-2	O2-	Oksida	H2O, Na2O, Cl2O5, MgO
0		Unsur oksigen dan alotropinya	O2 dan O3
+2	O2+	Senyawaan Fluor	OF2

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 ® 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

MgO_(s) + H₂O 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 + HCl ® ZnCl₂ + H₂O

ZnO + 2H⁺_(aq) ® Zn²⁺ + H₂O

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 organic, 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)

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 :

H₂O₂ (aq) + H₃O⁺(aq)  H₂O(aq) + H₃O⁺ (aq)

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

H₂O₂ (aq) + 2H⁺(aq) + 2e^-  2 H₂O                     E⁰=+1,77 V (1)

O₂(g) + 2H⁺(aq) + 2e^- ↔ H₂O₂ (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 H₂O₂ (l) → 2 H₂O + O₂(g) ∆H= -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 hydrogen peroksida pekat harus disimpan dalam botol plastic 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 :

BaO₂ (s) + H₂SO₄ (aq) → BaSO₄ (s)+ H₂O₂ (aq)

c.       Senyawa Superoksida

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

K₂O₂ + O₂  2KO₂

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 KO₂ (s) + 2CO₂ (g) ↔2K₂CO₃ (s) + 3O₂ (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

4MO₂(s) + 2CO₂(g) → 2M₂CO₃(s) + 3O₂(g)

Read More...

SIFAT DAN KARAKTERISTIK OKSIGEN

a.      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 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, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.

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.

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 Fisik

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, 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 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. 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). Berikut ini perbandingan sifat fisik oksigen dengan unsur-unsur segolongannya, yaitu Sulfur, Selenium, Tellurium dan Polonium.

	Tabel sifat-sifat Fisik Oksigen dan Unsur-unsur Segolongannya

 

Unsur	Lambang Atom	Titik Leleh (°C)	Titik Didih (°C)	Bentuk (pada suhu kamar)
Oksigen	O	-218	-183	Gas tak berwarna
Belerang	S	113	445	Kuning, serbuk padat
Selenium	Se	217	685	Hijau kebiru-biruan
Tellurium	Te	452	1390	Putih keperakan-logam
Polonium	Po	254	962	Radioaktif

d.      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. 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.

e.       Keberadaan

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.

Read More...