Oksigen adalah salah satu anggota dari kelompok kalkogen pada tabel periodik. Ini adalah unsur penting dalam sebagian besar proses pembakaran. Ini adalah salah satu unsur paling melimpah di kerak bumi.
Oksigen digunakan dalam produksi dan pembuatan produk kaca dan batu, dan di pertambangan. Ruang oksigen khusus digunakan jika terjadi tekanan tinggi untuk meningkatkan tekanan parsial oksigen di sekitar pasien. Aplikasi utama oksigen termasuk peleburan, pemurnian, dan pembuatan baja bersama dengan logam lainnya.
Pengertian
Oksigen merupakan gas yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup baik manusia, hewan ataupun tumbuhan. Terlepas dari sangat dibutuhkannya oleh makhluk hidup, apakah kita tahu sifat fisik dan peranan oksigen tersebut. Untuk mengetahuinya, baik langsung saja kita simak uraian di bawah ini.
Oksigen adalah gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa yang mengisi 20% dari udara yang kita hirup (dan setidaknya setengah dari berat seluruh kerak bumi yang padat). Oksigen bergabung dengan sebagian besar unsur-unsur lain untuk membentuk oksida. Oksigen sangat penting untuk manusia, hewan dan tumbuhan.
Sifat
Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1. Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter. Pada suhu 5 °C, kelarutannya bertambah menjadi 9,0 mL (50% lebih banyak daripada 25 °C) per liter untuk air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter untuk air laut.
Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F). Baik oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kemurnian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertingkat udara cair; Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang mudah terbakar.
Sifat Kimia Oksigen
Pada suhu dan tekanan standar (STP), dua atom unsur mengikat untuk membentuk dioksigen, gas diatomik tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa dengan rumus O2.
Oksigen adalah anggota dari kelompok kalkogen pada tabel periodik dan merupakan unsur non logam yang sangat reaktif. Dengan demikian, ia dengan mudah membentuk senyawa (terutama, oksida) dengan hampir semua unsur lainnya.
Oksigen adalah oksidator kuat dan memiliki keelektronegatifan tertinggi kedua dari semua elemen reaktif, kedua setelah fluor.
Berdasarkan massa, oksigen adalah unsur paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium, dan unsur paling melimpah menurut massa di kerak bumi, yang menyusun hampir setengah dari massa kerak bumi.
Oksigen bebas terlalu reaktif secara kimiawi untuk muncul di Bumi tanpa tindakan fotosintesis organisme hidup, yang menggunakan energi sinar matahari untuk menghasilkan unsur oksigen dari air.
Unsur O2 baru mulai terakumulasi di atmosfer setelah kemunculan evolusioner organisme fotosintetik, kira-kira 2,5 miliar tahun yang lalu. Gas oksigen diatomik saat ini merupakan 20,8 persen dari volume udara.
Oksigen Diatomik
Dua atom oksigen dalam oksigen diatomik secara kimiawi terikat satu sama lain dengan konfigurasi elektron spin triplet. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering disederhanakan dalam deskripsi sebagai ikatan rangkap, atau sebagai kombinasi dari satu ikatan dua elektron dan dua ikatan tiga elektron. Oksigen triplet (jangan bingung dengan ozon, O3) adalah keadaan dasar molekul O2. Konfigurasi elektron molekul memiliki dua elektron tidak berpasangan yang menempati dua orbital molekul yang berdegenerasi. Orbital ini diklasifikasikan sebagai anti ikatan (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen diatomik, di mana semua orbital molekul ikatan terisi, tetapi beberapa orbital anti ikatan tidak.
Dalam bentuk triplet normal, molekul O2 bersifat paramagnetik. Ini berarti mereka berperilaku sebagai magnet dengan adanya medan magnet luar, karena momen magnet spin elektron tak berpasangan dalam molekul. Oksigen cair tertarik ke magnet sedemikian rupa sehingga, dalam demonstrasi laboratorium, jembatan oksigen cair dapat ditopang melawan beratnya sendiri di antara kutub magnet yang kuat. Oksigen singlet adalah nama yang diberikan untuk beberapa spesies molekul O2 berenergi lebih tinggi di mana semua spin elektron dipasangkan. Ini jauh lebih reaktif terhadap molekul organik umum daripada bentuk triplet oksigen molekuler.
Sifat Fisik Oksigen
Oksigen lebih mudah larut dalam air daripada nitrogen; air mengandung kira-kira satu molekul O2 untuk setiap dua molekul N2, dibandingkan dengan rasio atmosfer kira-kira satu sampai empat.
Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu, dan sekitar dua kali lipat (14,6 mg / L) larut pada 0 ° C dibandingkan pada 20 ° C (7,6 mg / L). Pada suhu 25 ° C dan 1 atmosfer standar (101,3 kPa) udara, air tawar mengandung sekitar 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, sedangkan air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.
Pada 5 ° C kelarutan meningkat menjadi 9,0 mL (50 persen lebih banyak dari pada 25 ° C) per liter untuk air dan 7,2 mL (45 persen lebih banyak) per liter untuk air laut.
Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 ° C, −297,31 ° F), dan membeku pada 54,36 K (−218,79 ° C, −361,82 ° F). O2 cair dan padat adalah zat bening dengan warna biru langit terang yang disebabkan oleh penyerapan di merah (berbeda dengan warna biru langit, yang disebabkan oleh hamburan sinar biru Rayleigh).
Peranan 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 tilakoid. Ini digunakan untuk mensintesis ATP via 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 vertebrata, 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 artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster). Satu liter darah dapat melarutkan 200 mL O2.
Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O−2) 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 istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit. Jumlah ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun.
