Oksigén

Oksigén mangrupa unsur kimia nu dina tabel periodik lambangna O jeung wilangan atom 8. Unsur ieu umum pisan, ayana lain ukur di Bumi, tapi ogé di sakuliah alam, ilaharna mah dina bentuk kabeungkeut ku unsur séjén. Oksigén nu teu kabeungkeut (biasa disebut oksigén molekular, O2), jaman baheula dihasilkeun tina métabolisme anaérob (archaea jeung baktéri). Sedengkeun kiwari, lolobana dihasilkeun tina prosés fotosintésis, tilu parapatna hasil fitoplangton jeung ganggang di sagara, sarta saparapatna tina tutuwuhan. Oksigén mangrupa bagian tina hawa anu ngalantarankeun mahluk hidup bisa harirup, lantaran lamun kakurangan waé dina keur diisep, éta aya akibatna nepikeun ka lingkungan rumah sakit kudu maké bantuan oksigén. Dina kaayaan alam jeung lingkungan urang normal, oksigen mangrupa zat anu kacida diperelukeunana pikeun ngambekan. Tapi dina kaayaan cara ayeuna, upamana waé polusi atawa pencemaran nu geus sakitu mahabuna, oksigén téh bisa robah jadi zat anu dingaranan "Radikal Bébas", sarta bakal ngadatangkeun karugian ka manusa. Upamana waé bisa ngalantarankeun panyakit bahaya cara kiwari.

Karakteristik 

 

Alotrop oksigén anu umum di Marcapada nyaéta dioksigén, O2, molekul diatomik anu dibeungkeut dina konfigurasi éléktron oksigén triplét. Ieu beungkeut ordeuna dua, jauh leuwih pajeulit tina gambaran beungkeut ganda anu basajan. Oksigén triplét téh minangka kaayaan dasar molekul oksigén. Konfigurasi éléktron ieu molekul mibanda dua éléktron nyorangan nu nempatan dua orbital molekul. Ieu orbital kaasupkeun antibonding, antukna beungkeut oksigén diatomik leuwwih lemah batan beungkeut nitrogén diatomik nu orbital molekul beungkeutanana kaeusi. Najan éléktron nyorangan ilaharna pakait jeung réaktivitas anu luhur, oksigén triplét mah rélatif (sarta untungna téh) teu réaktif dibanding jeung lolobana radikal.

Oksigén nunggal, ngaran nu dibikeun ka sababraha spésiés oksigén nu sakabéh spin éléktronna papacangan sarta boga énérgi leuwih luhur, leuwih réaktif ka molekul organik biasa. Di alam, oksigén nunggal biasana dibentuk tina cai dina fotosintésis ngagunakeun énérgi cahya panonpoé. Ieu molekul ogé dihasilkeun ku sistem imun salaku sumber oksigén aktif. Karoténoid dina organismeu fotosintétik jeung sasatoan boga peran utama pikeun nyerep énérgi ti oksigén nunggal nu dikonvérsi kana kaayaan dasar anu tanpa éksitasi, antukna henteu nyilakakeun jaringan.

Larapan

Sajarah 
Oksigén munggaran disabit-sabit ku Michał Sędziwój, alkémis jeung filsuf Polandia ahir abad ka-16. Anjeunna nyebut gas anu kaluar tina niter haneut salaku "the elixir of life". Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, jeung Pierre Bayen geus bisa ngahasilkeun oksigén dina percobaanana abad ka-17, tapi ku saurang ogé teu dianggap unsur.

Hiji percobaan nu dipingpin ku Joseph Priestley, pendéta Inggris (1 Agustus 1774), mokuskeun cahya panonpoé kana oksida raksa (HgO) dina tabung gelas ngahasilkeun gas anu ku anjeunna dingaranan dephlogisticated air (baca téori flogiston). Anjeunna awas yén ku ayana éta gas, hurungna lilin jadi leuwih, sedengkeun beurit bisa leuwih aktif sarta hirup leuwih lana mun nyeuseup ieu gas. Sanggeus diseuseup ku sorangan, anjeunna nulis "Karasana kana bayah mah teu pati béda jeung udara biasa, tapi kana engapan jadi leuwih hampang."

Tanpa sakanyaho Priestley, ahli farmasi Swédia Carl Wilhelm Scheele geus ngahasilkeun oksigén ku cara manaskeun oksida raksa jeung rupa-rupa nitrat kira taun 1772. Anjeunna nuliskeun papanggihanana ieu dina naskah anu dikirimkeun ka pamedal taun 1775. hanjakalna téh, ieu naskah kakara medal taun 1777. Anjeunna nyebut ieu gas salaku 'udara seuneu' (fire air) ku sabab éta gas téh hiji-hijina anu geus kanyahoan ngarojong durukan. Salajeungna ieu gas disebut 'udara vital' (vital air) ku sabab vital pikeun hirupna sasatoan.

Kimiawan Prancis, Antoine Lavoisier, ngakukeun yén manéhna sacara mandiri manggihan zat anyar. Tapi kanyataanana, manéhna kungsi didongéngan ku Priestley ngeunaan hasil percobaanana. Pon kitu ogé Scheele kungsi medar papanggihanana ka Lavoisier  dina surat 30 Séptémber 1774.

Ku Lavoisier, ieu unsur anyar téh dingaranan oxygéne, tina akar basa Yunani nu hartina "nu ngabentuk asam". Ieu téh dumasar kana anggapan—nu tétéla salah—yén sakabéh asam ngandung oksigén. Najan dicawad ku para élmuwan Inggris, oxygen diasupkeun kana basa Inggris. Hal ieu di antarana alatan ayana sajak nu muji-muji ieu gas nu judulna "Oxygen" dina buku populér The Botanic Garden (1791) karya Erasmus Darwin, akina Charles Darwin.

Kondénsasi oksigén munggaran dicobaan taun 1883 ku Zygmunt Wróblewski jeung Karol Olszewski, dua profésor ti Universitas Jagiellonian.

Pancén biologis

Fotosintésis jeung réspirasi 
Di alam, oksigén bébas dihasilkeun tina fotolisis cai dina fotosintésis. Ganggang héjo jeung sianobaktéri di lingkungan laut ngahasilkeun kira 70% oksigén bébas anu dihasilkeun ku Bumi.

Réaksi lengkep anu dibasajankeun pikeun fotosintésis nyaéta 
6 + 6 + foton →  + 6  (karbon dioksida + cai + cahya sarangéngé → glukosa + dioksigén)

Évolusi fotolitik oksigén lumangsung di jero mémbran tilakoid organismeu fotosintétik sarta merlukeun énérgi opat foton. Ieu prosés téh loba hambalanana, nu ngahasilkeun gradién proton di antara mémbran tilakoid, nu dipaké pikeun nyintésis ATP dina fotofosforilasi. Sésa  sanggeus oksidasi molekul cai dileupaskeun ka atmosfir.

Molekul dioksigén () téh ésénsil pikeun réspirasi sélulér pikeun sakabéh organismeu aérobik. Oksigén dipaké di mitokondria pikeun mantuna ngahasilkeun adénosin trifosfat (ATP) dina fosforilasi oksidatif. Réaksi pikeun réspirasi aérob sabalikna tina fotosintésis, nu mun dibasajankeun réaksina kieu:
 + 6 → 6 + 6 + 2880 kJ·mol-1

Di vertebrata,  ngalaman difusi nembus mémbran dina bayah nepi ka sél getih beureum. Hémoglobin meungkeut , antukna kelirna robah tina beureum kolot jadi burahay. Sato séjén ngagunakeun hémosianin (Moluska jeung sababaraha arthropoda) atawa héméritrin (lancah jeung hurang). Saléter getih bisa ngaleyurkeun 200 cc .

Spésiés oksigén réaktif, contona baé ion superoksida () jeung hidrogén peroksida (), mangrupa pasésaan tina pamakéan oksigén dina awak mahluk hirup. Sabalikna ti éta, sabagian sistem imun organismeu nu leuwih luhur justru ngahasilkeun péroksida, superoksida, jeung oksigén nunggal pikeun ngancurkeun kuman nu narajang. Spésiés oksigén réaktif ogé penting dina réspons hipersénsitif tutuwuhan nalika ngalawan serangan patogén.

Dina kaayaan reureuh, jalma sawawa nyeuseup 1,8 nepi ka 2,4 gram oksigén per menit. Jumlah-jamléh, mun lobana manusa dianggap 6,6 miliar, oksigén nu diseuseup per taunna téh beuratna nepi ka 6 miliar ton per taun.

Jumlah di alam 
Oksigén mangrupa komponén tunggal panglobana di atmosfir Bumi (20.947% dumasar eusi). Proporsi ieu ngajadikeun oksigén élémén anu kadua paling loba sanggeus nitrogén (78.17%). Nu leuwih luhur permukaan, tingkat oksigén bakal beuki ipis saeutik demi saeutik nepi ka luar angkasa di mana euweuh oksigén bebas.

Di alam, oksigén biasana nyampur sareng gas lain seperti Nitrogén, Boron, karbon dioksida. Sadengkeun, pikeun kebutuhan industri, biasana dianggo oksigén murni. Metode pikeun misahkeun gas tertentu ti udara secara umum ngaranna gas separation / kromatografi kolom. Biasana, industri sapertos ADY GAS jual activated alumina sareng molecular sieve pikeun media penyaring gas.

Sanyawaan 
Alatan éléktronégativitasna, oksigén ngabentuk beungkeut kimia jeung sakabéh unsur dina prosés oksidasi, iwal sababaraha gas milya jeung flor. Lian ti éta, logam mulya (misalna baé emas jeung platina) teu bisa langsung ngagabung jeung oksigén. Sanyawa kawas emas oksida ukur bisa dihasilkeun ngaliwatan prosés anu teu langsung.

Sanyawaan oksigén anu paling umum nyaéta cai. Nu séjénna, di antarana baé silika (dina keusik, gelas, batu, jsb.) jeung sanyawaan karbon, kayaning karbon dioksida (CO2), alkohol (R-OH), karbonil (R-CO-H atawa R-CO-R), jeung asam karboksilat (R-COOH). Radikal anu dioksigénan samodél klorat (ClO3−), perklorat (ClO4−), kromat (CrO42−), dikromat (Cr2O72−), permanganat (MnO4−), jeung nitrat (NO3−) mangrupa agén pangoksidasi. Fosfor penting pisan sacara biologis dina bentuk ion fosfat (PO43−). Logam-logam bisa ngabeungkeut atom oksigén, contona beusi dina beusi (III) oksida (Fe2O3) anu ilahar disebut tai hiang. Ozon (O3) dibentuk tina prosés éléktrostatik anu aya oksigénna.

Oksigén Terlarut 
Oksigén Terlarut (dissolved oxygen) nyaéta gas oksigén (O2) anu terlarut dina cai. Oksigén terlarut diperyogikeun ku lauk sareng makhluk hirup lainna pikeun ngahirup udara. Oksigén terlarut ogé diperyogikeun ku bakteri dekomposer pikeun ngarusak (dekomposisi) sareng ngaburaikeun materi organik janten non-organik. Nilai oksigén terlarut biasana diékspresikeun ku ppm (parts per million / bagian per juta) atawa mg/L. Satuan DO nyaeta mg/L.

Salaku contoh, ngarah lauk tiasa hirup sareng berkembang, nilai oksigén terlarut standar umum na 5 mg/L. Balong lauk anu profésional nempatkeun aerator atawa pompa nu ngajaga nilai oksigen terlarut di balong dina jangkauan aman pikeun lauk. Alat pikeun ngukur oksigen terlarut ngaran na DO meter (dissolved oxygen meter). Harga DO meter gumantung spesifikasi na sarenga aplikasi na, aya nu mirah pikeun rumah tangga aya ogé nu rada awis pikeun industri.

Pemisahan Gas Oksigén 
Pemisahan gas oksigén dari hawa bebas pikeun produksi oksigén murni nganggo produk nu disebat molecular sieve. Aya beberapa tipe molecular sieve anu aya di pasaran, nyaéta:

Molecular Sieve 13X HP 0,4-0,8 mm

Molecular Sieve 13X HP 1,6-2,5 mm

Molecular Sieve 13X APG 1,7-2,5 mm

Molecular Sieve 13X 1,7-2,5 mm

Molecular Sieve 13X 3-5 mm

Isotop 
Anu geus kanyahoan, oksigén boga tujuh welas isotop nu massa atomna antara 12.03 u nepi ka 28.06 u. Nu stabil aya tilu: 16O, 17O, jeung 18O, tapi nu panglobana mah 16O (leuwih ti 99.7%). Radioisotopna boga satengah-umur kurang ti tilu menit.

Kawaspadaan

Baca ogé 
 uji Winkler pikeun oksigén leyur pikeun cara ngukur jumlah oksigén nu leyur na cai.
 Oksidasi
 lapisan ozon

Rujukan 

 Wikipédia basa Inggris. Oxygen. Dicutat 20 Séptémber 2007.
 Los Alamos National Laboratory – Oxygen 
 Nist atomic spectra database
 Nuclides and Isotopes Fourteenth Edition: Chart of the Nuclides, General Electric Company, 1989

Tumbu kaluar 

 Priestley Society, Dedicated to Joseph Priestley the man who discovered oxygen
 Oxygen - Benefits, Deficiency Symptoms And Food Sources
 Joseph Priestley Information Website, about the man who discovered oxygen 
 Los Alamos National Laboratory – Oxygen 
 WebElements.com – Oxygen
 It's Elemental – Oxygen
 Oxygen Toxicity
 Oxygen (O2) Properties, Uses, Applications
 Computational Chemistry Wiki

Nonlogam
Unsur kimia