Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massa.(Emsley 2001, p.297) dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.(Oxygen.
Semua kelompok molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang hewan. Oksigen dalam bentuk O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan digunakan pada respirasi sel oleh hampir semua makhluk hidup.( NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago)
Tabel periodik
| Keterangan Umum Unsur | | |
| Nama, Lambang, Nomor atom | oksigen, O, 8 | |
| Deret kimia | non-logam | |
| Golongan, Periode, Blok | 16, 2, p | |
| Penampilan | tak berwarna  | |
| | 15,9994(3) g/mol | |
| Konfigurasi elektron | 1s2 2s2 2p4 | |
| Jumlah elektron tiap kulit | 2, 6 | |
| Ciri-ciri fisik | ||
| Fase | gas | |
| | (0 °C; 101,325 kPa)
| |
| Titik lebur | 54,36 K
| |
| Titik didih | 90,20 K
| |
| Kalor peleburan | (O2) 0,444 kJ/mol | |
| Kalor penguapan | (O2) 6,82 kJ/mol | |
| Kapasitas kalor | (25 °C) (O2)
| |
| Tekanan uap | ||||||
| P/Pa | 1 | 10 | 100 | 1 k | 10 k | 100 k |
| pada T/K | | | | 61 | 73 | 90 |
| Isotop | ||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||
◘ Senyawa oksigen
Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal
Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 untuk hampir semua senyawa oksigen yang diketahui. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.(Greenwood & Earnshaw 1997, 28). Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).
A. Peranan Biologi
♦ Fotosintesis dan respirasi
Fotosintesis menghasilkan O2
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. (Fenical 1983, "Marine Plants")
Persamaan kimia yang sederhana untuk fotosintesis adalah:(Brown 2003, 958)
6CO2 + 6H2O + foton → C6H12O6 + 6O2
Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan memerlukan energi empat foton.(Membran tilakoid merupakan bagian kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, ia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas diperkirakan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan)
Terdapat banyak langkah proses yang terlibat, namun hasilnya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini digunakan untuk mensintesis ATP via fotofosforilasi.(Raven 2005, 115–27) O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.(Raven 2005)
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 vetebrata, O2 berdifusi melalui membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah..(Efek Bohr & Stwertka 1998, p.48). Terdapat pula hewan lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa antropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster). Satu liter darah dapat melarutkan 200 cc O2.( Emsley 2001, p.298)
Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme. (Emsley 2001, p.298). 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 pathogen.( Raven 2005, 115–27)
Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit (Untuk manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit). Jumlah ini setara dengan 6 milyar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 milyar orang)/1.000.000=6,24 milyar ton.
B. Daur Biogeokimia
Semua makhluk hidup memerlukan berbagai materi organik dan anorganik. Karbon dioksida dan air diperlukan untuk proses fotosintesis. Nitrogen merupakan komponen penyusun protein dan asam nukleat yang ada di dalam jaringan hidup. Fosfor merupakan unsur penting dalam pembentukan ATP (energi) dan nukleotida. Semua materi yang menyusun tubuh makhluk hidup pada saatnya akan kembali ke alam (atmosfer, air dan tanah), yaitu ketika mahkluk hidup tersebut mati.
Di alam, tubuh makhluk hidup yang telah mati akan diuraikan oleh dekomposer sehingga terbentuk senyawa sederhana. Selanjutnya, senyawa tersebut akan dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup autrotof. Artinya, semua materi akan mengalir membentuk suatu daur yang melibatkan komponen biotik dan abiotik yang disebut daur biogeokimia.
Geokimia adalah ilmu yang membahas komposisi kimia bumi dan pertukaran unsur berbagai bagian dari kulit bumi dan lautnya, sungai-sungai dan perairan lainnya.Huchinson menjelaskan :
" Biokimia adalah pengkajian pertukaran atau perubahan terus menerus (yakni gerakan ke belakang dan kedepan ) dari bahan-bahan antara komponen biosfer dari yang hidup dan yang tak hidup."
"Biosfer adalah lapisan permukaan bumi atau dapat pula disebut ekosistem raksasa, karena terbentuk dari berbagai ekosistem yang saling berinteraksi."
Semua yang ada di bumi baik makluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun oleh antara lain: karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), Belerang atau sulfur (S) dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut dimanfaatkan oleh produsen untuk membentuk bahan organic dengan bantuan energi matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia. Bahan organik yang dihasilkan adalah sumber bagi organisme.
Proses makan atau dimakan pada rantai makanan mengakibatkan aliran materi dari mata rantai yang lain. Walaupun makluk dalam satu rantai makanan mati, aliran materi masih tetap berlangsung terus. Karena mahluk hidup yang mai tadi diuraikan oleh decomposer yang ahkirnya akan masuk lagi ke rantai makanan berikutnya. Begitu selanjutnya terus-menerus sehingga membentuk suatu aliran energi dan daur materi.
Biogeokimia merupakan pertukaran atau perubahan yang terus menerus, antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup. Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tinkatan trofik tak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik di daur ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotic melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan mahluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut daur biogeokimia. Fungsi daur biogeokimia adalah sebagai silkus materi yang melibatkan semua unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi tetap terjaga.
♦ Daur Karbon dan Oksigen
Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis.
Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
Gambar Daur Karbon dan Oksigen
C. Siklus Biogeokimia
Siklus biogeokimia atau siklus organikanorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer bumi.
Gambar Siklus Biogeokimia
♦ Siklus Karbon dan Oksigen
Di atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik.
Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk berespirasi.
Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di udara.
Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, COz yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air.
Gambar Siklus Karbon dan Oksigen di Alam
Sumber:
http://id.wikipedia.org/unsur-oksigen.html. Tanggal akses 25 Februari 2010
http://rantaine.blogspot.com/daur-biogeokimia.html. Tanggal akses 27 Februari 2010
http://www.e-dukasi.net/html. Tanggal akses 27 Februari 2010
http://free.vlsm.org/html. Tanggal akses 27 Februari 2010
Postingan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar