Oksigen: pengertian, sifat, kegunaan, senyawa, bahaya

Oksigen adalah unsur kimia dengan nomor atom 8 dan diwakili oleh simbol O. Namanya berasal dari akar Yunani ὀξύς (oxys) (“asam”, secara harfiah “tajam”, mengacu pada rasa asam) dan –γόνος ( -gonos) (“penghasil”, secara harfiah “pembiak”; yaitu, “penghasil asam”), karena pada saat nama ini diberikan, secara keliru dipercaya bahwa semua asam membutuhkan oksigen untuk komposisi mereka.

Di bawah kondisi normal tekanan dan suhu, dua atom ikatan unsur membentuk dioksigen, gas diatomik yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa dengan rumusO2. Zat ini merupakan bagian penting dari atmosfer dan diperlukan untuk mempertahankan kehidupan darat.

Oksigen adalah bagian dari kelompok amfegen dalam tabel periodik dan merupakan unsur non-logam yang sangat reaktif yang dengan mudah membentuk senyawa (terutama oksida) dengan sebagian besar unsur, kecuali helium dan neon gas mulia.

Oksigen juga merupakan agen pengoksidasi yang kuat dan memiliki keelektronegatifan tertinggi kedua dari semua unsur, kedua setelah fluor. Diukur dari massanya, oksigen adalah unsur ketiga yang paling melimpah di alam semesta, setelah hidrogen dan helium, dan yang paling melimpah di kerak bumi karena bentuknya hampir setengah massa.

Karena reaktivitas kimianya, ia tidak dapat tetap berada di atmosfer bumi sebagai unsur bebas tanpa terus-menerus diisi kembali oleh aksi fotosintesis dari organisme yang menggunakan energi matahari untuk menghasilkan unsur oksigen dari air. Oksigen unsur O2 baru mulai terakumulasi di atmosfer setelah kemunculan organisme-organisme ini, sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu. Oksigen diatomik merupakan 20,8% dari volume atmosfer bumi.

Karena merupakan sebagian besar massa air, oksigen juga merupakan komponen mayoritas massa makhluk hidup. Banyak molekul terpenting yang merupakan bagian dari makhluk hidup, seperti protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid, mengandung oksigen, serta senyawa anorganik utama yang membentuk cangkang hewan, gigi, dan tulang.

Oksigen dalam bentuk unsur diproduksi oleh cyanobacteria, ganggang, dan tanaman, dan semua bentuk kehidupan yang kompleks menggunakannya untuk respirasi sel. Merupakan racun untuk mewajibkan organisme anaerob, bentuk kehidupan awal yang mendominasi di Bumi hingga O2 mulai menumpuk di atmosfer. Bentuk oksigen (allotropik) lainnya, ozon (O3), membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet pada ketinggian tinggi, dalam apa yang disebut lapisan ozon, tetapi merupakan polutan di dekat permukaan, di mana ia merupakan produk sampingan dari kabut asap. Pada ketinggian yang lebih tinggi di orbit Bumi yang rendah, oksigen atom memiliki keberadaan yang signifikan dan menyebabkan erosi pada pesawat ruang angkasa.

Carl Wilhelm Scheele menemukan oksigen secara mandiri di Uppsala pada tahun 1773, atau bahkan lebih awal, dan Joseph Priestley, di Wiltshire pada 1774, tetapi kehormatan itu sering diberikan kepada Priestley karena ia menerbitkan karyanya sebelumnya. Antoine Lavoisier, yang penelitiannya membantu mendiskreditkan teori phlogiston yang populer tentang pembakaran dan korosi, menciptakan nama “oksigen” pada tahun 1777.

Oksigen diproduksi secara industri dengan distilasi fraksi udara cair, penggunaan zeolit ​​dengan siklus tekanan untuk berkonsentrasi oksigen dari udara, elektrolisis dari air dan cara lainnya. Oksigen digunakan dalam produksi baja, plastik, dan tekstil; penguat roket; terapi oksigen; dan bantuan pernapasan di pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan selam scuba.

Pengertian

Oksigen adalah gas unsur kimia yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa yang muncul dalam kelimpahan yang besar di bumi, terperangkap oleh atmosfer. Sebagai gas, ia lebih berat daripada udara, dan membentuk seperlima darinya dalam bentuk molekul O2. Itu juga bagian dari air, dari oksida, dari hampir semua asam dan zat organik, dan hadir di tubuh kita dan di semua makhluk hidup. Sangat penting untuk respirasi spesies hewan dan tumbuhan (fotosintesis), dan dalam generasi karbon dioksida (CO2). Ini sangat reaktif, dan mengaktifkan proses pembakaran. Berkumpul dalam komposisi tiga atom (O3) itu dikenal sebagai ozon, gas yang membentuk bola ozon, lapisan atmosfer penting untuk melindungi kita dari radiasi ultraviolet Matahari.

Banyak orang yang akrab dengan oksigen, karena merupakan komponen vital dari proses respirasi; tanpa itu, sebagian besar organisme akan mati dalam beberapa menit. Sejumlah bentuk oksigen dan senyawa yang dapat ditemukan di alam.

Gas ini juga dapat diisolasi dan dijual dalam bentuk murni untuk berbagai macam kegunaan, dan pertama kali diisolasi dan diidentifikasi pada tahun 1774. Nomor atom oksigen adalah delapan, dan diidentifikasi oleh simbol O pada tabel periodik unsur. Selain menjadi sangat luas didistribusikan di Bumi, juga merupakan unsur yang paling melimpah ketiga di alam semesta, dan itu adalah katalis utama dalam banyak reaksi kimia.

Oksidasi adalah salah satu reaksi tersebut, dan itu terjadi ketika bercampur dengan unsur-unsur dan senyawa lainnya. Oksigen juga memainkan peran dalam pembakaran.

Sifat kimia oksigen

Oksigen adalah bahan kimia yang sangat reaktif, mampu membentuk senyawa dengan hampir semua unsur yang dikenal kecuali gas mulia. Ini adalah unsur non-logam, sangat elektronegatif. Ini adalah utama dari amphigens (asam dan basa) dan bilangan oksidasinya adalah -2 dan -1 (menerima elektron).

Oksigen memiliki tiga isotop stabil dan alami: 16O, 17O y 18O, yang pertama adalah yang paling melimpah (99,762%). Dalam semua presentasinya, zat ini mudah terbakar dan sangat reaktif, yang jika bersentuhan dengan logam membentuk permukaan oksida dan korosi.

Sifat fisik oksigen

Oksigen dalam kondisi biasa memanifestasikan dirinya sebagai gas tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Ini sangat mudah terbakar dan jauh lebih larut daripada nitrogen: air tawar mengandung sekitar 6,04ml oksigen per liter, sedangkan air laut mengandung 4,95ml per liter.

Di sisi lain, oksigen dapat mengembun pada -182,95 ° C dan membeku pada -218,79 ° C, masing-masing menjadi cair dan padat, dengan warna biru pudar.

Fungsi biologis

Oksigen sangat penting dalam kehidupan seperti yang kita ketahui, pertama-tama, karena itu adalah bagian dari gula dan protein yang membentuk zat biologis penting: gula, protein, asam amino, dll. Selain itu, itu merupakan molekul esensial dari metabolisme untuk memperoleh energi dari makhluk hidup.

Sebagai contoh, dalam fotosintesis bakteri, tanaman dan organisme tanaman lainnya, karbon dioksida (CO2) dari udara digunakan untuk menghemat karbon dan, melalui energi yang diekstraksi dari sinar matahari, juga memecah molekul air dan membuat glukosa, sumber makanannya sendiri. Akhirnya, oksigen dilepaskan ke lingkungan.

Berkat proses ini, 2,5 miliar tahun yang lalu atmosfer mulai dipenuhi dengan elemen ini. Banyak bentuk kehidupan anaerob pada saat itu dihilangkan.

Sebaliknya, hewan dan makhluk hidup lain yang mampu bernafas, kita membutuhkan oksigen atmosfer untuk memecah molekul glukosa yang kita dapatkan dari makanan. Dengan cara ini, kita memperoleh energi yang diperlukan untuk bertahan hidup. Proses ini mengambil O2 dari udara dan melepaskan CO2 sebagai produk sampingan.

Oksigen Murni

Ada beberapa cara untuk mengekstrak oksigen murni. Air dapat terionisasi, memaksa oksigen dan hidrogen untuk memisahkan atom. Lebih umum, bagaimanapun, sampel udara didinginkan ke dalam bentuk cair dan kemudian perlahan-lahan dipanaskan.

Saat udara memanas, elemen mengendap dalam proses yang disebut distilasi fraksional, karena unsur-unsur gas yang berbeda dikonversi ke bentuk gas pada temperatur yang berbeda. Setelah diekstrak, gas dapat disimpan dalam botol untuk digunakan.

Penggunaan Oksigen

Dalam pengobatan, oksigen memiliki beberapa manfaat. Hal ini kadang-kadang ditawarkan untuk terapi pasien yang mengalami kesulitan bernapas.

Oksigen juga digunakan dalam campuran anestesi, memastikan bahwa pasien mendapat pasokan yang konsisten dari gas saat tidak sadar. Unsur ini juga berperan dalam pengelasan dan industri, yang dikombinasikan dengan zat seperti asetilen, misalnya, untuk membuat obor las.

tabel periodik unsur
tabel periodik unsur

Meskipun oksigen murni digunakan secara medis dan rekreasional, tetapi dapat juga membawa keadaan euforia ringan, berpotensi berbahaya. Dalam lingkungan tekanan tinggi, toksisitas yang berlebihan dapat merusak paru-paru, seringkali cukup parah.

Tergantung pada tekanan, gejala dapat muncul segera, atau mereka mungkin memakan waktu beberapa jam sampai terjadi, di mana pada titik itu bisa terlambat.

masker oksigen
Oksigen yang dipasok ke pasien dengan masker oksigen.

Gas tersebut juga merupakan bahaya dalam reaksi pembakaran yang serius, dan beberapa senyawa seperti ozon dan hidrogen peroksida akan sangat beracun. Senyawa ini dapat merusak sel-sel dan DNA jika mereka dibiarkan.

Organisme hidup harus mengkonsumsi diet tinggi antioksidan untuk membantu mencegah salah satu bentuk kerusakan ini, yang disebabkan oleh radikal bebas di dalam tubuh.

Manfaat industri oksigen

Oksigen memiliki aplikasi yang sangat besar dalam industri manusia, seperti:

  • Penggunaan medis. Oksigen digunakan sebagai gas bernafas dalam perawatan pasien bedah dan sebagai terapi (terapi oksigen) untuk pasien dengan kondisi jantung, paru-paru, dll. Isotop sintetis tertentu seperti 15O digunakan untuk tomografi positron.
  • Dukungan hidup. Dalam misi ruang angkasa, kapal selam, dan sejenisnya, gas oksigen bertekanan rendah digunakan sebagai gas bernafas, untuk mempertahankan tingkat kelayakan tempat tinggal dari jas, kapal, dan kokpit.
  • Penggunaan industri. 55% oksigen yang diproduksi di seluruh dunia di laboratorium digunakan untuk produksi paduan besi seperti baja. Lain 25% pergi ke industri kimia, untuk membuat etilen oksida (C2H4O), dasar untuk pembuatan berbagai bahan tekstil dan plastik. Akhirnya, oksigen juga digunakan untuk membakar asetilena dan membuat obor mampu memotong logam dengan sangat cepat.
  • Bahan bakar dan pembersih. Oksigen juga berfungsi untuk mengoksidasi bahan bakar roket, untuk pengolahan air limbah, atau sebagai ozon (O3) untuk pemurni air.

Produksi oksigen industri

Produksi industri oksigen terjadi terutama melalui dua metode:

  • Penyaringan zeolit. Ini terdiri dari melewatkan jet udara bersih dan kering melalui saringan molekuler yang menahan nitrogen dan memungkinkan udara untuk melewati yang kandungan oksigennya berkisar antara 90 dan 93%. Metode ini digunakan untuk mendapatkan oksigen dalam skala rendah.
  • Elektrolisis air. Metode ini terdiri dari penguraian molekul air dengan menyuntikkan listrik ke dalam dipol: anoda (+) menarik molekul oksigen gas ke sebuah wadah, dan katoda (-) dari hidrogen, mengambil keuntungan dari perbedaan elektronegativitas mereka..

Senyawa oksigen anorganik

Oksigen bereaksi dengan unsur-unsur lain untuk membentuk, umumnya, molekul oksida, karena elektronegativitasnya yang kuat. Di hampir semua dari mereka keadaan oksidasi -2 dikenakan, kecuali dalam peroksida (yaitu -1).

Senyawa oksigen anorganik yang paling umum adalah air, tetapi ada banyak oksida di mana unsur logam dikombinasikan dengan oksigen, seperti silikon dioksida (SiO2), hadir dalam pasir dan granit; alumina (Al2O3) hadir dalam bauksit dan korundum; ferric oxide (Fe2O3), dalam hematit dan urin; dll.

Senyawa oksigen organik

Dalam kimia organik, oksigen adalah elemen umum sebagai bagian dari makromolekul kompleks, seperti alkohol (R-OH), eter (ROR), keton (R-CO-R), aldehida (R-CO-H), ester (R-COO-R), dll. Karena alasan ini, banyak pelarut organik memiliki keberadaan oksigen yang kuat.

Namun, sebagian besar senyawa oksigen organik, tidak seperti yang anorganik, tidak diproduksi oleh aksi oksigen langsung, tetapi sebagai bagian dari proses kimia yang lebih kompleks.

Bahaya dalam penggunaannya

Gas oksigen (O2) dapat menjadi agen toksik dalam tubuh manusia ketika berada pada tekanan lebih besar dari 50 kPa. Ini adalah jenis tekanan yang dialami penyelam laut dalam dan penyelam scuba. Gejala keracunan oksigen termasuk kejang, kerusakan mata, kejang, dan kerusakan neurologis.

Di sisi lain, karena sangat mudah terbakar, penanganan oksigen dalam konsentrasi tinggi menyiratkan risiko ledakan atau kebakaran, karena molekul rentan terhadap pembakaran yang cepat.

Related Posts