Oksigen adalah unsur kimia non-logam, biasanya berbentuk gas, sangat berlimpah di atmosfer kita (20,8% dari volume saat ini) dan yang ketiga paling melimpah di alam semesta (setelah hidrogen dan helium). Oksigen sangat penting bagi kehidupan seperti yang kita kenal, terutama karena kemampuannya untuk membentuk bersama dengan hidrogen molekul air (H2O).
Oksigen adalah unsur kimia gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, berlimpah di kerak bumi, di atmosfer dan di lautan, yang sangat penting bagi kehidupan. Kata ini terdiri dari kata-kata Yunani ὀξύς (óxys), yang berarti ‘asam’, dan γένος (génos), ‘asal’, ‘garis keturunan’, ‘klan’. Di masa lalu, diyakini bahwa oksigen diperlukan untuk menghasilkan asam, maka namanya, yang akan menerjemahkan secara harfiah: “yang menghasilkan asam”.
Dalam tabel periodik, itu diwakili dengan simbol O dan merupakan bagian dari grup Vla, dari keluarga amfoten atau chalcogens. Nomor atomnya adalah 8 dan massa atomnya adalah 16.
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.
Ungkapan “memberi oksigen” juga digunakan untuk merujuk pada kebutuhan untuk memberi kehidupan atau menyegarkan situasi. Demikian juga, ungkapan “balon oksigen” digunakan dalam arti yang sama: “Poin yang diselamatkan sebagai pengunjung adalah balon oksigen untuk tim.”
Apa itu
Pada tingkat unsur, oksigen adalah gas (pada suhu kamar) yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Dua atom oksigen bergabung untuk membentuk molekul oksigen tunggal, maka rumus kimianya O2.
Bagi hewan, pernapasan adalah penggunaan oksigen yang paling penting dan dalam hal fisiologi, sistem pernapasan dan sistem peredaran darah membawa oksigen ke sel dan organ tubuh kita.
Nama oksigen berasal dari oxys Yunani kuno (“asam”) dan -gen (“produsen, generator”), yaitu, itu berarti “penghasil asam” karena pada masa itu asam secara keliru dianggap mengandung kandungan oksigen yang tinggi., dan karenanya kekuatan korosifnya.
Dalam Tabel Periodik unsur-unsur itu dinyatakan sebagai O. Molekul oksigen biasanya diatomik (O2) atau triatomik (ozon O3) dalam kondisi tekanan tertentu.
Karena memiliki reaktivitas yang sangat tinggi, atom-atom unsur ini ditemukan dalam berbagai senyawa organik dan anorganik di planet ini, di berbagai keadaan agregasi materi. Karena itu, zat ini sangat umum di dunia dan alam semesta yang dikenal.
Oksigen di Tabel Periodik
Dalam Tabel Periodik, oksigen ditemukan pada awal kelompok 16 (VIA), di antara unsur-unsur non-logam.
Ini diikuti oleh sulfur (S), selenium (Se) dan telurium (Te). Ia memiliki nomor atom 8.
Ini adalah salah satu unsur yang, dalam kondisi tekanan dan suhu biasa, berada dalam kondisi gas.
Meskipun banyak dari sifat-sifatnya diketahui dari studi udara sejak zaman kuno, oksigen sebagai unsur ditemukan pada 1772 oleh Carl Wilhelm Scheele. Apoteker Swedia ini memperhatikan, sambil membakar merkuri oksida, bahwa “udara dari api” dilepaskan.
Ilmuwan lain pada masa itu, seperti ulama Inggris Joseph Priestley, membuat penemuan yang sama dalam percobaan yang sama dan memberinya nama “udara dephloganggih”.
Belakangan, Antoine de Lavoisier mengabdikan dirinya untuk mempelajari pembakaran dan oksidasi, dan membuang teori-teori tentang “phlogiston”, yang seharusnya merupakan zat yang ada dalam semua bahan bakar. Sebaliknya, ia mengusulkan keberadaan unsur kimia baru: oksigen.
Pada 1808 John Dalton mengembangkan teori atomnya, yang mengarah pada pengembangan teknologi pencairan gas. Dengan demikian dimungkinkan untuk mengisolasi molekul oksigen dari oksida tertentu.
Penemuan Oksigen
Oksigen ditemukan pada tahun 1774 oleh Joseph Priestley di Inggris dan dua tahun sebelumnya, tetapi tidak diterbitkan, oleh Carl W. Scheele di Swedia.
Scheele memanaskan beberapa senyawa termasuk kalium nitrat, mangan oksida, dan merkuri oksida dan menemukan mereka melepaskan gas yang meningkatkan pembakaran.
Priestley memanaskan merkuri oksida, memfokuskan sinar matahari menggunakan ‘lensa pembakar’ 12 inci – kaca pembesar yang sangat besar – untuk membawa oksida ke suhu tinggi. Lensa Priestley lebih kecil dari lensa besar yang digunakan oleh Antoine Lavoisier dalam penyelidikannya tentang karbon.
Benar-benar tak terduga, merkuri oksida panas menghasilkan gas yang membuat lilin terbakar lima kali lebih cepat dari biasanya. Priestley menulis, “Tetapi yang mengejutkan saya lebih daripada yang bisa saya ungkapkan adalah lilin menyala di udara ini dengan nyala api yang sangat kuat. Saya benar-benar bingung bagaimana menjelaskannya. ”
Selain memperhatikan efek oksigen pada pembakaran, Priestley kemudian mencatat peran biologis gas baru. Dia meletakkan tikus di dalam tabung oksigen, berharap itu akan bertahan selama 15 menit maksimum sebelum mati lemas. Sebagai gantinya, tikus bertahan selama satu jam penuh dan tidak ada yang lebih buruk untuk itu.
Antoine Lavoisier melakukan eksperimen yang serupa dengan Priestley dan menambah pengetahuan kita secara luar biasa dengan menemukan bahwa udara mengandung sekitar 20 persen oksigen dan ketika zat apa pun terbakar, zat itu benar-benar bergabung secara kimiawi dengan oksigen.
Lavoisier juga menemukan bahwa berat gas yang dilepaskan oleh memanaskan merkuri oksida identik dengan berat yang hilang oleh merkuri oksida, dan ketika unsur-unsur lain bereaksi dengan oksigen, kenaikan berat badan mereka identik dengan bobot yang hilang dari udara.
Ini memungkinkan Lavoisier untuk menyatakan hukum dasar baru: hukum kekekalan materi; “Materi bersifat kekal dalam reaksi kimia” atau, sebagai alternatif, “massa total produk reaksi kimia identik dengan massa total bahan awal.”
Selain pencapaian-pencapaian ini, Lavoisier yang pertama kali memberi unsur oksigen namanya.
Kata oksigen berasal dari kata Yunani ‘oxys’ yang berarti asam dan ‘gen’ yang membentuk.
Sebelum ditemukan dan diisolasi, sejumlah ilmuwan telah mengakui keberadaan suatu zat dengan sifat-sifat oksigen:
Pada awal 1500-an, Leonardo da Vinci mengamati bahwa sebagian kecil udara dikonsumsi dalam respirasi dan pembakaran.
Pada tahun 1665 Robert Hooke mencatat bahwa udara mengandung zat yang hadir dalam kalium nitrat [kalium nitrat melepaskan oksigen ketika dipanaskan,] dan sejumlah besar zat yang tidak reaktif [yang kita sebut nitrogen].
Pada tahun 1668 John Mayow menulis bahwa udara mengandung oksigen gas [ia menyebutnya nitroarial spirit], yang dikonsumsi dalam respirasi dan pembakaran.
Mayow mengamati bahwa: zat-zat tidak terbakar di udara di mana oksigen tidak ada; oksigen hadir di bagian asam kalium nitrat [yaitu, di nitrat – dia benar!]; hewan menyerap oksigen ke dalam darah mereka ketika mereka bernapas; udara yang dihembuskan oleh binatang memiliki lebih sedikit oksigen di dalamnya daripada udara segar.
Sifat-sifat oksigen
- Nomor Atom (jumlah proton dalam inti): 8
- Simbol Atom (pada Tabel Unsur Periofik): O
- Berat Atom (massa rata-rata atom): 15.9994
- Kepadatan: 0,001429 gram per sentimeter kubik
- Fasa pada Suhu Kamar: Gas
- Titik lebur: minus 361,82 derajat Fahrenheit (minus 218,79 derajat Celcius)
- Titik didih: minus 297,31 derajat F (minus 182,95 derajat C)
- Jumlah isotop (atom dari unsur yang sama dengan jumlah neutron yang berbeda): 11; tiga stabil
- Isotop yang paling umum: O-16 (99,757 persen kelimpahan alami)
Penampilan dan Karakteristik
Efek berbahaya:
O2 tidak beracun dalam kondisi normal.
Namun, paparan oksigen pada tekanan lebih tinggi dari normal, mis. penyelam scuba, dapat menyebabkan kejang-kejang.
Ozon (O3) beracun dan jika dihirup dapat merusak paru-paru.
Karakteristik:
- Oksigen dalam bentuk umumnya (O2) adalah gas diatomik yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa.
- Oksigen sangat reaktif dan membentuk oksida dengan hampir semua unsur lain kecuali gas mulia.
- Oksigen lebih mudah larut dalam air dingin daripada air hangat. Sebagai akibatnya, lautan kutub kita yang sejuk dan planet ini lebih padat dengan kehidupan daripada lautan tropis yang lebih hangat.
- Oksigen cair dan padat berwarna biru pucat dan sangat paramagnetik.
Ozon (O3), bentuk lain (alotrop) oksigen, terjadi secara alami di atmosfer bagian atas Bumi. Itu dibuat oleh aksi sinar ultraviolet pada O2. Ozon melindungi kita dari banyak radiasi ultraviolet berbahaya yang datang dari matahari. Di atmosfer awal Bumi, sebelum oksigen dan karenanya tingkat ozon cukup tinggi, radiasi ultraviolet yang mencapai permukaan planet kita akan mematikan bagi banyak organisme.
Reaksi dengan oksigen adalah salah satu kriteria yang kami gunakan untuk membedakan antara logam (ini membentuk oksida dasar) dan non-logam (ini membentuk oksida asam).
Manfaat Oksigen
- Penggunaan oksigen komersial utama adalah dalam produksi baja. Pengotor karbon dihilangkan dari baja melalui reaksi dengan oksigen untuk membentuk gas karbon dioksida.
- Oksigen juga digunakan dalam pengelasan Las karbit, sebagai oksidan untuk bahan bakar roket, dan dalam produksi metanol dan etilen oksida.
- Tumbuhan dan hewan mengandalkan oksigen untuk bernafas.
- Oksigen murni sering digunakan untuk membantu bernapas pada pasien dengan penyakit pernapasan.
Oksigen banyak digunakan oleh manusia: secara industri digunakan untuk produksi baja, pengelasan dan pemotongan bahan besi; untuk memperoleh berbagai macam zat, penting dalam pembuatan tekstil dan plastik; untuk pemurnian air limbah dan pembuatan bahan peledak. Dalam keadaan cair, itu digunakan sebagai bahan bakar di roket, serta untuk generasi udara buatan di pesawat terbang, kapal selam, pesawat ruang angkasa dan scuba diving.
Terapi oksigen
Dalam Kedokteran, oksigen digunakan secara medis untuk terapi oksigen, yang terdiri dari memasok pasien, melalui bantuan pernapasan, dengan konsentrasi oksigen lebih tinggi dari biasanya untuk perawatan patologi pernapasan, luka bakar atau hipoksia, serta untuk resusitasi, anestesi, atau terapi hiperbarik.
Oksigen terlarut
Oksigen terlarut dikenal sebagai jumlah oksigen terlarut dalam air. Sangat penting untuk respirasi hewan air dan spesies tanaman, dan pengukurannya juga digunakan untuk menentukan tingkat kontaminasi air dan, karenanya, kondisi kehidupan bawah air.
Oksigen larut dalam air berkat proses oksigenasi seperti fotosintesis tanaman air, atau yang berasal dari pergerakan air, seperti aliran sungai di antara batu atau gelombang yang dihasilkan oleh angin. Faktor-faktor yang mempengaruhi konsentrasi oksigen terlarut dalam air adalah tekanan atmosfer, kadar salinitas dalam air, suhu, aliran aliran, keberadaan tanaman air, bahan organik yang membusuk, dan aktivitas manusia.
Mengapa oksigen penting?
Oksigen sangat penting untuk pernapasan karena tubuh menggunakannya untuk ‘membakar’ molekul makanan. Hewan mengambil oksigen saat menghirup dan mengeluarkan karbon dioksida saat menghembuskan napas.
Oksigen membentuk hampir 21% dari total gas di udara, dengan sebagian besar gas yang tersisa adalah nitrogen inert secara fisiologis. Meskipun kita menghirup oksigen 21%, napas yang dihembuskan seseorang mengandung sekitar 16%.
Ini berarti bahwa tubuh manusia hanya menggunakan sekitar seperempat dari O2 yang dihirup, sehingga cukup tersedia untuk menyelamatkan napas. Inilah sebabnya mengapa penyelamatan pernafasan bekerja – ia dapat menyediakan oksigen yang cukup untuk pasien yang tidak bernafas untuk mendukung kehidupan.
Kelimpahan
Oksigen adalah unsur kimia paling banyak, secara massal, di biosfer terestrial, udara, laut, dan tanah. Ini juga yang ketiga paling melimpah di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.3 Sekitar 0,9% dari massa Matahari adalah oksigen, 6 yang juga merupakan 49,2% dari massa Matahari. kerak bumi4 dan merupakan komponen utama dari lautan Bumi (88,8% dari total massa).
Oksigen gas adalah komponen kedua yang paling melimpah di atmosfer Bumi, terhitung 20,8% dari volumenya dan 23,1% dari massanya (sekitar 1015 ton). Bumi adalah pengecualian di antara planet-planet Tata Surya karena konsentrasi tinggi gas oksigen di atmosfernya; misalnya, Mars (dengan 0,1% O2 dari volume totalnya) dan Venus memiliki konsentrasi yang jauh lebih rendah. Namun, O2 yang mengelilingi planet-planet ini secara eksklusif berasal dari reaksi yang diderita oleh molekul-molekul yang mengandung oksigen, seperti karbon dioksida, karena efek radiasi ultraviolet.
Konsentrasi gas oksigen yang luar biasa tinggi di Bumi adalah hasil dari siklus sirkulasi. Siklus biogeokimia ini menggambarkan pergerakan oksigen dalam tiga cadangan utamanya di planet ini: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor pendorong terpenting dalam siklus ini adalah fotosintesis, yang bertanggung jawab atas atmosfer modern Bumi, yang melepaskan oksigen ke atmosfer, sementara proses respirasi dan dekomposisi menghilangkannya. Dalam keseimbangan saat ini, produksi dan konsumsi berlangsung dengan rasio sekitar 1/2000 dari total oksigen atmosfer per tahun.
Oksigen yang tidak terikat juga terjadi dalam larutan di badan air planet ini. Kelarutan O2 yang lebih tinggi pada suhu rendah memiliki implikasi penting bagi kehidupan laut, karena lautan kutub mempertahankan kepadatan kehidupan yang jauh lebih tinggi karena kandungan oksigennya yang lebih tinggi. Jumlah O2 di Air mungkin telah berkurang oleh polusi air, karena aksi dekomposisi alga dan biomaterial lainnya oleh proses yang disebut eutrofikasi. Para ilmuwan mengevaluasi aspek kualitas air ini dengan mengukur kebutuhan oksigen biologisnya, atau jumlah O2 yang diperlukan untuk mengembalikannya ke konsentrasi normal.
