air - file.upi.edufile.upi.edu/direktori/fpmipa/jur._pend._kimia/196802161994022... · temperatur...
TRANSCRIPT
Air
Rumus molekul H2O
Massa molar 18.02 g/mol
Volume molar 55,5 mol/ L
Kerapatan pada fasa1000 kg/m3, liquid917 kg/m3, solid
Titik Leleh 0 °C (273.15 K) (32 ºF)
Titik didih 100 °C (373.15 K) (212ºF)
Titik Beku 00 C pada 1 atm
Titik triple 273,16 K pada 4,6 torr
Kalor jenis 4186 J/(kg·K)
Tegangan permukaan 73 dyne/cm pd 200C
Tekanan uap 0.02112 atm pd 200C
Kalor penguapan 40.63 kJ/mol
Kalor pembentukan 6.013 kJ/mol
Kapasitas kalor 4.22 kJ/kg K
Konstanta dielektrik 78.54 pd 250C
Viskositas 1.002 centipoise pd 200C
Konduktivitas panas 0.60 Wm-1K-1 (293K)
Kalor pelelehan 3.34X105 J/kg
Temperatur kritis 647 K
Tekanan kritis 22.1 X 106 Pa
Kecepatan suara 1480 m/s (T=293 K)
Permitivitas relatif 80 (T=298 K)
Indeks refraksi (relatif terhadap udara)
• 1.31 (es: 598 nm, T=273 K, p=p0)
• 1.34 (air: 430-490 nm, T=293 K, p=p0)
• 1.33 (air: 590-690 nm, T=293 K, p=p0)
Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau
Memiliki tiga fasa yang berbeda: cair, gas, dan padat pada
temperatur normal di bumi. Air di bumi selalu
berinteraksi, berubah, dan bergerak.
Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor
jenis yang tinggi
Mempunyai tegangan permukaan yang sangat tinggi.
Tegangan permukaan tersebut berguna untuk gaya
kapilaritas air
Air adalah pelarut yang baik karena kepolarannya, konstanta
dielektrik yang tinggi dan ukurannya yg kecil, terutama
untuk senyawa ionik dan garam yang polar
Air memiliki titik didih tinggi. Jika tidak mempunyai sifat ini
maka pada suhu yang normal tidak ada laut, danau, sungai,
atau binatang di bumi
Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dalam keadaan
beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini
di bagian dalam lautan meskipun suhunya turun tetap
berbentuk cair yang memungkinkan makhluk hidup tetap
hidup
Air adalah zat kimia yang istimewa,
terdiri dari dua atom hidrogen dan satu
atom oksigen
Panjang ikatan O—H = 95.7 picometer
Sudut H—O—H = 104.450
Energi ikatan O—H = 450 kJ/mol
Momen dipol = 1.83 D
Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen,
menghasilkan molekul air yang mempunyai muatan positif
pada atom hidrogen dan muatan negatif pada atom oksigen.
Karena muatan yang berlawanan tersebut di dalam molekul
air saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket.
Sisi positif dari suatu molekul air tertarik pada sisi negatif
dari molekul yang lain.
Bersifat polar karena adanya perbedaan muatan
Molekul air berbentuk seperti huruf V disebabkan
karena:
Struktur geometrinya yang tetrahedral (104.450)
Keberadaan pasangan elektron, bebas pada atom
oksigen
Sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya
Bersifat netral (pH=7) dalam keadaan murni
Daur hidrologi yang terjadi di alam adalah suatu destilasi
yang maha besar dan merupakan suatu sistem distribusi
air
Siklus hidrologi adalah suatu tahapan-tahapan yang
diatur air dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke
atmosfer
Laut/samudera
berevaporasi
presipitasiHujan, salju
kabut
berevaporasi presipitasi
Hujan, salju, kabut
Diintersepsi tanaman
tanahAir permukaansungai
Laut/samudera
Presipitasi → pembentukan butir-butir air dari uap ketika suhu
turun di bawah titik embun dan air jatuh sebagai hujan atau
salju.
Evaporasi → peristiwa air/es menguap dan naik ke udara.
Peristiwa ini terjadi pada tiap keadaan suhu sampai udara di
atas permukaan menjadi jenuh dengan uap.
Intersepsi → bagian presipitasi yg tetap pd permukaan
vegetasi. Sebagian air yg diintersepsi ini menguap dan sebagian
mencapai tanah secara langsung
Infiltrasi → proses masuknya air hujan ke dalam lapisan
permukaan tanah dan turun ke permukaan air tanah. Air dapat
bergerak secara vertikal/horizontal di bawah permukaan tanah
sehingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan
Dari air yang dievaporasi di lautan, 90% jatuh kembali ke
lautan dan 10% terbawa angin dan jatuh ke daratan
menjadi:
Air bawah tanah (akifer)
Air tanah (infiltrasi sampai kedalaman akar tanaman)
Air permukaan
Air larian (mengalir ke permukaan menuju daerah yang
lebih rendah)
Air di alam tidak ada yang murni karena sifat-sifat air yang
dapat melarutkan berbagai macam zat yang ada pada
tempat yang dilewatinya.
Volume air di bumi mencapai 1.4 milyar km3 (70% dari
permukaan bumi), yang terdiri dari:
Air laut (97%)
Gunung es di kutub utara dan selatan bumi (2%)
Uap air di atmosfer (0.001%)
Air tanah (0.72%)
Air permukaan (0.0001%)
Dari keseluruhan air yang ada di bumi hanya sekitar
0.32% yang merupakan air tawar dan dapat
dimanfaatkan langsung untuk kehidupan manusia kira-
kira 0.003%.
Merupakan reservoir terbesar di bumi, berfungsi sebagai:
Pengatur iklim
Kompartemen penting dalam daur materi dan aliran
energi
Sumber mineral dan energi
Media transportasi
Pengencer limbah
Volume air laut kira-kira 1.35 milyar kilometer kubik
Air laut tidak dapat digunakan untuk kebutuhan domestik,
industri atau pertanian secara langsung. Untuk dijadikan air
tawar harus dilakukan desalinasi air laut
Air yang terdapat pada pori-pori tanah, pasir, kerikil, batuan
yang telah jenuh terisi air
Akifer tak tertekan (unconfined aquifer) mendapat air dari
infiltrasi
Akifer tertekan (confined aquifer) terdapat di antara
lapisan yang kurang permeable. Airnya berasal dari daerah
pengisian atau resapan di perbukitan.
Jumlah air bawah tanah 40X lebih banyak daripada air
permukaan, tetapi penyebarannya tidak merata dengan
pergerakan sangat lambat sekitar 1 m/tahun
Muka air tanah akan naik pada musim hujan dan turun pada
saat musim kemarau
Perairan di permukaan dapat
membentuk suatu ekosistem, misalnya
danau dan sungai
Faktor yang paling mempengaruhi pada
ekosistem perairan, diantaranya:
O2 terlarut (fotosintesis, respirasi,
penguraian)
Cahaya matahari (suhu, fotosintesis)
Danau oligotropik: Jernih, sinar matahari dapat tembus Bahan terlarut sedikit Fluktuasi suhu rendah Jumlah biota rendah
Danau eutropik Air agak keruh Terjadi fotosintesis Kadar O2 tinggi Biota sangat beraneka ragam Bahan terlarut banyak
Danau dystropik Air sangat keruh pH air rendah Kadar O2 sangat rendah Bahan organik sangat tinggi
Sun
O2 CO2
CH2 + H2O + hv → (CH2O) + O2
EpiliminionKelarutan O2 tinggi, Zat kimia terdapat dlm bentuk teroksidasi
THERMOCLINE
Hypoliminion Kelarutan O2 rendah, Zat kimia terdapat dlm bentuk tereduksi
photosynthesis
Stratifikasi termal adalah peristiwa adanya perbedaan suhu
antara dua lapisan sehingga air tidak bercampur dan memiliki
sifat kimia dan biologi yang berbeda.
Lapisan permukaan danau (epiliminion) dipanaskan oleh radiasi
matahari, bobotnya lebih kecil, DO tinggi, terjadi oksidasi dan
bersifat aerobic
Lapisan dasar (hypoliminion) bersifat anaerobic, DO rendah,
zat kimia ada dalam bentuk reduksi
Lapisan diantara epiliminion dan hypoliminion disebut
thermocline
Pada musim gugur, tidak terjadi stratifikasi termal dan
terjadi pencampuran (turn over) sehingga sifat fisika dan
kimia air menjadi lebih seragam
Air yang jatuh ke bumi, sebagian menguap kembali menjadi air
di udara, sebagian masuk ke dalam tanah, sebagian lagi mengalir
di permukaan. Aliran air di permukaan ini kemudian akan
berkumpul mengalir ke tempat yang lebih rendah dan
membentuk sungai yang kemudian mengalir ke laut
Karakteristik sungai:
Mempunyai arus
Fluktuasi air berdasarkan waktu/musim
Merupakan ekosistem terbuka
Terpengaruh ekosistem daratan
Cahaya dapat tembus sampai dasar sungai
Kadar O2 tinggi
8 macam bentuk polutan, yaitu:
Kebutuhan oksigen pd air buangan (oxygen demanding waters).
Misalnya pada buangan industri
Penyakit oleh mikroorganisme patogen, misalnya bakteri, parasit,
virus.
Senyawa anorganik dan mineral, misalnya asam, garam, dan logam
beracun.
misalnya pestisida, plastik, detergen, buangan industri dan minyak.
Bahan gizi tumbuhan (plant nutrients) misalnya nitrat, fosfat.
Sedimen misalnya tanah, garam, dan berbagai zat padat dari erosi
tanah
Zat radioaktif
Panas, misalnya dari industri dan proyek pendinginan air
Akibat dari pencemaran air:
Mengganggu estetis, misalnya:
Warna (terjadinya sedimentasi, adanya sifat asam)
Bau dari fenol
Rasa: senyawa organik, sedimen
Sifat-sifat yang merugikan misalnya:
Garam yang larut menyebabkan korosi
Air berlumpur, terjadinya sedimentasi
Menurunkan citra pada daerah pemukiman dan rekreasi
Merugikan pada kehidupan tumbuhan dan binatang, misalnya:
Zat nutrients, senyawa nitrogen dan fosfor
Panas membunuh ikan
Pestisida membunuh ikan
Merugikan pada kesehatan manusia, misalnya:
Bakteri
Virus
Buangan industri
Beberapa pestisida (pada makanan)
Logam (raksa, timbal, kadmium)
Merugikan pada genetika manusia dan pada reproduksi
Pestisida
Zat-zat kimia hasil industri
Radiologi
Minyak/pengolahan minyak
Senyawa organik
Pestisida
Erosi
Nutrien
Senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk dari ion logam
yang bergabung dengan ligan (ion negatif atau senyawa netral) melalui
ikatan kovalen koordinasi.
Ikatan kovalenkoordinasi
Ligan yang memiliki gugus fungsi karboksilat, amino
aromatik, fenoksida, dan fosfat.
Ion logam
Dalam perairan alami : Mg2+, Na+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Zn2+,
VO2+.
Dalam perairan tercemar : Ca2+, Ni2+, Sr2+ ,Cd2+, Ba2+
Molekul-molekul air sekeliling kation dalam larutan air
dipindahkan dari kulit koordinasi dan diganti oleh atom ligan
lain.
Kekuatan ikatan molekul-molekul H2O menurun bila ion
bertambah besar dan molekul H2O lebih mudah berdisosiasi.
Pada umumnya, pembentukan kompleks dalam perairan
melibatkan banyak reaksi penting. Mencakup perubahan-
perubahan bilangan oksidasi logam, seperti halnya yang
terjadi pada oksidasi-reduksi, dekarboksilasi atau reaksi-
reaksi hidrolistis dari ligan.
Hilangnya ion logam dalam larutan
Perubahan potensial redoks yang ada
Dapat melarutkan ion-ion dari senyawa logam tidak larut.
AgCl (s) sukar larut
[AgCl2]- mudah larut
HgI2 (s) sukar larut
[HgI2]2- mudah larut
[Cu(NH2)4]2+ mudah larut
Kelarutan senyawa kompleks tergantung pada sifat molekul
air yang berkutub
Khelating Agent Sintesis : - NatriumTiofosfat
- EDTA
- NTA
- NaNO3
Alami(humic) : Substrat / Zat yang ada dalam tubuh
EDTA
Melarutkan logam berat, contoh : dalam pipa buangan
Pembersih dan pelarut untuk komponen reaktor dan hot cell
yang terkontaminasi
Humic
Mengubah kation dengan air yaitu menggeser ion logam dari air
Mengakumulasi sejumlah besar logam
Karbonat
- Meningkatkan korosi logam pipa
- Mencegah reaksi kimia lebih lanjut
32
Arang sekam padi
Kayu bakar
Sampah-sampah/tanah
Pipa
Kerikil
Kawat ram
Lumpur
Drum diameter 40 cm dan tinggi 72 cm
Dasar drum dibuat lubang-lubang
kecil (diameter 2 mm) dan 4 lubang
dengan diameter 3,5 mm. Pada
dinding drum diberi 6 lubang
berdiameter 3,5 mm. Jarak antara
masing-masing lubang 10 cm. Bagian
kiri dan kanan drum dipasangi pipa
yang panjangnya 15 cm. Pada bagian
dasar dari drum diberi kawat ram
(lihat Gambar 1).
33
Gambar 1. Alat Pembuatan Arang Sekam Padi
34
Tungku pembakaran :Tungku pembakaran adalah tungku rumah tangga yang dimodifikasi untuk pengarangan kayu bakar.
(Lihat Gambar 2)
Gambar 2. Tungku Pembakaran Sekam Padi
Alat penjernihan air terdiri atas 2 bagian :a) Alat pengendapan yang terbuat dari drum.b)Alat penyaringan yang dibuat dari gentong. Pada
dasar gentong diberi kerikil dan arang sekam padisetebal dari 10 sampai 20 cm di atasnya. Di atasarang sekam padi diberi ijuk.
Pembuatan arang sekam padi :a) Secara tradisional arang sekam padi dibuat dalam
suatu lubang yang berukuran : panjang 50 cm, tinggi30 cm dan diameter 50 cm, dengan kapasitas 5 kg.Sekam dibakar di atas tungku singer. Sekam yangsudah terbakar ditutup tanah dan diatasnya diberisampah. Pada salah satu sudut lubang diberi pipaudara.
b) Cara lain dengan menggunakan drum sebagi tungkupembakaran. Temperatur pada waktu pengarangan4000-6000 C dan lama pengarangan 2,5 jam. Bahanbakar kayu yang digunakan 5 kg, untuk 5 kg sekampadi.
Gambar 3. Alat Penjernihan Air
36
Proses penyaringan air: Tahap pertama pengendapan Tahap kedua penyaringan dengan arang sekam padi kira-kira 10
cm tebalnya. Proses penyaringan ini bekerja selama 6 jam/hari.
Dapat memenuhi kebutuhan air bersih untuk keperluankeluarga
Pengarangan sekam padi mudah dikerjakan oleh masyarakatpedesaan sendiri.
Relatif murah kesehatan. Sekam padi mudah diperoleh di pedesaan.
Pembakaran harus sempurna, apabila pembakaran”tidaksempurna” (kekurangan oksigen) arang sekam padi dan abu akanbercampur.
10 June 2010 37
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN
Organisme dalam sistem perairan dapat
digolongkan berdasarkan:
Aliran energi
Kebiasaan hidup
10 June 2010 38
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRANBerdasarkan aliran energi, organisme dibagimenjadi:
autotrof
yaitu organisme yang menggunakan sinarmatahari atau energi kimia untuk mengubahunsur-unsur senyawa organik yang sederhanamenjadi sempurna dengan molekul kompleksyang menyusun organisme hidup.
Contoh : alga (karena sel alga telah memilikikloroplas yang mengandung klorofil).
10 June 2010 39
ALGAMeliputi organisme fotosintetik, yang biasa
hidup di air atau ditempat basah. Dan tubuhnya
terdiri atas satu sel atau banyak sel, berkoloni,
berbentuk benang maupun lembaran.
Berdasarkan pigmen dominannya, dikelompokkan
kedalam beberapa kelas :
Chlorophyta (alga hijau)
Chrysophyta (alga keemasan)
Phaeophyta (alga pirang atau cokelat)
Rhodophyta (algamerah)
10 June 2010 40
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRAN
heterotrof
yaitu organisme yang memerlukan zat makananorganik (tidak mampu menyusun zat organiksendiri).
Contoh : porifera, zooplankton, ikan, udang,kerang, cumi-cumi dan lain-lain.
10 June 201041
PORIFERAPorifera berarti hewan yang mempunyai tubuh
berpori, merupakan hewan bersel banyak yang paling
sederhana dan belum mempunyai organ tubuh. Bentuk
tubuhnya beraneka ragam, menyerupai tumbuhan dan
warnanya sangat bervariasi seperti merah, abu-abu,
kuning, biru, violet, dan sebagainya. Porifera senantiasa
menempel atau melekat pada batu-batuan, karang atau
benda padat di dasar perairan tempat hidupnya.
10 June 2010 42
UDANG
Udang merupakan hewan yang tubuhnya terlindung
kulit keras yang sekaligus merupakan rangka luar atau
eksoskeleton yang tersusun atas zat tanduk atau kitin.
Tubuhnya terdiri atas sefalotoraks (kepala-dada) dan
abdomen. Udang hidup di air laut, air tawar, dan air
payau.
10 June 2010 43
KERANGTubuh dari kerang bersifat bilateral simetris dan
terlindung oleh cangkok kapur yang keras. Makanan dari
kerang berupa hewan kecil yang terdapat dalam perairan
yang masuk bersamaan air melalui sifon dan alat
pernapasannya berupa insang dan bagian mantel.
10 June 2010 44
CUMI-CUMITubuh cumi-cumi dapat dibedakan atas kepala, leher dan
badan. Mulutnya terdapat ditengah-tengah, dikelilingi oleh 10
tentakel (2 tentakel panjang yang berfungsi untuk menangkap
mangsa dan berenang, dan 8 tentakel yang lebih pendek).
Disisi kiri dan kanan tubuhnya terdapat sirip yang penting
untuk keseimbangan tubuh. Seluruh tubuh cumi-cumi terbungkus
oleh mantel. Cumi- cumi dapat bergerak dengan 2 cara, yaitu dengan
menggunakan tentakel dan dengan menyemprotkan air dari rongga
mantel.
Makanan cumi-cumi adalah udang-udangan, hewan moluska
lain, dan ikan.
10 June 2010 45
ORGANISME DALAM SISTEM PERAIRANBerdasarkan kebiasaan hidup, organisme dibedakanmenjadi:
Plankton
Nekton
Neuston
Perifiton
Bentos
10 June 2010 46
PLANKTONPlankton terdiri atas fitoplankton dan zooplankton,
dan biasanya melayang-layang (bergerak pasif) mengikuti
gerak aliran air.
10 June 2010 47
NEKTONNekton adalah hewan yang aktif berenang dalam
air. Contoh : ikan.
10 June 2010 48
NEUSTON
Neuston adalah organisme yang mengapung atau
berenang di permukaan air atau bertempat pada
permukaan air.
Contoh : serangga air.
10 June 2010 49
PERIFITONPerifiton merupakan tumbuhan atau hewan yang
melekat atau bergantung pada tumbuhan atau benda
lain. Contoh: keong.
10 June 2010 50
BENTOS
Bentos adalah hewan dan tumbuhan yang hidup di
dasar atau hidup pada endapan. Bentos dapat sessil
(melekat) atau bergerak bebas.
Contoh : cacing dan remis.