Makalah Kimling .docx

REAKSI-REAKSI PERAIRAN MAKALAH Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Lingkungan Dosen Pengampu: Sari, S.Pd., M.Pd

Imelda Heisy, M.Pd

KELOMPOK : 5 (Kelas IV-B)

M. Ar-Ridha Agahari (1172080043) Nurbaeni Aisah (1172080053) Syifa Sulton (1162080076) Tasya Puti A (11720800)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2019

KATA PENGANTAR Bismillahirrahmaanirrahiim Alhamdulillahirabbil’aalamin, segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulisan makalah yang berjudul “ ReaksiReaksi Kimia” dapat terselesaikan dengan baik dan lancar. Shalawat serta salam semoga senantiasa tercurah limpahkan kepada Rasulullah SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya hingga akhirnya sampai pula kepada kita sebagai umatnya. Makalah ini disusun sebagai salah satu tugas terstruktur Mata Kuliah Kimia Lingkungan UIN Sunan Gunung Djati Bandung. Dalam kesempatan ini pula, penyusun ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan, dan motivasi sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat waktu. Sebagai penutup, penyusun berharap semoga hasil yang dituangkan dalam makalah ini dapat bermanfaat bagi masyarakat, sebagai sumber bacaan dan informasi bagi yang membutuhkan. Penyusun juga menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu penyusun mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari berbagai pihak untuk perbaikan di waktu yang akan datang.

Bandung, 28 Maret 2019

Penyusun

i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................................................................................................ i DAFTAR ISI ...................................................................................................................................... ii BAB I .................................................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN .............................................................................................................................. 1 A. Latar Belakang ........................................................................................................................ 1 B. Rumusan Masalah ................................................................................................................... 1 C. Tujuan Penelitian..................................................................................................................... 1 BAB II ................................................................................................................................................ 2 PEMBAHASAN ................................................................................................................................ 2 A. SIFAT-SIFAT KIMIA PERAIRAN .................................................................................... 2 a.

Alkalinitas........................................................................................................................... 2

b.

Asiditas ............................................................................................................................... 3

c.

Terjadinya senyawa kompleks........................................................................................... 3

d.

Pentingnya senyawa kompleks dalam perairan .................................................................. 4

B. MIKROORGANISME SEBAGAI KATALIS REAKSI KIMIA PERAIRAN ............... 5 a. Ganggang ................................................................................................................................ 6 b.

Cendawan ............................................................................................................................ 6

c. Bakteri dan klasifikasinya ....................................................................................................... 6 C. BAHAN-BAHAN KIMIA PERAIRAN ............................................................................... 7 a.

Senyawa Nitrogen Dalam Air ............................................................................................. 8

b.

Senyawa Fosfor Dalam Air ................................................................................................. 9

c.

Bahan Organik Dalam Air ................................................................................................... 9

d.

Kelarutan Gas Dalam Air .................................................................................................. 10

e.

Oksigen Dalam Air............................................................................................................ 10

f.

Karbon dioksida dan berbagai jenis karbonat dalam air ................................................... 10

g.

Silicon dalam air................................................................................................................ 11

h.

Belerang dalam air ............................................................................................................ 11

i.

Klorida Dan Fluorida Dalam Air....................................................................................... 12

j.

Kalsium Dan Magnesium Dalam Air ................................................................................ 12

k.

Logam Alkali Dalam Air................................................................................................... 13

ii

l.

Alumunium Dalam Air...................................................................................................... 13

m.

Besi Dalam Air .............................................................................................................. 13

n.

Mangan Dalam Air ............................................................................................................ 14

BAB III ............................................................................................................................................. 15 PENUTUP ........................................................................................................................................ 15 A. Kesimpulan .......................................................................................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................ iv

iii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Air merupakan sumber kehidupan bagi setiap makhluk hidup. Hampir 71% air menutupi permukaan bumi. Air membutuhkan perhatian yang sangat penting karena air dibutuhkan dalam setiap proses kekhidupan. Maka dari itu perhatian terhadap air harus diperhatikan. Air memiliki sifat – sifat yang berbeda dengan komponen bumi lainnya. Dengan mengetahui sifat-sifatnya air bisa digunakan sebagaimana mestinya.

B. Rumusan Masalah 1. Bagaimana sifat-sifat kimia perairan? 2. Bagaimana peran mikroorganisme pada reaksi kimia perairan 3. Apa saja bahan-bahan kimia perairan ?

C. Tujuan Penelitian 1. Mendeskripsikan sifat-sifat kimia perairan 2. Menjelaskan peran mikroorganisme sebagai katalis pada reaksi kimia perairan 3. Mendeskripsikan bahan-bahan kimia perairan

1

BAB II PEMBAHASAN A. SIFAT-SIFAT KIMIA PERAIRAN Air secara alamiah tidak pernah di jumpai dalam keadaan betul-betul murni. Ketika air mengembun di udara dan jatuh di permukaan bumi, air tersebut telah menyerap debu atau melarutkan oksigen, karbon dioksida dan berbagai jenis gas lainnya. Kemudian air tersebut, baik yang diatas maupun dibawah permukaan tanah waktu mengalir menuju ke berbagai tempat yang lebih rendah letaknya, melarutkan berbagai jenis batuan yang dilaluinya atau zat-zat organik lainnya. Selain itu sejumlah kecil hasil uraian zat organik seperti nitrit, nitrat, amoniak dan karbon dioksida akan larut kedalamnya. Sebagai suatu sistem yang terbuka perairan mempunyai berbagai variabel input dan output dari energi dan materi. Maka dari itu gambaran yang tepat dari sifat-sifat kimia perairan didasarkan pada alkalinitas/aksiditas, kelarutan, konstanta pembentukan kompleks, potensial redoks dan pH. a. Alkalinitas Kapasitas air untuk menerima protein disebut alkalinitas. Alkalinitas penting dalam perlakuan air seperti pada proses pengolahan air limbah industry atau limbah domestic. Air yang sangat alkali atau bersifat basa sering mempunyai pH tinggi dan umumnya mengandung padatan penting dalam penentuan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan ganggang dan kehidupan perairan lainnya. Komponen utama yang memegang peran menentukan alkalinitas perairan adalah ion bikarbonat, ion karbonat dan ion hidrosil. HCO3- + H+ → CO2 + H2O CO32- + H+ → HCO3OH- + H+ → H2O Yang sedikit menyumbang alkalinitas adalah ammonia dan konyugat basa-basa dari asamasam fosfat, slikat borat dan asam-asam organic. Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai alkalinitas fenolftalein yaitu proses situasi dengan asam untuk mencapai pH 8,3 dimana HCO3- merupakan ion terbanyak, dan alkalinitas total, yang menyatakan situasi dengan asam menuju titik akhir indikator metal jingga (pH 4,3), yang ditunjukan oleh berubahnya kedua jenis ion karbonat dan bikarbonat menjadi CO2-. Jika pH merupakan faktor intensitas, alkalinitas merupakan faktor kapasitas, dimana kapasitas itu merupakan kapasitas air tersebut untuk menetralkan asam. Oleh karena itu kadang-kadang penambahan alkalinitas lebih banyak dibutuhkan untuk mencegah supaya air itu tidak menjadi asam.

2

Dalam kebanyakan air alami alkalinitas disebabkan oleh adanya HCO3- dan sedikit adanya CO32-, dan air dengan alkalinitas tinggi mempunyai konsentrasi karbon organic yang tinggi. Dalam media dengan pH rendah, ion hydrogen dalam air mengurangi alkalinitas. b.

Asiditas Pada sistem perairan alami aciditas adalah kapasitas air untuk menetralkan OH-. Asiditas tidak dipergunakan sesering alkalinitas dan umumnya tidak mempunyai arti yang penting seperti alkalinitas pada perairan yang tidak tercemar. Penyebab dari asiditas umumnya adalah asam-asam lemah seperti HPO42-, H2PO4- , CO2, HCO3-, protein dan ionion logam yang bersifat asam terutama Fe3+. Penentuan asiditas lebih sukar dibandingkan alkalinitas. Hal ini disebabkan oleh adanya dua zat utama yang berperan yaitu CO2 dan H2S yang keduanya mudah menguap, yang mudah hilang dari sampel yang diukur. CO2 + OH- → HCO3H2S + OH- → HS- + H2O Hal tersebut berakibat terjadinya kesukaran dalam pengawetan contoh air yang baik terhadap adanya gas-gas tersebut untuk dianalisa. Asam mineral bebas dipakai dalam asam-asam kuat seperti H2SO4 dan HCl dalam air. Air tambang asam mengandung asam-asam mineral bebas dengan konsentrasi yang cukup berarti. Bila total asiditas di tentukan oleh situasi dengan basa sampai titik akhir flenolftalein (pH 8,2), maka untuk asam mineral bebas ditentukan oleh situasi dengan titik akhir indicator metal jingga pada pH 4,3. Sifat asam dari ion-ion logam yang terhidrat dapat berperan terhadap asiditas, seperti : Al ( H2O)6 → Al (H2O)5 OH2+ + H+ Pada pengolahan air limbah, terutama limbah industry penentuan asiditas menjadi penting untuk memperhitungkan jumlah kapur atau zat-zat lain yang harus ditambahkan dalam proses pembiakan air limbah. c. Terjadinya senyawa kompleks Dalam air ion logam dapat bergabung dengsn ion negative, atau dengan senyawa netral membentuk sebuah kompleks atau senyawa koordinasi. Sebuah kompleks mengandung sebuah atom logam pusat dimana terikat electron-elektron yang dimiliki oleh ligan sebagai donor elektronnya. Ligan-ligan dapat bermuatan negative atau netral. Kompleks yang dihasilkan dapat bermuatan netral, positif atau negative. Ligan-ligan tersebut terdapat dalam daerah lengkung koordinasi atom logam pusat. Ligan-ligan dalam daerah lengkung koordinasi dibentuk dalam suatu pola struktur tertentu. Oleh karrena itu, dalam larutan ligan-ligan dari banyak senyawa kompleks akan berubah dengan cepat pada larutan yang berbeda. Bilangan koordinasi dari sebuah logam atau ion adalah jumlah kelompok donor electron yang diikat kepada logam itu. Bilangan-bilangan koordinasi yang paling umum adalah 2,4 atau 6. Senyawa kompleks berinti banyak mengandung dua atau lebih atom-atom 3

logam yang terikat bersama-sama melalui jembatan ligan-, yang sering terjadi adalah OH- bila ion kadnium bergabung dengan ion sianida, Cd2+ + CN- → CdCN+ Maka terbentuk ion kompleks CdCN+. Selanjutnya bila ion-ion sianida ditambahkan akan membentuk senyawa kompleks yang lebih lemah, yang lebih mudah terdisosiasi. Cd (CN)2, Cd (CN)3, dan Cd (CN)42+ Dalam contoh tersebut ligan sianida disebut sebagai ligan unidentat, yang berarti hanya mempunyai satu tempat untuk mengadakan ikatan pada ion logam pusat kadnium. Kompleks ligan unidentat relativ kurang penting dalam larutan diperairan alami. Kompleks yang paling penting adalah senyawa kompleks dengan senyawa pengkelat. Pengkelat mempunyai lebih dari satu atom yang dapat diikat pada sebuah ion logam pusat pada suatu waktu untuk membentuk sebuah struktur cincin. Ion pyrofosfat, P2O74+ mengikat pada dua tempat terhadap sebuah ion kalsium membentuk sebuah kelat. Kelat lebih stabil dibandingkan dengan kompleks yang melibatkan ligan-ligan unidentat karena mampu berikatan dengan sebuah ion logam pada lebih dari satu tempat secara simultan. Ligan –ligan yang ditemukan diperairan alami dan air buangan terdiri dari bermacam-macam gugus fungsi senyawa organic yang dapat memberikan electron-elektron yang dibutuhkan untuk mengikat ligan pada ion-ion logam. Kompleks ligan dengan ion-ion logam umumnya terjadi secara alamiah dalam perairan yang tidak tercemar dan dalam system biologi (Mg2+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, dan VO2+). Ion-ion ini dapat juga mengikat ion-ion logam kontaminan umum seperti : CO2+, Ni2+, Sr2+, Cd2+, dan Ba2+. Banyaknya pengaruh berbahaya dari logam-logam toksik diakibatkan oleh pergantian dari ion-ion logam yang terjadi secara alamiah dalam pembentukan kompleks oleh ion-ion logam kontaminan. Pada umumnya, pembentukan kompleks dalam perairan alami melibatkan banyak reaksi penting. Hal ini mencakup perubahan-perubahan bilangan oksidasi logam, seperti halnya yang terjadi pada oksidasi-reduksi, dikarboksilasi atau reaksi-reaksi hidrolistis dan ligan. d. Pentingnya senyawa kompleks dalam perairan Banyak ion logam yang ditemukan dalam system perairan alami terutama ion-ion yang didapat dalam konsentrasi yang sangat renik, membentuk komplaks kuat dengan berbagai macam pengaruh seperti : 1. Hilangnya ion-ion logam dalam larutan 2. Perubahan potensial redoks yang ada 3. Pembentukan kompleks juga melarutkan ion-ion dari senyawa logam tidak larut. Senyawa-senyawa kompleks dari logam seperti besi, dalam senyawa hemoglobin dan magnesium dalam klorofil merupakan senyawa-senyawa vital dalam proses kehidupan. Secara alamiah terjadinya zat-zat pengompleks organic, asam humat dan asam sulfat, mengikat ion-ion logam dengan kuat dan ditemukan dalam perairarn dan daratan. Zat-zat 4

pengompleks sintesis seperti natrium-tripolifosfat, natrium etilendiamin tetra asam (EDTA), natrium sitrat dan natrium nitriloasetat (NTA) dihasilkan dalam jumlah banyak dan hamper ditemmukan sepanjang perjalanan dari sumber buangan sampai ke system perairan. Pupuk fosfat cair dalam bentuk ammonium polifosfat merupakan sumber pencemar yang sangat popular. Salah satu factor yang memberikan nilai dari pupuk polifosfat adalah kapasitasnya untuk bertindak sebagai zat pengkelat, melarutkan ion-ion logam dari hara mikro dalam tanah dan menjadiakan logam-logam esensial lebih berguna bagi tanaman. Zat-zat pengompleks dalam air buangan perlu mendapat perhatian yang pertama sebab interaksinya ini dimulai pada sumber zat pengompleks, dimana logam-logam berat seperti tanah hitam dan tembaga dapat dilarutkan dari permukaan pematrian yang kemudian masuk kedalam ekosistem perairan melalui proses pengolahan limbah secara biologis. Beberapa logam yang terdapat dalam jumlah ssangat sedikit merupakan unsure penting untuk pertumbukan ganggang. Logam-logam yang harus ada dalam konssentrasi rendah dalam medium ganggang adalah Cu, Fe, Zn, Ca, Mn, dan Mo. Logam-logam ini membentuk kelat-kelat logam yang relative kuat. Beberapa diantaranya terdapat sebagai ion logam terhidarasi sederhana seperti Cu (H2O)x2+, Fe (H2O)x3+, dan Mn (H2O)x2+ yang tidak stabil dan mengendap sebagai hidroksida-hidroksida atau jenis-jenis lainnya yang tidak larut. Kesetabilan senyawa kompleks berkaitan dengan berbagai sifat ion logam dan ligan. Berikut ini merupakan hal-hal yang sangat penting : 1. Ukuran dan keadaan oksidasi dari logam. Logam dengan ukuran lebih kecil dengan keadaan oksidasi positif lebih tinggi membentuk kompleks yang lebih kuat. 2. Perubahan energy bebas dari pembentukan kompleks tergantung pada perubahan entropi dan entalpi reaksinya. 3. Konfigurasi electron dari ion metal. 4. Kekuatan dan kelemahan dari perpaduan antara logam dan lligan.

B. MIKROORGANISME SEBAGAI KATALIS REAKSI KIMIA PERAIRAN Mikroorganisme, seperti bakteri, cendawan dan ganggana merupakan katalis hidup yang dapat mempengaruhi sejumlah proses-proses kimia yang terjadi dalam air dan tanah. Sebagian besar reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dalam perairan, terutama yang melibatkan bahan-bahan organic dan proses oksidasi-reduksi terjadi melalui perantara bakteri. Ganggang merupakan produsen primer bahan organic biologis (biomas) dalam air. Cendawan dan beberapa jenis bakteri menghancurkan senyawa organic yang kompleks menjadi senyawa-senyawa yang sederhana (sebagai perombak), oleh sebab itu memerlukan energy yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolismenya. Perombak hanya dapat menggunakan energy kimia, sehingga beberapa perubahan kimia yang dipengaruhinya akan kehilangan energy bebas nitro. Dengan demikian, dibandingkan dengan organisme yang lebih tinggi, penggunaan energy oleh bakteri dan cendawan sangat efisien. Cendawan dan

5

bakteri diatas tanah merubah biomas mati menjadi bahan-bahan organic yang kemudian beberapa dari produk ini masuk keperairan. a. Ganggang Dalam ekosistem akuantik ganggang merupakan organism mikroskopis umum yang berfungsi sebagai produsen hidup dari hara-hara anorganik dan menghasilkan bahan organic dari karbon dioksida melalui reaksi fotosintesis. Hara-hara umum yang dibutuhkan oleh ganggang adalah karbon yang berasal dari CO2 atau HCO3-, nitrogen umumnya sebagai NO3, fosfor yang sebagian dalam bentuk ortofosfat, belerang sebagai SO42- dan unsur-unsur renik termasuk natrium, kalsium, magnesium, besi, kobalt, dan molipden. Dalam ketiadaaan cahaya ganggang memetabolisme bahan organic dalam hal yang sama seperti organism nonfotosintetik yaitu melakukan metabolismenya dengan menggunakan energy kimia dari degradasi simpanan pati atau lemak, atau dari konsu,msi protoplasma ganggang itu sendiri.

b. Cendawan Jenis mikroorganisme lainnnya yang memberikan pengaruh terhadap perairan adalah cendawan. Cendawan tidak tumbuh baik dalam air, tetapi cendawan memberikan peranan yang cukup besar dalam penentuan komposisi air karena produksi yang cukup banyak dari hasil-hasil dekomposisi oleh cendawan darat yang akhirnya masuk keperairan. Cendawan adalah organisme nonfotosintetik, membutuhkan oksigen untuk kehidupan (organism aerobic ), dan umumnya tumbuh dengan subur dalam media yang lebih asam daripada bakteri. Cendawan juga lebih toleran terhadap konsentrasi ion-ion logam berat yang lebih tinggi dibandibgkan bakteri. c. Bakteri dan klasifikasinya Bakteri dapat dibagi menjadi dua golongan utama autropik dan bakteri hetrotropik. Untuk pertumbuhannya baktri autrotropik tidak tergantung dari bahan organic, dan hidup dengan sempurna dalam medium anorganik. Bakteri ini menggunakan karbon dioksida atau jenis-jenis karbonat lain sebagai sumber karbon dan jumlah sumber energy yang digunakan tergantung dari jenis bakterinya. Sebuah contoh dari jenis autrotropik adalah gallionela. Dengan adanya oksigen bakteri ini tumbuh dalam suatu medium yang mengandung NH4Cl, fosfat, garam-garam mineral, CO2- sebagai sumber karbon, dan FeS padat sebagai sumber energy. Reaksi dibawah ini merupakan reaksi yang menghasilkan energi: 4 FeS + 9 O2 + 10 H2O → 4 Fe(OH)3 + 4 SO42- + 8 H+ Pembentukan endapan Fe(OH)3 diikuti oleh pertumbuhan bakteri tersebut. Dengan bahan-bahan anorganik paling sederhana, bakteri autotropik harus mensintesis semua protein yang sangat kompleks, enzim, dan bahan-bahan lainnya yang dibutuhkan untuk proses kehidupan. Hal ini melibatkan proses biokimia yang sangat kompleks. Oleh

6

karena komsumsi dan produksi bakteri autotropik meliputi kisaran mineral-mineral yang sangat luas, maka bakteri autotropik ikuti serta dalam banyak perubahan biokimia. Bakteri heterotropik tergantung dari senyawa-senyawa organic baik untuk energinya maupun untuk karbon yang diperlukan untuk pembentukan biomasnya. Bakteri heterotropik lebih umum terdapat diperairan dibandingkan dengan bakteri autotropik. Bakteri ini merupakan mikroorganisme yang dalam eksosistem berfungsi menghancurkan bahan-bahan organic, dalam proses pengolahan air buangan (air limbah) secara biaologios. Klasifikasi lain dari bakteri yaitu dari kebutuhan oksigen molekuler, sebagai bakteri earodik dan anaerobic. Bakteri aerobik membutukan oksigaen sebagai akseptor (penerima) electron, seperti terlihat dari reaksi dibawah ini: O2 + 4H+ + 4 e- → 2 H2O Bakteri anaerobic tidak membutuhkan oksigen dan kadang kala oksigen mokuler sangat toksik terhadap bakteri anaerobic. Hasil perombakan senyawa-senyawa kimia dalam lingkungan oleh kedua jenis bakteri ini berbeda. Sebagai contoh, degradasi (perombakan) anaerobic bahan organic oleh bakteri metan akan menghasilkan gas metana, sedangkan CH2O → ½ CH4 + ½ CO2 Degradasi aerobic bahan organic oleh bakteri aerobic (artinya membutuhkan oksigen) tidak menghasilkan gas metana. CH2O + O2 → CO2 + H2O Bakteri jenis lainnya adalah bakteri fakultatif yaitu bakteri yang menggunakan oksigen bebas bila oksigen molekuler tidak tersedia. Ion nitrat dan ion sulfat merupakan pengganti oksigen dalam perairan. Sebagai contoh, dengan ketiadaan oksigen ion nitrat dapat direduksi menjadi ion nitrit dan ion sulfat direduksi menjadi H2S. NO3- + 2 H+ + 2 e→ NO2- + H2O SO42- + 10 H+ + 8 e→ H2S + 4 H2O Mengingat mikroorganisme dapat berfungsi sebagai katalis terhadap reaksi-reaksi perairan, maka terdapat enzim-enzim sebagai katalis untuk reaksi-reaksi biokimia di dalam mikroorganisme tersebut. Enzim-enzim ini diberi nama dengan penambahan akhiran ase pada nama substrat yang dipengaruhinya.

C.

BAHAN-BAHAN KIMIA PERAIRAN

Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak bahan. Oleh karena itu, bahan-bahan air/air permukaan banyak mengandung bahan-bahan kimia yang terlarut maupun dalam bentuk tersuspensi. Beberapa senyawa dalam bentuk ion yang terdapat diperairan adalah sebagai berikut : Nama Rumus Muatan listrik Ammonium NH4+ 1+ Hydroxyl OH1-

7

Bikarbonat Karbonat Ortofosfat Mono-hidrogen-ortofosfat di-hidrogen-ortofosfat Bisulfate Sulafat Bisulfit Sulfit Nitrite Nitrat Hipoklorit

HCO3CO3= PO4= HPO4= H2PO4HSO4SO4= HSO3SO3= NO2NO3OCL-

123211212111-

a. Senyawa Nitrogen Dalam Air Senyawa-senyawa nitrogen terdapat dalam keadaan terlarut juga sebagai tersuspensi. Dalam air senyawa-senyawa ini memegang peranan sangat penting dalam perairan reaksireaksi biologi perairan. Jenis-jenis nitrogen anorganik utama dalam ion nitrat (NO3), dan ammonium (NH4). Dalam kondisi tertentu terdapat dalam bentuk nitrit (NO2). Sebagian dari nitrogen total dalam air terikat sebagai nitrogen organic, yaitu dalam bahan-bahan yang berprotein, juga dalam bentuk senyawa/ion-ion lainnya dari bahan pencemar. Nitrogen perairan merupakan penyebab utama pertumbuhan yang sangat cepat dari ganggang yang menyababkan euotrofikasi. Pada umumnya nitrogen anorganik dalam perairan aerobic terdapat dalam keadaan bilangan oksidasi +5, yaitu sebagai NO3-, dan dengan bilangan oksidasi +3, dalam keadaan anaerob, senagai NH4+ yang stabil. Ion ammonium dan amino nitrogen (R-NH2 dalam bahan berprotein) mengalami oksidasi dengan adanya talis biologi yang cocok: NH4+ + 2 O3 → NO3- + H2O + 2 H+ Reaksi ini dapat terjadi misalnya dalam pengolahan air buangan dengan aerosi yang cukup dari limbah yang mengandung ion ammonium. Dalam keadaan tanpa oksigen ion nitrat dapat sebagai penerima electron dalam reaksi-reaksi dengan mikroorganisme sebagai perantara. O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O NO3- + 6 H+ + 5 e- → ½ N2 + 3 H2O Kemampuan ion nitrat sebagai penerima electron digunakan dalam proses pengolahan air limbah untuk menghilangkan electron dengan membiarkan ion nitrat mengoksidasi methanol melalui reaksi bermedia bakteri dalam kondisi anaerob: 5 CH3OH + 6 NO3- + 6 H+ → 5 CO2 + 3 N2 + 12 H2O

8

Reaksi ini disebut denitrifikasi. Dalam keadaan ini terjadi perubahan semua senyawa tersebut menjadi ion NH4+. Dalam keadaan tanpa katalis biologi, ion nitrat hanya sedikit bereaksi dalam air. Kemampuan pertukaran ion dari bahan-bahan yang terjadi secara alamiah tidak mengikat ion dengan kuat. b. Senyawa Fosfor Dalam Air Dalam air, fosfor merupakan suatu komponen yang sangat penting dan sering menimbulkan permasalahan lingkungan. Fosfor termasuk salah satu dari beberapa unsure yang essensial untuk pertumbuhan ganggang dalam air. Pertumbuhan ganggang yang berlebihan disamping hasil hancuran biomas dapat menyebabkan pencemaran kualitas air. Sumber fosfor adalah limbah industry, hanyutan dari pupuk, limbah domestic, hancuran bahan organik, dan mineral fosfat. Fosfor dalam air terdapat dalam bentuk bahan padat maupun bentuk terlarut. Fosfor dalam bentuk padat dapat terjadi sebagai suspensi garam-garam yang tidak larut, dalam bahan organic, atau terabsorbsi dalam bahan padat. Fraksi yang paling baik dari senyawa fosfat yang terlarut terdapat dalam bentuk senyawa organic, sedangkan fosfor anorganik yang terlarut terjadi terutama sebagai bentuk ion ortofosfat. (PO3+). Fosfat dapat bereaksi dengan sejumlah zat membentuk ssenyawa yang tidak larut, dan mudah diadsorbsi oleh tumbuhantumbuhan, konsentrasi dari fosfat fosfat anorganik terlarut dalam kebanyakan perairan konstan. Kenaikan konsentrasi fosfat merupakan adanya zat pencemar dalam perairan. Senyawasenyawa fosfat tersebut dalam bentuk organofosfat atau polifosfat. Sejumlah industry dapat membuang polifosfat berupa bahan pencuci yang dapat mengapung diatas permukaan air. Senyawa fosfor organic terdapat dalam bentuk asam-asam nukleat, fosfolipid, gulafosfat, senyawa ini masuk kedalam perairan bersama-sama dengan limbah industry dan rumah tangga. c. Bahan Organik Dalam Air Di dalam lingkungan bahan organic banyak terdapat dalam bentuk karbohidrat, protein, lemak yang membentuk organisme hidup dan senyawa-senyawa lainnya yang merupakan sumber daya alam yang sangat penting dan dibutuhkan oleh manusia. Secara normal bahan organic tersususn oleh unsure-unsur C, H, O dan dalam beberapa hal mengandung N, S, P, dan Fe. Senyawa-senyawa organic pada umumnya tidak stabil dan mudah dioksidasi secara biologis atau kimia menjadi ssenyawa stabil, antara lain menjadi CO2 dan H2O. proses inilah yang menyebabkan konsentrasi oksigen terlarut oksigen terlarut dalam perairan menurun dan hal ini menyebabkan permasalahan bagi kehidupan akuantik. Untuk menyatakan kandungan bahan organic dalam perairan dilakukan dengan mengukur jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk menguraikan bahan tersebut sehingga menjadi senyawa yang stabil.

9

d. Kelarutan Gas Dalam Air Kebanyakan gas dalam air larut dengan derajat (konsentrasi) yang berbeda-beda atau bereaksi secara kimia dengan air. Kedua jenis gas yang paling banyak membentuk udara (udara merupakan campuran yang homogen dari berbagai jenis gas), yaitu nitrogen dan oksigen meskipun tidak bereaksi dengan air, tetapi larut dalam jumlah yang terbatas. Nitrogen yang larut dalam perairan dapat menyebabkan masalah berat ketika membentuk gelembung gas dalam darah ikan dan menyebabkan ikan kejang dan bahkan kematian. Kelantanan dari setiap gas adalah proporsional dengan tekanan-tekanan partial gas yang kontak dengan cairan tersebut, dan dikenal dengan Hukum Henry. Hokum ini hanya berlaku bagi gas yang tidak melakukan interaksi (bereaksi) dengan pelarutnya. Jadi, hukum ini tidak berlaku untuk gas CO2 dan Cl2 karena gas-gas tersebut bereaksi dengan air. e. Oksigen Dalam Air Semua makhluk hidup membutuhkan oksigen tidak terkecuali yang hidup didalam air. Kehidupan akuantik seperti ikan, mendapatkan oksigen dalam bentuk oksigen terlarut. Tanpa adanya oksigen terlarut pada tingkat konsentrasi tertentu banyak jenis organisme akuantik tidak dapat ada dalam air. Banyak ikan mati dalam perairan tercemar bukan diakibatkan oleh toksitasi zat pencemar langsung, tetapi karena kekurangan oksigen sebagai akibat dari digunakannya gas tersebut pada proses penguraian/penghancuran zat pencemar. Dalam udara yang bersih dan kering terdapat 20.95% oksigen berdasar volume, sebagian besar oksigen dalam air berasal dari atmosfer. Oleh karena itu, kemampuan suatu badan air untuk mengisi oksigen kembali dengan cara kontak dengan atmosfer merupakan hal yang sangat penting. Kelarutan dalam air tergantung dari suhu, tekanan parsial oksigen dalam atmosfer dan kandungan garam dalam air. f. Karbon dioksida dan berbagai jenis karbonat dalam air Gas CO2 mempunyai sifat keasaman, maka akan menjadi lebih rumit dalam menghitung kelarutannya dalam air dibandingkan kelarutan gas-gas yang sukar bereaksi seperti O2 dan N2. Karbon dioksida, ion karbonat, dan bikarbonat mempunyai pengaruh yang sangat penting terhadap sifat-sifat kimia air. Banyak mineral diendapkan sebagai garam dari ion karbonat, CO32-. Dalam fotosintensisnya ganggang menggunakan CO2 terlarut untuk menghasilkan biomas. Kesetimbanagn CO2 di atmosfer sebagai berikut: CO2(a) → CO2 (atmosfer) Dan kesetimbanagan ion CO32- antara larutannya dalam air denagan mineralmineral karbonat padat adalah: MCO3 → M2+ + CO32- (garam karbonat yang sedikit larut) Hal ini mempunyai pengaruh buffer yang kuat terhadap pH air. Karbon dioksida merupakan komponen sangat kecil dari atmostef kerig sangat normal, hanya berkisar 0,0314 % volume. Dengan demikian air murni atau air yang bebas alkalinitas dalam kesetimbangannya dengan atmosfer hanya mengandung karbon dioksida 10

sangat rendah. Oleh karena itu pembentukan HCO32- dan CO32- akan menaikan kelarutan karbon dioksida. Konsentrasi yang tinggi dari CO2 ini memberi pengaruh yang cukup besar terhadap kehidupan akuatik karena akan menghambat pernafasan dan pertukaran gas terutama bagi hewan perairan, bahkan dapat mengakibatkan kematian. Kandungan CO2 dalam air yang aman tidak boleh melebihi 25mg/l. Dalam peraiaran alami, gas CO2 dihasilkan dari penguraian bahan-bahan organic oleh bakteri. Ganggang yang menggunakan CO2 dalam fotosintesis juga menghasilkan CO2 melalui proses metabolisme tanpa cahaya. Waktu air merembas melalui lapisan-lapisan dan hancuran bahan organic sambil masuk ke dalam tanah, air ini dapat melarutkan banyak CO2 yang dihasilkan oleh pernafasan organisme dalam tanah. g. Silicon dalam air Silicon merupakan unsur kedua terbanyak dikerak bumi setelah oksigen yaitu sebesar 27,7 %. Hal ini menyebabkan silicon tersebar luas dalam air berkisar antara 1 sampai 30 mg/l sebagai SiO2, kadang kala mencapai 100mg/l. suatu fonemena yang menarik adalah air laut di bagian permukaan umumnya konsentrasi silikonnya sangat rendah karena unsure ini digunakan oleh kerang dan pembentukan tulang organisme laut. Silikat dalam air dapat berasal dari berbagai sumber, baik dari sumber percemaran. Senyawa silicat digunakan dalam pembuatan senyawa detergen dan sebagai anti karat. Oleh karena itu silicon/ ion dari senyawa silicon terdapat banyak dalam air buangan dalam air buangan baik limbah industry maupun limbah domestic. h. Belerang dalam air Secara umum sebagian besar belerang yang terdapat dalam air adalah S (IV) dalam ion sulfat, SO42-. Dalam kondisi anaerobic SO42- dapat direduksi oleh aktivitas bakteri menjadi H2S, HS-, atau garam sulfide yang tidak larut. Gas H2S yang dihasilkan dari resuksi sulfat tersrbut menyebabkan bau telur busuk yang dikeluarkan oleh banyak air yang tergenang dan air-air tanah. Adanya perbedaan jenis belerang (bilangan oksidasinya) dalam air menggambarkan adanya hubungan antara pH air, potensial oksidasi, dan aktivitas bakteri. Dalam air ion sulfat, dapat berasal dari banyak sumber, sulfat dapat berasal dari hasil pencucian mineral utama gips, CaSO4, 2 H2O. oksidasi dari mineral-mineral sulfide yang dipengaruhi oleh mikroorganisme, seperti pyrite, FeS2, menghasilkan sulfat. Garam sulfat digunakan dalam pembuatan deterjen dan dalam banyak hasil industry seperti industry pupuk ZE, maka ion sulfat merupakan komponen yang umum dari air buangan. Air hujan diberbagai belahan dunia termasuk di Indonesia mengandung sejumlah besar ion sulfat yang dikenal sebagai hujan asam (acid rain). Hal ini disebabkan oleh adanya pencemaran udara yang cukup berat oleh gas SO2 yang kemudian mengalami oksidasi di udara sebagai berikut: 2 SO2 + 2 H2O + O2 → 4 H+ + 2 SO42Adanya H2SO4 di atmosfer inilah yang menyebabkan terjadinya hujan asam yang kadang kala pH-nya mencapai 4. 11

i. Klorida Dan Fluorida Dalam Air Senyawa halida, klorida dan fluoride merupakan senyawa-senyawa umum yang terdapat pada perairan alami. Senyawa-senyawa tersebut mengalami proses disosiasi dalam air membentuk ion-ionnya. Ion klorida pada tingkat sedang relative mempunyai pengaruh kecil terhadap sifat-sifat kimia dan biologi perairan. Kation dari garam-garam klorida dalam air terdapat dalam keadaan mudah larut, dan ion klorida secara umum tidak membentuk senyawa kompleks yang kuat dengan ion-ion logam. Ion ini juga dapat dioksidasi dalam keadaan normal dan tidak bersifat toksik. Tetapi, kelebihan garam-garam klorida ini dapat menyebabkan penurunan kualitas air yang disebabkan oleh tingginya salinitas. Air ini tidak layak untuk air pengairan dan keperluan rumah tangga. Ion fluoride jauh lebih penting dalam air dari pada ion-ion klorida. Fluor adalah salah satu unsure halogen yang keelektronegatifannya paling tinggi dibandingkan unsure-unsur halogen lainnya. Beberapa sifat geokimia dan fisiologis ion fluoride berasal dari kenyataan bahwa ion ini mempunyai jari-jari dan muatan yang sama dengan ion OH-. Sebagai konsekuensinya, fluoride dan hidroksida mempunyai tingkah laku yang sama. Oleh karena itu, ion fluoride dapat diganti dengan ion hidroksida dalam mineral-mineral dan dalam bahan mineral dari gigi dan tulang. j. Kalsium Dan Magnesium Dalam Air Kalsium adalah unsure kimia yang memegang peranan penting dalam banyak proses geokimia. Mineral merupakan sumber primer ion kalsium dalam air. Air yang mengandung karbon dioksida tinggi mudah melarutkan kalsium dan mineral-mineral karbonatnya. Ion kalsium bersama-sama dengan magnesium dan kadang-kadang ion ferro, ikut menyebabkan kesadahan air, baik yang bersifat kesadahan sementara maupun kesadahan tetap. Kesadahan sementara disebabkan oleh adanya ion-ion kalsium dan karbonat dalam air dan dapat dihilangkan dengan jalan mendidihkan air tersebut karena terjadi reaksi: Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3 + CO2 + H2O Sedangkan kesadahan tetap disebabkan oleh adanya kalsium atau magnesium sulfat yang proses pelunakannya melalui proses kapur, soda, abu dan proses resin organic. Air sadah juga tidak menguntungkan/mengganggu proses pencucian menggunakan sabun. Bila sabun digunakan pada air sadah mula-mula sabun harus bereaksi terlebih dahulu dengan setiap ion kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air sebelum sabun dapat berfungsi men kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air sebelum sabun dapat berfungsi menurunkan tegangan permukaan. Detergen mempunyai sifat yang agak berbeda dengan sabun deterjen dapat menurunkan takanan permukaan air tanpa harus bereaksi dahulu dengan setiap ion kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air. Pada umumnya konsentrasi magnesium dalam air tawar lebih kecil dibandingkan kalsium. Telah diteliti bahwa larutan magnesium dalam bentuk larutan lebih lama dari kalsium. Hal ini disebabkan senyawa Mg2+ mengendap lebih lambat dibandingkan senyawa Ca2+. 12

k. Logam Alkali Dalam Air Natrium umumnya terdapat dalam konsentrasi yang lebih tinggi didalam air tawar dibandingkan dengan kalium. Ion natrium, sama dengan ion klorida bersosiasi dengan salinitas yang berlebihan yang menyebabkan penurunan kualitas air yang cukup serius. Kalium dalam perairan alami relative rendah konsentrasinya dari natrium karena unsure ini tidak mudah dilepaskan dari sumbernya dan unsure ini mudah sekali diadsorbsi oleh mineral-mineral. Jenis sumber alami dari kalium adalah feldspar, esensial dan bergabung kedalam bahan tanaman. Sebagai konsekuensinya, bila terjadi kebakaran hutan dimana sering mengandung konsentrasi kalium yang tinggi. l. Alumunium Dalam Air Alumunium merupakan unsure terbanyak ketiga dalam kerak bumi. Kebanyakan alumunium yang dibawa air terdapat sebagai partikel-partikel mineral mikroskopik yang tersuspensi. Konsentrasi dari alumunium yang terlarut dalam kebanyakan air kemungkinan kurang dari 1,0 Mg/l. pada nilai pH dari 4,0 jenis alumunium yang terlarut adalah Al(H2O)3+ dan ion Al3+ yang terhidrasi kehilangan ion hydrogen pada nilai pH lebih besar dari 4,0. Alumunium bersifat amfoter dan pada perairan alami dengan pH diatas kurang dari 10, terbentuk ion aluminat yanga larut Al(OH)4-. Ion fluoride membentuk kompleks yang sangat kuat dengan alumunium dan dengan adanya fluoride dengan konsentrasi tinggi terbentuk jenis kompleks fluoride seperti AlF2+ mungkin akan terbentuk dalam air. m. Besi Dalam Air Besi adalah satu dari lebih unsure-unsur penting dalam air permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi sangat tidak diperlukan untuk kebutuhan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alat-alat lainnya serta menimbullkan rasa yang tidak enak pada air minum pada konsentrasi diatas kurang lebih 0,31 Mg/l. sifat kimia perairan dari besi adalah sifat redoks, pembentukan kompleks, metabolism dan mikroorganisme, dan pertukaran dari besi antara fasa dan fase padat yang mengandung besi karbonat, hidroksida dan sulfide. Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe2+ merupakan jenis besi yang terdapat dalam air tanah, karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, kosumsi oksigen bahan organic dalam media mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Secara umum, Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0 -10 Mg/l. namun demikian, tingkat kandunngan besi sampai sebesar 50 Mg/l dapat juga ditemukan dalam air tanah ditempat-tempat tertentu. Air tanah yang mengandung Fe (II) mempunyai sifat yang unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi dengan oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ion ferri dengan reaksi sebagai berikut: 4 Fe2+ + O2 + 10 H2 → 4 Fe(OH)3 + 8 H+ 13

Dan air menjadi keruh. Pada pembentukan besi (III) oksidasi terhidrat yang tidak larut menyebabkkan air beerubah menjadi abu-abu. Besi (III) dapat terjadi sebagai jenis stabil yang larut dalam dasar danau dan sumber air yang kekurangan oksigen. Ion FeOH+ dapat terjadi dalam perairan yang bersifat basa, tetapi bias ada CO2 maka terbentuk FeCO3 yang tidak larut. Dalam perairan dengan pH sangat rendah, kedua bentuk ion ferro dan ferri dapat ditemukan. Hal ini terjadi bila perairan memperoleh buangan dari limbah tambang asam. n. Mangan Dalam Air Tosisitan mangan (Mn) relative sudah tampak pada konsentrasi rendah. Dengan demikian tingkat kandungan Mn yang diizinkan dalam air yang diperlukan untuk keperlusn domestic sangat rendah. Yaitu di bawah 0,05 mg/l. dalam kondisi aerob mangan dalam perairan terdapat dalam bentuk MnO2 dan pada dasar perairan tereduksi menjadi Mn2+ atau dalam air yang kekuranga oksigen. Oleh karenaa itu, pemakaian yang berasal dari dasar suatu sumber air, sering ditemukan mengan dalam konsentrasi tinggi. Air yang berasal dari sumber tambang asam dapat mengandung mangan terlarut, dan pada konsentrasi kurang lebih 1 mg/l dapat ditemukan pada perairan dengan aliran yang berasal dari tambang asam. Pada pH yang agak tinggi dan kondisi aerob terbentuk mangan yang tidak larut seperti MnO2, Mn3O4, atau MnCO3, meskipun oksidasi dari Mn2+ berjalan relative lambat.

14

BAB III PENUTUP

A. Kesimpulan Sifat-sifat kimia perairan didasarkan pada alkalinitas/aksiditas, kelarutan, konstanta pembentukan kompleks, potensial redoks dan pH. Mikroorganisme, seperti bakteri, cendawan dan ganggana merupakan katalis hidup yang dapat mempengaruhi sejumlah proses-proses kimia yang terjadi dalam air dan tanah. Sebagian besar reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dalam perairan, terutama yang melibatkan bahan-bahan organic dan proses oksidasi-reduksi terjadi melalui perantara bakteri. Ganggang merupakan produsen primer bahan organic biologis (biomas) dalam air. Cendawan dan beberapa jenis bakteri menghancurkan senyawa organic yang kompleks menjadi senyawa-senyawa yang sederhana (sebagai perombak), oleh sebab itu memerlukan energy yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolismenya. Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak bahan. Oleh karena itu, bahan-bahan air/air permukaan banyak mengandung bahan-bahan kimia yang terlarut maupun dalam bentuk tersuspensi.

15

DAFTAR PUSTAKA Bailey, R. A. (1978). Chemistry of The Environment. New York: Academic Press. Crosby, D. G. (1998). Environmental Toxicology and Chemistry. New York: Oxford University Press. Hammer, M. J. (1984). Water And Waste Water Technology . New York: John Wiley & Sons Inc. Manahan, S. E. (1994). Enviromental Chemistry (6 ed.). Boston: Willard Grand Press. Saeni, M. S. (1989). Kimia Lingkungan . Bogor: Pusat Antar Universitas Ilmuu Hayat - DIKTI. Sawyer, C. N. (2003). Chemistry Fr Environmental Engineering and Science (5 ed.). New York : McGraw-Hill.

iv