Oksigen atau Oksida Molekuler Sebagai Agen Pengoksidasi

A. OKSIGEN DAN JENIS-JENIS OKSIDA

WANIBESAKc - Oksigen memiliki dua alotrop yakni oksigen (O₂) dan ozon (O₃). Alotrop yaitu perilaku yang berbeda yang ditunjukan oleh suatu zat yang atom penyusunnya, atom unsur yang sama namun ada perbedaan jumlah dan perbedaan cara terikatnya atom-atom penyusun. 

Dalam laboratorium ozon dihasilkan dengan memberi muatan listrik pada oksigen murni. Tidak seperti molekul-molekul lain, ozon walaupun disusun oleh atom yang sama tetapi bersifat polar. Molekul lain seperti O₂, N₂, Cl₂, H₂, dan P₄ bersifat nonpolar karena molekulnya bersifat nonpolar.

Ozon melindungi permukaan bumi dari sengatan sinar matahari namun kini telah disadari bahwa lapisan ozon telah menipis akibat akibat aktivis pelepasan zat-zat yang berbahaya bagi lapisan ozon makin meningkat.

Salah satu zat pengoksidasi yang paling lazim dan ampuh di laboratorium, industri dan dalam kehidupan kita sehari-hari adalah molekul oksigen, O₂. Dioksigen (O₂), adalah gas tak berwarna dan tak berbau menempati 21% udara. Karena atom oksigen juga komponen utama air dan batuan, oksigen adalah unsur yang paling melimpah di kerak bumi.

Bergabungnya oksigen dengan suatu zat melalui reaksi kimia sering disebut sebagai oksidasi. Meskipun pandangan ini telah ditinggalkan namun dalam reaksi yang melibatkan oksigen zat yang mengalami oksidasi mudah ditentukan. Penarikan oksigen dari suatu zat disebut reduksi. Suatu zat yang tersusun dari oksigen dengan unsur tertentu disebut oksida. 

Oksida terbagi menjadi 5 kelompok besar yaitu:

1. Oksida logam

2. Oksida nonlogam

3. Oksida amfoter

4. Oksida netral

5. Superoksida

1. OKSIDA LOGAM

Pembentukan oksida logam terjadi dengan cara reaksi langsung antara logam dengan oksigen membentuk oksida logam yang sering disebut korosi. Oksida logam disebut juga oksida basa karena reaksinya dengan air memberikan larutan yang bersifat basa (pH > 7).

Memang dalam bentuk korosi pembentukan oksida merupakan sesuatu yang merepotkan dan sumber pemborosan ekonomis dalam masyarakat. Besi bereaksi dengan oksigen dengan hadirnya uap air membentuk karat, yakni suatu oksida besi yang kristalnya mengandung molekul air dalam kuantitas tertentu.

2Fe(s) + 2/2O₂(g) + xH₂O(g) → Fe₂O₃.xH₂O(s)

Aluminium merupakan logam logam lain yang biasanya banyak dikenal juga membentuk oksida oleh reaksi langsung dengan oksigen dalam udara.

2Al(s) + 2/2O₂(g) → Al₂O₃(s)

Aluminium lebih mudah bereaksi dengan oksigen dibanding besi.namun berbeda dengan besi. Pada aluminium oksida aluminium yang terbentuk melekat kuat pada permukaan logam sehingga dengan efektif melindungi logam itu dari serangan oksigen selanjutnya. Karena hal inilah aluminium digunakan sebagai logam bangunan.

Reaksi antar besi dan aluminium dengan besi termasuk lambat. Namun kadang-kadang reaksi antara logam dengan oksigen dapat cepat berlangsung dan membebaskan sejumlah besar kalor dan cahaya. Reaksi dengan oksigen seperti ini biasanya disebut pembakaran. Contohnya adalah pembakaran magnesium.

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)

Meskipun korosi besi berlansung lambat, besi dapat dibuat bereaksi dengan cepat dengan cara menaikan suhu dan meningkatkan konsentrasi O2. Misalnya pemotongan baja dengan nyala asetilena dilaksanakan mula-mula memanasi baja itu ke suhu tinggi dengan nyala oksigen-asetilena. Setelah logam itu sangat panas, aliran gas asetilena dimatikan dan baja panas tersebut disembur terus menggunakan aliran oksigen murni. Dalam proses ini dibebaskan sejumlah besar kalor yang dapat melelehkan baja dan debu serta bunga api akan meletik ke mana-mana.

2. OKSIDA NONLOGAM

Oksigen juga bereaksi dengan unsur-unsur nologam membentuk oksida nanlogam yang berikatan secara kovalen. Oksida nonlogam sering disebut sebagai oksida basa karena reaksinya dengan air menghasilkan larutan menjadi asam (pH < 7).

Contoh yang pasti anda kenal adalah reaksi O₂ dengan karbon dalam bentuk briket arang atau batubara. Dengan kehadiran O₂ yang berlebih produk yang diperoleh adalah karbon dioksida, namun jika pasokan oksigen terbatas akan terbentuk sejumlah karbon monoksida.

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)

C(s) + O₂(g) → 2CO(g)

Karbon monoksida sendiri mampu bereaksi dengan oksigen membentuk CO₂.

2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g)

Reaksi ini sangat eksotermis (ΔH = -284 kJ/mol) dan CO digunakan dalam industri sebagai bahan bakar karena dapat dibuat dengan mudah dari batu bara dan mudah dikirim lewat pipa. Karbon dioksida padat disebut juga es kering yang biasa digunakan untuk memberi efek asap.

Dua unsur nonlogam lain yang mudah bereaksi dengan oksigen yaitu belerang dan fosfor. Belerang terbakar di udara dengan nyala biru dan menghasilkan gas belerang dioksida yakni sebuah gas rangsang yang menyesakkan.

S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

Fosfor terdiri dari dua alotrop yaitu fosfor merah dan fosfor putih. Kedua terbakar dioksigen menghasilkan P₄O₁₀. Namun perlu diperhatikan karena fosfor putih bereaksi secara spontan dengan oksigen.

P₄(s) + O₂(g) → P₄O₁₀(s)

Tidak semua unsur nonlogam dapat bereaksi dengan logam. Misalnya nitrogen. Hal inilah yang menyebabkan campuran antara nitrogen dan oksigen di atmosfer stabil.

Usaha untuk menyalakan campuran N₂ dan O₂ tidak berhasil karena reaksi keduanya berlansung secara endoterm. Namun jika udara dipanasi pada suhu sangat tinggi misalnya dalam mesin mobil, maka akan dihasilkan sejumlah kecil NO. Bila dibebaskan ke atmosfer lewat knalpot senyawa ini mengawali rantai reaksi akhirnya menghasilkan asap kabut.

3. OKSIDA AMFOTER

Oksida yang terbentuk dari unsur-unsur amfoter (B, Si, As, Sb, Te, Po) disebut oksida amfoter. Disebut amfoter karena dapat berlaku sebagai asam dan juga dapat berlaku sebagai basa tergantung pada kondisi atau larutan yang direaksikan dengannya.

Dalam asam yang lebih kuat oksida amfoter bertindak sebagai basa, begitu sebaliknya bereaksi dengan zat yang lebih basa, oksida amfoter bertindak sebagai asam.

4. OKSIDA NETRAL ATAU OKSIDA INDEFEREN

Oksida netral merupakan oksida yang tidak bersifat asam dan basa ketika dilarutkan dalam air, contohnya CO, N₂O, dan MnO₂.

5. PEROKSIDA

Peroksida yaitu kelompok senyawa yang kelebihan oksigen atau kelompok senyawa yang mengandung ikatan oksigen-oksigen dalam struktur molekulnya.

Contohnya : hidrogen peroksida (H₂O₂) yang biasa digunakan sebagai zat pemutih dan desinfektan karena hasil reaksinya berupa H₂O dan oksigen. 

H₂O₂ murni merupakan suatu cairan biru pucat yang lebih kental daripada air, tidak stabil dengan titik beku -0,46 °C. Dalam laboratorium hidrogen peroksida diperoleh dari reaksi antara barium peroksida dengan asam sulfat encer dingin.

BaO₂(s) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + H₂O₂(aq)

6. SUPEROKSIDA

Superoksida sama halnya seperti peroksida yakni memiliki ikatan oksigen-oksigen. Namun pada superoksida, terjadi kelebihan oksigen lebih dari satu sedangkan pada superoksida hanya terjadi kelebihan 1 atom oksigen. Oksida-oksida alkali langsung diperoleh dari reaksi antara logam unsur dengan oksigen pada suhu dan tekanan tertentu. Salah satu contoh superoksida yaitu K₂O.

K₂O biasanya digunakan untuk memulihkan orang-orang yang keracunan gas. Selain itu digunakan pula dalam kapal selam, untuk menghilangkan gas karbon dioksida dan uap air yang dihasilkan dari pernapasan para awak kapal. Reaksi yang terjaid antara K₂O dengan uap air dan karbon dioksida sebagai berikut.

K₂O(s) + 2H₂O(g) → 4KOH(s) + 3O₂(g)

KOH(s) + CO₂(g) → KHCO₃(s)

Dari reaksi inilah gas oksigen yang dihirup akan segera digantikan oleh O₂ yang dihasilkan dari reaksi antara K₂O dengan uap air.

REAKSI OKSIGEN DENGAN SENYAWA ORGANIK

Senyawa organik umumnya dianggap sebagai senyawa karbon. Walaupun demikian beberapa senyawa seperti CO₂ dan CaCO₃  walaupun mengandung atom karbon dalam molekulnya tetap dianggap sebagai senyawa anorganik.

Senyawa organik yang paling sederhana disebut hidrokarbon. Yakni senyawa yang tersusun hanya dari karbon dan hidrogen. Hidrokarbon yang sederhana adalah metana, CH₄, yang merupakan komponen utama gas alam. Hidrokarbon juga merupakan penyusun bensin, minyak tanah, solar dan lilin.

Metana dan hidrokarbon yang lain mudah terbakar di udara. Jika tersedia cukup oksigen produk pembakaran adalah karbondioksida dan uap air.

CH₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

Jika oksigen yang tersedia dalam jumlah sedikit produk pembakaran berupa karbon monoksida dan uap air.

2CH₄(g) + O₂(g) →2CO(g) + H₂O(g)

Jika oksigen yang tersedia sedikit sekali hanya hidrogen yang membentuk uap air dan karbonnya berupa nyala berjegala yang mengandung unsur karbon.

CH₄(g) + O₂(g) → C(s) + 2H₂O(g)