Bilangan Oksidasi

1. Pengertian Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi adalah suatu bilangan yang menunjukkan ukuran kemampuan suatu atom untuk melepas atau menangkap elektron dalampembentukan suatu senyawa.Nilai bilangan oksidasi menunjukkan banyaknya elektron yang dilepasatau ditangkap, sehingga bilangan oksidasi dapat bertanda positif maupun negatif.

2. Penentuan Bilangan Oksidasi Suatu Unsur

Kita dapat menentukan besarnya bilangan oksidasi suatu unsur dalamsenyawa dengan mengikuti aturan berikut ini (James E. Brady, 1999).Aturan penentuan bilangan oksidasi unsur adalah:

a. Unsur bebas (misalnya H2, O2, N2, Fe, dan Cu) mempunyai bilanganoksidasi = 0.

b. Umumnya unsur H mempunyai bilangan oksidasi = +1, kecuali dalamsenyawa hidrida, bilangan oksidasi H = –1.

Contoh:

- Bilangan oksidasi H dalam H2O, HCl, dan NH3 adalah +1

- Bilangan oksidasi H dalam LiH, NaH, dan CaH2 adalah –1

c. Umumnya unsur O mempunyai bilangan oksidasi = –2, kecuali dalamsenyawa peroksida, bilangan oksidasi O = –1

Contoh:

- Bilangan oksidasi O dalam H2O, CaO, dan Na2O adalah –2

- Bilangan oksidasi O dalam H2O2, Na2O2 adalah –1

d. Unsur F selalu mempunyai bilangan oksidasi = –1.

e. Unsur logam mempunyai bilangan oksidasi selalu bertanda positif.

Contoh:

- Golongan IA (logam alkali: Li, Na, K, Rb, dan Cs) bilanganoksidasinya = +1

- Golongan IIA (alkali tanah: Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba) bilanganoksidasinya = +2

f. Bilangan oksidasi ion tunggal = muatannya.

Contoh: Bilangan oksidasi Fe dalam ion Fe2+ adalah +2

g. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa = 0.

Contoh:

- Dalam senyawa H2CO3 berlaku:2 biloks H + 1 biloks C + 3 biloks O = 0

h. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam ion poliatom = muatan ion.

- Dalam ion NH4+ berlaku 1 biloks N + 4 biloks H = + 1

Contoh:

Tentukan bilangan oksidasi unsur yang digarisbawahi pada senyawa berikut.

a. Fe2O3 b. H2O2 c. MnO4

Jawab:

a. Fe2O3

bilangan oksidasi O = –2 (aturan c)

2 biloks Fe + 3 biloks O = 0

2 biloks Fe + 3(–2) = 0

2 biloks Fe – 6 = 0

2 biloks Fe = +6

BiloksFe =+6/2

BiloksFe = +3

b. H2O2

biloks H = +1 (aturan b)

2 biloks H + 2 biloks O = 0

2(+1) + 2 biloks O = 0

+2 + 2 biloks O = 0

2 biloks O = –2

biloks O = –1

c. MnO4–

biloks O = –2 (aturan c)

biloks Mn + 4 biloks O = –1 (aturan h)

biloks Mn + 4(–2) = –1

biloks Mn – 8 = –1

biloks Mn = –1 + 8

biloks Mn = +7

sumber: Chem-Is-Try.Org | Situs Kimia Indonesia |

Inovasi Terbaru Menuai Hidrogen dari Air

Usaha para ilmuwan dalam mencari energi alternatif pengganti bahan bakar fosil terus dilakukan, terutama sejak memasuki abad ke-21 ini. Hingga saat ini persentase penggunaan energi alternatif masih sangat sedikit dikarenakan efektivitas dan efisiensinya yang tergolong masih kecil. Hal seperti ini juga tampak pada penggunaan bahan bakar hidrogen. Meski beberapa perusahaan otomotif seperti Ford dan Honda telah merilis mobil berbahan bakar hidrogen, pada kenyataannya penggunaannya masih sedikit. Problema ini tak lepas dari mahalnya hidrogen cair karena biaya produksinya yang dapat dikatakan tidak murah.

Hidrogen memiliki banyak kelebihan, antara lain memiliki energi pembakaran yang besar per satuan massa hidrogen dan merupakan bahan bakar yang sangat bersih karena emisi pembakarannya berupa air (H2O). Baru-baru ini, tim peneliti dari School of Chemistry Monash University Australia telah menemukan inovasi baru dalam mengubah air menjadi hidrogen lewat proses elektrofotokatalisis yang terinspirasi dari cara tumbuhan mengubah air menjadi oksigen.

Para ilmuwan di dunia mengakui bahwa bagian tersulit dari mengubah air menjadi bahan bakar adalah mengonversi air menjadi hidrogen dan oksigen. Tim peneliti yang telah mempublikasikan hasil penelitian mereka di jurnal Nature Chemistry ini berhasil membuat sistem sel konversi air menjadi hidrogen menggunakan katalis berbasis logam mangan (Mn). Katalis ini sendiri memiliki struktur molekul yang menyerupai mineral mangan birnessite [(Na0.3Ca0.1K0.1)(Mn4+,Mn3+)2O4 · 1.5 H2O].

Tim peneliti tersebut memanfaatkan tingkat oksidasi dari ion mangan, terutama mangan (II) dan mangan (IV) untuk mengoksidasi air menjadi oksigen dan hidrogen. Pemberian tegangan listrik akan mengubah mangan (II) pada birnessite teroksidasi menjadi mangan (IV). Selanjutnya pemaparan dengan cahaya matahari akan mengembalikan bentuk mangan (IV) menjadi mangan (II) sekaligus mengubah dua molekul air (H2O) menjadi satu molekul gas oksigen (O2), empat proton (H+), dan empat elektron. Selanjutnya keempat proton dan elektron tersebut bergabung menjadi dua molekul gas hidrogen (H2). Siklus katalis mangan berlangsung cepat dan voltase listrik yang dibutuhkan tidak terlalu besar jika dibandingkan dengan elektrolisis langsung air menggunakan elektroda inert.

Inovasi ini terbukti menghasilkan gas hidrogen dari air secara lebih mudah dan murah. Penemuan ini diharapkan akan menginspirasi produsen bahan bakar hidrogen di dunia untuk mengaplikasikannya sehingga akan terwujud penggunaan bahan bakar hidrogen yang mengglobal.

Sumber:
www.Chem-Is-Try.Org

Amazing Grace - Victor Wooten

Mengubah Polusi Panas Menjadi Energi Listrik

Peneliti dari Northwestern University telah menemukan suatu material yang dapat memanfaatkan polusi panas yang dihasilkan dari mesin kalor untuk menghasilkan listrik. Para peneliti tersebut menempatkan nanokristal garam batu (stronsium tellurida, SrTe) ke dalam timbal tellurida (PbTe). Material ini telah terbukti dapat mengkonversi kalor yang dihasilkan sistem pembuangan kendaraan (knalpot), mesin-mesin dan alat-alat industri yang menghasilkan kalor, hingga cahaya matahari dengan efisiensi yang jauh lebih tinggi dibanding penemuan-penemuan serupa sebelumnya.

Paduan material ini menunjukkan karakteristik termoelektrik yang cukup tinggi dan dapat mengubah 14% dari polusi kalor menjadi listrik, tanpa perlu sistem turbin maupun generator. Kimiawan, fisikawan, dan ilmuwan material dari Northwestern University berkolaborasi untuk mengembangkan material dengan kemampuan luar biasa ini. Hasil studi mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry.

“Hal ini telah diketahui selama 100 tahun belakangan, bahwa semikonduktor memiliki karakteristik dapat mengubah panas menjadi listrik secara langsung,” jelas Mercouri Kanatzidis, seorang Professor Kimia di The Weinberg College of Arts and Sciences. “Untuk membuat proses ini menjadi suatu proses yang efisien, yang dibutuhkan hanyalah material yang tepat. Dan kami telah menemukan resep atau sistem untuk membuat material dengan karakter tersebut.”

Mercouri Kanatzidis, co-author dari studi ini bersama dengan tim risetnya mendispersikan nanokristal garam batu stronsium tellurida, SrTe ke dalam material timbal (II) tellurida, PbTe. Percobaan sebelumnya pada penyertaan material berskala nano ke dalam material bulk telah meningkatkan efisiensi konversi kalor menjadi energi listrik dari material timbal (II) tellurida. Tetapi penyertaan material nano ke dalamnya juga meningkatkan jumlah penyebaran elektron, sehingga secara keseluruhan konduktivitas material ini berkurang. Pada studi ini, tim riset dari Northwestern menawarkan suatu model penggunaan material nano pada timbal (II) tellurida untuk menekan penyebaran elektron dan meningkatkan persentase konversi kalor menjadi energi listrik dari material ini.

“Kami dapat menggunakan material ini dengan menghubungkannya dengan peralatan yang cukup murah dengan beberapa kabel listrik dan dapat langsung digunakan, misalnya untuk menyalakan bola lampu,” terang Vinayak Dravid, Professor Ilmu Material dan Teknik di Northwestern’s McCormick School of Engineering and Applied Science dan juga merupakan co-author dari publikasi ilmiah ini. “Perangkat ini dapat membuat bola lampu menjadi lebih efisien dengan memanfaatkan polusi kalor yang dihasilkan dan mengubahnya menjadi energi yang lebih berguna seperti energi listrik, dengan persentase konversinya sekitar 10 hingga 15 persen.

Industri otomotif, kimia, batu bata, kaca, maupun jenis industri lainnya yang banyak membuang panas dalam proses produksinya dapat membuat sistem produksinya lebih efisien dengan menggunakan terobosan ilmiah ini dan dapat menuai keuntungan lebih, kata Kanatzidis yang juga mengadakan perjanjian kerjasama dengan Argonne National Laboratory.

“Krisis energi dan lingkungan adalah dua alasan utama ditemukannya terobosan ilmiah ini, tetapi ini tentu hanyalah permulaan,” kata Dravid. “Tipe struktur material seperti ini dapat saja menimbulkan dampak lain bagi komunitas sains yang tidak kami duga sebelumnya, mungkin saja di bidang mekanik seperti untuk menguatkan dan meningkatkan kinerja sistem mesin. Saya berharap, bidang lainnya dapat mengaplikasikan terobosan ilmiah ini dan menggunakannya untuk kebaikan.”

Sumber:

Northwestern University. “Breakthrough in converting heat waste to electricity: Automotive, chemical, brick and glass industries could benefit from discovery.” ScienceDaily 18 January 2011. 19 January 2011 .

Laporan praktikum mikrobiologi air jurusan Teknik Kimia ITN Malang

1.1.  Latar Belakang

Air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari harus memenuhi persyaratan kesehatan. Air bersih menurut Permenkes No. 416 tahun 1990 adalah air yang digunakan untuk kerperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak sedangkan air minum menurut Kepmenkes  No. 907 tahun 2002  adalah air yang melalui proses pengolahan ataupun tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat dan dapat langsung diminum.(Athena dkk, 2004)

    Sejalan dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan, tidak dapat dihindari adanya peningkatan jumlah kebutuhan air, khususnya untuk keperluan rumah tangga, sehingga berbagai cara dan usaha telah banyak dilakukan untuk memenuhi kebutuhan air, antara lain dengan:

-    Mencari sumber-sumber air baru (air tanah, air danau, air sungai, dan sebagainya)

-    Mengolah dan mentawarkan air laut

-   Mengolah dan memurnikan kembali air kotor yang berada di sungai, danau, dan sumber lain yang umumnyatelah tercemar baik secara fisik, kimia maupun mikrobiologis.(Dra. Yanti Hamdiyati, M.Si., Mikrobiologi Lingkungan)

Air merupakan zat yang mutlak bagi setiap makhluk hidup, dan kebersihan air adalah syarat utama bagi terjaminnya kesehatan. Menurut tempatnya, air dapat berada di permukaan tanah selanjutnya air ini disebut air permukaan dan dapat pula berada di dalam tanah, dan air ini disebut air tanah. Air hujan yang jatuh di tanah sebagian meresap ke dalam tanah dan sebagian lain dapat menggenang di permukaan tanah, hal ini bergantung kepada kondisi tanah. Air hujan membawa serta merta mikroorganisme-mikroorganisme yang senantiasa berhamburan di udara, lebih-lebih di udara yang mengatasi tanah yang berdebu. Setiba di tanah, air menjadi cemar lagi karena sisa-sisa makhluk hidup (sampah), kotoran dari hewan maupun manusia, dan mungkin juga kotoran yang berasal dari pabrik-pabrik.

Air yang mengandung mikroorganisme itu disebut air yang kena kontaminasi, jadi air itu tidak steril. Beberapa penyakit menular dapat sewaktu-waktu meluas menjadi wabah (epidemi) karena peranan air yang cemar. Air tanah mengandung zat-zat anorganik maupun zat-zat organik dan oleh karena itu merupakan tempat yang baik bagi kehidupan mikroorganisme. Mikrooganisme-mikroorganisme yang autotrof merupakan penghuni pertama di dalam air yang mengandung zat-zat anorganik. Sel-sel yang mati merupakan bahan organik yang memungkinkan kehidupan mikroorganisme-mikroorganisme yang heterotrof. Temperatur turut menentukan populasi dalam air. Temperatur sekitar 30⁰C atau lebih sedikit baik sekali bagi kehidupan bakteri patogen yang berasal dari hewan maupun manusia. Sinar matahari, terutama sinar ultra-ungunya, memang dapat mematikan bakteri, akan tetapi daya tembus ultra-ungu ke dalam air itu tidak seberapa. Air yang mengalir deras dan bergolak karena menerjang batu-batuan kurang baik bagi kehidupan bakteri.(Prof. Dr. D. Dwidjoseputro, 2005)

Komponen kehidupan di dalam air terdiri dari:

1.   Mikroba: bakteri, jamur, mikroalga, protozoa, virus

2.   Hewan dan tumbuhan air

Mikroba di dalam air ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan.

Mikroba air yang menguntungkan, berperan sebagai:

-   Makanan ikan seperti fitoplankton, dan zooplankton. Contoh: mikroalga (chlorella,scenedesmus, hydrodiction, pinnularia, dan lain-lain)

-   Dekomposer seperti pada pengolahan limbah secara biologis

-   Produsen seperti adanya mikroalga yang dapat berfotosintesis sehingga   meningkatkan oksigen terlarut

-    Konsumen seperti pada hasil rombakan organisme dimanfaatkan oleh mikroalga,   bakteri, jamur

-   Penyebab penyakit seperti  Salmonella (tipus / paratipus), Shigella (disentri basiler), Vibrio (kolera), Entamoeba (disentri amoeba)

-   Penghasil toksin seperti bakteri anaerobik (Clostridium), bakteri aerobik (Pseudomonas, Salmonella, Staphylococcus, dan lain-lain), mikroalga (Anabaena, Microcystis)

Mikroba air yang merugikan dapat menyebabkan :

-   Blooming menyebabkan perairan berwarna, ada endapan, dan bau amis, disebabkan oleh meningkatnya pertumbuhan mikroalga (Anabaena flos-aquae dan Microcystisaerugynosa)

-   Bakteri besi seperti Fe²⁺ (oksidasi oleh bakteri Crenothrixsphaerotilus) menjadi Fe³⁺

-   Bakteri belerang seperti SO₄^2- (reduksi oleh bakteri Thiobacillus cromatium) menghasilkan H₂S (bau busuk)

   Kualitas air harus memenuhi tiga persyaratan, yaitu kualitas fisik, kimia, dan biologis. Kualitas fisik berdasarkan pada kekeruhan, temperatur, warna, bau, dan rasa. Kualitas kimia adanya senyawa-senyawa kimia yang beracun, perubahan rupa, warna, dan rasa air, serta reaksi-reaksi yang tidak diharapkan menyebabkan diadakannya standar kualitas air minum. Standar kualitas air memberikan batas konsentrasi maksimum yang dianjurkan dan yang diperkenankan bagi berbagai parameter kimia, karena pada konsentrasi yang berlebihan kehadiran unsur-unsur tersebut dalam air akan memberikan pengaruh negatif, baik bagi kesehatan maupun dari segi pemakaian lainnya. Kualitas biologis didasarkan pada kehadiran kelompok-kelompok mikroba tertentu seperti mikroba patogen (penyakit perut), pencemar (terutama Coli), penghasil toksin dsb.

Indikator kehadiran bakteri koliform merupakan polusi kotoran akibat kondisi sanitasi yang buruk terhadap air dan makanan. Bakteri coliform ada 2 jenis :

1.   Fekal : berasal dari tinja manusia dan mamalia (misal : Escherichia coli)

     Uji bakteri koliform total dapat menggunakan metode tabung fermentasi       ganda, teknik membran filter, dan metode cepat.(Lud Waluyo, 2008)

2.   Nonfekal : berasal dari sumber lain (misal : Enterobacter aerogenes,   Klebsiella)

Untuk melihat kualitas air dengan indikator koliform, maka perlu dilakukan uji kualitatif dan kuantitatif bakteri koliform.melalui tiga tahapan yaitu uji Penduga (presumptive test), uji Penetap (confirmed test), uji Pelengkap (completed test).(Dra. Yanti Hamdiyati, M.Si., Mikrobiologi Lingkungan)

Pada prinsipnya tujuan pengujian air minum ialah untuk mengetahui ada tidaknya mikroorganisme patogen. Pengujian air dilakukan bertahap.

1.   Tahap pertama ialah “Uji Dugaan” (Presumptive test)

Tabung reaksi berisi 10 ml medium cair yang dicampuri laktosa diisi dengan 1-5 ml sampel air. Volume inokulum ini bergantung pada asal-usul sampel tersebut. Jika diduga air contoh tersebut banyak mengandung kotoran, maka cukuplah diambil 1 ml saja untuk diinokulasikan ke dalam tabung reaksi tersebut.

Di dalam medium cair tersebut lebih dulu diletakkan tabung durham dalam posisi terbalik. Jika dalam waktu 48 jam tabung-tabung durham mengandung gas, test dinyatakan positif. Sebaliknya, jika setelah 48 jam tidak ada gas, test dikatakan negatif, dan ini berarti bahwa air aman diminum.

2.   Tahap kedua ialah “Uji Kepastian” (Confirmed test)

Ada dua cara untuk melakukan test ini.

a.   Ujian dapat dikerjakan seperti di atas yaitu tabung reaksi berisi 10 ml medium cair yang dicampuri laktosa diisi dengan 1-5 ml sampel air. Di dalam medium cair tersebut, juga  lebih dahulu  diletakkan tabung durham dalam posisi terbalik hanya di dalam medium perlu ditambahkan zat warna hijau berlian. Kepada medium ini kemudian diinokulasikan sejumlah ml air yang mengandung bakteri yang menghasilkan gas. Hijau berlian berguna untuk menghambat pertumbuhan bakteri gram positif dan menggiatkan pertumbuhan bakteri golongan kolon. Jika timbul gas sebelum 48 jam berakhir, test ini disebut positif.

b.   Cara yang kedua ialah dengan menginokulasikan air yang menghasilkan gas tersebut ke dalam cawan petri berisi medium yang mengandung laktosa dan eosin biru metilen, atau laktosa dan endo biru metilen. Jika dalam 24 jam tumbuh koloni-koloni yang berinti dan mengkilap seperti logam, test ini berarti positif.(Prof. Dr. Dwidjoseputro, 2005)

3.   Tahap ketiga ialah “Uji Kesempurnaan” (Completed test)

Untuk ini diambil inokulum dari suatu koloni terpencil di atas yaitu cawan petri berisi medium yang mengandung laktosa dan eosin biru metilen, atau laktosa dan endo biru metilen. Inokulum dimasukkan ke dalam medium cair yang mengandung laktosa, dan dari inokulum tersebut juga dibuat gesekan pada agar-agar miring. Jika kemudian timbul gas dalam cairan laktosa, lagi pula pada agar-agar miring ditemukan basil-basil gram negatife yang berspora, maka pastilah ada golongan bakteri kolon dalam contoh air yang semula.(Prof. Dr. D. Dwidjoseputro, 2005)

  Kualitas perairan juga dapat ditentukan berdasarkan nilai IPB. Penentuan Nilai IPB (Indeks Pencemar Biologis) atau Biological Indices of Pollution (BIP) suatu perairan, pada umumnya dilakukan kalau air dari suatu sumber perairan akan digunakan sebagai bahan baku untuk kepentingan pabrik/industri (sebagai air proses, air pendingin), untuk kepentingan rekreasi (berenang). Makin tinggi nilai IPB maka makin tinggi kemungkinan deteriosasi/korosi materi di dalam sistem pabrik (logam-logam yang mengandung Fe dan S), ataupun terhadap kemungkinan adanya kontaminasi badan air oleh organisme patogen. Nilai IPB ditentukan dengan menggunakan rumus:

IPB=(B/A+B) X 100

A : Kandungan mikroba berklorofil

B : Kandungan mikroba tanpa klorofil

Hasil tersebut akan memberikan besaran yang menyatakan nilai IPB. Perhitungan nilai dilakukan secara langsung (tanpa pembiakan) yaitu : Sampel air

sebanyak 500-1000 ml, selanjutnya dipekatkan sampai menjadi 50 ml baik melalui penyaringan ataupun sentrifugasi (rata-rata 1500 rpm). Endapan yang terbentuk selanjutnya dianalisis untuk kehadiran mikroorganisme dengan menggunakan kolum hitung untuk mikroalga, dan pewarnaan untuk bakteri dan fungi. Kandungan kedua kelompok mikroorganisme tersebut dapat dijadikan dasar untuk perhitungan nilai IPB.

Tabel 1.1.1 Tabel Data Nilai IPB Terhadap Kualitas Air

Nilai IPB	Kualitas Air
0  –  8 9  – 20 21 – 60 61 – 100	Bersih, Jernih Tercemar ringan Tercemar sedang Tercemar berat

(Dra. Yati Hamdiyanti, M.Si., Mikrobiologi Lingkungan)