Dalam molekul oksigen dengan atom O bernomor atom 8 jenis ikatan yang terjadi adalah

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O Table of Contents Show Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah selanjutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah berikutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah berikutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah selanjutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah selanjutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah selanjutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Karakteristik Sifat fisik Keberadaan Peranan biologis Fotosintesis dan respirasi Penumpukan oksigen di atmosfer Percobaan awal Teori flogiston Kontribusi Lavoisier Sejarah selanjutnya Senyawa oksigen Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya Video yang berhubungan ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia adalah unsur golongan kalkogen dan mampu dengan gampang bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen adalah unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh hampir semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang adalah wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang adalah produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley lebih terkenal oleh karena publikasinya adalah yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen dibuat oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sebagai memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sebagai propelan roket, sebagai terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sebagai ikatan ganda[6] ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet adalah keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tidak sepasang yang menduduki dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia lebih reaktif terhadap molekul organik biasanya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer melewati fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon adalah gas langka pada bumi yang mampu ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan adalah komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, adalah alotrop oksigen yang sangat reaktif dan mampu merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon adalah polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang lebih kuat daripada O2 maupun O3, dan mampu dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen lebih larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sebagai setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya lebih menjadi 9,0 mL (50% banyakan daripada 25 °C) per liter sebagai air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sebagai air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini disebabkan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga mampu dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen adalah zat yang sangat reaktif dan mesti dipisahkan dari bahan-bahan yang gampang terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang mampu ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O adalah yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen mampu berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang lebih pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang lebih ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang lebih berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen adalah unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen adalah unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan adalah komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen adalah komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menduduki 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi memiliki ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang lebih rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan banyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini adalah dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan konsumsi oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi mampu menyokong kehidupan laut yang banyakan oleh karena kandungan oksigen yang lebih tinggi.[34] Air yang terkena polusi mampu mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sebagai mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sebagai fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan membutuhkan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya adalah pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sebagai mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sebagai respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sebagai membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar adalah kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi melewati membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah mampu melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sebagai menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali hampir tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan sampai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob hampir punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang menggunakan O2 mengijinkan organisme aerob sebagai memproduksi banyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Semenjak permulaan era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer sampai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh lebih akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sebagai memproduksi ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti selanjutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga mampu melepaskan diri dari labu melewati pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang dia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sebagai unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sebagai teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston mencetuskan bahwa semua bahan yang mampu terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar adalah wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan memiliki kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak gampang terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak memiliki peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sebagai menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi lebih ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya lebih berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak lebih berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi lebih ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley biasanya diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada ketika yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, melaksanakan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala lebih terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi lebih giat dan hidup lebih lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diisi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley biasanya diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier mengenai eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya mengenai zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada ketika itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama mengenai oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran melakukan pekerjaan.[3] Dia menggunakan percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sebagai meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan mengenai pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara adalah campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sebagai nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang menggunakan nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen adalah komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada ketika para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara luas dan sudah terlambat sebagai menggantinya. Sebenarnya gas yang lebih tepat sebagai disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris disebabkan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian ditolak oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah selanjutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak memiliki rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sebagai contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang disebut hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara mampu dicairkan dan komponen-komponennya mampu dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sebagai mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sebagai mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sebagai mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang mampu dilakukan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sebagai awal mulanya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses memproduksi oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sebagai dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sebagai awal mulanya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah luas.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini menggunakan bensin sebagai bahan bakar dan oksigen cair sebagai oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sebagai hampir semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan adalah senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% lebih tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan hampir semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi adalah salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi lebih lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sebagai senyawa non-stoikiometris. Sebagai contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x biasanya sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita mampu menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula mampu ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital adalah konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sebagai partikel bak gelombang yang memiliki distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid adalah ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sebagai manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini sebagian disebabkan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak memiliki afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada ketika itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen memiliki elektronegativitas yang lebih tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 2

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K)       61 73 90
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia adalah unsur golongan kalkogen dan mampu dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen adalah unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang adalah wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang adalah produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya adalah yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sbg memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sbg propelan roket, sbg terapi oksigen, dan sbg penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini mempunyai orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sbg ikatan ganda[6] ataupun sbg kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet adalah keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini mempunyai dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sbg antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik kebanyakan. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer melewati fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sbg sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon adalah gas langka pada bumi yang mampu ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia mempunyai panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan adalah komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sbg ozon, adalah alotrop oksigen yang sangat reaktif dan mampu merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sbg perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon adalah polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sbg oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan mampu dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sbg setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sbg air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sbg air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini disebabkan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi kebanyakan didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga mampu dihasilkan dari pengembunan udara, memakai nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen adalah zat yang sangat reaktif dan mesti dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang mampu ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O adalah yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen mampu berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya mempunyai umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas mempunyai umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sbg isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sbg isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen adalah unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen adalah unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan adalah komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen adalah komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi mempunyai ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia mempunyai konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya mempunyai 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan mempunyai kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini adalah dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan makanan oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sbg larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah mempunyai implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi mampu menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi mampu mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sbg mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sbg fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan membutuhkan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya adalah pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sbg mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sbg produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sbg respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sbg membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar adalah kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi melewati membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang memakai hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah mampu melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sbg menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan sampai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang memakai O2 mengijinkan organisme aerob sbg menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Semenjak awal era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer sampai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya mempunyai pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sbg menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti berikutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa beberapa udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga mampu melepaskan diri dari labu melewati pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya beberapa komponen udara yang dia sebut sbg spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sbg unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sbg teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang mampu terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar adalah wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan mempunyai kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak mempunyai peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sbg menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley kebanyakan diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada ketika yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, melaksanakan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley kebanyakan diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier tentang eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya tentang zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada ketika itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama tentang oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia memakai percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sbg meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa beberapa udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan tentang pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara adalah campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sbg nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang memakai nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen adalah komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada ketika para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sbg menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sbg dinamakan sbg "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris disebabkan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan tentang gas ini. Penyerapan ini secara beberapa tidak diterima oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah berikutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak mempunyai rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sbg contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang dinamakan hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara mampu dicairkan dan komponen-komponennya mampu dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sbg mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sbg mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sbg mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang mampu dilakukan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sbg awal mulanya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sbg dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sbg awal mulanya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini memakai bensin sbg bahan bakar dan oksigen cair sbg oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sbg nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan adalah senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi adalah salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sbg senyawa non-stoikiometris. Sbg contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x kebanyakan sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita mampu menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula mampu ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital adalah konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sbg partikel bak gelombang yang mempunyai distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid adalah ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sbg manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini beberapa disebabkan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak mempunyai afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada ketika itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen mempunyai elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 3

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K)       61 73 90
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia adalah unsur golongan kalkogen dan mampu dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen adalah unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang adalah wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang adalah produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya adalah yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sbg memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sbg propelan roket, sbg terapi oksigen, dan sbg penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini mempunyai orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sbg ikatan ganda[6] ataupun sbg kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet adalah keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini mempunyai dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sbg antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik kebanyakan. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer melewati fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sbg sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon adalah gas langka pada bumi yang mampu ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia mempunyai panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan adalah komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sbg ozon, adalah alotrop oksigen yang sangat reaktif dan mampu merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sbg perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon adalah polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sbg oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan mampu dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sbg setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sbg air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sbg air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini disebabkan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi kebanyakan didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga mampu dihasilkan dari pengembunan udara, memakai nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen adalah zat yang sangat reaktif dan mesti dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang mampu ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O adalah yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen mampu berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya mempunyai umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas mempunyai umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sbg isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sbg isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen adalah unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen adalah unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan adalah komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen adalah komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi mempunyai ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia mempunyai konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya mempunyai 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan mempunyai kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini adalah dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan makanan oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sbg larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah mempunyai implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi mampu menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi mampu mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sbg mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sbg fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan membutuhkan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya adalah pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sbg mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sbg produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sbg respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sbg membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar adalah kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi melewati membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang memakai hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah mampu melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sbg menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan sampai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang memakai O2 mengijinkan organisme aerob sbg menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Semenjak awal era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer sampai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya mempunyai pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sbg menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti berikutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa beberapa udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga mampu melepaskan diri dari labu melewati pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya beberapa komponen udara yang dia sebut sbg spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sbg unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sbg teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang mampu terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar adalah wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan mempunyai kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak mempunyai peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sbg menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley kebanyakan diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada ketika yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, melaksanakan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley kebanyakan diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier tentang eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya tentang zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada ketika itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama tentang oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia memakai percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sbg meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa beberapa udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan tentang pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara adalah campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sbg nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang memakai nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen adalah komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada ketika para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sbg menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sbg dinamakan sbg "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris disebabkan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan tentang gas ini. Penyerapan ini secara beberapa tidak diterima oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah berikutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak mempunyai rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sbg contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang dinamakan hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara mampu dicairkan dan komponen-komponennya mampu dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sbg mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sbg mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sbg mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang mampu dilakukan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sbg awal mulanya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sbg dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sbg awal mulanya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini memakai bensin sbg bahan bakar dan oksigen cair sbg oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sbg nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan adalah senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi adalah salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sbg senyawa non-stoikiometris. Sbg contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x kebanyakan sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita mampu menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula mampu ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital adalah konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sbg partikel bak gelombang yang mempunyai distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid adalah ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sbg manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini beberapa disebabkan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak mempunyai afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada ketika itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen mempunyai elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 4

Tags (tagged): oxymoron, unkris, oksimoron oksimoron yunani, oxus tajam, m, ros, majas menempatkan, dua antonim, dalam, hubungan sintaksis contoh, oksimoron antara, bengis, perang saudara, center, of studies, disusun, menjadi paradoks edunitas

Page 5

Tags (tagged): oxymoron, unkris, oksimoron oksimoron yunani, oxus tajam, m, ros, majas menempatkan, dua antonim, dalam, hubungan sintaksis contoh, oksimoron antara, bengis, perang saudara, center, of studies, disusun, menjadi paradoks edunitas

Page 6

Tags (tagged): oksimoron, unkris, oksimoron oksimoron yunani, oxus tajam, m, ros, majas menempatkan, dua antonim, dalam, hubungan sintaksis contoh, oksimoron antara, bengis, perang saudara, pusat, ilmu pengetahuan, disusun, menjadi paradoks edunitas

Page 7

Tags (tagged): oksimoron, unkris, oksimoron oksimoron yunani, oxus tajam, m, ros, majas menempatkan, dua antonim, dalam, hubungan sintaksis contoh, oksimoron antara, bengis, perang saudara, pusat, ilmu pengetahuan, disusun, menjadi paradoks edunitas

Page 8

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K)       61 73 90
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia merupakan unsur golongan kalkogen dan mampu dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang merupakan wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sebagai memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sebagai propelan roket, sebagai terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sebagai ikatan ganda[6] ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik kebanyakan. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer melewati fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon merupakan gas langka pada bumi yang mampu ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan mampu merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan mampu dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sebagai setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sebagai air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sebagai air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini disebabkan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi kebanyakan didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga mampu dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang mampu ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O merupakan yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen mampu berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan merupakan komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi memiliki ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini merupakan dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan makanan oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi mampu menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi mampu mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sebagai mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sebagai fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan membutuhkan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sebagai mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sebagai respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sebagai membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar merupakan kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi melewati membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah mampu melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sebagai menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan sampai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang menggunakan O2 mengijinkan organisme aerob sebagai menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Semenjak permulaan era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer sampai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sebagai menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti selanjutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga mampu melepaskan diri dari labu melewati pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang dia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sebagai unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sebagai teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang mampu terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar merupakan wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan memiliki kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak memiliki peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sebagai menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley kebanyakan diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada saat yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, memainkan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley kebanyakan diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier mengenai eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya mengenai zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada saat itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama mengenai oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia menggunakan percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sebagai meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan mengenai pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara merupakan campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sebagai nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang menggunakan nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen merupakan komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada saat para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sebagai menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sebagai disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris disebabkan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian tidak diterima oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah selanjutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak memiliki rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sebagai contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang disebut hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara mampu dicairkan dan komponen-komponennya mampu dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sebagai mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sebagai mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sebagai mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang mampu dilakukan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sebagai awal mulanya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sebagai dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sebagai awal mulanya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini menggunakan bensin sebagai bahan bakar dan oksigen cair sebagai oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sebagai nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan merupakan senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi merupakan salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sebagai senyawa non-stoikiometris. Sebagai contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x kebanyakan sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita mampu menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula mampu ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital merupakan konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sebagai partikel bak gelombang yang memiliki distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid merupakan ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sebagai manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini sebagian disebabkan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak memiliki afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada saat itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen memiliki elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 9

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang merupakan wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sebagai memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sebagai propelan roket, sebagai terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sebagai ikatan ganda[6] ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik pada umumnya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer menempuh fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon merupakan gas langka pada bumi yang dapat ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan dapat merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan dapat dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sebagai setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sebagai air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sebagai air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang dapat ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O merupakan yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen dapat berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan merupakan komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi memiliki ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini merupakan dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan konsumsi oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi dapat menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi dapat mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sebagai mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sebagai fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan memerlukan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sebagai mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sebagai respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sebagai membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar merupakan kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi menempuh membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah dapat melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sebagai menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan mencapai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang menggunakan O2 mengijinkan organisme aerob sebagai menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Sejak permulaan era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer mencapai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sebagai menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti selanjutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga dapat melepaskan diri dari labu menempuh pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang dia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sebagai unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sebagai teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang dapat terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar merupakan wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan memiliki kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak memiliki peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sebagai menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley biasanya diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada saat yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, memainkan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley biasanya diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier mengenai eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya mengenai zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada saat itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama mengenai oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia menggunakan percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sebagai meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan mengenai pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara merupakan campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sebagai nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang menggunakan nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen merupakan komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada saat para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sebagai menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sebagai disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris dikarenakan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian ditolak oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah selanjutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak memiliki rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sebagai contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang disebut hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara dapat dicairkan dan komponen-komponennya dapat dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sebagai mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sebagai mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sebagai mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang dapat dilaksanakan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sebagai pertama kalinya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sebagai dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sebagai pertama kalinya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini menggunakan bensin sebagai bahan bakar dan oksigen cair sebagai oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sebagai nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan merupakan senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi merupakan salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sebagai senyawa non-stoikiometris. Sebagai contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x biasanya sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita dapat menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula dapat ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital merupakan konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sebagai partikel bak gelombang yang memiliki distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid merupakan ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sebagai manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini sebagian dikarenakan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak memiliki afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada saat itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen memiliki elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 10

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang merupakan wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sebagai memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sebagai propelan roket, sebagai terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sebagai ikatan ganda[6] ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik pada umumnya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer menempuh fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon merupakan gas langka pada bumi yang dapat ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan dapat merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan dapat dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sebagai setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sebagai air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sebagai air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini dikarenakan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi biasanya didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga dapat dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan harus dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang dapat ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O merupakan yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen dapat berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan merupakan komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi memiliki ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini merupakan dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan konsumsi oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi dapat menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi dapat mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sebagai mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sebagai fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan memerlukan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sebagai mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sebagai respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sebagai membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar merupakan kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi menempuh membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah dapat melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sebagai menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan mencapai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang menggunakan O2 mengijinkan organisme aerob sebagai menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Sejak permulaan era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer mencapai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sebagai menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti selanjutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga dapat melepaskan diri dari labu menempuh pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang dia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sebagai unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sebagai teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang dapat terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar merupakan wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan memiliki kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak memiliki peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sebagai menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley biasanya diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada saat yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, memainkan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley biasanya diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier mengenai eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya mengenai zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada saat itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama mengenai oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia menggunakan percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sebagai meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan mengenai pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara merupakan campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sebagai nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang menggunakan nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen merupakan komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada saat para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sebagai menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sebagai disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris dikarenakan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian ditolak oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah selanjutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak memiliki rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sebagai contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang disebut hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara dapat dicairkan dan komponen-komponennya dapat dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sebagai mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sebagai mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sebagai mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang dapat dilaksanakan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sebagai pertama kalinya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sebagai dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sebagai pertama kalinya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini menggunakan bensin sebagai bahan bakar dan oksigen cair sebagai oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sebagai nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan merupakan senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi merupakan salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sebagai senyawa non-stoikiometris. Sebagai contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x biasanya sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita dapat menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula dapat ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital merupakan konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sebagai partikel bak gelombang yang memiliki distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid merupakan ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sebagai manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini sebagian dikarenakan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak memiliki afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada saat itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen memiliki elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214

Page 11

nitrogen ← oxygen → fluor -↑ O ↓ S 8O Tabel periodik
Penampilan
gas tidak berwarna, air berwarna biru pucat. Gambar ini adalah gambar oksigen cair. Spectral lines of oxygen
Ciri-ciri umum
Nama, simbol, Nomor atom	oxygen, O, 8
Dibaca	/ˈɒksɪdʒən/ OK-si-jən
Jenis unsur	nonlogam, kalkogen
Golongan, periode, blok	16, 2, p
Massa atom standar	15.9994(3)
Konfigurasi elektron	1s2 2s2 2p4 2, 6
Sifat fisika
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 1.429 g/L
Massa jenis air pada t.d.	1.141 g·cm−3
Titik lebur	54.36 K, -218.79 °C, -361.82 °F
Titik didih	90.20 K, -182.95 °C, -297.31 °F
Titik kritis	154.59 K, 5.043 MPa
Kalor peleburan	(O2) 0.444 kJ·mol−1
Kalor penguapan	(O2) 6.82 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	(O2) 29.378 J·mol−1·K−1
Tekanan uap
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K)       61 73 90
Sifat atom
Bilangan oksidasi	2, 1, −1, −2
Elektronegativitas	3.44 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 1313.9 kJ·mol−1
ke-2: 3388.3 kJ·mol−1
ke-3: 5300.5 kJ·mol−1
Jari-jari kovalen	66±2 pm
Jari-jari van der Waals	152 pm
Lain-lain
Struktur kristal	cubic
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Konduktivitas termal	26.58x10-3  W·m−1·K−1
Kecepatan suara	(gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nomor CAS	7782-44-7
Isotop paling stabil
Artikel utama: Isotop dari oxygen
· r

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai simbol O dan nomor atom 8. Dia merupakan unsur golongan kalkogen dan mampu dengan remeh bereaksi dengan nyaris semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak terasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berlandaskan massa[1] dan unsur paling melimpah di kerak Bumi.[2] Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi... [3]

Semua kumpulan molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang binatang. Oksigen dalam wujud O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan dipakai pada respirasi sel oleh nyaris semua makhluk hidup. Oksigen beracun untuk organisme anaerob, yang merupakan wujud kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu.[4] Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi dia adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.

Oksigen secara terpisah ditemukan oleh Carl Wilhelm Scheele di Uppsala pada tahun 1773 dan Joseph Priestley di Wiltshire pada tahun 1774. Temuan Priestley semakin terkenal oleh karena publikasinya merupakan yang pertama kali dicetak. Istilah oxygen diproduksi oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1777,[5] yang eksperimennya dengan oksigen sukses meruntuhkan teori flogiston pembakaran dan korosi yang terkenal. Oksigen secara industri dihasilkan dengan distilasi bertajuk udara cair, dengan munggunakan zeolit sebagai memisahkan karbon dioksida dan nitrogen dari udara, ataupun elektrolisis air, dan lain-lain. Oksigen dipakai dalam produksi baja, plastik, dan tekstil, dia juga dipakai sebagai propelan roket, sebagai terapi oksigen, dan sebagai penyokong kehidupan pada pesawat terbang, kapal selam, penerbangan luar angkasa, dan penyelaman.

Karakteristik

Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen berupa gas tidak berwarna dan tidak terasa dengan rumus kimia O2, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering diterangkan secara sederhana sebagai ikatan ganda[6] ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.[7]

Oksigen triplet merupakan keadaan dasar molekul O2.[8] Konfigurasi elektron molekul ini memiliki dua elektron tidak sepasang yang menguasai dua orbital molekul yang berdegenerasi.[9] Kedua orbital ini dikelompokkan sebagai antiikat (melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua), sehingga ikatan oksigen diatomik adalah semakin lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen.[8]

Dalam wujud triplet yang normal, molekul O2 bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tidak sepasang molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O2 yang bersebelahan. Oksigen cair hendak tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair hendak terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.[10][11]

Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O2 yang kesemuaan spin elektronnya sepasang. Dia semakin reaktif terhadap molekul organik kebanyakan. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis.[12] Dia juga dihasilkan di troposfer melewati fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek,[13] dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen giat.[14] Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga mempunyai pada hewan) memperagakan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tidak tereksitasi sebelum dia mengakibatkan kerusakan pada jaringan.[15]

Ozon merupakan gas langka pada bumi yang mampu ditemukan di stratosfer.

Alotrop

Alotrop oksigen elementer yang umumnya ditemukan di bumi adalah dioksigen O2. Dia memiliki panjang ikat 121 pm dan energi ikat 498 kJ·mol-1.[16] Altrop oksigen ini dipakai oleh makhluk hidup dalam respirasi sel dan merupakan komponen utama atmosfer bumi.

Trioksigen (O3), dikenal sebagai ozon, merupakan alotrop oksigen yang sangat reaktif dan mampu merusak jaringan paru-paru.[17] Ozon dihasilkan di atmosfer bumi ketika O2 bergabung dengan oksigen atomik yang dihasilkan dari pemisahan O2 oleh radiasi ultraviolet (UV).[5] Oleh karena ozon menyerap gelombang UV dengan sangat kuat, lapisan ozon yang berada di atmosfer berfungsi sebagai perisai radiasi yang melindungi planet.[5] Namun, tidak jauh permukaan bumi, ozon merupakan polutan udara yang diwujudkan dari produk sampingan pembakaran otomobil.[18]

Molekul metastabil tetraoksigen (O4) ditemukan pada tahun 2001,[19][20] dan diasumsikan terdapat pada salah satu enam fase oksigen padat. Hal ini dibuktikan pada tahun 2006, dengan menekan O2 sampai dengan 20 GPa, dan ditemukan struktur gerombol rombohedral O8.[21] Gerombol ini berpotensi sebagai oksidator yang semakin kuat daripada O2 maupun O3, dan mampu dipakai dalam bahan bakar roket.[19][20] Fase logam oksigen ditemukan pada tahun 1990 ketika oksigen padat ditekan sampai di atas 96 GPa[22]. Ditemukan pula pada tahun 1998 bahwa pada suhu yang sangat rendah, fase ini menjadi superkonduktor.[23]

Sifat fisik

Warna oksigen cair adalah biru seperti warna biru langit. Fenomena ini tidak berkaitan; warna biru langit diakibatkan oleh penyebaran Rayleigh.

Oksigen semakin larut dalam air daripada nitrogen. Air mengandung sekitar satu molekul O2 sebagai setiap dua molekul N2, bandingkan dengan rasio atmosferik yang sekitar 1:4. Kelarutan oksigen dalam air bergantung pada suhu. Pada suhu 0 °C, konsentrasi oksigen dalam air adalah 14,6 mg·L−1, manakala pada suhu 20 °C oksigen yang larut adalah sekitar 7,6 mg·L−1.[24][25] Pada suhu 25 °C dan 1 atm udara, air tawar mengandung 6,04 mililiter (mL) oksigen per liter, manakala dalam air laut mengandung sekitar 4,95 mL per liter.[26] Pada suhu 5 °C, kelarutannya semakin menjadi 9,0 mL (50% kebanyakan daripada 25 °C) per liter sebagai air murni dan 7,2 mL (45% lebih) per liter sebagai air laut.

Oksigen mengembun pada 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F), dan membeku pada 54.36 K (−218,79 °C, −361,82 °F).[27] Berpihak kepada yang benar oksigen cair dan oksigen padat berwarna biru langit. Hal ini disebabkan oleh penyerapan warna merah. Oksigen cair dengan kadar kesucian yang tinggi kebanyakan didapatkan dengan distilasi bertajuk udara cair;[28] Oksigen cair juga mampu dihasilkan dari pengembunan udara, menggunakan nitrogen cair dengan pendingin. Oksigen merupakan zat yang sangat reaktif dan mesti dipisahkan dari bahan-bahan yang remeh terbakar.[29]

Isotop

Oksigen yang mampu ditemukan secara alami adalah 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O merupakan yang paling melimpah (99,762%).[30] Isotop oksigen mampu berkisar dari yang bernomor massa 12 sampai dengan 28.[30]

Kebanyakan 16O di disintesis pada kemudian ronde fusi helium pada bintang, namun mempunyai juga beberapa yang dihasilkan pada ronde pembakaran neon.[31] 17O utamanya dihasilkan dari pembakaran hidrogen menjadi helium semasa siklus CNO, membuatnya menjadi isotop yang paling umum pada zona pembakaran hidrogen bintang.[31] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (berasal dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadikannya wujud isotop yang paling umum di zona kaya helium bintang.[31]

Empat belas radioisotop telah sukses dikarakterisasi, yang paling stabil adalah 15O dengan umur paruh 122,24 detik  dan 14O dengan umur paruh 70,606 detik.[30] Isotop radioaktif sisanya memiliki umur paruh yang semakin pendek daripada 27 detik, dan mayoritas memiliki umur paruh kurang dari 83 milidetik.[30] Modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin ringan dari 16O adalah penangkapan elektron, menghasilkan nitrogen, sedangkan modus peluruhan yang paling umum sebagai isotop yang semakin berat daripada 18O adalah peluruhan beta, menghasilkan fluorin.[30]

Keberadaan

Menurut massanya, oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah di biosfer, udara, laut, dan tanah bumi. Oksigen merupakan unsur kimia paling melimpah ketiga di alam semesta, setelah hidrogen dan helium.[1] Sekitar 0,9% massa Matahari adalah oksigen.[3] Oksigen mengisi sekitar 49,2% massa kerak bumi[2] dan merupakan komponen utama dalam samudera (88,8% berlandaskan massa).[3] Gas oksigen merupakan komponen paling umum kedua dalam atmosfer bumi, menguasai 21,0% volume dan 23,1% massa (sekitar 1015 ton) atmosfer.[32][3][33] Bumi memiliki ketidaklaziman pada atmosfernya dibandingkan planet-planet lainnya dalam sistem atur surya karena dia memiliki konsentrasi gas oksigen yang tinggi di atmosfernya. Bandingkan dengan Mars yang hanya memiliki 0,1% O2 berlandaskan volume dan Venus yang bahkan memiliki kadar konsentrasi yang semakin rendah. Namun, O2 yang berada di planet-planet selain bumi hanya dihasilkan dari radiasi ultraviolet yang menimpa molekul-molekul beratom oksigen, misalnya karbon dioksida.

Air dingin melarutkan kebanyakan O2.

Konsentrasi gas oksigen di Bumi yang tidak lazim ini merupakan dampak dari siklus oksigen. Siklus biogeokimia ini menjelaskan pergerakan oksigen di dalam dan di antara tiga reservoir utama bumi: atmosfer, biosfer, dan litosfer. Faktor utama yang mendorong siklus oksigen ini adalah fotosintesis. Fotosintesis melepaskan oksigen ke atmosfer, manakala respirasi dan ronde pembusukan menghilangkannya dari atmosfer. Dalam keadaan kesetimbangan, laju produksi dan makanan oksigen adalah sekitar 1/2000 semuanya oksigen yang mempunyai di atmosfer setiap tahunnya.

Oksigen lepas sama sekali juga terdapat dalam air sebagai larutan. Peningkatan kelarutan O2 pada temperatur yang rendah memiliki implikasi yang akbar pada kehidupan laut. Lautan di sekitar kutub bumi mampu menyokong kehidupan laut yang kebanyakan oleh karena kandungan oksigen yang semakin tinggi.[34] Air yang terkena polusi mampu mengurangi banyak O2 dalam air tersebut. Para ilmuwan menaksir kualitas air dengan mengukur kebutuhan oksigen biologis atau banyak O2 yang diperlukan sebagai mengembalikan konsentrasi oksigen dalam air itu seperti semula.[35]

Peranan biologis

Fotosintesis dan respirasi

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen lepas sama sekali dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang hijau dan sianobakteri di ronde yang terkait lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen lepas sama sekali yang dihasilkan di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.[36]

Persamaan kimia yang sederhana sebagai fotosintesis adalah:[37]

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan membutuhkan energi empat foton.[38] Terdapat banyak langkah ronde yang terlibat, namun kemudiannya merupakan pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini dipakai sebagai mensintesis ATP via fotofosforilasi.[39] O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian dilepaskan ke atmosfer.[40]

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting sebagai respirasi sel organisme aerob. Oksigen dipakai di mitokondria sebagai membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP) selama fosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis akbar merupakan kebalikan dari fotosintesis, secara sederhana:

Pada vertebrata, O2 berdifusi melewati membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi merah cerah.[41][17] Terdapat pula binatang lainnya yang menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa artropoda) ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah mampu melarutkan 200 cc O2.[32]

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2), adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.[32] Namun, ronde sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida, superoksida, dan oksigen singlet sebagai menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif juga memperagakan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan serangan patogen.[39]

Dalam keadaan istirahat, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per menit.[42] Banyak ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia per tahun. [43]

Penumpukan oksigen di atmosfer

Peningkatan kadar O2 di atmosfer bumi: 1) tiada O2 yang dihasilkan; 2) O2 dihasilkan, namun diserap samudera dan batuan dasar laut; 3) O2 mulai melepaskan diri dari samuder, namun diserap oleh permukaan tanah dan pembentukan lapisan ozon; 4-5) gas O2 mulai berakumulasi

Gas oksigen lepas sama sekali nyaris tidak terdapat pada atmosfer bumi sebelum munculnya arkaea dan bakteri fotosintetik. Oksigen lepas sama sekali pertama kali muncul dalam kadar yang signifikan semasa masa Paleoproterozoikum (antara 2,5 sampai dengan 1,6 miliar tahun yang lalu). Pertama-tama, oksigen bersamaan dengan besi yang larut dalam samudera, membentuk formasi pita besi (Banded iron formation). Oksigen mulai melepaskan diri dari samudera 2,7 miliar tahun lalu, dan sampai 10% kadar sekarang sekitar 1,7 miliar tahun lalu.[44]

Keberadaan oksigen dalam banyak akbar di atmosfer dan samudera probabilitas membuat kebanyakan organisme anaerob nyaris punah semasa bencana oksigen sekitar 2,4 miliar tahun yang lalu. Namun, respirasi sel yang menggunakan O2 mengijinkan organisme aerob sebagai menghasilkan kebanyakan ATP daripada organisme anaerob, sehingga organisme aerob mendominasi biosfer bumi.[45] Fotosintesis dan respirasi seluler O2 mengijinkan berevolusinya sel eukariota dan pengahabisannya berevolusi menjadi organisme multisel seperti tumbuhan dan binatang.

Semenjak permulaan era Kambrium 540 juta tahun yang lalu, kadar O2 berfluktuasi antara 15% sampai 30% berlandaskan volume.[46] Pada kemudian masa Karbon, kadar O2 atmosfer sampai maksimum dengan 35% berlandaskan volume,[46] mengijinkan serangga dan amfibi tumbuh semakin akbar daripada ukuran sekarang. Kegiatan manusia, mencakup pembakaran 7 miliar ton bahan bakar fosil per tahun hanya memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap penurunan kadar oksigen di atmosfer. Dengan laju fotosintesis sekarang ini, diperlukan sekitar 2.000 tahun sebagai menghasilkan ulang seluruh O2 yang mempunyai di atmosfer sekarang.[47]

Sejarah

Percobaan awal

Percobaan Philo yang menginspirasi para peneliti selanjutnya

Salah satu percobaan pertama yang menginvestigasi hubungan antara pembakaran dengan udara dilakukan oleh seorang penulis Yunani seratus tahun ke-2, Philo dari Bizantium. Dalam karyanya Pneumatica, Philo mengamati bahwa dengan membalikkan labu yang di dalamnnya terdapat lilin yang menyala dan kemudian menutup leher labu dengan air hendak mengakibatkan permukaan air yang terdapat dalam leher labu tersebut meningkat.[48] Philo menyimpulkan bahwa sebagian udara dalam labu tersebut diubah menjadi unsur api, sehingga mampu melepaskan diri dari labu melewati pori-pori kaca. Beberapa seratus tahun kemudian, Leonardo da Vinci merancang eksperimen yang sama dan mengamati bahwa udara dikonsumsi selama pembakaran dan respirasi.[49]

Pada kemudian seratus tahun ke-17, Robert Boyle membuktikan bahwa udara diperlukan dalam ronde pembakaran. Kimiawan Inggris, John Mayow, melengkapi hasil kerja Boyle dengan menunjukkan bahwa hanya sebagian komponen udara yang dia sebut sebagai spiritus nitroaereus atau nitroaereus yang diperlukan dalam pembakaran.[50] Pada satu eksperimen, dia menemukan bahwa dengan memasukkan seekor tikus ataupun sebatang lilin ke dalam wadah penampung yang tertutup oleh permukaan air hendak mengakibatkan permukaan air tersebut naik dan menggantikan seperempatbelas volume udara yang hilang.[51] Dari percobaan ini, dia menyimpulkan bahwa nitroaereus dipakai dalam ronde respirasi dan pembakaran.

Mayow mengamati bahwa berat antimon hendak meningkat ketika dipanaskan. Dia menyimpulkan bahwa nitroaereus haruslah telah bergabung dengan antimon.[50] Dia juga mengira bahwa paru-para memisahkan nitroaereus dari udara dan menghantarkannya ke dalam darah, dan panas tubuh binatang serta pergerakan otot hendak mengakibatkan reaksi nitroaereus dengan zat-zat tertentu dalam tubuh.[50] Laporan seperti ini dan pemikiran-pemikiran serta percobaan-percobaan lainnya dipublikasikan pada tahun 1668 dalam karyanya Tractatus duo pada ronde "De respiratione".[51]

Teori flogiston

Stahl membantu mengembangkan dan memopulerkan teori flogiston.

Dalam percobaan Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, dan Pierre Bayen, percobaan mereka semuanya menghasilkan oksigen, namun tiada satupun dari mereka yang mengenalinya sebagai unsur.[24] Hal ini probabilitas akbar diakibatkan oleh prevalensi filosofi pembakaran dan korosi yang dikenal sebagai teori flogiston.

Teori flogiston diceritakan oleh alkimiawan Jerman, J. J. Becher pada tahun 1667, dan dimodifikasi oleh kimiawan Georg Ernst Stahl pada tahun 1731.[52] Teori flogiston menyalakan bahwa semua bahan yang mampu terbakar terbuat dari dua ronde komponen. Salah satunya adalah flogiston, yang dilepaskan ketika bahan tersebut dibakar, sedangkan ronde yang tersisa setelah terbakar merupakan wujud asli materi tersebut.[49]

Bahan-bahan yang terbakar dengan hebat dan meninggalkan sedikit residu (misalnya kayu dan batu bara), diasumsikan memiliki kadar flogiston yang sangat tinggi, sedangkan bahan-bahan yang tidak remeh terbakar dan berkorosi (misalnya besi), mengandung sangat sedikit flogiston. Udara tidak memiliki peranan dalam teori flogiston. Tiada eksperimen kuantitatif yang pernah dilakukan sebagai menguji keabsahan teori flogiston ini, melainkan teori ini hanya didasarkan pada pengamatan bahwa ketika sesuatu terbakar, kebanyakan objek kelihatannya menjadi semakin ringan dan sepertinya kehilangan sesuatu selama ronde pembakaran tersebut.[49] Fakta bahwa materi seperti kayu sebenarnya semakin berat dalam ronde pembakaran tertutup oleh gaya apung yang dimiliki oleh produk pembakaran yang berupa gas tersebut. Sebenarnya pun, fakta bahwa logam hendak semakin berat ketika berkarat menjadi petuah yang didapat awal bahwa teori flogiston tidaklah mempunyai (yang mana menurut teori flogiston, logam tersebut hendak menjadi semakin ringan).

Carl Wilhelm Scheele mendahului Priestley dalam penemuan oksigen, namun publikasinya dilakukan setelah Priestley.

Penemuan

Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang pandai obat Carl Wilhelm Scheele. Dia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan beragam nitrat sekitar tahun 1772.[49][3] Scheele menyebut gas ini 'udara api' karena dia murupakan satu-satunya gas yang dikenal mendukung pembakaran. Dia menuliskan pengamatannya ke dalam suatu manuskrip yang berjudul Treatise on Air and Fire, yang kemudian dia kirimkan ke penerbitnya pada tahun 1775. Namun, dokumen ini tidak dipublikasikan sampai dengan tahun 1777.[53]

Joseph Priestley kebanyakan diberikan prioritas dalam penemuan oksigen

Pada saat yang sama, seorang pastor Britania, Joseph Priestley, memainkan percobaan yang memfokuskan cahaya matahari ke raksa oksida (HgO) dalam tabung gelas pada tanggal 1 Augustus 1774. Percobaan ini menghasilkan gas yang dia namakan 'dephlogisticated air'.[3] Dia mencatat bahwa lilin hendak menyala semakin terang di dalam gas tersebut dan seekor tikus hendak menjadi semakin giat dan hidup semakin lama ketika menghirup udara tersebut. Setelah mencoba menghirup gas itu sendiri, dia menulis: "The feeling of it to my lungs was not sensibly different from that of common air, but I fancied that my breast felt peculiarly light and easy for some time afterwards."[24] Priestley mempublikasikan penemuannya pada tahun 1775 dalam suatu laporan yang berjudul "An Account of Further Discoveries in Air". Laporan ini pula diberi isi ke dalam jilid kedua bukunya yang berjudul Experiments and Observations on Different Kinds of Air.[54][49] Oleh karena dia mempublikasikan penemuannya terlebih dahulu, Priestley kebanyakan diberikan prioritas terlebih dahulu dalam penemuan oksigen.

Seorang kimiawan Perancis, Antoine Laurent Lavoisier kemudian mengklaim bahwa dia telah menemukan zat baru secara independen. Namun, Priestley mengunjungi Lavoisier pada Oktober 1774 dan memberitahukan Lavoisier mengenai eksperimennya serta bagaimana dia menghasilkan gas baru tersebut. Scheele juga mengirimkan suatu surat kepada Lavoisier pada 30 September 1774 yang menjelaskan penemuannya mengenai zat yang tidak dikenal, tetapi Lavoisier tidak pernah mengakui menerima surat tersebut (sebuah kopian surat ini ditemukan dalam barang-barang pribadi Scheele setelah kematiannya).[53]

Kontribusi Lavoisier

Apa yang Lavoisier tidak terbantahkan pernah lakukan (walaupun pada saat itu dipertentangkan) adalah percobaan kuantitatif pertama mengenai oksidasi yang mengantarkannya kepada penjelasan bagaimana ronde pembakaran memainkan pekerjaan.[3] Dia menggunakan percobaan ini beserta percobaan yang mirip lainnya sebagai meruntuhkan teori flogiston dan membuktikan bahwa zat yang ditemukan oleh Priestley dan Scheele adalah unsur kimia.

Antoine Lavoisier mendiskreditkan teori flogiston

Pada satu eksperimen, Lavoisier mengamati bahwa tidak terdapat semuanya peningkatan berat ketika timah dan udara dipanaskan di dalam wadah tertutup.[3] Dia mencatat bahwa udara segera masuk ke dalam wadah seketika dia membuka wadah tersebut. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian udara yang berada dalam wadah tersebut telah dikonsumsi. Dia juga mencatat bahwa berat timah tersebut juga telah meningkat dan banyak peningkatan ini adalah adilnya dengan udara yang masuk ke dalam wadah tersebut. Percobaan ini beserta percobaan mengenai pembakaran lainnya didokumentasikan ke dalam bukunya Sur la combustion en général yang dipublikasikan pada tahun 1777.[3] Hasil kerjanya membuktikan bahwa udara merupakan campuran dua gas, 'udara vital', yang diperlukan dalam pembakaran dan respirasi, serta azote (Bahasa Yunani ἄζωτον "tak bernyawa"), yang tidak mendukung pembakaran maupun respirasi. Azote kemudian menjadi apa yang dinamakan sebagai nitrogen, walaupun dalam Bahasa Perancis dan beberapa bahasa Eropa lainnya sedang menggunakan nama Azote.[3]

Lavoisier menamai ulang 'udara vital' tersebut menjadi oxygène pada tahun 1777. Nama tersebut berasal dari akar kata Yunani ὀξύς (oxys) (asam, secara harfiah "tajam") dan -γενής (-genēs) (penghasil, secara harfiah penghasil keturunan). Dia menamainya demikian karena dia percaya bahwa oksigen merupakan komponen dari semua asam.[5] Ini tidaklah mempunyai, namun pada saat para kimiawan menemukan kekeliruan ini, nama oxygène telah dipakai secara lapang dan sudah terlambat sebagai menggantinya. Sebenarnya gas yang semakin tepat sebagai disebut sebagai "penghasil asam" adalah hidrogen.

Oxygène kemudian diserap menjadi oxygen dalam bahasa Inggris walaupun terdapat penentangan dari ilmuwan-ilmuwan Inggris disebabkan bahwa adalah seorang Inggris, Priestley, yang pertama kali mengisolasi serta menuliskan keterangan mengenai gas ini. Penyerapan ini secara sebagian tidak diterima oleh suatu puisi berjudul "Oxygen" yang memuji gas ini dalam suatu buku populer The Botanic Garden (1791) oleh Erasmus Darwin, kakek Charles Darwin.[53]

Sejarah selanjutnya

Robert H. Goddard dengan roket berbahan bakar campuran bensin dan oksigen cair rancangannya

Hipotesis atom awal John Dalton berasumsi bahwa semua unsur berupa monoatomik dan atom-atom dalam suatu senyawa hendak memiliki rasio atom paling sederhana terhadap satu sama lainnya. Sebagai contoh, Dalton berasumsi bahwa rumus air adalah HO, sehingga massa atom oksigen adalah 8 kali massa hidrogen (nilai yang sebenarnya adalah 16).[55] Pada tahun 1805, Joseph Louis Gay-Lussac dan Alexander von Humboldt menunjukkan bahwa air terbentuk dari dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen; dan pada tahun 1811, berlandaskan apa yang sekarang disebut hukum Avogadro dan asumsi molekul unsur diatomik, Amedeo Avogadro memperkirakan komposisi air dengan mempunyai.[56][57]

Pada kemudian seratus tahun ke-19, para ilmuwan menyadari bahwa udara mampu dicairkan dan komponen-komponennya mampu dipisahkan dengan mengkompres dan mendinginkannya. Kimiawan dan fisikawan Swiss, Raoul Pierre Pictet, menguapkan air sulfur dioksida sebagai mencairkan karbon dioksida, yang mana pada pengahabisannya diuapkan sebagai mendinginkan gas oksigen menjadi air. Dia mengirim suatu telegram pada 22 Desember 1877 kepada Akademi Sains Prancis di Paris dan mengumumkan penemuan oksigen cairnya.[58] Dua hari kemudian, fisikawan Perancis Louis Paul Cailletet mengumumkan caranya sebagai mencairkan oksigen molekuler.[58] Hanya beberapa tetes air yang dihasilkan sehingga tidak mempunyai analisis berfaedah yang mampu dilakukan. Oksigen sukses dicairkan ke dalam keadaan stabil sebagai awal mulanya pada 29 Maret 1877 oleh ilmuwan Polandia dari Universitas Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski dan Karol Olszewski.[59]

Pada tahun 1891, kimiawan Skotlandia James Dewar sukses menghasilkan oksigen cair dalam banyak yang cukup banyak sebagai dipelajari.[60] Ronde produksi oksigen cair secara komersial dikembangkan secara terpisah pada tahun 1895 oleh insinyur Jerman Carl von Linde dan insinyur Britania William Hampson. Kedua insinyur tersebut menurunkan suhu udara sampai dia mencair dan kemudian mendistilasi udara cair tersebut.[61] Pada tahun 1901, pengelasan oksiasetilena didemonstrasikan sebagai awal mulanya dengan membakar campuran asetilena dan O2 yang dimampatkan. Cara pengelasan dan pemotongan logam ini pada pengahabisannya dipakai secara bertambah lapang.[61]

Pada tahun 1923, ilmuwan Amerika Robert H. Goddard menjadi orang pertama yang mengembangkan mesin roket; mesin ini menggunakan bensin sebagai bahan bakar dan oksigen cair sebagai oksidator. Goddard sukses menerbangkan roket kecil sejauh 56 m dengan kecepatan 97 km/jam pada 16 Maret 1926 di Auburn, Massachusetts, USA.[61][62]

Senyawa oksigen

Air (H2O) adalah senyawa oksigen yang paling dikenal.

Keadaan oksidasi okesigen adalah -2 sebagai nyaris semua senyawa oksigen yang dikenal. Keadaan oksidasi -1 ditemukan pada beberapa senyawa seperti peroksida.[63] Senyawa oksigen dengan keadaan oksidasi lainnya sangat jarang ditemukan, yakni -1/2 (superoksida), -1/3 (ozonida), 0 (asam hipofluorit), +1/2 (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Senyawa oksida dan senyawa anorganik lainnya

Air (H2O) adalah oksida hidrogen dan merupakan senyawa oksigen yang paling dikenal. Atom hidrogen secara kovalen berikatan dengan oksigen. Selain itu, atom hidrogen juga berinteraksi dengan atom oksigen dari molekul air lainnya (sekitar 23,3 kJ·mol−1 per atom hidrogen).[64] Ikatan hidrogen antar molekul air ini menjaga kedua molekul 15% semakin tidak jauh daripada yang dianggarkan apabila hanya memperhitungkan gaya Van der Waals.[65][66]

Senyawa oksida seperti besi oksida atau karat terbentuk ketika oksigen bereaksi dengan unsur lainnya.

Oleh karena elektronegativitasnya, oksigen hendak membentuk ikatan kimia dengan nyaris semua unsur lainnya pada suhu tinggi dan menghasilkan senyawa oksida. Namun, terdapat pula beberapa unsur yang secara spontan hendak membentuk oksida pada suhu dan tekanan standar. Perkaratan besi merupakan salah satu contohnya. Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksidasi dengan keberadaan udara dan membuat permukaan logam tersebut tertutupi oleh lapisan tipis oksida. Lapisan oksida ini hendak mencegah korosi semakin lanjut. Beberapa senyawa oksida logam transisi ditemukan secara alami sebagai senyawa non-stoikiometris. Sebagai contohnya, FeO (wustit) sebenarnya berumus Fe1 − xO, dengan x kebanyakan sekitar 0,05.[67]

Di atmosfer pula, kita mampu menemukan sejumlah kecil oksida karbon, yaitu karbon dioksida (CO2). Pada kerak bumi pula mampu ditemukan beragam senyawa oksida, yakni oksida silikon (Silika SO2) yang ditemukan pada granit dan pasir, oksida aluminium (aluminium oksida Al2O3 yang ditemukan pada bauksit dan korundum), dan oksida besi (besi(III) oksida Fe2O3) yang ditemukan pada hematit dan karat logam.

Rujukan

1. ^ a b Emsley 2001, p.297
2. ^ a b "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. http://periodic.lanl.gov/elements/8.html. Diakses pada 2007-12-16.
3. ^ a b c d e f g h i j Cook & Lauer 1968, p.500
4. ^ NASA (2007-09-27). NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago. Siaran pers. Diakses pada 2008-03-13.
5. ^ a b c d Mellor 1939
6. ^ "Molecular Orbital Theory". Purdue University. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond. Diakses pada 2008-01-28.
7. ^ Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press, 1960.
8. ^ a b Jakubowski, Henry. "Biochemistry Online". Saint John's University. http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html. Diakses pada 2008-01-28.
9. ^ Orbital merupakan konspe mekanika kuantum yang memodelkan elektron sebagai partikel bak gelombang yang memiliki distribusi spasial di sekitar atom ataupun molekul.
10. ^ "Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet". University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm. Diakses pada 2007-12-15.
11. ^ Oxygen's paramagnetism can be used analytically in paramagnetic oxygen gas analysers that determine the purity of gaseous oxygen. ("Company literature of Oxygen analyzers (triplet)". Servomex. http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html. Diakses pada 2007-12-15.)
12. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
13. ^ Harrison 1990
14. ^ Wentworth 2002
15. ^ Hirayama 1994, 149-150
16. ^ Chieh, Chung. "Bond Lengths and Energies". University of Waterloo. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html. Diakses pada 2007-12-16.
17. ^ a b Stwertka 1998, p.48
18. ^ Stwertka 1998, p.49
19. ^ a b Cacace 2001, 4062
20. ^ a b Ball, Phillip (2001-09-16). "New form of oxygen found". Nature News. Retrieved 2008-01-09. 
21. ^ Lundegaard 2006, 201–04
22. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
23. ^ Shimizu 1998, 767–69
24. ^ a b c Emsley 2001, p.299
25. ^ "Air solubility in water". The Engineering Toolbox. http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html. Diakses pada 2007-12-21.
26. ^ Evans & Claiborne 2006, 88
27. ^ Lide 2003, Section 4
28. ^ "Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems". Universal Industrial Gases, Inc.. http://www.uigi.com/cryodist.html. Diakses pada 2007-12-15.
29. ^ "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF). Matheson Tri Gas. https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf. Diakses pada 2007-12-15.
30. ^ a b c d e "Oxygen Nuclides / Isotopes". EnvironmentalChemistry.com. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html. Diakses pada 2007-12-17.
31. ^ a b c Meyer 2005, 9022
32. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
33. ^ Figures given are for values up to 50 mil (80 km) above the surface
34. ^ From The Chemistry and Fertility of Sea Waters by H.W. Harvey, 1955, citing C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Harvey however notes that according to later articles in Nature the values appear to be about 3% too high.
35. ^ Emsley 2001, p.301
36. ^ Fenical 1983, "Marine Plants"
37. ^ Brown 2003, 958
38. ^ Membran tilakoid merupakan ronde kloroplas ganggang dan tumbuhan, sedangkan pada sianobakteri, dia adalah struktur membran sel sianobakteri. Kloroplas dianggarkan berevolusi dari sianobakteri yang bersimbiosis dengan tumbuhan.
39. ^ a b Raven 2005, 115–27
40. ^ Water oxidation is catalyzed by a manganese-containing enzyme complex known as the oxygen evolving complex (OEC) or water-splitting complex found associated with the lumenal side of thylakoid membranes. Manganese is an important cofactor, and calcium and chloride are also required for the reaction to occur.(Raven 2005)
41. ^ CO2 dilepaskan di ronde lain hemoglobin (lihat efek Bohr)
42. ^ "Sebagai manusia, volume normal adalah 6-8 liter per menit." [1]
43. ^ (1,8 gram)*(60 menit)*(24 jam)*(365 hari)*(6,6 miliar orang)/1.000.000=6,24 miliar ton
44. ^ Campbell 2005, 522–23
45. ^ Freeman 2005, 214, 586
46. ^ a b Berner 1999, 10955–57
47. ^ Dole 1965, 5–27
48. ^ Jastrow 1936, 171
49. ^ a b c d e Cook & Lauer 1968, p.499.
50. ^ a b c Britannica contributors 1911, "John Mayow"
51. ^ a b World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
52. ^ Morris 2003
53. ^ a b c Emsley 2001, p.300
54. ^ Priestley 1775, 384–94
55. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry and Pietrovito, Anthony (1997). "The Interactive Textbook of PFP96". University of Pennsylvania. http://www.physics.upenn.edu/courses/gladney/mathphys/Contents.html. Diakses pada 2008-01-28.
56. ^ Roscoe 1883, 38
57. ^ Namun, hasil kerjanya kebanyakan diabaikan sampai dengan tahun 1860. Hal ini sebagian disebabkan oleh keyakinan bahwa atom yang seunsur tidak hendak memiliki afinitas kimia terhadap satu sama lainnya. Selain itu, juga diakibatkan oleh kekecualian hukum Avogadro yang belum sukses diterangkan pada saat itu.
58. ^ a b Daintith 1994, p.707
59. ^ Poland - Culture, Science and Media. Condensation of oxygen and nitrogen. Retrieved on 2008-10-04.
60. ^ Emsley 2001, p.303
61. ^ a b c How Products are Made contributors, "Oxygen"
62. ^ "Goddard-1926". NASA. http://grin.hq.nasa.gov/ABSTRACTS/GPN-2002-000132.html. Diakses pada 2007-11-18.
63. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, 28
64. ^ Maksyutenko et al. 2006
65. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". http://www.lsbu.ac.uk/water/hbond.html. Diakses pada 2008-01-06.
66. ^ Selain itu, oleh karena oksigen memiliki elektronegativitas yang semakin tinggi daripada hidrogen, molekul air bersifat polar.
67. ^ Smart 2005, 214