5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 1/47

 

KIMIA LINGKUNGANKIMIA LINGKUNGAN

BAGIAN 4BAGIAN 4: HIDROSFER: HIDROSFER

1. KIMIA REDUKSI1. KIMIA REDUKSI--OKSIDASI DIOKSIDASI DI

AIR ALAMIAIR ALAMI

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 2/47

 

PERSAMAAN REDOKSPERSAMAAN REDOKS

Reaksi redoks sangat penting dalam kimiaReaksi redoks sangat penting dalam kimialingkungan air alami dan air buanganlingkungan air alami dan air buangan

Reduksi oksigen oleh bahan organik di danauReduksi oksigen oleh bahan organik di danau

mengakibatkan turunnya konsentrasi oksigenmengakibatkan turunnya konsentrasi oksigenyang berakibat fatal terhadap ikan.yang berakibat fatal terhadap ikan.

Laju oksidasi buangan sangat penting padaLaju oksidasi buangan sangat penting padapengoperasian instalasi pengolahan buangan.pengoperasian instalasi pengolahan buangan.

Reduksi besi (III) menjadi besi(II) terlarut diReduksi besi (III) menjadi besi(II) terlarut didalam reservoar menyebabkan masalahdalam reservoar menyebabkan masalahpenyisihan besi di dalam instalasi pengolahanpenyisihan besi di dalam instalasi pengolahanair.air.

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 3/47

 

PERSAMAAN REDOKSPERSAMAAN REDOKS

Oksidasi pupuk amonia menjadi ion nitrat di dalamOksidasi pupuk amonia menjadi ion nitrat di dalam

tanah merupakan proses yang penting agar tanah merupakan proses yang penting agar 

nitrogen ada dalam bentuk yang dapat diasimilasinitrogen ada dalam bentuk yang dapat diasimilasi

oleh tanah.oleh tanah.

Kebanyakan reaksi redoks yang penting dikatalisaKebanyakan reaksi redoks yang penting dikatalisa

oleh mikroorganisma. Bakteri adalah katalis untukoleh mikroorganisma. Bakteri adalah katalis untuk

reaksi antara molekul oksigen dan bahan organik,reaksi antara molekul oksigen dan bahan organik,reduksi besi (III) menjadi besi(II) atau oksidasireduksi besi (III) menjadi besi(II) atau oksidasi

amonia menjadi nitrat.amonia menjadi nitrat.

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 4/47

 

PERSAMAAN REDOKSPERSAMAAN REDOKS

 Analogi terhadap reaksi asam basa. Aktivitas ion Analogi terhadap reaksi asam basa. Aktivitas ionhidrogenhidrogen

digunakan untuk mengekspresikan keasamandigunakan untuk mengekspresikan keasaman

atau kebasaan air:atau kebasaan air: Air dengan konsentrasi ion hidrogen tinggi Air dengan konsentrasi ion hidrogen tinggi asamasam

 Air dengan konsentrasi ion hidrogen rendah Air dengan konsentrasi ion hidrogen rendah basabasa

analogi terhadapanalogi terhadap

 Air dengan aktivitas elektron tinggi Air dengan aktivitas elektron tinggi pereduksipereduksi Air dengan aktivitas elektron rendah Air dengan aktivitas elektron rendah

pengoksidasipengoksidasi

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 5/47

 

PERSAMAAN REDOKSPERSAMAAN REDOKS

Suatu atom, molekul atau ion melakukan:Suatu atom, molekul atau ion melakukan:

oksidasioksidasi: jika kehilangan elektron: jika kehilangan elektron

reduksireduksi : jika menerima elektro: jika menerima elektro

Definisi lain:Definisi lain:

unsur pengoksidasi: substansi yang dapatunsur pengoksidasi: substansi yang dapat

menerima elektronmenerima elektron unsur pereduksi : substansi yang dapatunsur pereduksi : substansi yang dapatmemberikan elektronmemberikan elektron

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 6/47

 

REDOKS SEDERHANAREDOKS SEDERHANA

HH2200 2 H2 H++ -- 2e2e

ClCl2200 + 2e+ 2e 2 Cl2 Cl--

HH22

00

+ Cl+ Cl2200

2 H2 H++

+ 2 Cl+ 2 Cl--

Contoh lain:Contoh lain:

4 Fe4 Fe00 + 3 O+ 3 O2200 2 Fe2 Fe22

3+3+ OO3322--

MgMg00 + H+ H22 + SO+ SO4422-- MgMg2+2+SOSO44

22-- + H+ H2200

2 Fe2 Fe2+2+ + Cl+ Cl2200 2 Fe2 Fe3+3+ + 2 Cl+ 2 Cl--

2 I2 I-- + Cl+ Cl2200 II22

00 + 2 Cl+ 2 Cl--

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 7/47

REDOKS KOMPLEKSREDOKS KOMPLEKS

Memerlukan adanya senyawa ketiga,Memerlukan adanya senyawa ketiga,

misalnya asam atau air.misalnya asam atau air.

Jika unsur pengoksidasi merupakanJika unsur pengoksidasi merupakan

senyawa yang mengandung oksigen,senyawa yang mengandung oksigen,

seperti KMnOseperti KMnO44, K, K22Cr Cr 22OO77 dll., salah satudll., salah satuproduk adalah air.produk adalah air.

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 8/47

OKSIGEN TERLARUTOKSIGEN TERLARUT

Unsur pengoksidasi yang paling penting di air Unsur pengoksidasi yang paling penting di air 

alamialami oksigen molekular terlarut, O2. Dalamoksigen molekular terlarut, O2. Dalam

reaksi, setiap atom oksigen direduksi dari bentukreaksi, setiap atom oksigen direduksi dari bentuk

oksidasi 0 menjadi bentukoksidasi 0 menjadi bentuk --2 dalam H2O atau OH2 dalam H2O atau OH--. Reaksi paruh yang terjadi dalam larutan asam:. Reaksi paruh yang terjadi dalam larutan asam:

O2 + 4 H+ + 4 eO2 + 4 H+ + 4 e-- 2 H2O2 H2O

sedangkan yang terjadi dalam larutan basa adalah:sedangkan yang terjadi dalam larutan basa adalah:

O2 + 2 H2O + 4 eO2 + 2 H2O + 4 e-- 4 OH4 OH--

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 9/47

OKSIGEN TERLARUTOKSIGEN TERLARUT

KonsentrasiKonsentrasi DODO didi dalamdalam air air kecilkecil tidaktidak stabilstabil daridari segisegi

ekologiekologi.. UntukUntuk reaksireaksi ::

OO2 (g)2 (g) mm OO2 (2 (aqaq))

KelarutanKelarutan gasgas meningkatmeningkat,, jika jika temperatur temperatur turunturun  jumlah jumlah OO22

yangyang terlarutterlarut padapada 00ooC (1,7C (1,7 ppmppm)) lebihlebih besar besar daripadadaripada

yangyang terlarutterlarut padapada 3535ooC (7,0C (7,0 ppmppm).).

PencemaranPencemaran termaltermal keadaankeadaan dimanadimana sungaisungai atauatau air air 

danaudanau yangyang dipanaskandipanaskan secarasecara buatanbuatan akanakan

mengandungmengandung oksigenoksigen lebihlebih rendahrendah daripadadaripada air yangair yang

dingindingin

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 10/47

KEBUTUHAN OKSIGENKEBUTUHAN OKSIGEN

SenyawaSenyawa yangyang umumnyaumumnya dioksidasidioksidasi oleholeh DODO didi dalamdalam air air 

adalahadalah materimateri organikorganik yangyang memilikimemiliki sifatsifat biologibiologi,, sepertiseperti

materimateri tumbuhantumbuhan matimati dandan buanganbuangan hewanhewan..

UntukUntuk penyederhanaanpenyederhanaan,, biasanyabiasanya materimateri organikorganikdiasumsikandiasumsikan sepenuhnyasepenuhnya sebagaisebagai karbohidratkarbohidrat

terpolimerisasiterpolimerisasi,, dengandengan formula CHformula CH22O:O:

CHCH22O (O (aqaq) + O) + O22((aqaq)) COCO22(g) + H(g) + H22O(O(aqaq))

karbohidratkarbohidrat DODO didi dalamdalam air air juga juga dikonsumsidikonsumsi oleholeh oksidasioksidasi ammoniaammonia

terlarutterlarut (NH(NH33)) dandan ion ammonium (NHion ammonium (NH44++)) menjadimenjadi ionion nitratnitrat

(NO(NO33--).).

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 11/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) Biochemical Oxygen Demand (BOD)Biochemical Oxygen Demand (BOD)  jumlah jumlah oksigenoksigen

yangyang dikonsumsidikonsumsi untukuntuk mengoksidasimengoksidasi materimateri organikorganik

terlarutterlarut didalamdidalam samplesample secarasecara biokimiabiokimia reaksireaksi oksidasioksidasi

dikatalisadikatalisa oleholeh kerjakerja mikroorganismamikroorganisma yangyang adaada didi dalamdalam air air alamialami..

TesTes BODBOD secarasecara luasluas digunakandigunakan untukuntuk menentukanmenentukan

kekuatankekuatan polusipolusi daridari buanganbuangan domestikdomestik dandan industriindustri

oksigenoksigen yangyang diperlukandiperlukan oleholeh buanganbuangan tersebuttersebut jika jika

dibuangdibuang keke perairanperairan alamialami padapada kondisikondisi aerobaerob..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 12/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) TesTes BODBOD merupakanmerupakan prosedur prosedur bioassaybioassay

mengikutsertakanmengikutsertakan pengukuranpengukuran oksigenoksigen yangyang dikonsumsidikonsumsi

oleholeh organismaorganisma hiduphidup ((terutamaterutama bakteribakteri)) saatsaat

menggunakanmenggunakan bahanbahan organikorganik yangyang terkandungterkandung didalamdidalambuanganbuangan padapada kondisikondisi yangyang dibuatdibuat samasama mendekatimendekati kondisikondisi

alamalam

TesTes BODBOD dapatdapat dikatakandikatakan sebagaisebagai prosedur prosedur oksidasioksidasi

basahbasah dimanadimana organismaorganisma hiduphidup berperanberperan sebagaisebagai mediamedia

oksidasioksidasi bahanbahan organikorganik menjadimenjadi karbonkarbon dioksidadioksida dandan air.air.

JikaJika samplesample diperkirakandiperkirakan memilikimemiliki nilainilai BODBOD tinggitinggi

samplesample harusharus diencerkandiencerkan terlebihterlebih dahuludahulu dengandengan air air murnimurni..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 13/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) HubunganHubungan kuantitatif kuantitatif antaraantara jumlah jumlah oksigenoksigen yangyang

dibutuhkandibutuhkan untukuntuk konversikonversi sejumlahsejumlah tertentutertentu bahanbahan organikorganik

menjadimenjadi karbonkarbon dioksidadioksida, air , air dandan amoniaamonia::

CCnnHHaaOObbNNcc + (n + a/4+ (n + a/4 ± ± b/2b/2 -- ¾c)O¾c)O22

nCOnCO22 + (a/2+ (a/2 ± ± 3/2 c)H3/2 c)H22O + cNHO + cNH33

ReaksiReaksi oksidasioksidasi dalamdalam testes BODBOD merupakanmerupakan hasilhasil aktivitasaktivitas

biologibiologi dandan lajulaju reaksireaksi ditentukanditentukan oleholeh jumlah jumlah populasipopulasi

bakteribakteri dandan temperatur temperatur..

NilaiNilai BODBOD dapatdapat dihitungdihitung secarasecara teoritisteoritis.. SebagaiSebagai contohcontoh,,

oksidasioksidasi glukosaglukosa menjadimenjadi karbonkarbon dioksidadioksida dandan air air 

memerlukanmemerlukan 192 gram192 gram oksigenoksigen per molper mol atauatau 1,065 mg1,065 mg

oksigenoksigen per per miligrammiligram glukosaglukosa:: CC66HH1212OO66 + 6O+ 6O22 6CO6CO22 + 6H+ 6H22OO

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 14/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) StudiStudi kinetikakinetika reaksireaksi BODBOD memperlihatkanmemperlihatkan bahwabahwa reaksireaksi iniini

mengikutimengikuti ordeorde pertamapertama atauatau lajulaju reaksireaksi sebandingsebanding dengandengan

 jumlah jumlah organikorganik teroksidasiteroksidasi yangyang tersisatersisa padapada suatusuatu waktuwaktu

tertentutertentu yangyang dilakukandilakukan oleholeh populasipopulasi organismaorganisma aktif aktif..PadaPada saatsaat organismaorganisma mencapaimencapai tingkattingkat dimanadimana variasivariasi

yangyang terjaditerjadi relatif relatif kecilkecil,, lajulaju reaksireaksi dikontroldikontrol oleholeh jumlah jumlah

makananmakanan yangyang tersediatersedia untukuntuk organismaorganisma dandan

diekspresikandiekspresikan sebagaisebagai::

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 15/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD)--dCdC//dtdt ww CC atauatau --dCdC//dtdt = k¶ C= k¶ C

dengandengan::

C:C: konsentrasikonsentrasi bahanbahan organikorganik teroksidasiteroksidasi ((polutanpolutan)) padapada

waktuwaktu awalawal reaksireaksi

tt :: lamanyalamanya reaksireaksi berjalanberjalan

k¶k¶ :: konstantakonstanta lajulaju reaksireaksi

PersamaanPersamaan diatasdiatas menunjukkanmenunjukkan bahwabahwa lajulaju reaksireaksi

secarasecara perlahanperlahan berkurangberkurang jika jika konsentrasikonsentrasi makananmakanan atauatau

bahanbahan organikorganik, C,, C, berkurangberkurang..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 16/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) DalamDalam halhal BOD,BOD, biasanyabiasanya digunakandigunakan LL sebagaisebagai gantiganti C,C,

dimanadimana LL adalahadalah kebutuhankebutuhan ultimatultimat dandan ekspresinyaekspresinya::

--ddLL//dtdt == k¶k¶LL

yangyang menggambarkanmenggambarkan lajulaju perusakanperusakan bahanbahan organikorganik..

KarenaKarena oksigenoksigen yangyang digunakandigunakan dalamdalam stabilisasistabilisasi bahanbahan

organikorganik adaada dalamdalam rasiorasio langsunglangsung dengandengan jumlah jumlah bahanbahan

organikorganik teroksidasiteroksidasi

memungkinkanmemungkinkan untukuntukmenginterpretasikanmenginterpretasikan LL dalamdalam bahanbahan organikorganik polutanpolutan,, atauatau

oksigenoksigen yangyang digunakandigunakan..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 17/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) BerdasarkanBerdasarkan integrasiintegrasi persamaanpersamaan diatasdiatas::

LLtt//LL = e= e--k¶tk¶t = 10= 10--ktkt

dandan dihasilkandihasilkan k = k¶/2,303. Formulak = k¶/2,303. Formula iniini menyatakanmenyatakan jumlah jumlah polutanpolutan

tersisatersisa setelahsetelah waktuwaktu oksidasioksidasi tt adalahadalah fraksifraksi LL yangyang dinyatakandinyatakan dalamdalam

1010--ktkt..

DalamDalam kebanyakankebanyakan kasuskasus,, lebihlebih diutamakandiutamakan nilainilai BOD yangBOD yang biasanyabiasanya

ditentukanditentukan oleholeh testes aktualaktual dengandengan pengukuranpengukuran oksigenoksigen terlarutterlarut..

SeringkaliSeringkali dinyatakandinyatakan sebagaisebagai BOD 5BOD 5 harihari atauatau BODBOD padapada waktuwaktu

tertentutertentu lainnyalainnya. Hal. Hal iniini dinyatakandinyatakan sebagaisebagai:: y =y = LL (1(1 ± ± 1o1o--ktkt))

dengandengan y = BOD paday = BOD pada waktuwaktu t,t, LL = BOD total= BOD total atauatau ultimatultimat.. NilaiNilai kk harusharus

ditentukanditentukan berdasarkanberdasarkan percobaanpercobaan..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 18/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) KarenaKarena reaksireaksi BODBOD sangatsangat mendekatimendekati tipetipe reaksireaksi ordeorde

pertamapertama, plot, plot jumlah jumlah bahanbahan organikorganik tersisatersisa terhadapterhadap waktuwaktu

akanakan menghasilkanmenghasilkan kurvakurva parabola.parabola. BentukBentuk kurvakurva iniini juga juga

terjaditerjadi bilabila dibuatdibuat plotplot antaraantara oksigenoksigen yangyang terpakaiterpakaiterhjadapterhjadap waktuwaktu,, karenakarena oksigenoksigen terpakaiterpakai berbandingberbanding

langsunglangsung dengandengan jumlah jumlah bahanbahan organikorganik teroksidasiteroksidasi padapada

oksidasioksidasi biokimiabiokimia..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 19/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) PerubahanPerubahan dalamdalam bahanbahan organikorganik selamaselama oksidasioksidasi biologibiologi

air air--air air terpolusiterpolusi padapada kondisikondisi aerobaerob

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 20/47

BIOCHEMICAL OXYGENBIOCHEMICAL OXYGEN

DEMAND (BOD)DEMAND (BOD) KurvaKurva BODBOD

(a)(a) kurvakurva normalnormal untukuntuk oksidasioksidasi bahanbahan organikorganik

(b)(b) pengaruhpengaruh nitrifikasinitrifikasi

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 21/47

CHEMICAL OXYGEN DEMANDCHEMICAL OXYGEN DEMAND

(COD)(COD) PenetapanPenetapan kebutuhankebutuhan oksigenoksigen yangyang lebihlebih cepatcepat dapatdapat dilakukandilakukan

dengandengan mengevaluasimengevaluasi Chemical Oxygen Demand (COD)Chemical Oxygen Demand (COD) darridarri suatusuatu

sampelsampel air.air.

IonIon dikromatdikromat, Cr , Cr 22OO7722--,, dapatdapat dilarutkandilarutkan dalamdalam bentukbentuk salahsalah satusatu

garamnyagaramnya sepertiseperti NaNa22Cr Cr 22OO77 dalamdalam asamasam sulfatsulfat unsur unsur pengoksidasipengoksidasi

kuatkuat

TesTes CODCOD sangatsangat luasluas digunakandigunakan sebagaisebagai alatalat pengukuranpengukuran kekuatankekuatan

organikorganik bahanbahan domestikdomestik dandan industriindustri.. TesTes iniini mengukur mengukur kandungankandunganorganikorganik sebagaisebagai jumlah jumlah totaltotal oksigenoksigen yangyang diperlukandiperlukan untukuntuk oksidasioksidasi

bahanbahan organikorganik menjadimenjadi karbonkarbon dioksidadioksida dandan air.air.

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 22/47

CHEMICAL OXYGEN DEMANDCHEMICAL OXYGEN DEMAND

(COD)(COD) SelamaSelama penentuanpenentuan COD,COD, bahanbahan organikorganik dikonversidikonversi menjadimenjadi karbonkarbon

dioksidadioksida dandan air air dengandengan mengabaikanmengabaikan kemampuankemampuan asimilasiasimilasi biologibiologi..

SebagaiSebagai contohcontoh,, glukosaglukosa dandan ligninlignin dapatdapat dioksidasidioksidasi secarasecara sempurnasempurna..

HasilnyaHasilnya,, nilainilai CODCOD lebihlebih besar besar daripadadaripada nilainilai BODBOD dandan dapatdapat jauh jauh

lebihlebih besar besar jika jika bahanbahan organikorganik yangyang resistanresistan terhadapterhadap degradasidegradasibiologibiologi adaada dalamdalam jumlah jumlah yangyang berartiberarti..

SalahSalah satusatu keterbatasanketerbatasan testes CODCOD adalahadalah ketidakmampuannyaketidakmampuannya untukuntuk

membedakanmembedakan antaraantara bahanbahan organikorganik yangyang mudahmudah dandan sukar sukar 

terdegradasiterdegradasi secarasecara biologibiologi.. SebagaiSebagai tambahantambahan,, testes CODCOD tidaktidak

memberikanmemberikan buktibukti lajulaju degradasidegradasi secarasecara biologibiologi daridari bahanbahan--bahanbahan yangyangdapatdapat terstabilisasiterstabilisasi padapada kondisikondisi alamiahalamiah..

KeuntunganKeuntungan utamautama testes CODCOD adalahadalah diperlukandiperlukan waktuwaktu yangyang pendekpendek

untukuntuk evaluasievaluasi.. PenetapanPenetapan nilainilai CODCOD dapatdapat dibuatdibuat dalamdalam 3 jam3 jam

((bandingkanbandingkan terhadapterhadap testes BOD yangBOD yang memerlukanmemerlukan waktuwaktu 55 harihari).).

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 23/47

TOC DAN DOCTOC DAN DOC

TOC (Total Organic Carbon)TOC (Total Organic Carbon) digunakandigunakan

untukuntuk mengetahuimengetahui materimateri organicorganic

tersuspensitersuspensi dandan terlarutterlarut didi dalamdalam air.air.

DOC (Dissolved Organic Carbon)DOC (Dissolved Organic Carbon)

digunakandigunakan hanyahanya untukuntuk mengetahuimengetahui materimateriorganic yangorganic yang benar benar--benar benar terlarutterlarut..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 24/47

DEKOMPOSISI SENYAWADEKOMPOSISI SENYAWA

ORGANIK SECARA ANAEROBORGANIK SECARA ANAEROB MateriMateri organikorganik terlarutterlarut akanakan terdekomposisiterdekomposisi didi dalamdalam air air dandan kondisikondisi

anaerobikanaerobik ((bebasbebas oksigenoksigen)) jika jika bakteribakteri yangyang tepattepat adaada didi dalamdalam air air 

tersebuttersebut..

BakteriBakteri bekerjabekerja padapada karbonkarbon beberapabeberapa karbonkarbon dioksidasidioksidasi ((menjadimenjadiCOCO22)) dandan sisanyasisanya direduksidireduksi ((menjadimenjadi CHCH44):):

bakteribakteri

2 CH2 CH22OO CHCH44 + CO+ CO22

materimateri organikorganik metanametana karbondioksidakarbondioksida

reaksireaksi fermentasifermentasi

ReaksiReaksi fermentasifermentasi unsur unsur pengosidasipengosidasi dandan pereduksipereduksi keduakedua--duanyaduanya

adalahadalah materimateri organikorganik..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 25/47

DEKOMPOSISI SENYAWADEKOMPOSISI SENYAWA

ORGANIK SECARA ANAEROBORGANIK SECARA ANAEROB UmumUmum ditemuiditemui adanyaadanya kondisikondisi aerobaerob dandan anaerobanaerob didi berbagaiberbagai bagianbagian

padapada danaudanau yangyang samasama padapada suatusuatu waktuwaktu tertentutertentu,, terutamaterutama padapada

musimmusim panaspanas,, jika jika stratifikasistratifikasi stabilstabil padapada lapisanlapisan--lapisanlapisan terpisahterpisah

terjaditerjadi ((Gambar Gambar 2.3)2.3)

Gambar Gambar 2.3.2.3. StratifikasiStratifikasi danaudanau didi musimmusim panaspanas memperlihatkanmemperlihatkan bentukbentuktipikaltipikal daridari unsur unsur utamautama yangyang terkandungterkandung

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 26/47

DEKOMPOSISI SENYAWADEKOMPOSISI SENYAWA

ORGANIK SECARA ANAEROBORGANIK SECARA ANAEROB

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 27/47

DEKOMPOSISI SENYAWADEKOMPOSISI SENYAWA

ORGANIK SECARA ANAEROBORGANIK SECARA ANAEROB PadaPada musimmusim panaspanas air air padapada bagianbagian atasatas danaudanau dihangatkandihangatkan oleholeh

absorbsiabsorbsi sinar sinar mataharimatahari yangyang digunakandigunakan oleholeh materimateri biologibiologi padapada

bagianbagian bawahbawah yangyang tidaktidak tercapaitercapai penetrasipenetrasi sinar sinar mataharimatahari akanakan tetaptetap

dingindingin..

bagianbagian atasatas biasanyabiasanya mengandungmengandung level DO yanglevel DO yang mendekatimendekati jenuh jenuh adanyaadanya kontakkontak antaraantara bagianbagian atasatas dengandengan udaraudara dandan kehadirankehadiran OO22

yangyang dihasilkandihasilkan daridari fotosintesafotosintesa oleholeh algae.algae.

kondisikondisi didi lapisanlapisan atasatas adalahadalah aerobaerob adanyaadanya unsur unsur--unsur unsur dalamdalam

bentukbentuk teroksidasiteroksidasi::

karbonkarbon sebagaisebagai COCO22 atauatau HH22COCO33 atauatau HCOHCO33--

sulfur sulfur sebagaisebagai SOSO4422--

nitrogennitrogen sebagaisebagai NONO33--

besibesi sebagaisebagai Fe(OH)Fe(OH)33 yangyang tidaktidak larutlarut

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 28/47

DEKOMPOSISI SENYAWADEKOMPOSISI SENYAWA

ORGANIK SECARA ANAEROBORGANIK SECARA ANAEROB padapada bagianbagian bawahbawah, air , air kekurangankekurangan oksigenoksigen,, karenakarena tidaktidak adaada kontakkontak

dengandengan udaraudara dandan karenakarena OO22 dikonsumsidikonsumsi untukuntuk dekomposisidekomposisi materimateri

biologibiologi kondisikondisi anaerobanaerob unsur unsur dalamdalam bentukbentuk tereduksitereduksi::

karbonkarbon sebagaisebagai CHCH44

sulfur sulfur sebagaisebagai HH22SS

nitrogennitrogen sebagaisebagai NHNH33 dandan NHNH44++

besibesi sebagaisebagai FeFe2+2+ yangyang larutlarut

PadaPada musimmusim dingindingin lapisanlapisan bagianbagian atasatas didinginkandidinginkan oleholeh udaraudara dingindingin

yangyang melewatinyamelewatinya lamalama kelamaankelamaan air yangair yang kayakaya oksigenoksigen padapada

bagianbagian atasatas memilikimemiliki densitasdensitas yangyang lebihlebih tinggitinggi daripadadaripada bagianbagian bawahbawah

gravitygravity mengakibatkanmengakibatkan adanyaadanya pencampuranpencampuran antaraantara keduakedua lapisanlapisan

lingkunganlingkungan bagianbagian bawahbawah danaudanau biasanyabiasanya dalamdalam kondisikondisi aerobaerob..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 29/47

SKALASKALA pEpE::

 AKTIVITAS ELEKTRON, AKTIVITAS ELEKTRON, pEpE pH =pH = -- log [Hlog [H++], [H], [H++]:]: aktivitasaktivitas ion Hion H++ didalamdidalam larutanlarutan

pEpE == -- log (log (aaee), (), (aaee) :) : aktivitasaktivitas elektronelektron dalamdalam larutanlarutan

DefinisiDefinisi termodinamikatermodinamika konsepkonsep pEpE diberikandiberikan oleholeh StummStumm dandan MorganMorgan

berdasarkanberdasarkan persamaanpersamaan ::

2H2H++((aqaq)) + 2 e+ 2 e-- HH2(g)2(g)

contohcontoh :: padapada 252500

CC didalamdidalam air air murnimurni ::KonsentrasiKonsentrasi ion hydrogen = 1 X 10ion hydrogen = 1 X 10--77 MM

 Aktivitas Aktivitas hydrogen = 1 X 10hydrogen = 1 X 10--77 pH =7 pH =7

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 30/47

SKALASKALA pEpE::

 AKTIVITAS ELEKTRON, AKTIVITAS ELEKTRON, pEpE  Aktivitas Aktivitas elektronelektron didefinisikandidefinisikan sepertiseperti persamaanpersamaan diatasdiatas::

JikaJika HH++((agag)) dalamdalam keadaankeadaan setimbangsetimbang dengandengan gas Hgas H22 padapada tekanantekanan 11

atmatm,, aktivitasaktivitas elektronelektron didi dalamdalam mediummedium adalahadalah 1,001,00 dandan pEpE adalahadalah 0.0.

JikaJika aktivitasaktivitas electronelectron ditingkatkanditingkatkan 10 kali (10 kali (padapada kasuskasus dimanadimana HH++((agag))

padapada aktivitasaktivitas 0,10,1 adaada dalamdalam kesetimbangankesetimbangan dengandengan HH22 padapada aktivitasaktivitas

1,00),1,00), aktivitasaktivitas elektronelektron = 10,= 10, pEpE == --1,01,0

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 31/47

SKALASKALA pEpE: POTENSIAL ELEKTRODA,: POTENSIAL ELEKTRODA,

pEpE dandan PERSAMAAN NERNSTPERSAMAAN NERNST

KecenderunganKecenderungan permukaanpermukaan logamlogam untukuntuk melakukanmelakukan oksidarioksidari

merupakanmerupakan halhal pentingpenting dalamdalam korosikorosi dandan kontaminasikontaminasi air air oleholeh logamlogam

beratberat..

SebagaiSebagai contohcontoh :: tembagatembaga biasanyabiasanya ditemukanditemukan padapada kondisikondisi rendahrendah((tidaktidak berbahayaberbahaya)) didi dalamdalam tap water tap water sebagaisebagai hasilhasil reaksireaksi redoksredoks bolakbolak

balikbalik

CuCu2+2+ + 2e+ 2e-- CuCu

menggambarkanmenggambarkan kesetimbangankesetimbangan antaraantara ion Cu (ion Cu (pengoksidasipengoksidasi)) dandan

bentukbentuk tereduksitereduksi,, logamlogam tembagatembaga..

JikaJika larutanlarutan ion Cuion Cu2+2+ setimbangsetimbang dengandengan logamlogam Cu,Cu, aktivitasaktivitas elektronelektron

ditentukanditentukan oleholeh ((kecenderungankecenderungan relative) Curelative) Cu2+2+ untukuntuk menangkapmenangkap

elektronelektron dandan logamlogam CuCu untukuntuk melepaskannyamelepaskannya..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 32/47

SKALASKALA pEpE: POTENSIAL ELEKTRODA,: POTENSIAL ELEKTRODA,

pEpE dandan PERSAMAAN NERNSTPERSAMAAN NERNST

PengukuranPengukuran fisikfisik terhadapterhadap kecenderungankecenderungan iniini dapatdapat dibuatdibuat dengandengan selsel

yangyang terdiriterdiri daridari elektrodaelektroda hidrogenhidrogen standar standar yangyang dihubungkandihubungkan dengandengan

elektrodaelektroda setengahsetengah selsel Cu.Cu. TeganganTegangan potensialpotensial yangyang terukur terukur adalahadalah

potensialpotensial elektrodaelektroda, E., E.

PersamaanPersamaan NernstNernst digunakandigunakan untukuntuk menghitungmenghitung pengaruhpengaruh perbedaanperbedaan

aktivitasaktivitas--aktivitasaktivitas potensialpotensial elektrodaelektroda.. JikaJika konsentrasikonsentrasi ion Cuion Cu2+2+

meningkatmeningkat didi dalamdalam setengahsetengah selsel Cu Cu potensialpotensial elektrodaelektroda CuCu

menjadimenjadi lebihlebih (+).(+).

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 33/47

SKALASKALA pEpE: POTENSIAL ELEKTRODA,: POTENSIAL ELEKTRODA,

pEpE dandan PERSAMAAN NERNSTPERSAMAAN NERNST PersamaanPersamaan Nernst :Nernst :

CuCu2+2+ + 2e+ 2e-- Cu Cu

E = EE = E00 + (2,303RT/+ (2,303RT/nFnF) log[Cu) log[Cu2+2+]]

dengandengan ::EE :: PotensialPotensial elektrodaelektroda CuCu vsvs elektrodaelektroda hydrogenhydrogen standar standar 

RR :: KonstantaKonstanta gas molar gas molar 

TT ::Temperatur Temperatur absoluteabsolute

nn ::JumlahJumlah elektronelektron didi dalamdalam reaksireaksi

FF ::KonstantaKonstanta FaradayFaraday

[Cu[Cu2+2+]] ::KonsentrasiKonsentrasi ion Cuion Cu2+2+((untukuntuk larutanlarutan encer encer))

 Aktivitas Aktivitas logamlogam CuCu tidaktidak adaada,, karenakarena secarasecara definisidefinisi = 1= 1

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 34/47

SKALASKALA pEpE: POTENSIAL ELEKTRODA,: POTENSIAL ELEKTRODA,

pEpE dandan PERSAMAAN NERNSTPERSAMAAN NERNST PadaPada 2525ooC :C :

E = 0,337 + (0,0591/2) log [CuE = 0,337 + (0,0591/2) log [Cu2+2+]]

untukuntuk reaksireaksi redoksredoks ::

E = EE = E00 + (2,303RT/+ (2,303RT/nFnF) log {[) log {[reaktanreaktan]/[]/[produkproduk]}]}

PadaPada 2525ooC :C :E = EE = E00 + (0,0591/n) log {[+ (0,0591/n) log {[reaktanreaktan]/[]/[produkproduk]}]}

SecaraSecara termodinamikatermodinamika ::

PadaPada 2525ooC :C :

pEpE = E/(2,303RT/F) = E/0,0591= E/(2,303RT/F) = E/0,0591

pEpE00 = E= E00/(2,303RT/F) = E/(2,303RT/F) = E00/0,0591/0,0591

pEpE = pE= pE00 + (1/n) log {[+ (1/n) log {[reaktanreaktan]/[]/[produkproduk]}]}

IngatIngat :: pEpE == -- log (log (aktivitasaktivitas electron)electron)

-- log Elog E

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 35/47

SKALASKALA pEpE: PERSAMAAN NERNST: PERSAMAAN NERNST

DAN KESETIMBANGAN KIMIADAN KESETIMBANGAN KIMIA

SelainSelain pengukuranpengukuran langsunglangsung potensialpotensial elektrodaelektroda,, reaksireaksi::

CuCu2+2+ ++ PbPb Cu + PbCu + Pb2+2+

akanakan terjaditerjadi sampaisampai konsentrasikonsentrasi ion Pbion Pb2+2+ menjadimenjadi sangatsangat tinggitinggi,, dandan

konsentrasikonsentrasi CuCu2+2+ menjadimenjadi sangatsangat rendahrendah,, kemudiankemudian reaksireaksi berhentiberhenti..

SistemSistem dalamdalam keadaankeadaan setimbangsetimbang,, karenakarena tidaktidak adaada aliranaliran arusarus, E = 0., E = 0.

KonstantaKonstanta kesetimbangankesetimbangan untukuntuk reaksireaksi::

K = [PbK = [Pb2+2+]/[Cu]/[Cu2+2+]]

dandan konsentrasikonsentrasi--konsentrasikonsentrasi relatif relatif ionion--ion Pbion Pb2+2+ dandan CuCu2+2+ harusharus cocokcocok

dengandengan nilainilai K.K.

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 36/47

SKALASKALA pEpE: PERSAMAAN NERNST: PERSAMAAN NERNST

DAN KESETIMBANGAN KIMIADAN KESETIMBANGAN KIMIA

JikaJika E = 0,E = 0, pEpE = 0= 0

E = EE = E00 -- (0,0591/2) log {[Pb(0,0591/2) log {[Pb2+2+]/[Cu]/[Cu2+2+]}]}

0,00 = 0,4630,00 = 0,463 ± ± (0,0591/2) log K(0,0591/2) log K

pEpE = pE= pE00 -- (1/2) log {[Pb(1/2) log {[Pb2+2+]/[Cu]/[Cu2+2+]}]}

0,00 = 7,840,00 = 7,84 ± ± (1/2) log K(1/2) log K

log K = 15,7log K = 15,7

SecaraSecara umumumum::log K = (nFElog K = (nFE00)/(2,303RT) = (nE)/(2,303RT) = (nE00)/0,0591)/0,0591

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 37/47

PERSAMAAN NERNST DANPERSAMAAN NERNST DAN

KESETIMBANGAN KIMIA: BATASANKESETIMBANGAN KIMIA: BATASAN pEpE DIDI

DALAM AIRDALAM AIR  Air  Air dapatdapat dioksidasidioksidasi sebagaisebagai::

2H2H22OO OO22 + 4H+ 4H++ + 4e+ 4e--

atauatau dapatdapat direduksidireduksi::

2H2H22O + 2eO + 2e-- HH22 + 2OH+ 2OH--

KeduaKedua reaksireaksi diatasdiatas menentukanmenentukan batasanbatasan pEpE didalamdidalam air. Padaair. Pada sisisisi

oksidatif oksidatif ((nilainilai pEpE relatif relatif lebihlebih positif positif),), nilainilai pEpE dibatasidibatasi oleholeh oksidasioksidasi air.air.

EvolusiEvolusi HH22 membatasimembatasi nilainilai pEpE padapada sisisisi reduktif reduktif 

ReaksiReaksi--reaksireaksi diatasdiatas melibatkanmelibatkan ionion hidrogenhidrogen atauatau ionion hidroksidahidroksida

sehinggasehingga reaksireaksi--reaksireaksi tersebuttersebut tergantungtergantung pada pH.pada pH.

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 38/47

PERSAMAAN NERNST DANPERSAMAAN NERNST DAN

KESETIMBANGAN KIMIA: BATASANKESETIMBANGAN KIMIA: BATASAN pEpE DIDI

DALAM AIRDALAM AIR KondisiKondisi batas yangbatas yang umumnyaumumnya dipilihdipilih::

untukuntuk batasbatas oksidatif oksidatif adalahadalah tekanantekanan OO22= 1= 1 atmatm

untukuntuk batasbatas reduktif reduktif adalahadalah tekanantekanan HH22 = 1= 1 atmatm

KondisiKondisi--kondisikondisi batasbatas iniini menujumenuju untukuntuk memperolehmemperoleh persamaanpersamaan--

persamaanpersamaan yangyang berhubunganberhubungan dengandengan batasbatas--batasbatas kestabilankestabilan air air 

terhadapterhadap pH.pH.

UntukUntuk reaksireaksi::

2H2H22

OO OO22

+ 4H+ 4H++ + 4e+ 4e-- dan padadan pada ppoo

= 1 atm= 1 atm

¼ O¼ O22 + H+ H++ + e+ e-- ½ H½ H22OO pEpE00 = 20,75= 20,75

pEpE = pE= pE00 + log (p+ log (p001/41/4 [H[H++])])

pEpE = 20,75= 20,75 ± ± pHpH

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 39/47

PERSAMAAN NERNST DANPERSAMAAN NERNST DAN

KESETIMBANGAN KIMIA: BATASANKESETIMBANGAN KIMIA: BATASAN pEpE DIDI

DALAM AIRDALAM AIRPersamaanPersamaan iniini mendefinisikanmendefinisikan batasbatas oksidasioksidasi kestabilankestabilan air.air. PadaPada pHpH

tertentutertentu,, nilainilai pEpE yangyang menjadimenjadi lebihlebih positif positif daripadadaripada yangyang diperolehdiperoleh

padapada persamaanpersamaan iniini,, tidaktidak dapatdapat diperolehdiperoleh padapada kesetimbangankesetimbangan didi

dalamdalam air yangair yang kontakkontak dengandengan atmosfer atmosfer..

HubunganHubungan pEpE--pHpH untukuntuk batasbatas reduksireduksi air:air:

HH++ + e+ e-- ½ H½ H22 pEpE00 = 0,00= 0,00

pEpE = pE= pE00 + log [H+ log [H++]]

pEpE == --pHpH

UntukUntuk air air alamialami (pH = 7)(pH = 7) kisarankisaran pEpE dalamdalam air air adalahadalah --7,007,00 sampaisampai

13,7513,75

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 40/47

PERSAMAAN NERNST DANPERSAMAAN NERNST DAN

KESETIMBANGAN KIMIA: NILAIKESETIMBANGAN KIMIA: NILAI--NILAINILAI pEpE DIDI

DALAM SISTEM AKUATIK ALAMIDALAM SISTEM AKUATIK ALAMI PadaPada kondisikondisi anaerobanaerob terbentukterbentuk CHCH44 dan COdan CO22.. Asumsi Asumsi ppCH4CH4 = p= pCO2CO2

dan pH = 7:dan pH = 7:

COCO22 + H+ H++ + e+ e-- CHCH44 + ¼ H+ ¼ H22OO

pEpE00 = +2,87= +2,87

PersamaanPersamaan Nernst:Nernst:

pEpE = pE= pE00 + log {(p+ log {(pCO2CO21/81/8[H[H++])/p])/pCH4CH4

1/81/8}}

= 2,87 + log [H= 2,87 + log [H++]]

== -- 4,134,13 lebihlebih kecilkecil daridari batasbatas reduksireduksi (pH =7),(pH =7), yaituyaitu --77

UntukUntuk menghitungmenghitung tekanantekanan oksigenoksigen::

--4,13 = 20,75 + log (p4,13 = 20,75 + log (p001/41/4 x 1 x 10x 1 x 10--77))

pp00 = 3 x 10= 3 x 10--7272 atmatm sangatsangat rendahrendah

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 41/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

HubunganHubungan antaraantara pEpE dandan pHpH dapatdapat dinyatakandinyatakan dalamdalam bentukbentuk diagramdiagram

batasbatas--batasbatas stabilitasstabilitas dandan garisgaris--garisgaris batasbatas untukuntuk berbagaiberbagai unsur unsur didi

dalamdalam air.air. KarenaKarena banyaknyabanyaknya unsur unsur yangyang dapatdapat terbentukterbentuk diagramdiagram

akanakan komplekskompleks..

SebagaiSebagai contohcontoh:: jika jika kitakita lihatlihat logamlogam akanakan adaada beberapabeberapa tingkattingkat

oksidasioksidasi logamlogam,, komplekskompleks--komplekskompleks hidroksihidroksi dandan bentukbentuk--bentukbentuk oksidaoksida

atauatau hidroksidahidroksida logamlogam padatpadat yangyang berbedaberbeda dalamdalam daerahdaerah--daerahdaerah yangyang

berbedaberbeda didalamdidalam suatusuatu diagramdiagram pEpE--pH.pH.

KebanyakanKebanyakan air air mengandungmengandung karbonatkarbonat dandan banyakbanyak yangyang mengandungmengandung

sulfatsulfat dandan sulfidasulfida,, sehinggasehingga berbagaiberbagai logamlogam karbonatkarbonat,, sulfatsulfat dandan sulfidasulfida

mendominasimendominasi daerahdaerah--daerahdaerah berbedaberbeda didi diagram.diagram.

   

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 42/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

DiagramDiagram pEpE--pHpH untukuntuk besibesi dapatdapat dibuatdibuat dengandengan mengasumsikanmengasumsikan

konsentrasikonsentrasi maksimummaksimum besibesi didi dalamdalam larutanlarutan,, yaituyaitu 1,0 x 101,0 x 10--55M.M.

KesetimbanganKesetimbangan yangyang harusharus diperhatikandiperhatikan adalahadalah::

FeFe3+3+ + e+ e FeFe2+2+ pEpE00= +13,2= +13,2

Fe(OH)Fe(OH)22 + 2H+ 2H++ FeFe2+2+ + 2H+ 2H22OO KKss = [Fe= [Fe2+2+]/[H]/[H++]]22 = 8,0 x 10= 8,0 x 101212

Fe(OH)Fe(OH)33 + 3H+ 3H++ FeFe3+3+ + 3H+ 3H22OO KKss¶ = [Fe¶ = [Fe3+3+]/[H]/[H++]]33 = 9,1 x 10= 9,1 x 1033

KKss dandan KKss¶¶ merupakanmerupakan konstantakonstanta--konstantakonstanta yangyang diperolehdiperoleh daridari produkproduk

kelarutankelarutan Fe(OH)Fe(OH)22 dandan Fe(OH)Fe(OH)33 dandan diekspresikandiekspresikan dalamdalam bentukbentuk [H[H++].].

CatatanCatatan:: pembentukanpembentukan Fe(OH)Fe(OH)2+2+, Fe(OH), Fe(OH)22++ dandan FeCOFeCO33 tidaktidak

diperhitungkandiperhitungkan..

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 43/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

DalamDalam membuatmembuat diagramdiagram pEpE--pH,pH, beberapabeberapa batasanbatasan harusharus

dipertimbangkandipertimbangkan.. DuaDua batasanbatasan tersebuttersebut antaraantara lainlain batasbatas pengoksidasipengoksidasi

dandan pereduksipereduksi air. Padaair. Pada akhir akhir pEpE tinggitinggi, batas, batas stabilitasstabilitas air air didefinisikandidefinisikan

oleholeh::pEpE = 20,75= 20,75 ± ± pHpH

BatasBatas pEpE rendahrendah:: pEpE == --pHpHDiagramDiagram pEpE--pH yangpH yang dibuatdibuat untukuntuk sistemsistem besibesi harusharus adaada diantaradiantara

batasanbatasan--batasanbatasan diatasdiatas..

PadaPada pEpE tinggitinggi,, daerahdaerah pHpH rendahrendah, Fe, Fe3+3+ adaada dalamdalam setimbangsetimbang dengandengan

FeFe2+2+.. GarisGaris batasbatas diantaradiantara keduakedua unsur unsur diberikandiberikan oleholeh::pEpE = 13,2 + log {[Fe= 13,2 + log {[Fe3+3+]/[Fe]/[Fe2+2+]}]}

[Fe[Fe3+3+] = [Fe] = [Fe2+2+] (] (definisidefinisi kondisikondisi batas)batas)

pEpE = 13,2= 13,2 ((tidaktidak tergantungtergantung padapada pH)pH)

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 44/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

PadaPada nilainilai pEpE melebihimelebihi 13,2;13,2; dengandengan peningkatanpeningkatan pHpH daridari nilainilai yangyang

sangatsangat rendahrendah,, presipitatpresipitat Fe(OH)Fe(OH)33 terbentukterbentuk daridari larutanlarutan FeFe3+3+. pH. pH

dimanadimana presipitasipresipitasi terjaditerjadi tergantungtergantung padapada konsentrasikonsentrasi FeFe3+3+.. DalamDalam

contohcontoh iniini,, dipilihdipilih secarasecara sembarangsembarang,, konsentrasikonsentrasi besibesi terlarutterlarut

maksimummaksimum 1,00 x 101,00 x 10--55

M.M. DenganDengan demikiandemikian,, padapada batasbatas [Fe[Fe3+3+

] = 1,00 x] = 1,00 x1010--55M:M:

[H[H++]]33 = [Fe= [Fe3+3+]/K]/Kss¶ = (1,00 x 10¶ = (1,00 x 10--55)/(9,1 x 10)/(9,1 x 1033))

pH = 2,99pH = 2,99

DenganDengan cara yang sama, batas antara Fecara yang sama, batas antara Fe2+2+ dan Fe(OH)dan Fe(OH)22,, dengandenganasumsiasumsi [Fe[Fe2+2+] = 1,00 x 10] = 1,00 x 10--55M:M:

[H[H++]]22 = [Fe= [Fe2+2+]/K]/Kss =(1,00 x 10=(1,00 x 10--55)/(8,0 x 10)/(8,0 x 101212))

pH = 8,95pH = 8,95

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 45/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

DariDari seluruhseluruh kisarankisaran pEpE--pH, FepH, Fe2+2+ merupakanmerupakan unsur unsur besibesi terlarutterlarut yangyang

dominandominan yangyang setimbangsetimbang dengandengan Fe(OH)Fe(OH)33.. Batas antaraBatas antara keduakedua unsur unsur 

iniini tergantungtergantung padapada pEpE dan pH.dan pH.

SubstitusiSubstitusi persamaanpersamaan:: KKss¶ = [Fe¶ = [Fe3+3+]/[H]/[H++]]33 = 9,1 x 10= 9,1 x 1033

keke persamaanpersamaan:: pEpE = 13,2 + log {[Fe= 13,2 + log {[Fe3+3+]/[Fe]/[Fe2+2+]}]}

menghasilkanmenghasilkan::

pEpE = 13,2 + log{K= 13,2 + log{Kss¶[H¶[H++]]33/[Fe/[Fe2+2+]}]}

pEpE = 13,2 + log (9,1 x 10= 13,2 + log (9,1 x 1033)) ± ± log (1 x 10log (1 x 10--55) + 3 log [H) + 3 log [H++]]

pEpE = 22,2= 22,2 ± ± 3 pH3 pH

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 46/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH

BatasBatas antaraantara fasafasa padatpadat Fe(OH)Fe(OH)22 dandan Fe(OH)Fe(OH)33 tergantungtergantung padapada pEpE dandan

pH,pH, tetapitetapi tidaktidak tergantungtergantung padapada nilainilai besibesi terlarutterlarut total.total. SubstitusiSubstitusi

persamaanpersamaan::

KKss = [Fe= [Fe2+2+]/[H]/[H++]]22 = 8,0 x 10= 8,0 x 101212

dandan KKss¶ = [Fe¶ = [Fe3+3+]/[H]/[H++]]33 = 9,1 x 10= 9,1 x 1033

keke persamaanpersamaan::

pEpE = 13,2 + log {[Fe= 13,2 + log {[Fe3+3+]/[Fe]/[Fe2+2+]}]}

menghasilkanmenghasilkan::

pEpE = 13,2 + log{K= 13,2 + log{Kss¶[H¶[H++]]33/K/Kss[H[H++]]22}}

pEpE = 13,2 + log (9,1 x 10= 13,2 + log (9,1 x 1033/8,0 x 10/8,0 x 101212) + log[H) + log[H++]]

pEpE = 4,3= 4,3 -- pHpH

 

5/12/2018 41 Hydrosphere Redoksrev - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/41-hydrosphere-redoksrev 47/47

DIAGRAMDIAGRAM--DIAGRAMDIAGRAM pEpE--pHpH