12/22/2011
Sifat Fisik-Kimia Air Laut Materi Kuliah IV MK Oseanografi Umum (ITK221)
1
12/22/2011
Ikatan Hidrogen
Sifat Dasar Air • Struktur Molekul Air δ
δ
+
δ
105 °
Hidrogen dan oksigen membetuk ikatan kovalen polar, dan kombinasi satu atom oksigen dan dua atom hydrogen yang terpisah dengan sudut 105°. Gerakan elektron-elektron dalam lintasan strukturnya, atom-atom dalam molekul menghasilkan konsentrasi elektron sekitar inti oksigen > konsentrasi elektron pada inti hydrogen. Akibatnya, suatu muatan positive terkonsentrasi pada atom hydrogen yaitu terkait dengan proton yang tak terlindungi pada setiap inti atom hydrogen.
-
+
• Sifat polaritasnya, tidak bentuk ion (konduktor lemah thd medan listrik), air lebih berorien berorientasi tasi ke kutub kutub +/- sendiri (menetralkan medan listrik). • Sifat polarnya, molekul air membentuk ikatan dengan molekul air lainnya melalui gaya intermolekul lemah (ikatan hydrogen).
Hal ini menghasilkan polaritas muatan listrik, yang mana ujung atom oksigen bersifat negative sedangkan ujung atom hydrogen lebih bersifat positive.
Pengaruh ikatan hidrogen terhadap sifat fisika air • • •
Titik beku dan titik didih yang tinggi. Kalor lebur dan kalor uap yang besar Sifat anomali dengan densitas maximum pada suhu 4°C • Tegangan permukaan dan viskositas tinggi (viskositas = daya tahan fluida terhadap gaya yang dikenakan) Kompresibilitas litas rendah (perubahan tekanan • Kompresibi besar, tetapi hanya sedikit merubah berat jenis).
2
12/22/2011
Air sebagai pelarut universal • Karena kemampuannya dalam melarutkan hampir setiap material walaupun sedikit.
• Pelarut baik terutama untuk senyawa berikatan polar
atau ionic (NaCl), tetapi sedikit untuk senyawa non -polar (minyak hidrokarbon).
• Saat molekul terikat dalam bentuk komplek, maka
molekul air akan mampu menurunkan intensitas suatu medan listrik yang ada dalam air, sehingga gaya tarik elektrostatik terjadi antara ion-ion dengan muatan berlawanan dalam air menjadi lebih meningkat.
3
12/22/2011
Hidrasi • NaCl dalam air, maka gaya tarik elektrostatik antara Na dan Cl menurun, sehingga mudah terdesosiasi. Desosiasi ion akan tertarik ke kutub molekul molekul air. Saat gaya elektrostatik melemah, ion tsb akan dikelilin dikelilingi gi kutub-kutub molekul mole kul air (Hidrasi (Hidrasi)) : NaCl(s) + (n+m)H 2O(l)
Na(H 2O)n+ + Cl(H2O)m-
Atau NaCl(s)
Na+(aq) + Cl-(aq)
Pengaruh garam thd sifat fisika air • Meningkat: Densitas, viskositas, tekanan uap, kompresibilitas, tegangan permukaan.
• Menurun: Densitas suhu maximum, titik beku.
4
12/22/2011
Senyawa Kimia Air Laut • Komponen Kimia Air Laut:
Unsur-Unsur Utama di air laut (Millero, 1982)
1. Partikel tersuspensi (filter (filter > 0,45 µm) Bahan organik (detritus) Bahan anorganik (mineral)
Unsur Kation gr/Cl (‰)
Unsur Anion
Na+
0,99891
gr/Cl (‰)
0,55653
Cl-
Konservatif (tidak terpengaruh oleh proses biologi; N 2 , Ar
Mg2+
0,06626
SO42-
0,14000
Non-konservatif (dipengaruhi oleh proses biologi; O 2 dan
Ca2+
0,02127
HCO3-
0,00586
0,02060
Br-
0,00347
0,00041
CO32-
0,00060
2. Gas dan Xe). CO2).
3. Kolloids (< 0,45 0,45 µm, tidak terlarut) Anorganik (oxyhidroksida) Organik (organometalik)
K+ Sr2+
B(OH)4-
4. Bahan Terlarut Terlarut
F-
Anorganik Unsur utama (0,05 750 mM); Na, Cl, Ca, K, Mg 50 µM); P dan N Unsur minor (0,05 50 nM); Pb, Hg, Cd Unsut trace (0,05 Organik (asam humus)
B(OH)3
–
0,00034 0,000067 0,00105
–
–
Hidrothermal
Sumber Senyawa Kimia
Pelapukan
Aktifitas Manusia
5
12/22/2011
Proses Pelapukan: • Air hujan mengandung CO 2 dan SO2 (asam), bereaksi mineral tanah dan bantuan. CaCO3 (s) + CO2(g) + H20 (calcite) (air hujan)
Ca2+ (s) + 2HCO3(terlarut)
2NaAlSi 3O8(s) + CO2(g) + H20 (albite) (air hujan) Al2Si2O5(OH)4(s) + 2Na+(aq) + 2HCO3-(aq) + 4SiO2(aq.s) (kaolinit, clay) (terlarut)
Gas-Gas Terlarut
6
12/22/2011
Daya Larut Oksigen: Ln C = - 173,9894 + 255,5907 (100/T) + 146,4813 Ln (T/100) - 22,204 22,2040 0 (T/100) + S [- 0,0373 0,037362 62 + 0,016504 (T/100) (T/100) 0,0020564 (T/100)2] –
C = daya larut (μmol/kg), ( μmol/kg), T = suhu (K) dan S = salinitas (‰) Ln C = - 173,4292 + 249,6339 (100/T) + 143,3483 Ln (T/100) - 21,849 21,8492 2 (T/100) + S [- 0,0330 0,033096 96 + 0,014259 (T/100) (T/100) 0,0017 (T/100)2] –
C = daya larut (ml/L), T = suhu (K) dan S = salinitas (‰)
1 ml/L = 1 mol/L x 22,400 mL/mol atau 1 ml/L = 1,4286 mg/L
Kejenuhan Gas K = C*/C x 100% Dimana: K = tingkat kejenuhan (%), < 100 % = kurang jenuh 100 % = jenuh > 100 % = lewat jenuh C* = konsentrasi gas terukur C = daya larut
7
12/22/2011
Karakter oksigen dalam air: 1. Sebaran vertikal vertikal minimun di lapisan bawah, 2. Di permukaan kondisi kondisi supersaturasi
Faktor berpengaruh thd sebaran vertikal : 1. Kesetimbangan oksigen oksigen di lapisan udara dan permukaan air, 2. Proses fotosintesa di sub-permukaan, 3. Prose Proses s respirasi respirasi dan oksid oksidasi, asi, 4. Peningkatan oksigen dari sirkulasi air dasar
Peran mempelajari kandungan oksigen: 1. Mempelajari proses fisika (penetrasi udara) 2. Menduga jumlah bahan organik terdekomposisi 3. Mendu Menduga ga produktivitas produktivitas
Faktor-faktor menentukan konsentrasi gas di air Faktor
Pengaruhnya
Gelomba Gel ombang ng dan aru arus s
Pertuk Per tukara aran n gas air lau lautt vs vs atmo atmosfe sferr menin meningka gkatt
Perbedaan Perbeda an konsent konsentrasi rasi
Terjadii difusi Terjad difusi gas antar muka air dan udara udara dari konsentrasi tinggi ke rendah hingga kondisi setimbang
S uhu
Suhu turun, daya larut meningkat
Salinitas
Salinitas meningkat, daya larut turun
Tekanan
Tekanan meningkat, daya larut meningkat
Fotosintesa
Oksigen me meningkat, CO CO2 me menurun
Respirasi
CO2 meningkat, Ok Oksigen me menurun
Dekomposisi
CO2 meningkat, Oksigen menurun
pH
Mengendalikan spesiasi CO2 dalam air
8
12/22/2011
9
