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
Top Related