KIMIA LINGKUNGAN

ANATA NANDA SARI

A 251 11 001

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TADULAKO

20123

SOAL

1. Perkirakan reaksi gas oksigen pada lapisan atmosfer atau ionisfer!

2. Mengapa pada lapisan stratosfer  temperature bertambah terhadap ketinggian,

sedangkan pada lapisan troposfer temperature berkurang terhadap ketinggian?

3. NO+ O+ + N2+

Jelaskan proses pembentukannya di atmosfer lengkap dengan reaksinya!

4. Gas nitrogen dan oksigen di atmosfer dapat membentuk fenomena cahaya langit,

jelaskan proses fenomenanya!

5. Uraikan proses pembentukan kemiluminensi dari proses fotokimia di atmosfer.

6. Jelaskan proses pembentukan O3 (lapisanozon) di atmosfer! Dan bagaimana

hubungannya dengan temperature di muka bumi?

7. Kenapa CFC (Chlor Flour Carbon) adalah zat yang dapat merusak lapisan ozon di

atmosfer, jelaskan!

8. CFC adalah zat stabil di troposfer, mengapa tidak stabil jika sampai di stratosfer?

9. Jelaskan mengapa ketersediaan air bersih di muka bumi ini berdasarkan

sumbernya hanya berkisar 0,3% dibandingkan total air yang ada di bumi?

10. Apa kiat yang harus dilakukan untuk mempertahankan presentase air bersih

dalam memenuhi kebutuhan hajat manusia?

11. Di dalam 1 liter air sebagai sampel diuapkan pada suhu 1050C selama 1 jam

sehingga volumenya menjadi 750 mL, selanjutnya dianalisis kadar logam Fe, Pb

dan Al, hasil analisis menunjukkan bahwa kadar Fe = 22,4% , Pb = 17,6% dan Al

= 11,9%. Hitung berat ketiga logam tersebut (dalam persen w/v) yang terdapat

dalam air, bagaimana arti fisik air tersebut untuk kebutuhan manusia!

12. Air yang mengandung bahan organik 22% dan bahan anorganik 23%, bagaimana

tehnik pengolahan yang tepat dilakukan untuk mendapatkan air bersih kelas 1

sesuai dengan PP No. 82 T 2001.

13. Air sungai sebagai sumber air bersih, suatu masyarakat pedesaan. Tetapi 3 tahun

terakhir sumber air bersih tersebut digunakan oleh industri bahan makanan

sekitar35% dari total volume air yang tersedia. Buangan limbah cair industri

dibuang kembali ke sungai setelah diolah dan layak digunakan. Namun 1 tahun

terakhir ternyata masyarakat yang menggunakan air sungai tersebut, banyak yang

menderita gatal - gatal. Setelah dilakukan pemeriksaan disimpulkan bahwa di

kulit mereka kelebihan asam. Usaha apa yang harus diakukan untuk

mengembalikan fungsi air seperti 4 tahun yang lalu dengan tetap

mempertahankan keberadaan industri tersebut!

14. Tubuh kita memerlukan 19 mineral organik yang didapatkan dari hewan dan

tumbuhan. Sedangkan mineral anorganik (yang berasal dari air - tanah) tidak

dapat dimanfaatkan tubuh dan hanya membahayakan kesehatan. Bagaimana anda

dapat memberikan argument terhadap pernyataan tersebut.

JAWAB:

1. CO2 + H2O→CH2O + O2                                             (reaksi 1)

2CH2O→CH4 + CO2                                                    (reaksi 2)

CH4 + radiasi sinar matahari → C + 4 H                     (reaksi 3)

C + O2→CO2                                                               (reaksi 4)

2H2O + biosfer + radiasi sinar matahari → O2 + 4 H     (reaksi 5)

2. Karena pada permukaan antara stratosfer dan troposfer terjadipenyerapansinar x

dan ultraviolet yang dipancarkan oleh matahari yang kemudian menyalurkan

panasnya ke lapisan udara masing-masing. Padaketinggian 100 km keatas, terjadi

proses ionisasi yang menyebabkan terkonsentrasinya ion positif (proton) dan ion

negatif (elektron), sehingga pada ketinggian tersebut sering disebut ion osfer selain

itu pada stratosfer terjadi pertambahan temperatur dengan bertambahnya

ketinggian yang diakibatkan karena bertambahnya lapisan pada bagian ini.

Bertambahnya lapisan ini juga disertai dengan konsentrasi ozon yang semakin

bertambah. Pada lapisan stratosfer ozon mempunyai kemampuan besar untuk

menyerap radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang 220 nm – 230 nm sehinga

suhu pada stratosfer tinggi.

3. Reaksi-reaksi nitrogen di atmosfer.

Molekul nitrogen, N2, tidak mudah diurai oleh ultraviolet. Pada ketinggian di atas

100 km, reaksi fotokimia dapat menghasilkan atom N:

N2 + hv N + N

Reaksi lainnya adalah:

N2+ + O NO+ + N

NO+ + e- N + O

O+ + N2 NO+ + N’

Pada E-region di Ionosferterjadireaksifotokimia:

N2 + hv N2+ + e-

N2+ + O NO+ + N

Pada D-region di Ionosfer (50-85 km), NO+ dihasilkan dari reaksi ionisasi:

NO + hv NO+ + e-

N2 +hv N2+ + e-

Reaksi pembentukan smog fotokimia:

NO2 + hv NO + O

4. Molekul-molekul gas seperti  nitrogen, oksigen, argon dan uap air menyebabkan

cahaya matahari yang terdiri dari variasi panjang gelombang terabsorbsi. Cahaya

yang terabsorbsi ini akan teradiasikan sehingga menghasilkan spektrum warna.

Walaupun seluruh panjang gelombang dari cahaya matahari ini terabsorsi, namun

warna biru yang memiliki panjang gelombang yang rendah akan terabsorsi lebih

banyak dibandingkan warna merah sehingga warna biru ini dominan terlihat oleh

mata. Proses ini dinamakan Rayleigh scattering. Rayleigh menjelaskan bahwa

cahaya yang memiliki panjang gelombang lebih kecil akan memiliki intensitas

perpendaran yang lebih besar. Karena warna biru memiliki penjang gelombang

yang kecil sehingga warna biru akan dominan di langit. Selain itu, perpendaran

warna ini juga dipengaruhi oleh jarak sumber cahaya dengan pengamat sehingga

pada saat sunset, jarak sumber cahaya akan lebih jauh dan menyebabkan

perpendaran efek Rayleigh scattering oleh warna biru ini berkurang. Proses ini

dapat terlihat jelas saat matahari terbenam, dimana warna merah akan dominan di

garis horizontal.

5. Kemiluminensi adalah suatu gejala dalam mana suatu reaksi kimia menghasilkan

produk - produk yang mengandung molekul tereksitasi dan kembalinya produk –

produk tereksitasi ini ke keadaan dasar, diikuti dengan pancaran cahaya. Suatu

contoh yang dikenal ialah cahay kunang-kunang, yang disebabkan oleh oksidasi

enzimatik dari lusiferin kunang – kunang. Salah satu mekanisme yaitu ketika

sebuah atom nitrogen bergabung dengan atom oksigen untuk membentuk molekul

nitritoksida (NO) dan yang utamanya disebabkan oleh oksigen dan nitrogen yang

bereaksi dengan ion - ion hidroksil pada ketinggian beberapa ratus kilometer.

Dalam prosesnya foton dipancarkan. Photon ini memiliki beberapa karakteristik

panjang gelombang yang berbeda dari molekul nitrit oksida. Atom bebas tersedia

untuk proses ini karena molekul - molekul nitrogen (N2) dan oksigen (O2) terpisah

oleh tenaga surya di bagian atas atmosfer, dan mungkin bertemu satu sama lain

untuk membentuk NO. Jenis - jenis lain yang dapat membuat pijaran udara di

atmosfer adalah OH, OI danNai.

6. Ozon terbentuk di atmosfir melalui beberapa langkah proses kimia yang

memerlukan bantuan sinar matahari. Di lapisan stratosfir, proses pembentukan

ozon dimulai dengan pecahnya molekul oksigen (O2) oleh radiasi ultraviolet dari

Matahari. Pada atmosfir bawah (troposfir), ozon terbentuk melalui serangkaian

reaksi kimia yang berbeda yang melibatkan gas-gas yang mengandung

hidrokarbon dan nitrogen. Ozon stratosfir secara alami terbentuk melalui reaksi

kimia yang melibatkan radiasi ultraviolet matahari dan molekul oksigen yang

tersedia di atmosfir (21% dari kandungan atmosfir). Langkah pertama, sinar

matahari memecah molekul oksigen (O2) menghasilkan dua atom oksigen (2O).

Pada langkah kedua, masing-masing atom oksigen tersebut bereaksi dengan

sebuah molekul oksigen menghasilkan molekul ozon (O3). Reaksi tersebut terjadi

terus menerus karena keberadaan radiasi ultraviolet matahari di stratosfir.

Akibatnya, produksi ozon terbesar terjadi di stratosfir tropis. Molekul ozon terjadi

dari tiga atom oksigen yang mempunyai daya serap yang amat kuat terhadap

radiasi sinar ultraviolet dari matahari, berfungsi sebagai perisai yang melindungi

makhluk hidup, ozon merupakan sumber panas yang dapat memanasi udara di

sekitarnya selain itu lapisan ozonosfer merupakan penyerap utama sinar ultraviolet

yang apabila sinar ini sampai ke permukaan bumi yang dapat diakibatkan

masuknya gas CFC dari penggunaan barang – barang yang kita gunakan seperti

AC maka akan terjadi kerusakan pada lapisan ozon maka suhu udara di bumi akan

semakin panas dan akan menyebabkan gangguan iklim.

7. CFC (chlorofluorocarbon) merupakan zat kimia yang berbahaya yang dapat

dihasilkan dari penggunaan barang – barang elektronik oleh manusia seperti AC,

kulkas dan hair dryer. CFC ini bersifat reaktif sehingga apabila zat ini masuk ke

dalam lapisan ozon yang berada pada stratosfer maka akan diubaholehradiasi

ultraviolet dari sinar matahari dan mengeluarkan atom-atom klorin perusak ozon.

Seperti kita ketahui bahwa lapisan ozon merupakan pelindung bumi dari sinar UV.

Apabila lapisan ozon ini rusak maka akan mengakibatkan kerusakan yang besar

pada kehidupan di bumi.

8. Karena lapisanozonmemiliki intensitas yang lebih besar di area lapisan statosfer

sehingga dapat terkikis oleh chlorofluorocarbon (CFC) yang merupakan zat kimia

perusak sedangkan pada lapisan troposfer kandungan ozon sangat kurang bahkan

tidak ada dikarenakan berada pada lapisan kedua atmosfer bumi sehingga CFC ini

sangat stabil di troposfer, sehingga bias mencapai stratosfer secara utuh. Ketika

berada di stratosfer, zat kimia ini diubah oleh radiasi ultraviolet dari sinar matahari

dan mengeluarkan atom-atom klorin perusak ozon. Dan juga alasan lain yaitu

molekul CFC yang dilepaskan ke udara tidak akan tinggal diam di atmosfer di

mana dia dilepaskan. CFC yang bersifat sangat stabil, tidak reaktif dan tidak

mudah terurai akan bergerak menuju stratosfer dalam waktu yang cukup lama,

yaitu selama beberapa tahun. Dengan begitu, angin di troposfer dan stratosfer

memiliki waktu yang cukup untuk mendistribusikan molekul CFC yang berasal

dari bumi. Karena sifatnya itulah, maka di troposfer, CFC tidak bereaksi dengan

substansi lainnya. CFC hanya terurai dan menjadi tidak stabil serta reaktif saat

memasuki stratosfer ketika mereka bertemu radiasi ultraviolet dari sinar matahari

yang memiliki gelombang pendek tapi energinya sangat besar.

9. Walaupun air meliputi 70% permukaan bumi dengan jumlah kira - kira 1,4 ribu

juta kilometer kubik, namun hanya sebagian kecil saja dari jumlah ini yang dapat

benar – benar dimanfaatkan, yaitu kira – kira hanya 0,003%. Sebagian besar air,

kira-kira 97%, ada dalam samudera atau laut yang kadar garamnya terlalu tinggi

untuk kebanyakan keperluan hidup manusia sehari - hari. Dari 3% sisanya yang

ada, hampir semuanya, kira - kira 87% tersimpan dalam lapisan kutub atau sangat

dalam di bawah tanah.

10. Kiat untuk mempertahankan presentase air bersih yaitu dengan cara menjadi

manusia yang sadar akan pentingnya lingkungan yang bersih, yaitu dengan tidak

membuang sampah baik itu sampah domestik, sampah atau limbah industri di

sungai yang merupakan sumber air bagi kehidupan sehari – hari. Karena apabila

kita membuang sampah di sungai maka sama halnya membiarkan bakteri dan zat –

zat kimia berbahaya menguasai lingkungan sungai tersebut, bila hal ini terus –

menerus terjadi maka sungai akan tercemar dan tidak dapat digunakan dalam

kehidupan sehari – hari. Selain itu hal yang dapat dilakukan yaitu memanfaatkan

halaman pekarangan – pekarangan rumah kita masih terdapa truang – ruang

terbuka, dengan membuat sumur – sumur resapan air hujan sebanyak - banyaknya.

Fungsinya untuk mempercepat air meresap ke dalam tanah. Dengan membuat

sumur resapan air tersebut, dapat memberikan manfaat bagi kita yaitu persediaan

air bersih dalam tanah di sekitar rumah kita cukup baik dan banyak.

11. Berat ketiga logam Fe, Pb dan Al (dalam persen w/v) yang terdapat dalam air yaitu

Dik: V1 = 1 L

V2 = 0,75 L

% Fe = 22,4 %, % Pb = 17,6%, % Al = 11,9%

Dit: berat (w) ketiga logam tersebut dalam (w/v) =…?

Penyelesaian:

12. Teknik pengolahan air untuk mendapatkan air kelas satu sesuai PP no 82 tahun

2001 ialah pada dasarnya merupakan upaya menyisihkan zat – zat pengotor atau

pencemar dari air mentah. Secara garis besar kelompok zat pencemar air tersebut

terbagi atas tiga yakni padatan terdispersi (suspended solid), padatan terlarut

(dissolved solid), dan gas terlarut (dissolved gass). Khusus untuk produksi air

bersih upaya pengolahan dititik beratkan pada penyisihan padatan terdispersi dari

air mentah. Proses penyisihan padatan terdispersi dari air mentah terdiri dari tiga

tahapan yakni tahap pengendapan alami (natural sedimentation), tahap pengolahan

(clarification) dan tahap penyaringan (filtration). Tahap yang paling menentukan

dari ketiga tahap tersebut adalah tahap pengolahan. Tahap pengolahan ini

didefinisikan sebagai tahap pengendapan padatan tersuspensi dengan bantuan zat

kimia tertentu. Proses pengolahan air (clarifying process) juga terdiri dari tiga

tahap yakni tahap koagulasi (coagulation step), tahapflokulasi (floculation step)

dan tahap sedimetasi (sedimentation step). Tahap koagulas i adalah tahap

penetralan muatan atau penyediaan jembatan dari padatan terdispersi dengan

penambahan zat kimia tertentu (coagulant aid). Pada tahap ini dikehendaki

pencampuran yang baik (rapid mixing) untuk menjamin kontak yang maksimal

antara padatan terdispersi dengan zat kimia yang ditambahkan. Tahap flokulasi

adalah tahap penggabungan dari padatan – padatan terdispersi untuk membentuk

flok (aglomerat). Pada tahap ini dibutuhkan zona yang relative tenang agar

penggabungan dari padatan – padatan terdispersi dapat berlangsung dengan baik.

Sementara tahap sedimentasi adalah tahap pengendapan flok – flokke dasar

klarifier, agar proses pengendapan ini berjalan dengan baik maka tahap ini harus

berlangsung pada zona yang sangat tenang. Pengelola air minum dengan system

perpipaan  juga wajib mengadakan pengawasan internal terhadap kualitas air yang

diproduksinya.

13. Hal utama yang perlu dilakukan untuk mengembalikan keadaan sungai seperti 4

tahun lalu yaitu sadar akan kebersihan lingkungan, dengan cara tidak membuang

sampah atau limbah industri sembarangan, selain itu hal ini dapat diatasi dengan

cara melakukan penyaringan limbah pabrik indiustri aga rlimbah yang nantinya

bersatu dengan air sungai bukanlah limbah jahat perusak ekosistem. Pembuatan

sanitasi yang benar dan bersih agar sumber air bersih lainnya tidak tercemar,

mengolah limbah pabrik yang ada menjadi limbah yang aman untuk dibuang ke

sungai melalui metode-metode kreatif, melakukan program industri ramah

lingkungan (limbah bersih), yaitu usaha-usaha sevariatif mungkin untuk mendaur

ulang limbah menjadi hasil buangan yang bebas dari keracunan, kerusakan dan

pembahayan bagi air, tanah, udara, dan makhluk hidup.

14. Hal tersebut memang benar, kebutuhan mineral organik sangat dibutuhkan oleh

tubuh manusia sebagai sumber tenaga seperti karbohidrat selain itu tubuh juga

memerlukan protein sebagai proses pertumbuhan dan perkembangan organ tubuh

manusia. Sedangkan mineral anorganik tidak dapat bermanfaat bagi tubuh dan

dapat membahayakan karena kebanyakan mineral anorganik ini merupakan logam-

logam berbobot berat (tinggi) yang sangat sulit terurai atau sudah mencapai

kestabilan di alam. Hal ini bisa dilihat dari logam-logam unsur transisis jika

ditinjau dari segi kimia, bahwa logam transisi seperti besi, mangan, dan kelompok

logam berat lainnya seperti alumunium dan timbal merupakan zat logam yang jika

menyatu di dalam air dan dikonsumsi oleh tubuh sebagai air minum akan

memberikan dampak buruk, khususnya pada bagian pencernaan manusia karena

akan sulit mengoksidasi logam-logam tersebut yang telah stabil dalam

pembentukan senyawanya.