kimia atmosfer

Upload: arif-rahman

Post on 09-Jul-2015

132 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

KIMIA ATMOSFEROLEH: ADI ALIYAN ANTON TIMUR ZAELANI ARIF RAHMAN FERRY IRAWAN

Pengertian Atmosfer Atmosfer datang dari kata atmo yang berarti udara dan sphaira artinya lapisan. Maka, atmosfer adalah suatu lapisan udara yang melapisi bumi. Lapisan ini mempunyai beberapa karakter sebagai berikut; 1. Tidak berwarna, tanpa bau, dan tidak bisa dirasakan. 2. Dinamis dan elastis serta dapat berpindah. 3. Transparan dalam beberapa jenis radiasi

Lapisan Atmosfer

Troposfer Lapisan ini berada pada level yang paling rendah, campuran gas-gasnya adalah yang paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. Di lapisan ini kehidupan juga terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh bendabenda langit lain. Di dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari terjadi. Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Ketinggian bertambah, maka suhu udara akan berkurang, dari sekitar 17oC sampai - 52oC.

Stratosfer Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 10 km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu sekitar 57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Dari bagian tengah stratosfer ke atas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer

Mesosfer Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu sekitar 81 km di atas permukaan bumi. Memungkinkan terjadi awan noctilucent, terbentuk dari kristal es.

Termosfer Transisi dari mesosfer ke thermosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC, karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.

Sifat Atmosfer Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian 560 km dari permukaan bumi; Tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar; makin tinggi, BJ-nya turun cepat; Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin); Mudah bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang; Mempunyai berat (56 x 1014 ton) & dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada sampai ketinggian 30 km, & separuhnya berada di bawah 6000 m. Memberikan tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas akibat pergesekan (mis. meteor hancur sebelum mencapai permukaan bumi)

Komposisi AtmosferAtmosfer terdiri atas: 78.1% (volume) Nitrogen 21.0% Oksigen 0.9% Argon 0.03% CO2 Biasanya 1-3% UAP AIR Gas-gas lain pada konsentrasi kurang dari 0.002%: Ne, He, Methan, Krypton, NO, H2, Xe, SO2, Ozone, NO2, NH3, dan CO.

Bahan Kimia Atmosfer Berupa Gas1. Oksida anorganik: CO, CO2, NO2, SO2 2. Oksidan, oksidator: O3, H2O2, gugus OH-, gugus HO2-, gugus ROO, dan NO3 3. Reduktan, reduktor: CO, SO2, H2S 4. Organika: reduktan, CH4, alkan, alken, aril 5. Organik: oksidan, Karbonil, nitrat-organik 6. Senyawa fotokimia aktif : NO2, aldehide 7. Asam: H2SO4 8. Basa : NH3 9. Garam : NH4HSO4

Reaksi Fotokimia Reaksi-reaksi kimia yang terjadi di atmosfer sebagai akibat dari penyerapan foton cahaya oleh molekulmolekul. Energi (E) dari suatu foton cahaya dihitung dengan rumus: E = hv h = adalah konstante Planck v = adalah frekuensi gelombang cahaya, yang nilainya berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya Ultraviolet mempunyai frekuensi lebih tinggi daripada visible light, sehingga lebih energetik dan mempunyai kemampuan lebih besar untuk memecahkan ikatan kimia dalam molekul-molekul yang menyerap cahaya ini.

Penyerapan energi bebas radiasi ultraviolet oleh molekul di udara dapat mengakibatkan terjadinya reaksi-reaksi fotokimia. NO2 merupakan salah satu molekul yang aktif secara fotokimia, dan sangat penting dalam proses pembentukan SMOG Molekul NO2 ini mampu menyerap energi ultraviolet (hv), menjadi molekul yang excited secara elektronik (NO2*): NO2 + hv NO2* Molekul-molekul yang telah menyerap energi seperti ii sifatnya tidak stabil dan reaktif.

Ion dan Gugus (Radikal) dalam Atmosfer Pada ketinggian 50 km ke atas, ion-ion sangat dominan, sehingga disebut lapisan ionosfer Sinar ultraviolet menjadi producer utama ion-ion yang ada di ionosfer Radiasi elektromagnetik dalam atmosfer juga dapat menghasilkan radikal bebas, yaitu atom atau gugusan atom yang memepunyai elektron bebas tidak berpasangan. O H3C C H + hv H3C* + .COH Radikal bebas ini sangat reaktif dan terlibat dalam berbagai reaksi kimia atmosfer, lifetime-nya pendek.

Gugus Hidroksil (OH*) dan Hidro-Peroksil (HOO*)Gugus OH* ini dapat terbentuk melalui berbagai mekanisme proses: Reaksi fotolisis air yang berlangsung di bagian atas atmosfer: H2O + hv HO* + H Reaksi fotolisis uap asam nitrit: HONO + hv HO* + NO Kalau ada bahan organik, gugus HO* ini dapat terbentuk sebagai hasil intermedier dalam reaksi pembentukan SMOG fotokimia. Reaksi fotolisis ozon: O3 + hv ( < 315 nm) O* + O2 O* + H2O 2 HO*

Dalam troposfer, gugusan HO* dapat bereaksi dengan methan dan CO: CH4 + HO* H3C* + H2O CO + HO* CO2 + H Selanjutnya gugus methil yang reaktif (H3C*) dapat bereaksi dengan O2 menghasilkan gugus methil-peroksil: H3C* + O2 H3COO* Atom H yang dihasilkan dalam reaksi di atas dapat bereaksi dengan O2 menghasilkan gugus hidro-peroksil: H + O2 HOO* Gugus hidro-peroksil dapat mengalami reaksi-reaksi: HOO* + HO* H2O + O2 HOO* + HOO* H2O2 + O2 HOO* + NO NO2 + HO* HOO* + O3 2O2 + HO*

Reaksi Asam-Basa dalam Atmosfer Adanya CO2 dalam atmosfer, menyebabkan atmosfer bersifat sedikit masam:water

CO2(g) CO2(aq) CO2(aq) + H2O H+ + HCO3Gas SO2 di udara membentuk asam bila larut air: SO2(g) + H2O H+ + HSO3Partikulat kalsium oksida, hidroksida dan karbonat dapat berada di udara: Ca(OH)2(s) + H2SO4(aq) CaSO4(s) + 2H2O Gas amonia dapat terbentuk dari hasil biodegradasi senyawa organik nitrogen: NO3-(aq) + 2(CH2O)(biomasa) + H+ NH3(g) + 2CO2 + H2O NH3(g) + HNO3(aq) NH4NO3(aq) NH3(aq) + H2SO4(aq) NH4HSO4(aq)

Reaksi-reaksi Oksigen Atmosfer Oksigen terlibat dalam rekasi pembakaran bahan bakar fosil: CH4(gas alam) + 2O2 CO2 + 2H2O Oksigen juga terlibat dalam reaksi pelapukan : 4FeO + O2 2Fe2O3 Oksigen dikembalikan ke atmosfer melalui fotosintesis tumbuhan hijau: CO2 + H2O + hv (CH2O) + O2 Atom oksigen dapat dihasilkan melalui reaksi fotolisis: O2 + hv O + O O3 + hv (