SINTESIS OZON (O3)

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Tugas Diskusi Kelompok

pada Mata Kuliah Sintesis Anorganik Semester Lima

yang Diampu oleh Pardoyo S.Si, M.Si

Oleh:

Arum Dista Wulansari24030112130103

Nevy Velanti Kusdina24030112130104

Mega Wijayanti24030112110105

Lailiyatin Nuriyah24030112130106

Kelas : B

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat-Nya maka penyusun dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul Sintesis Ozon (O3).

Penyusunan makalah ini merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Sintesis Anorganik di Universitas Diponegoro.

Dalam penyusunan makalahini penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Pardoyo S.Si, M.Si selaku dosen pengampu mata kuliah Sintesis Anorganik.

2. Rekan-rekan semua yang mengikuti perkuliahan Sintesis Anorganik.

3. Keluarga yang selalu mendukung penyusun.

4. Semua pihak yang ikut membantu penyusunan makalah SintesisOzon (O3), yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu.

Dalam penyusunan makalah ini, penyusun merasa masih banyak kekurangan baik pada teknis penyusunan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penyusun. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penyusun harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Semarang, Desember 2014

Penyusun

(ii)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar .......................................................................................

ii

Daftar Isi ......................................................................................................

iii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ................................................................................

1

B. Rumusan Masalah ...........................................................................

2

C. Tujuan .............................................................................................

2

BAB II SINTESIS DAN OZON (O3)

A. Sintesis Ozon (O3)........................................................... ................

3

B. Rangkaian Alat Sintesis Ozon ........................................................

4

C. Mekanisme Reaksi Reaksi ..............................................................

4

D. Karakterisasi Ozon........ ..................................................................

E. Manfaat Ozon...................................................................................

5

7

BAB III PENUTUP

A. Simpulan .........................................................................................

9

Daftar Pustaka ........................................................................................

10

(iii) (1)BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Ozon merupakan gas yang tidak berwarna pada suhu kamar dan membentuk cairan biru pada suhu -112oC dan membeku pada suhu -251,4oC serta mulai mengalami dekomposisi pada suhu diatas 0oC. Ozon merupakan gas yang berbau pedas (pungent), tajam (acrid), tidak enak, seperti bahan pemutih klor. Bau ini biasanya terdeteksi oleh hidung manusia pada konsentrasi antara 0,01 dan 0,04 ppm (Suslow, 2004).

Secara kimiawi ozon merupakan senyawa yang tidak stabil, sangat reaktif, dan mudah sekali terdekomposisi menjadi oksigen setelah terbentuk pada ozonator. Oleh karena itu ozon harus dibuat dalam ozonator yang jaraknya dekat dengan instalasi pengolahan air (on-site) (Rice dan Browning, 1981).

Sisi positif ozon berasal dari reaktivitasnya yang sangat tinggi sehingga sering diaplikasikan pada proses penjernihan air, pengolahan obat, dan sintesis senyawa kimia organik. Reaktivitas ozon disebabkan struktur molekulnya mengandung tiga buah atom oksigen. Setiap atom oksigen dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1dan dua buah pasangan elektron bebas menempati satu buah orbital 2p. Tiga buah atom oksigen tersebut tersusun pada sudut tumpul dimana atom oksigen pusat terikat dengan jarak yang ekuivalen, pada sudut 116o 49 dan panjang ikatannya 1,278 .

Menurut Bollyky (2000), saat terlarut dalam air, ozon akan mengalami tiga reaksi secara bersamaan yaitu oksidasi, desinfeksi, dan dekomposisi.Perpindahan massa ozonair sendiri secara umum dipengaruhi oleh konsentrasi ozon dalam gas, daya kelarutan ozon pada larutan, waktu kontak, jumlah dan ukuran gelembung gas, tekanan dan temperatur operasi, jenis masukan umpan (udara atau oksigen), dan metode kontak yang digunakan.

(2)Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui metode sintesis, rangkaian alat yang digunakan, mekanisme reaksi yang terjadi, karakterisasi dan manfaat dari sintesis ozon (O3). Dari latar belakang di atas, maka disusunlah makalah yang berjudul Sintesis Ozon (O3).

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara mensintesis ozon (O3)?

2. Bagaimana rangkaian alat untuk melakukan sintesis ozon (O3)?

3. Bagaimana mekanisme reaksi sintesis ozon?

4. Bagaimana cara mengkarakterisasi hasil sintesis ozon (O3)?

5. Apa manfaat dari hasil sintesis ozon (O3)?

C. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini yaitu:

1. Untuk memberi informasi tentang bagaimana cara mesintesis ozon (O3)

2. Untuk memberi informasi tentang rangkaian alat untuk melakukan sintesis ozon (O3)

3. Memberikan informasi bagaimana mekanisme reaksi sintesis ozon(O3)

4. Untuk memberi informasi tentang cara mengkarakterisasi hasil sintesis ozon (O3)?

5. Untuk memberi informasi tentang manfaat dari hasil sintesis ozon (O3)?

(3)BAB II

SINTESIS OZON (O3)

A. Sintesis Ozon (O3)

Total waktu yang dibutuhkan 3 sampai 7 jam

Peralatan khusus yang dibutuhkan adalah tegangan tinggi(AC) listrikozonizer.

Bahan dasar : O2

Perhatikan: tegangan listrik yang tinggi tidak akan terhubung kesaluran listrik kecuali oleh instruktur, dan harus digunakan di bawah pengawasan langsung dari instruktur. Hati-hati dalam menggunakan listrik. Ketika digunakan, ozonizer dan sambungan listrik harus terlindung untuk mencegah pegawai laboratorium lainnya menyentuh peralatan. Ozone adalah gas beracun, sehingga peralatan yang dirakit harus dibuat untuk mencegah keluarnya ozon ke udara. dalam kondisi apapun harus ozon terkondensasi, misalnya, lewat melalui perangkap yang didinginkan oleh nitrogen cair. Sering terjadi ledakan keras selama penangan anozon cair, oleh karena itu diperlukan pemakaian APD yang baik.

EksperimentalOzon dapat dibuat dengan melewatkan oksigen melalui ozonizer sementara potensial sekitar 15 kv diterapkan. Pada sintesis ini tidak ada pipa karet digunakan dalam sistem aliran di luar ozonizer tersebut. Penggunaan pipa plastik harus dikurangi karena bagus menggunakan tabung kaca.

Cara membuat ozonizer

Alat yang dibutuhkan:

a. 12 volt DC kipas angin

b. Tabung gelas

c. Alumunium foil

d. Kawat

e. (4)Lem tembak

Langkah pembuatan:

1. Potong alumunium foil

2. Masukkan alumunium foil ke dalam tabung gelas

3. Lilitkan kawat pada tabung gelas

4. Sambungkan kawat ke dalam alumunium foil

5. Tempelkan tabung gelas pada kipas

6. Sambungkan kawat dalam alumunium foil dan lilitan kawat pada tegangan sebesar 5-15 kV

7. Sambungkan juga 12 V DC kipas angin pada power suply

8. Kemudian kipas bekerja dan tegangan 5-15 kV timbul warna ungu pada tabung gelas. Hal tersebut mengindikasikan terbentuknya ozon.

Adapun mekanisme kerjanya adalah:

B. Mekanisme Reaksi Sintesis Ozon(O3)

Berdasarkan pengetahuan manusia mengenai proses bagaimana terjadinya ozon, pada tahun 1857 Siemens berhasil membuat ozon dengan metode dielectric barrier discharge. Pembentukan ozon dengan electrical discharge ini secara prinsip sangat mudah. Prinsip ini dijelaskan oleh Devins pada tahun 1956. Ia menjelaskan bahwa tumbukan dari electron yang dihasilkan oleh electrical discharge dengan molekul oksigen menghasilkan dua buah atom oksigen. Selanjutnya atom oksigen ini secara alamiah bertumbukan kembali dengan molekul oksigen di sekitarnya, lalu terbentuklah ozon. Dewasa ini, metode electrical discharge merupakan metode yang paling banyak dipergunakan dalam pembuatan ozon diberbagai kegiatan industri. Adapun reaksi yang terjadi adalah:

(5)3/2 O2 O3

C. Karakterisasi Ozon

Ozon merupakan gas yang tidak berwarna pada suhu kamar dan membentuk cairan biru pada suhu -112oC dan membeku pada suhu -251,4oC serta mulai mengalami dekomposisi pada suhu diatas 0oC. Ozon merupakan gas yang berbau pedas (pungent), tajam (acrid), tidak enak, seperti bahan pemutih klor. Bau ini biasanya terdeteksi oleh hidung manusia pada konsentrasi antara 0,01 dan 0,04 ppm (Suslow, 2004).

Secara kimiawi ozon merupakan senyawa yang tidak stabil, sangat reaktif, dan mudah sekali terdekomposisi menjadi oksigen setelah terbentuk pada ozonator. Oleh karena itu ozon harus dibuat dalam ozonator yang jaraknya dekat dengan instalasi pengolahan air (on-site) (Rice dan Browning, 1981).

Oleh karena itu untuk karakterisasi ozon bisa dengan cara:

1. Ini adalah pelajaran untuk menentukan hasil dan konsentrasi ozon sebagai fungsi dari aliran oksigen dan potensial. Ozon dapat dianalisis dengan mereaksikannya dengan larutan potasium iodida-amonium klorida:

2NH4+ + O3 + 3I- I3- + O2 +H2O + 2NH3

Ozon dapat dihilangkan dari aliran oksigen dengan melewatkannya pada botol gas-washing yang mengandung larutan 0,1 M di NH4Cl dan 0,1 M KI. Kemudian larutan Triiodida yang dihasilkan dapat dititrasi dengan larutan tiosulfat standar.

(6)2. Ozon telah digunakan untuk mengoksidasi elemen. Sebagai contoh, ion Pu3+ dapat teroksidasi oleh ozon dalam larutan asam dengan plutonyl ion PuO22+. (oksidasi ini tidak dapat menghasilkan hidrogen peroksida, karena reagen terakhir teroksidasi oleh ion plutonyl). Kekuatan pengoksidasi ozon telah digunakan untuk keuntungan dalam analisis kuantitatif mangan dan yodium. Secara kuantitatif Mangan dapat teroksidasi menjadi permanganat oleh ozon jika oksidasi dilakukan dalam 1,5 M HClO4, menggunakan Ag+ sebagai katalis (sekitar 50 mg AgNO3/100ml). Iodida secara kuantitatif teroksidasi menjadi Periodat pada larutan NaOH atau KOH.

3. Berbagai macam unsur oksida dalam keadaan oksidasi tinggi dapat dibuat dengan perlakuan oksida lebih rendah dengan ozon. Sintesis berikut adalah contoh dari teknik ini:(a) N2O5 (dari NO2) (b) NO2Cl (dari NOCl) (C) AgO (dari Ag) (d) NiO2 (dari) [Ni (II)]

4. Absorbansi spektrum ultraviolet dari ozon dapat diperoleh dengan menggunakan absorben silika yang berdiameter 10cm, seperti yang digambarkan dalam gambar rangkaian alat. Campuran ozon-oksigen dapat dialirkan secara langsung dari ozonizer melalui silika tersebut. Ada tiga prinsip daerah absorbsi dalam ultraviolet dekat dan visible: jika absorbansinya kuat terlihat pada peak 2550 A (max=3000), jika absorbansinya sedang terlihat peak pada kisaran 3100-3500A ( < 20) dan jika absorbansinya lemah peak akan terlihat pada 6020A (max=1.2) dengan konsentrasi ozon yang biasa diperoleh dari ozonizer, Namun biasanya jika menggunakan ozonizer absorbansi ozon dapat ditemukan pada kisaran 3000-3500A. Untuk mengukur pita absorpsi 2550 A ozon harus diencerkan dengan meniup udara atau oksigen ke dalam sel. Pita serapan 6020A terlalu lemah untuk mengukur konsentrasi ozon tanpa atau menggunakan jalur yang lebih panjang. Spektrum penyerapan ozon dalam larutan air pada dasarnya sama dengan ozon gas. Sebuah larutan absorbansi yang bagus di daerah 2550 A dapat dibuat dengan membuat gelembung pada campuran ozon oksigen melalui larutan. Ozon sangat stabil terhadap dekomposisi dalam asam asetat encer dan 7 M Natrium Hidroksida. Adapun rangkaian alat dalam absorbansi ozon (O3) adalah:

(7)

D. Manfaat Ozon

Pemanfaatan ozon telah dilakukan lebih dari seratus tahun yang lalu. Ozon pertama kali di pergunakan oleh Nies dari Prancis pada tahun 1906 untuk membersihkan air minum. Berawal dari kesuksesan Nies ini di berbagai negara Eropa penggunaan ozon untuk mengolah air minum berkembang pesat.

Di Asia, pemanfaatan ozon untuk mengolah air minum pertama kali dilakukan di Kota Amagasaki, Jepang, pada tahun 1973. Namun, pemanfaatan pada waktu masih terbatas hanya untuk menghilangkan bau. Di Amerika, pemanfaatan ozon termasuk lambat, ozon dipergunakan pertama kali pada pusat pengolahan air di Los Angeles pada tahun 1987.Memasuki tahun 1990-an pemanfaatan ozon berkembang sangat pesat. Berbagai pemanfaatannya antara lain, ozon untuk pengolahan air minum dan air limbah, ozon untuk sterilisasi bahan makanan mentah, serta ozon untuk sterilisasi peralatan.

Luasnya ruang lingkup penggunaan ozon ini tidak terlepas dari sifat ozon yang dikenal memiliki sifat radikal (mudah bereaksi dengan senyawa disekitarnya) serta memiliki oksidasi potential 2.07 V. Ozon dengan kemampuan oksidasinya dapat menguraikan berbagai macam senyawa organik beracun yang terkandung dalam air limbah, seperti benzene, atrazine, dioxin (Daito, 2000), dan berbagai zat pewarna organik (Sugimoto, 2000).Melalui proses oksidasinya pula ozon mampu membunuh berbagai macam microorganisma seperti bakteri Escherichia coli, Salmonella enteriditis, serta berbagai bakteri pathogen lainnya (Violle, 1929).Ozon juga dapat dipergunakan untuk mengawetkan bahan mentah makanan seperti daging dan ikan dengan menghambat perkembangan jamur (Kuprianoff, 1953). Hal yang sama juga dipergunakan untuk menghambat perkembangan jamur (Botrytis cinerea) pada sayur-mayur dan buah-buahan (Barth, 1995).

(8)Dalam bidang kedokteran ozon mulai banyak dipergunakan setelah ditemukannya alat penghasil ozon untuk sterilisasi kedokteran oleh J Hansler pada tahun 1957. Penggunaan ozon dalam bidang kedokteran antara lain adalah untuk mencuci peralatan kedokteran. Ozon dapat pula dipergunakan untuk meperlancar jalannya aliran darah. Di Jepang penggunaan ozon sebagai salah satu metode untuk mencuci peralatan kedokteran telah mendapatkan pengesahan dari Departemen Kesehatan dan Kesejahteraan pada tahun 1995.Seiring dengan berkembangnya pengetahuan manusia, ozon pun dimanfaatkan di bidang pengobatan untuk mengobati pasien dengan cara terawasi dan mempunyai penggunaan yang meluas, seperti di Jerman. Di antaranya ialah untuk perawatan kulit terbakar.

Sedangkan dalam perindustrian, ozon digunakan untuk:

1. Mengenyahkan kuman sebelum dibotolkan (antiseptik)

2. Menghapuskan pencemaran dalam air (besi, arsen, hidrogen

sulfida, nitrit, dan bahan organik kompleks)

3. Membantu proses flokulasi (proses pengabungan molekul untuk

membantu penapis menghilangkan besi dan arsenik)

4. Mencuci, dan memutihkan kain (dipaten)

5. Sterilisasi peralatan kedokteran

6. Menentukan ketahanan getah, pengawetan bahan makanan,

(9)BAB III

PENUTUP

A. Simpulan

Ozon bereaksi dalam dua substansi yang berbeda, secara langsung dan tidak langsung. Kedua jenis reaksi yang berbeda ini memberikan mekanisme oksidasi dan sifat kinetik yang berbeda.

Secara kimiawi ozon merupakan senyawa yang tidak stabil, sangat reaktif, dan mudah sekali terdekomposisi menjadi oksigen setelah terbentuk pada ozonator. Oleh karena itu ozon harus dibuat dalam ozonator yang jaraknya dekat dengan instalasi pengolahan air (on-site)

Penggunaan ozon ini tidak terlepas dari sifat ozon yang dikenal memiliki sifat radikal (mudah bereaksi dengan senyawa disekitarnya) serta memiliki oksidasi potential 2.07 V. Ozon dengan kemampuan oksidasinya dapat menguraikan berbagai macam senyawa organik beracun yang terkandung dalam air limbah, seperti benzene, atrazine, dioxin, dan berbagai zat pewarna organik. Melalui proses oksidasinya pula ozon mampu membunuh berbagai macam microorganisma seperti bakteri Escherichia coli, Salmonella enteriditis, serta berbagai bakteri pathogen lainnya. Ozon juga dapat dipergunakan untuk mengawetkan bahan mentah makanan seperti daging dan ikan dengan menghambat perkembangan jamur. Hal yang sama juga dipergunakan untuk menghambat perkembangan jamur (Botrytis cinerea) pada sayur-mayur dan buah-buahan.

(10)DAFTAR PUSTAKA

Prasetyawati, 2008, Sintesis Ozon (O3) Menggunakan Reaktor Plasma Lucutan Penghalang Dielektrik BerkonfigurasiSpiral-Silinder Dengan Gas Sumber Oksigen (O2 ) Murni

https://shintaleon.wordpress.com/2013/03/15/ozon-ozonasi/, 2 Desember 2014 pukul 14:00