Katabolisme Karbohidrat, Lemak dan Protein

     
Penjelasan Tentang Katabolisme - Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Untuk dapat digunakan oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP (Adenosin TriPhospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat. Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel, yang digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain. Contoh katabolisme adalah respirasi sel, yaitu proses penguraian bahan makanan yang bertujuan menghasilkan energi. Sebagai bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan sebagai hasilnya adalah CO2(karbon dioksida, air dan energi). Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup, sel hewan maupun sel tumbuhan.
                                                        

Katabolisme Karbohidrat

Struktur karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida
Fungsi dari Karbohidrat

1.        Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism
2.        Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA
3.        Merupakan elemen structural dari dinding sel tanaman maupun bakteri.
4.        Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel .

Proses Katabolisme Karbohidrat

Pada Proses katabolisme karbohidrat, sering disebut dengan glikolosis yaitu proses degradasi. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi menjadi 2 Fase, yaitu:
- 5 langkah pertama yang disebut fase preparatory
- 5 langkah terakhir yang disebut fase payoff

Fase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg2+.

Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi 1.

Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.

Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat. 
tahap glikolisis

Katabolisme Lemak

      Struktur Lemak

Berdasarkan struktur dan fungsi bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian lemak.

           Asam-asam lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula kimia suatu asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH, dan  biasanya kelipatan dua.
ü  Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.
ü  Rantai sedang : 8-12 atom
ü  Rantai panjang : 14-26 atom.

Dan asam lemak-asam lemak ini merupakn asam lemak jenuh Sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, adalah yang mempunayi ikatan rangkap atau lebih misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH (oleat).

Turunan-turunan asam lemak : merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu gliserol ester dan cholesterol ester.

1.      Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida, trigliserida)
2.      Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.
3.      Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.
4.      Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon.

 Fungsi Lemak

1.      Sebagai penyusun struktur  membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.
2.      Sebagai cadangan energi Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa
3.      Sebagai hormon dan vitamin, hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis

Proses Katabolisme Lemak

Lemak merupakan salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar 9kkal/gram. Energi hasil pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam kebutuhan energi. Pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam system pencernaan makanan. Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar 95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak. Untuk dapat menghasilkan energi , asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi asam lemak juga melalui lintasan akhir yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus krebs.

Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.

Katabolisme Protein

Struktur Protein

Dilihat dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

1.      Struktur primer:  Ini adalah hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein dilakukan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.
2.      Struktur sekunder:  Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.
3.      Struktur tersier: Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.
4.      Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer.

 Fungsi Protein

1.          Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain
2.          Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)
3.          Pemeliharaan (dewasa)
4.          Membentuk sel darah
5.          Membentuk hormon, enzim, antibody,dll
6.          Memberi tenaga (protein sparing efek)
7.          Pengaturan (enzim, hormone)

Proses Katabolisme Protein

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1.   Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2.   Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.
Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:
1.      Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP
2.      Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.
3.      Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP
4.      Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin
5.      Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Hubungan Antara Katabolisme Antara Karbohidrat, Lemak, & Protein

Anda sudah mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya? Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa- senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi.

Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan. Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Unsur Unsur Radioaktif

     
Dengan semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, unsur radioaktif semakin banyak dimanfaatkan untuk menunjang kehidupan manusia. Penemuan bibit unggul, terapi kanker, PLTN dan berbagai penelitian telah banyak memanfaatkan unsur radioaktif baik sebagai sumber radiasi maupun sebagai perunut. Reaksi inti dari unsur-unsur radioaktif dapat menghasilkan energi yang sangat dahsyat yang dapat dikendalikan dalam reaktor atom. Reaksi inti radioaktif yang tidak terkendali dapat menimbulkan bahaya dan kerusakan di muka bumi serta mengancam kehidupan.

   Pada akhir perang dunia kedua, Amerika Serikat menjatuhkan bom atom di Hirosima dan Nagasaki yang menyebabkan ratusan ribu penduduk meninggal seketika, dua kota di Jepang tersebut hancur oleh panas yang mencapai 3000 $^\circ$C. Dewasa ini banyak negara-negara yang memiliki instalasi nuklir dan membuat senjata nuklir yang mencemaskan umat manusia. Akan tetapi kemajuan di bidang IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi) khususnya nuklir yang disertai IMTAQ (Iman dan Taqwa) akan memanfaatkan energi nuklir untuk kesejahteraan umat manusia.
Sumber: Microsoft Student,2006

   Reaktor nuklir digunakan untuk mengendalikan reaksi nuklir. Tenaga nuklir dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Reaksi nuklir merupakan reaksi dari unsur radioaktif. Dan tahukah teman-teman, bagaimana para arkeolog memperkirakan usia tulang belulang organisme yang pernah hidup? Para arkeolog menggunakan teknik penanggalan radioaktif karbon 14 untuk memperkirakan usia sisa tulang-tulang organisme yang pernah hidup.Apakah unsur radioaktif itu? Bagaimana sifat-sifat unsur radioaktif? Dan apa saja kegunaannya?

   Pada artikel kali ini akan membahas mengenai unsur radioaktif secara lengkap yang akan kita bagi-bagi lagi menjadi beberapa submateri. Berikut sub materi berkaitan dengan materi unsur-unsur radioaktif yaitu :
Demikian pembahasan materi Unsur-unsur Radioaktif secara umum. Silahkan teman-teman ikuti link pembahasan submateri unsur-unsur radioaktif di atas. Semoga bermanfaat. Terima kasih.

Bahaya Unsur Radioaktif

     
Unsur radioaktif secara konkrit tidak kita temukan secara jelas pada kehidupan sehari-hari. Namun sumber radiasi telah ada di sekitar kita dan dapat kita jumpai pada setiap makhluk hidup. Berbagai radiasi unsur radioaktif dapat mengionisasi materi yang dilaluinya dan radiasi ini sangat berbahaya bagi jaringan hidup. Pada artikel ini kita akan membahas tentang bahaya unsur radioaktif.
Tubuh manusia secara alamiah dapat menetralisasi radiasi yang lemah. Meskipun tidak ada kerusakan permanen, sebenarnya berapa pun intensitas sinar radioaktif yang dipancarkan, efeknya tetap membahayakan bagi jaringan. Kadang-kadang sampai bertahun-tahun bahaya radiasi tersebut baru tampak. Radiasi pada tingkat tinggi atau radiasi lemah yang terpaparkan dalam kurun waktu tertentu dapat menyebabkan kerusakan pada mekanisme sistem tubuh dan membakar jaringan tubuh manusia dan hewan.

Kerusakan pada tubuh manusia akan menimbulkan kerusakan struktur DNA yang membawa kode genetik. Kerusakan ini dapat mengubah kode genetik yang menyebabkan lahirnya keturunan yang abnormal. Kerusakan DNA juga dapat memicu timbulnya sel yang dapat memperbanyak diri secara tak terkendali yang disebut kanker.

Penggunaan radiasi dalam bidang medis tanpa alasan yang kuat lebih banyak menimbulkan bahaya daripada keuntungan yang diperoleh, misalnya pemeriksaan anggota tubuh dengan radiasi yang dilakukan secara rutin. Wanita yang melakukan pemeriksaan simptom kanker payudara dengan radiasi secara rutin, ternyata mempunyai kecenderungan lebih besar untuk mengalami kanker. Demikian juga pemeriksaan USG pada wanita hamil yang dilakukan secara rutin dapat memperbesar kemungkinan kanker pada bayi di dalam kandungan.

Sampah radioaktif dari hasil samping pengoperasian reaktor nuklir juga merupakan masalah serius, seperti kasus kecelakaan reaktor 1000 MW di Chernobyl, Uni Soviet, pada bulan April 1986. Karena bencana kebocoran reaktor atom di Chernobyl, sejumlah besar bahan radioaktif terlepas ke atmosfer dan terbawa angin hingga ke area yang sangat luas. Hal ini mengakibatkan penyakit kanker dan cacat kelahiran naik berlipat ganda dari tahun ke tahun.

Terlepas dari bahaya radiasi yang telah muncul, sebenarnya dampak negatif radiasi dapat dicegah dengan mengetahui berapa banyak kemampuan tubuh untuk menerima radiasi secara kuantitas yang dinyatakan dengan dosis radiasi. Beberapa faktor yang menentukan bahaya radiasi antara lain dosis total yang diterima, daya pengaruh biologi relatif masing-masing jenis radiasi, energi radiasi, jaringan biologi yang terkena radiasi, dan luas atau volume tubuh yang terpapar.

Demikian pembahasan materi Bahaya Unsur Radioaktif dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan Pengaruh Radiasi terhadap Makhluk Hidup.

Materi Dasar pH Larutan

     
konsep pH larutan. Kita terkadang menemukan zat yang rasanya sangat asam dan sedikit asam, atau menemukan zat asam yang kekuatan merusaknya besar dan ada yang hanya menimbulkan gatal di kulit saja. Berdasarkan kemampuan ionisasi dan kadar ion H$^+$, larutan asam dan basa terbagi dalam kelompok asam dan basa kuat, serta asam dan basa lemah. Kita memerlukan nilai tertentu untuk mengukur kekuatan asam atau basa tersebut, dan untuk saat ini kita menggunakan besaran pH, untuk menentukan derajat keasaman suatu larutan.

pH suatu larutan erat kaitannya dengan materi sebelumnya yaitu asam basa. Dimana pH atau yang disebut derajat keasaman menyatakan besarnya $ - \log $ dari konsentrasi suatu ion H$^+$ dalam larutan asam, dan pOH untuk larutan basa dari banyaknya $- \log $ konsentrasi ion OH$^-$. Namun dari pOH tersebut dapat diketahui harga pH dari derajat ketetapan air atau pKw. Yang berlaku rumus:
   pH + pOH = pKw,
dimana besar pKw ini adalah tetap yaitu 14.
Sehingga, pH = pKw - pOH
Untuk lebih memahami mengenai pKw berikut ini penjelasan mengenai reaksi ionisasi air sehingga diperoleh harga pKw.

Air merupakan elektrolit yang sangat lemah. Air murni akan mengalami ionisasi menghasilkan H$^+$ dan OH$^-$ dengan jumlah sangat kecil. Persamaan reaksinya sebagai berikut.
$ H_2O (l) \rightleftharpoons H^+ (aq) + OH^- (aq) $

Tetapan kesetimbangan air (Kw) dapat dinyatakan dengan penurunan rumus sebagai berikut:
$ \begin{align} K & = \frac{[H^+][OH^-]}{[H_2O]} \\ K [H_2O] & = [H^+][OH^-] \\ K_w & = [H^+][OH^-] \end{align} $
Keterangan :
Kw = tetapan kesetimbangan air
[H$^+$] = molaritas ion H$^+$ (M)
[OH$^-$] = molaritas ion OH$^-$ (M)

Harga Kw dipengaruhi suhu. Jika suhu semakin tinggi, maka semakin banyak air yang terionisasi. Harga Kw pada berbagai suhu dapat dilihat pada Tabel di bawah ini:

Dari tabel di atas terlihat bahwa pada suhu kamar (25 $^\circ$C) harga Kw adalah $1,0 \times 10^{-14}$, sehingga
$[H^+] [OH^-] = 1,0 \times 10^{-14} $
Untuk air murni harga [H$^+$] dan [OH$^-$] adalah sama, yaitu
$[H^+] = [OH^-] = 1,0 \times 10^{-7}$ M

Jika dalam air murni ditambahkan zat yang bersifat asam atau basa, maka akan merubah kesetimbangan air. Artinya [H$^+$] dan [OH$^-$] akan berubah. Pada penambahan asam, [H$^+$] akan meningkat , sehingga larutan akan bersifat asam. Sedangkan pada penambahan basa, [OH$^-$] akan meningkat. Karena Kw adalah tetap (pada suhu tertentu), maka [H$^+$] akan berkurang sehingga larutan bersifat basa.

Jadi, besarnya nilai [H$^+$] akan menentukan apa larutan tersebut bersifat asam, basa, atau netral.

  1. Jika $ [H^+] > 10^{-7} $ M, maka larutan bersifat asam.
  2. Jika $ [H^+] < 10^{-7} $ M, maka larutan bersifat basa.
  3. Jika $ [H^+] = 10^{-7} $ M, maka larutan bersifat netral.
Tingkat keasaman suatu larutan tergantung pada molaritas ion H$^+$ dalam larutan. Jika molaritas ion H$^+$ semakin besar, maka semakin asam larutan itu. Tetapi, pernyataan kekuatan asam menggunakan [H$^+$] memberikan angka yang sangat kecil dan penulisannya tidak sederhana. Untuk menyederhanakan penulisan, seorang ahli kimia Denmark, Soren Peer Lauritz Sorensen, pada tahun 1909 mengajukan penggunaan istilah pH untuk menyatakan derajat keasaman. Nilai pH diperoleh sebagai hasil negatif logaritma 10 dari molaritas ion H$^+$. Secara matematika dapat dituliskan:
   pH = $ - \log \, $ [H$^+$]
keterangan :
pH = derajat keasaman
[H$^+$] = molaritas ion H$^+$ (M)

Analog dengan pH, untuk molaritas ion OH$^-$ dan Kw diperoleh
pOH = $ - \log \, $ [OH$^-$]
pKw = $ - \log \, $ Kw
Karena Kw = [H$^+$] [OH$^-$], maka hubungan antara pH, pOH, dan pKw dapat dirumuskan sebagai berikut.
log Kw = log [H$^+$] + log [OH$^-$]
$-$ log Kw = $-$ log [H$^+$] - log [OH$^-$]
sehingga diperoleh:
pKw = pH + pOH

Pada suhu 25$^\circ$C, molaritas ion H$^+$ air murni adalah $1,0 \times 10^{-7}$ M, sehingga
pH = $ - \log \, [H^+] $
pH = $ - \log \, (1,0 \times 10^{-7}) \, $ M
pH = 7

Berdasarkan uraian tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut.
Jika pH < 7, maka larutan bersifat asam.
Jika pH > 7, maka larutan bersifat basa.
Jika pH = 7, maka larutan besifat netral.

Demikian pembahasan materi Konsep pH Larutan.

Minyak Bumi dan Gas Alam

     
Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus - karang dan oleum - minyak) dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah suatu cairan kental yang berwarna coklat sampai hitam atau kehijauan, yang mudah terbakar dan berbau kurang sedap, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi.

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak bumi dan gas alam yang cukup banyak. Minyak bumi merupakan sumber alam yang sangat potensial karena dari minyak bumi dapat menghasilkan berbagai bahan bakar, seperti LPG (Liquified Petroleum Gas), minyak tanah, dan bensin. Selain itu senyawa yang berupa gas dan minyak bumi dipakai untuk produk industri seperti pupuk, obat-obatan, bahan peledak, karet sintetis, serat tekstil, dan plastik.

Sampai saat ini minyak bumi masih menjadi prioritas utama sebagai sumber energi, meskipun para ahli juga berupaya untuk mengembangkan alternatif energy selain minyak bumi, misalnya energi surya dan energi nuklir. Upaya para ahli tersebut mengingat minyak bumi termasuk di dalamnya gas alam, merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui (nonrenewable resources).


Sekarang tahukah kalian bagaimana proses pembentukannya, bagaimana cara memperolehnya dan bagaimana cara memanfaatkannya agar tidak berdampak buruk bagi lingkungan, lebih-lebih setelah terjadi kelangkaan BBM seperti sekarang ini?.

Dapatkah teman-teman membayangkan kehidupan kita tanpa minyak bumi? Tahukah kalian bahwa diperkirakan sekitar 20 tahun lagi cadangan minyak bumi Indonesia akan habis total dan Indonesia akan menjadi negara pengimpor minyak bumi? Mengapa akhir-akhir ini dunia diliputi kekhawatiran akan laju konsumsi minyak bumi yang semakin cepat? Mengapa sekarang ini di seluruh dunia sedang gencargencarnya mencari sumber energi alternatif pengganti minyak bumi? Sebenarnya apakah minyak bumi itu dan bagaimana terbentuknya di alam ini? Untuk mengetahui jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tersebut di atas, silakan teman-teman ikuti pembahasan bab Minyak bumi dan Gas alam ini.

Mari kita simak ualasan yang akan kita bahas pada artikel minyak bumi dan gas alam ini, yaitu:

Demikian pembahasan secara umum Minyak Bumi dan Gas Alam dan contoh-contohnya. Silahkan ikuti link di atas untuk mempelajari pembahasannya secara lengkap.

Bensin Sebagai Bahan Bakar

     
Fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan ialah bensin. Komponen utama bensin yaitu $n$-heptana dan isooktana. Pada artikel ini kita akan membahas materi Bensin Sebagai Bahan Bakar. Bensin yang komponen terbanyaknya hidrokarbon rantai bercabang, energi hasil pembakarannya lebih besar dibandingkan dengan bensin yang komponen terbanyaknya rantai lurus. Dengan demikian bensin dari hidrokarbon rantai lurus kurang efisien untuk menggerakkan mesin kendaraan. Kurangnya efisiensi ini ditandai dengan suara ketukan (knocking) pada mesin kendaraan. Dengan demikian, sebaiknya menggunakan bensin yang komponennya senyawa hidrokarbon bercabang. Komponen bensin yang paling banyak cabangnya adalah 2,2,4-trimetilpentana atau isooktana dengan rumus:

Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang paling komersial, paling banyak diproduksi, dan paling banyak digunakan, sebab berfungsi sebagai bahan bakar kendaraan bermotor yang menjadi alat transportasi manusia sehari-hari. Bensin yang dijual di pasaran merupakan campuran isooktana dengan alkanaalkana lainnya, seperti heptana dan oktana.

Persentase isooktana dalam suatu bensin disebut angka oktana (bilangan oktana). Misalnya campuran yang mengandung 20% $n$-heptana dan 80% isooktana, mempunyai bilangan oktan 80. Mutu atau kualitas bensin ditentukan oleh besarnya bilangan oktan.

Makin tinggi harga bilangan oktan suatu bensin, berarti bensin tersebut makin bagus atau makin efisien dalam menghasilkan energi. Bensin premium mutunya lebih rendah dibandingkan petramax. Bensin premium memiliki bilangan oktan antara 80 - 84 sedangkan petramax mempunyai bilangan oktan 92 - 94. Selain itu, di pasaran dikenal pula petramax plus yang memiliki bilangan oktan 98.

Bila bilangan oktan bensin rendah, pada mesin kendaraan akan timbul suara ketukan (knocking) sehingga mesin mudah panas dan rusak. Untuk meningkatkan bilangan oktan pada bensin ditambahkan TEL (Tetra Etyl Lead) dengan rumus kimia Pb(C$_2$H$_5$)$_4$. TEL dikenal sebagai anti knocking. Penggunaan TEL ini ternyata menimbulkan masalah yaitu timbulnya pencemaran udara oleh partikulat Pb. Agar PbO hasil pembakaran tidak mengendap dalam mesin dan keluar melalui knalpot, maka ditambahkan lagi senyawa 1,2-dibromoetana, sehingga yang keluar dari hasil pembakaran adalah PbBr$_2$ yang mudah menguap. Fraksi bensin dalam minyak bumi sebetulnya relatif sedikit jumlahnya. Oleh karena itu, bensin banyak diperoleh dari hasil cracking minyak bumi, yaitu pemutusan hidrokarbon yang rantainya panjang menjadi rantai yang lebih pendek.

Dampak pembakaran bahan bakar bensin:

a. Penggunaan TEL

TEL mengandung logam berat timbal (Pb) yang terbakar dan akan keluar bersama asap kendaraan bermotor melalui knalpot. Hal ini menyebabkan pencemaran udara. Senyawa timbal merupakan racun dengan ambang batas kecil, artinya pada konsentrasi kecil pun dapat berakibat fatal. Gejala yang diakibatkannya, antara lain: tidak aktifnya pertumbuhan beberapa enzim dalam tubuh, berat badan anak-anak berkurang, perkembangan sistem syaraf lambat, selera makan hilang, cepat lelah, dan iritasi saluran pernapasan.

b. Pembakaran tidak sempurna hidrokarbon

Pembakaran tidak sempurna dengan reaksi sebagai berikut:
Menghasilkan:

  1. karbon (arang) yang berupa asap hitam yang mengganggu pernapasan.
  2. gas karbonmonoksida yang merupakan gas beracun yang tidak berbau, tidak berasap, tetapi dapat mematikan. Gas CO memiliki kemampuan terikat kuat pada hemoglobin, suatu protein yang mengangkut O$_2$ dari paru-paru ke seluruh tubuh. Daya ikat hemoglobin terhadap CO dua ratus kali lebih kuat daripada terhadap O$_2$. Jadi, jika kita menghirup udara yang mengandung O$_2$ dan CO, maka yang akan terikat lebih dulu dengan hemoglobin ialah CO. Jika CO yang terikat terlampau banyak, maka tubuh kita akan kekurangan O$_2$ yang mempengaruhi proses metabolisme sel. Kadar CO yang diperbolehkan ialah di bawah 100 ppm (0,01%). Udara dengan kadar CO 100 ppm, dapat menyebabkan sakit kepala dan cepat lelah. Udara dengan kadar CO 750 ppm, dapat menyebabkan kematian.
  3. gas karbondioksida menyebabkan perubahan komposisi kimia lapisan udara dan mengakibatkan terbentuknya efek rumah kaca (treibhouse effect), yang memberi kontribusi pada peningkatan suhu bumi.

c. Adanya belerang dalam minyak bumi

Adanya belerang dalam minyak bumi, akan terbakar menghasilkan belerang dioksida.
$ S + O_2 \rightarrow SO_2 $
Gas belerang dioksida (SO$_2$) merupakan oksida asam yang dapat merusak zat hijau daun (klorofil), sehingga mengganggu proses fotosintesis pada pohon. Apabila SO$_2$ bercampur dengan air hujan menyebabkan terjadinya hujan asam bersama-sama dengan NO$_x$. NO$_x$ sendiri secara umum dapat menumbuhkan sel-sel beracun dalam tubuh mahluk hidup, serta meningkatkan derajat keasaman tanah dan air jika bereaksi dengan SO$_2$.

Demikian pembahasan materi Bensin Sebagai Bahan Bakar dan contoh-contohnya.

Daerah Pengilangan Minyak dan Gas Bumi di Indonesia

     
Daerah-daerah Pengilangan Minyak dan Gas Bumi di Indonesia. Proses pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksi minyak bumi yang bermanfaat dilakukan di kilang minyak (oil refinery). Berdasarkan data yang didapat dari Museum Minyak dan Gas Bumi Graha Widya Patra di TMII Jakarta, lapangan produksi minyak dan gas bumi di Indonesia berjumlah 51 tempat, antara lain:

1. kilang minyak Cilacap, Jawa Tengah (Kapasitas 350 ribu barel/hari);
2. kilang minyak Balongan, Jawa Tengah (Kapasitas 125 ribu barel/hari);
3. kilang minyak Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 240 ribu barel/hari);
4. kilang minyak Dumai, Riau;
5. kilang minyak Plaju, Sumatera Selatan;
6. kilang minyak Pangkalan Brandan, Sumatera Utara; dan
7. kilang minyak Sorong, Papua.


Kilang minyak Cilacap, Jawa Tengah

PT PERTAMINA (PERSERO) Unit Pengolahan IV Cilacap merupakan salah satu dari 7 jajaran unit pengolahan di tanah air, yang memiliki kapasitas produksi terbesar yakni 348.000 barrel/hari, dan terlengkap fasilitasnya. Kilang ini bernilai strategis karena memasok 34% kebutuhan BBM nasional atau 60% kebutuhan BBM di Pulau Jawa.

Selain itu kilang ini merupan satu-satunya kilang di tanah air saat ini yang memproduksi aspal dan base oil untuk kebutuhan pembangunan infrastruktur di tanah air. Kilang di PT PERTAMINA (PERSERO) Unit Pengolahan IV Cilacap terdiri atas: Kilang Minyak I, Kilang Minyak II, dan Kilang Paraxylene.

Kilang minyak Balongan, Jawa Tengah

PT Pertamina (Persero) RU VI Balongan merupakan kilang keenam dari tujuh kilang Direktorat Pengolahan PT Pertamina (Persero) dengan kegiatan bisnis utamanya adalah mengolah minyak mentah (Crude Oil) menjadi produk-produk BBM (Bahan Bakar Minyak), Non BBM dan Petrokimia

Kilang minyak Balikpapan, Kalimantan Timur

Kilang Minyak Balikpapan terletak di tepi Teluk Balikpapan, meliputi areal seluas 2.5 km$^2$ . Kilang Minyak ini terdiri dari unit Kilang Minyak Balikpapan 1 dan unit Kilang Minyak Balikpapan II. Kilang Minyak Balikpapan 1 dibangun sejak tahun 1922 dan dibangun kembali pada tahun 1948 dan mulai beroperasi tahun 1950. Sedangkan Kilang Balikpapan II dibangun tahun 1980 dan resmi beroperasi 1 Nopember 1983. Tugas Kilang Minyak Balikpapan mengolah minyak mentah menjadi produk-produk yang siap dipasarkan, yaitu BBM dan Non BBM.

Kilang minyak Dumai, Riau

Berbagai produk bahan bakar Minyak (BBM) dan Non Bahan Bakar Minyak (NBBM) telah dihasilkan dari kilang Putri Tujuh Dumai - Sungai Pakning dan telah didistribusikan ke berbagai pelosok tanah air dan manca negara. Sejak dioperasikan pada tahun 1971, kilang minyak Putri Tujuh Dumai dan Sungai Pakning telah memberikan sumbangan nyata terhadap perkembangan dan kemajuan daerah khususnya kota Dumai dan sekitarnya dan telah memberikan andil yang besar bagi pemenuhan kebutuhan bahan bakar nasional.

Kilang minyak Plaju, Sumatera Selatan

Bisnis Pengolahan PERTAMINA memiliki dan mengoperasikan 6 (enam) buah unit Kilang dengan kapasitas total mencapai 1.046,70 Ribu Barrel. Beberapa kilang minyak seperti kilang UP-III Plaju dan Kilang UP-IV Cilacap terintegrasi dengan kilang Petrokimia, dan memproduksi produk-produk Petrokimia yaitu Purified Terapthalic Acid (PTA) dan Paraxylene.

Kilang minyak Pangkalan Brandan, Sumatera Utara

Kilang Pangkalan Brandan yang dikelola Unit Pengolahan (UP) I Pertamina Brandan, merupakan salah satu dari sembilan kilang minyak yang ada di Indonesia. Kilang yang berada di Kecamatan Babalan Langkat saat ini berkapasitas 5.000 barel per hari, dengan hasil produksi berupa gas elpiji sebanyak 280 ton per hari, kondensat 105 ton per hari, dan beberapa jenis gas dan minyak.

Kilang minyak Sorong, Papua

Kilang minyak Kasim RU VII, Kabupaten Sorong, Papua Barat, 1 Mei 2016. Kilang Kasim (KK), terletak sekitar 120 kilometer Arah Selatan Kota Sorong. Kilang yang memiliki kapasitas design 10.000 bbl/hari ini didirikan pada tahun 1995 -1997 dan diresmikan pada 05-12-1997. Minyak mentah menjadi bbm, (premium dan solar) dengan pasokan dari Santa fe. Kilang Kasim mengolah crude Walio Mix dengan komposisi 60% Walio crude dan 40% Salawati crude.

Demikian pembahasan materi Daerah-daerah Pengilangan Minyak dan Gas Bumi di Indonesia.

Polimer Secara Umum

     
Polimer adalah molekul raksasa atau makromolekul. Polimer terbentuk dari gabungan rantai molekul-molekul sederhana (monomer) yang sangat panjang sekali. Reaksi pembentukan polimer dikenal dengan sebutan polimerisasi. Polimer alamiah mencakup protein (seperti sutra, serat otot, dan enzim), polisakarida (pati dan selulosa), karet, dan asam-asam nukleat. Polimer buatan manusia hampir sama aneka ragamnya dengan polimer alam. Produk-produk polimer sehari-hari mencakup kantong plastik pembungkus makanan, lapisan teflon pada penggorengan, sikat rambut, sikat gigi, perekat epoksi, penyekat listrik, wadah plastik, dan lain-lain. Dewasa ini teknologi makromolekul telah menjadi raksasa dalam industri dunia. Polimer terbagi dalam tiga kelompok umum, yaitu:
  1. Elastomer, yaitu polimer dengan sifat-sifat elastik, seperti karet.
  2. Serat, yaitu polimer mirip benang, seperti kapas, sutra, atau nilon.
  3. Plastik, yaitu polimer yang berupa lembaran tipis, zat padat yang keras, dan dapat dicetak (pipa, mainan anak-anak), atau salutan (cat mobil, pernis).

Polimer berdasarkan asalnya dibedakan menjadi polimer sintetis dan polimer alam. Kedua jenis polimer inilah yang akan kita bahas secara lebih mendalam pada artikel polimer ini. Polimer sintetis merupakan hasil sintesis senyawa-senyawa organik di mana molekulmolekul yang berupa monomer bergabung membentuk rantai panjang melalui ikatan kovalen. Polimer sintetis dibagi menjadi berdasarkan Jenis Monomernya, Sifat Termalnya, dan Reaksi Pembentukannya. Kita juga akan membahas kegunaan dari polimer sintetis. Terakhir kita akan membahas polimer alam yang terjadi secara alamiah.

Submateri yang akan kita bahas pada materi polimer yaitu :

  1. Polimer Sintetis Berdasarkan Jumlah Monomernya
  2. Polimer Sintetis Berdasarkan Sifat Termalnya
  3. Polimer Sintetis Berdasarkan Reaksi Pembentukannya
  4. Kegunaan Polimer Sintetis dalam Kehidupan
  5. Polimer Alam

Demikian pembahasan materi Polimer Secara Umum dan pembagiannya. Untuk mempelajari secara lebih lengkap, teman-teman bisa langsung ikuti link masing-masing di atas.