Rumus Karbondioksida Serta Sifat, Kegunaan dan Manfaatnya

JAKARTA - Karbondioksida (CO2) atau zat asam arang merupakan senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon.

CO2 berbentuk gas pada keadaan temperature dan tekanan standar di atmosfer bumi. Gas CO2 tidak berwarna, tidak berbau, tidak mudah terbakar dan sedikit asam.

Karbondioksida ialah gas rumah kaca yang penting bagi kehidupan di muka bumi. Karena campuran ini menyerap gelombang inframerah dengan kuat dan lebih berat dibandingkan udara dan larut dalam air.

Campuran karbon dioksida dihasilkan oleh semua tumbuhan, hewan, fungsi dan mikroorganisme pada proses asimilasi.

Campuran ini sangat penting dalam siklus rantai karbon. Bukan hanya dari makhluk hidup, CO2 juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil.

Antara lain, CO2 juga dihasilkan dari gunung berapi dan proses geothermal lainnya, seperti mata air panas.

Sifat Karbondioksida

Seperti gas-gas lain, CO2 memiliki sifat-sifat fisik dan kimia yang membedakannya dengan campuran lain. Berikut ada penjelasan tentang beberapa sifat karbon dioksida (CO2)

Sifat Fisik

1. Tidak berwarna

2. Pada keadaan konsentrasi rendah, gas tidak berbau, namun pada konsentrasi yang cukup tinggi akan memiliki bau asam yang tajam.

3. Pada suhu dan tekanan standar, massa jenis CO2 sekitar 1,98 kg/m3 atau sekitar 1,6 kali lipat lebih berat dari udara.

4. Rata-rata memiliki konsentrasi di atmosfer bumi sejumlah 387 ppm berlandaskan volume dan bervariasi tergantung pada lokasi dan waktunya.

5. Campuran ini tidak berwujud cair pada tekanan di bawah 5,1 atm (520 kPa) namun pada tekanan 1 atmosfer (tekanan permukaan laut mendekati rata-rata) menjadi padar pada temperature di bawah -78,5C, dan padatan tersebut akan menyublim menjadi gas pada suhu diatas -78,5C.

6. Dalam wujud padat, campuran ini biasa kita kenal dengan sebutan es kering. Bentuk lain dari campuran ini dapat diamati pada tekanan tinggi seperti kaca amorf.

Bentuk kaca ini disebut karbonia. Karbonia yang diciptakan oleh pendinginan super CO2 yang dipanaskan pada tekanan ekstrim (40-48 GPa atau sekitar 400.000 atmosfer) di landasan berlian.

7. Titik kritisnya adalah 7,38 MPa pada suhu 31,1C, Ketika suhu dan tekanan diatas titik kritis, karbon dioksida akan bersifat sebagai fluida superkritis dikenal sebagai karbon dioksida superkritis. Keadaan ini mulai (pada 2018) akan digunakan untuk pembangkit listrik.

8. Kepadatan berbagai bentuk karbon bergantung pada asal unsur-unsur ini. Kita akan menemukan beberapa bentuk karbon yang murni dan beberapa bentuk yang tidak murni contoh batubara yang merupakan campuran dari karbon dan hidrogen.

9. Karbon adalah elemen unik. Itu terjadi dalam berbagai bentuk. Beberapa bentuk seperti karbon murni adalah batubara dan jelaga.

10. Salah satu campuran karbon yang paling penting adalah arang, yang terbentuk ketika karbon dipanaskan tanpa adanya udara.

11. Karbon dioksida termasuk dalam campuran berbentuk alotropik. Alotrop ialah bentuk suatu unsur dengan sifat fisik dan kimia yang bervariasi.

12. Tidak mudah terbakar.

Sifat Kimia

1. Bersifat asam (oksida asam) mengubah lakmus biru menjadi merah

2. Senyawa karbon umumnya menunjukkan 4 reaksi, yaitu: 1) reaksi pembakaran, 2) reaksi oksidasi, 3) reaksi penambahan, dan 4) reaksi substitusi.

3. Seperti kita ketahui bersama bahwa karbon dalam segala bentuk membutuhkan oksigen, panas, dan cahaya serta membentuk karbon dioksida. Ketika dibakar di udara untuk menghasilkan karbon dioksida ialah combustion (pembakaran).

4. Molekul karbon dioksida linier dan sentrosimetrik pada kesetimbangan. Panjang ikatan karbon-oksigen ialah 116,3 pm, terlihat lebih pendek dari panjang ikatan-ikatan tunggal C-O dan bahkan lebih pendek dari kebanyakan gugus fungsi ikatan rangkap C-O lainnya. Karena memiliki sifat sentrosimetris, molekul tersebut tidak memiliki dipol listrik.

5. Sebagai molekul triatomik linier, CO2 mempunyai 4 mode getaran. Namun, mode peregangan simetris tidak membuat dipol menjadikan tidak teramati pada spektrum IR.

Kegunaan Karbon Dioksida

CO2 diproduksi dalam industri dengan menggunakan sumber yang diperoleh melalui proses dalam industri petrokimia, atau membakar gas alam dalam proses kogenerasi.

Berikut ini beberapa kegunaan dan implementasi campuran karbon dioksida di kehidupan sehari-hari diantaranya yaitu:

1. Produk Minuman

Senyawa karbon dioksida digunakan untuk menghasilkan minuman berkarbonasi atau minuman ringan dan air soda. Bila ditinjau secara tradisional, karbonasi di dalam bir dan anggur terjadi melalui proses fermentasi alami. Namun beberapa produsen minuman mengkarbonasi produknya dengan cara artifisial atau buatan.

2. Produk Makanan

Permen Pop Rocks ialah permen bertekanan dengan gas CO2 siktar 40 bar (600psi). Ketika dimasukkan ke mulut, campuran itu akan larut dan mulai melepaskan gelembung gas dengan suara letupan.

3. Sistem Pneumatic

Karbon dioksida (CO2) adalah gas terkompresi yang paling umum digunakan sebagai system pneumatic pada alat tekanan portable dan robot tempur.

4. Alat Pemadam Kebakaran

CO2 adalah salah satu senyawa yang digunakan untuk memadamkan api, dan terdapat pada beberapa alat pemadam kebakaran terutama dirancang untuk kebakaran listrik.

Alat tersebut memiliki karbon dioksida cair di bawah tekanan. Standar Organisasi Maritim Internasional juga mengakui dan menggunakan campuran karbon dioksida sebagai proteksi kebakaran di ruang kapal dan ruang mesin.

5. Pelarut Kafein

Selain kegunaan diatas, jika campuran ini berbentuk cair maka dapat digunakan sebagai pelarut yang baik untuk beragam senyawa organic lipofilik, dan dapat digunakan untuk menghilangkan kandungan kafein dari kopi.

6. Implementasi Farmasi dan Pengolahan Kimia Lain

Zat asam arang ini mulai menarik perhatian industri farmasi dan dunia industri pengolahan kimia lainnya untuk alternatif yang tidak terlalu beracun untuk pelarut yang lebih tradisional seperti organoklorin. Dapat juga digunakan oleh pembersih kering. Dalam industri kimia, campuran ini digunakan untuk produksi urea, karbonat dan bikarbonat, serta natrium salisilat.

7. Penerapan di Bidang Biologi

Pengaplikasian karbon dioksida dalam dunia biologi yaitu pada proses fotosintesis tanaman, rumah kaca dapat memperkaya atmosfer dengan cara menambah CO2 agar pertumbuhan tanaman meningkat.

Pada konsentrasi tinggi, karbon dioksida (CO2) bersifat toksik untuk kehidupan hewan dan manusia.

Manfaat Karbon Dioksida

Berperan dalam proses asimilasi pada tumbuhan. Dalam berfotosintesis tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang dibutuhkan sebagai makanannya. Persamaan reaksinya adalah

12H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) +6O2 + 6H2O

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organic lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.

Pada respirasi glukosa dan campuran lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbondioksida , air dan energi kimia.

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Inilah pigmen yang memberi warna hijau pada tumbuhan.

Klorofil mengandung organel yang disebut kloroplas yang menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.

Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.

Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap millimeter perseginya.

Caranya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan transparan, menuju mesofil tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.

Permukaan daun biasanya dilapisi oleh katikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

(Natalia Bulan)