Teks tersebut membahas tentang gas-gas terlarut dalam air laut, terutama nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida. Gas-gas tersebut dapat larut dalam air laut melalui proses difusi dari atmosfer dan memiliki peran penting dalam siklus kehidupan laut seperti siklus nitrogen. Kelarutan gas-gas tersebut dipengaruhi oleh tekanan parsial dan suhu air laut.

1. GAS-GAS TERLARUT
DALAM AIR LAUT
Oleh : Dr. St. Fauziah, M.Si
Dosen Jurusan Kimia FMIPA UNHAS

2. Air disebut sebagai pelarut universal karena
mampu melarutkan zat-zat lain dalam jumlah
yang lebih besar dari pelarut lain
Sifat ini dibuktikan pada air laut yang dapat
melarutkan garam-garaman, gas-gas, bahan
organik, dan lain sebagainya.
Atmosfir adalah suatu campuran homogen dari gas-
gas. Gas gas ini dibedakan berdasarkan besarnya
konsentrasinya diatmosfir yaitu :
 Gas-gas utama adalah nitrogen (N2), oksigen (O2),
dan argon (Ar).
 Gas-gas minor adalah karbon dioksida (CO2 ),
neon (Ne), helium (He), kripton (Kr), dan xenon (Xe).
Komposisi Gas di Atmosfir

3. Tabel 1. Perbandingan jumlah kandungan gas-gas yang
terdapat diatmosfir dan di lautan
Jenis Gas
Konsentrasi di
atmosfir
(cm3/liter udara)
Konsentrasi di
lautan
(cm3/liter air laut)
Nitrogen
Oksigen
Argon
Karbon dioksida
Neon
Helium
Kripton
Xenon
780,90
209,50
9,32
0,314
0,0182
0,0052
0,0011
0,00008
13
2 – 8
0,32
50
0,00018
0,00005
0,00006
0,000007
Sumber : Weihaupt (1979).
Atmosfir adalah sumber utama bagi gas di lautan, maka semua
gas yang ada di atmosfir juga ada di dalam lautan walaupun
jumlahnya lebih sedikit dibandingkan yang ada di atmosfir kecuali
gas CO2.

4. Kelarutan Gas dalam air
Umumnya gas dalam air dapat larut dengan konsentrasi
yang berbeda-beda.
Misal :
Gas Nitrogen dan oksigen paling banyak membentuk
udara tetapi dapat larut dan tidak bereaksi dengan air
laut.
Hubungan tekanan parsial gas dalam campuran gas
dengan tekanan totalnya dirumuskan oleh John Dalton
(1803) dikenal dengan Hukum Dalton yang berbunyi :
” tekanan total (Pt) suatu campuran gas dalam suatu
volume merupakan jumlah tekanan parsial masing-
masing gas penyusunnya ” .
Secara sistematis ditulis :
Pt = PA + PB + PC + ..................

5. Jika gas bersifat ideal, maka tekanan parsial gas adalah
V
RT
n
P g
g 
Kelarutan dari gas adalah berbanding lurus dengan tekanan
parsial gas.
Kelarutan gas dalam air laut dapat ditentukan dengan persamaan
hukum Henry yang menjelaskan tentang :
Hubungan antara tekanan parsial gas dalam larutan (Pg)
dengan konsentrasinya (Cg) :
[ Cg ] = k Pg
Dimana,
k : tetapan Henry yang bergantung pada jenis gas, pelarut,
temperatur.
Pg : tekanan (atm, mmHg, dll)

6. Hukum Henry berlaku bagi gas yang tidak bereaksi dengan
pelarutnya. Hukum ini tidak berlaku untuk gas CO2 karena
bereaksi dengan air :
CO2 + H2O H+ + HCO3
-
Tabel 2. Konstanta Hukum Henry untuk beberapa
gas dalam air pada suhu 250 C.
Jenis Gas K (Mol L-1 atm-1)
O2
CO2
H2
N2
CH4
NO
1,28 x 10-3
3,38 x 10-2
7,90 x 10-4
6,48 x 10-4
1,34 x 10-3
2,00 x 10-3
Sumber : Manahan, 1994

7. Kelarutan gas dalam air juga dipengaruhi oleh
Suhu. Kelarutan semakin meningkat dengan
penurunan suhu. Pengaruh ini dirumuskan dalam
persamaan Clausius- Clapeyron yaitu :









2
1
1
2 1
1
303
,
2 T
T
R
H
C
C
Log
Dimana,
C : konsentrasi gas,
T : suhu mutlak (0K)
H : kalor larutan dalam (Kal/mol)
R : konstanta gas ( 1,987 Kal. K-1.
mol-1 ).

8.  Gas Nitrogen
Konsentrasi nitrogen dalam air laut hanya
mencapai 13 cm3/liter air laut, namun
konsentrasi ini tinggi dibandingkan gas-gas
lainnya selain karbondioksida.
Tingginya konsentrasi gas nitrogen dalam air
laut disebabkan oleh
 proses difusi dari amosfir ke dalam air laut
 adanya siklus alamiah ( siklus nitrogen ) yang
berlangsung,

9. Senyawa nitrogen di atmosfir dalam bentuk :
 Molekul nitrogen (N2)
 Amonia (NH3 )
 Nitrogen oksida (NO)
 Dinitrit oksida (N2O)
 Nitrogen dioksida (NO2)
 Asam nitrit (HNO2)
 Asam nitrat (HNO3)
Senyawa nitrogen di dalam air laut dalam
bentuk :
 molekul nitrogen (N2)
 ion amonium (NH4
+)
 ion nitrit (NO2
-)
 ion nitrat ( NO3
-)

10. Gas nitrogen yang terdapat di lautan sangat
Penting karena :
 Sebagai sumber utama dalam
pembentukan senyawa-senyawa nitrogen
(derivat nitrogen)
 Memegang peranan penting dalam daur
organik untuk menghasilkan asam-asam
amino yang dapat membentuk protein
sebagai nutrien untuk biota laut.

11. Siklus nitrogen sangat penting terhadap kehidupan
biota laut dan merupakan faktor penentu dalam
siklus kehidupan di laut.
 Siklus Nitrogen
Nitrat
NH3
Asam amino
NH3
Denitrifikasi oleh
tanaman
Sintesis asam amino
pada tanaman
Fiksasi
nitrogen
N2
atmosfir
Nitrifikasi oleh bakteri
Degradasi asam aminio
oleh mikroorganisme
Gambar 1. Siklus nitrogen

12. Tahap-tahap dalam siklus nitrogen :
1. Fiksasi Nitrogen
Dalam memproduksi nutrien bagi organisme laut
diperlukan fiksasi nitrogen dari atmosfir. Organisme yang
dapat melakukan fiksasi nitrogen (mis: alga hijau biru,
bakteri anaerobik dll.) akan mengikat nitrogen dari atmosfir
dan menghasilkan amonia yang dapat dimanfaatkan oleh
hampir semua organisme hidup.
2. Nitrifikasi
Nitrifikasi merupakan suatu proses oksidasi enzimatik yang
dilakukan oleh sekelompok jasad renik atau bakteri dan
berlangsung dalam dua tahap sbb :

13. Tahap pertama :
Reaksi berlangsung melalui proses oksidasi dari ion
amonium menghasilkan senyawa nitrit yang
melibatkan bakteri nitrosomonas dan nitrosococcus
dengan persamaan reaksi sebagai berikut
2NH4
+ + 3 O2 2HNO2 + 2H2O + 2H+ + E (79 kalori)
Tahap kedua :
Reaksi ini melibatkan bakteri nitrobacter dan
nitrococcus yang melakukan oksidasi dari senyawa
nitrit menghasilkan senyawa nitrat. Persamaan
reaksi sebagai berikut:
2HNO2 + O2 2HNO3 + E ( 43 kalori )

14. 3. Denitrifikasi
Merupakan proses pereduksian senyawa nitrat
menjadi amonia oleh tanaman.
Amonia yang terbentuk di bangun menjadi
asam amino oleh tanaman yang kemudian
digunakan oleh hewan sebagai sumber asam
amino esensial dan non esesial untuk
membentuk protein .
Jika hewan telah mati maka protein dari hewan
didegradasi oleh bakteri menjadi amonia
kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen
yang dilepaskan ke udara.

15. Sumber utama oksigen dalam air laut berasal dari :
 atmosfir yang berdifusi masuk ke dalam lautan
 proses fotosintesis yang terjadi secara alamiah.
Konsentrasi oksigen di atmosfir mencapai 209,50
cm3/liter udara sedangkan konsentrasi oksigen di
dalam air laut hanya mencapai 2 - 8 cm3/liter air
laut.
 Gas Oksigen

16. Hampir setengah dari semua aktivitas
fotosintesis di bumi berlangsung di lautan,
sungai dan danau oleh berbagai jenis
mikroorganisme golongan fitoplankton.
Cyanobactery atau ganggang hijau biru.
6CO2 (g) + 6H2O (l) C6H12O6 (p) + 6O2 (g)
Cahaya
klorofil
proses fotosintesis dapat dilihat pada reaksi di bawah
ini:

17.  Siklus Oksigen dan Karbondioksida
O2
Produk
organik
Fotosintetik
Autotrof
Heterotrof
CO2
H2O
Gambar 2. Siklus oksigen dan karbon dioksida

18. Organisme Autotrof :
 Bersifat fotosintetik
 memperoleh energinya dari sinar
matahari
 menggunakan CO2 untuk membangun
biomolekul organiknya
 menghasilkan oksigen
Organisme heterotrof :
 Tidak bersifat fotosintetik
 memperoleh energinya dari degradasi
nutrien organik yang dibuat dari autotrof
 mempergunakan produk organik dari
autotrof sebagai sumber bahan makanan
 mengembalikan CO2 ke atmosfer

19. Banyaknya gas oksigen yang terlarut dalam air
laut bergantung pada :
 Suhu
semakin rendah suhu air laut maka kelarutan
oksigen semakin besar, karena itu makin dingin
suatu badan air, makin banyak oksigen yang
dapat terkandung.
 Tekanan parsial gas
kelarutan dari setiap gas berbanding lurus
dengan tekanan parsial gas yang kontak dengan
air laut.

20. Contoh soal : perhitungan kelarutan gas O2 sebagai fungsi tekanan parsial.
1. Hitung kelarutan oksigen dalam air yang jenuh dengan udara pada
tekanan 1 atm dan suhu 250C.
Penyelesaian :
Diketahui tekanan parsial uap air pada suhu 25 0C = 0,0313 atm. Udara
kering mengandung 20,95% oksigen
Maka
Poksigen = (P udara – P uap air) x % oksigen dalam udara kering
Poksigen = (1 atm – 0,0313 atm) x 0,2095
Poksigen = 0,2029 atm
Konsentrasi (Molar) oksigen dalam air dihitung berdasarkan hukum
Henry :
[O2] = k . P O2
[O2] = 1,28 x 10-3 molL-1 atm-1 x 0,2029 atm
[O2] = 2,6 x 10-4 mol L-1
[O2] = 2,6 x 10-4 M
Karena Mr O2 = 32 gr/ mol ,
maka :
kelarutan = 2,6 x 10-4 mol L-1 x 32 gr/ mol x1000 mg/gr = 8,32 mg/L
Pada suhu 250 C dalam keseimbangan dengan udara pada tekanan
1 atm kelarutan oksigen dalam air hanya 8,32 mg/L.

21.  Gas Karbon Dioksida
Gas karbon dioksida berlimpah dalam air laut, karena
gas CO2 dapat bereaksi dengan molekul air
menghasilkan asam karbonat.
CO2 + H2O H2CO3
Asam karbonat selanjutnya terdissosiasi menjadi ion
hidrogen dan ion bikarbonat
Kemudian ion bikarbonat terdissosiasi lagi menjadi
ion hidrogen dan ion karbonat
H2CO3 H+ + HCO3
-
HCO3
- H + + CO3
-2

22. Gas karbon dioksida diatmosfir, hanya berkisar
0,34 cm3/liter. Oleh karena itu pembentukan
HCO3
- dan CO3
-2 akan menaikkan kandungan
karbon dioksida dalam air laut.
Sumber gas CO2 dalam air laut berasal
dari :
 Atmosfer yang berdifusi masuk ke dalam air
laut
 Dari penguraian bahan-bahan organik oleh
bakteri
 Adanya organisme yang menghasilkan CO2
 Adanya ganggang yang menggunakan CO2
dalam proses fotosintesis juga menghasilkan
CO2 melalui proses metabolisme tanpa
cahaya.

23.  Sistem Karbon dioksida , asam karbonat, dan ion
bikarbonat dapat mempengaruh sifat-sifat kimia air.
Produksi ion hidrogen (H+) dari reaksi di atas merupakan
suatu tolok ukur keasaman air laut
Jika : [ H + ] > berarti air laut lebih asam
[ H + ] < berarti air laut lebih basa
Keasaman dan kebasaan diukur dengan skala logaritme
antara 1 - 14 satuan disebut pH.
pH = - log [H+]
Jika :
pH rendah , maka [H+] tinggi
pH tinggi, maka [H+ ] rendah
pH = 7, terdapat keseimbangan jumlah [H+ ] dan
[OH- ] dalam air

24.  Sistem karbon dioksida, asam karbonat, dan ion
bikarbonat dapat berfungsi sebagai buffer yang
dapat mempertahankan pH air laut laut
Sistem ini dalam fungsinya sebagai buffer
 akan menyerap [H+], jika jumlah ion ini berlebih
dalam air laut
 akan menghasilkan [H+], jika ion berkurang dalam
air laut
Secara alamiah arah reaksi akan bergeser
 ke kiri jika [H+] berlebih dalam air laut sehingga
dapat dihasilkann lebih banyak asam karbonat
dan ion bikarbonat
 ke kanan jika [H+] berkurang dalam air laut
sehingga dapat dihasilkan ion bikarbonat dan ion
karbonat

25. Sistem CO2 – HCO3
- - CO3
-2 dalam air laut dapat ditulis dengan
reaksi–reaksi dan tetapan kesetimbangan sebagai berikut :
CO2 + H2O H+ + HCO3
-
M
x
CO
HCO
H
K 7
2
3
1 10
45
,
4
]
[
]
][
[ 




pK1 = 6,35
HCO3
- H + + CO3
-2
M
x
HCO
CO
H
K 11
3
2
3
2 10
69
,
4
]
[
]
][
[ 





pK2 = 10,32

26. Dengan menggunakan data tersebut di atas dapat
dihitung beberapa kelarutan karbon dioksida.
Contoh soal :
Bila dianggap terjadi kesetimbangan antara
udara murni dengan air murni pada suhu 25 0C,
berapa total CO2 terlarut ?. Konstanta hukum
Henry untuk CO2 = 0,038 mol L-1 atm, dan
tekanan parsial uap air = 0,0313 atm pada suhu
250 C, jika udara kering mengandung 0,0314% CO2.
Penyelesaian :
Udara mengandung 0,0314 % CO2 = 0,0314x10-2
Tekanan parsial gas CO2 (P CO2) =
(1 atm – 0,0313 atm) x 0,0314 x 10-2
P CO2 = 3.04 x 10-4 atm

27. Hukum Henry dapat digunakan untuk mencari
konsentrasi gas CO2 tetapi tidak dapat digunakan
untuk menghitung banyaknya gas CO2 yang terlarut
dalam air.
Pers. Hukum Henry : [ Cg ] = k Pg
Konsentrasi gas CO2([CO2]) = 0,038 mol L-1 atm x 3,04 x 10-4 atm
[CO2] = 1,028 x 10-5 mol.L-1
= 1,028 x 10-5 M
Karbon dioksida sebagian terdissosiasi dalam air menghasilkan
ion-ion H+ dan HCO3
- yang konsentrasinya sama.
CO2 + H2O H+ + HCO3
-

28. M
x
CO
HCO
H
K 7
2
3
1 10
45
,
4
]
[
]
][
[ 




Karena [ H+ ] = [HCO3
- ] maka,
M
x
CO
H
K 7
2
2
1 10
45
,
4
]
[
]
[ 



[H+]2 = [CO2] x 4,45 x 10-7 M
[H+] = ( 1,028 x 10-5 x 4,45 x10-7 M 2 ) ½
[H+] = 2,14 x 10 -6 M
[HCO3
- ] = 2,14 x 10 -6 M
Jumlah total CO2 yang larut dalam 1 liter air murni
= [CO2] + [HCO3
-]
= 1,028 x 10-5 M + 2,14 x 10 -6 M
= 1, 242 x 10-5 mol/liter.
Sehingga :

29. TERIMA KASIH