Dokumen tersebut membahas tentang peran nitrogen bagi tumbuhan dan siklus nitrogen di alam. Nitrogen penting untuk tumbuhan namun hanya sedikit di tanah, sehingga tumbuhan bergantung pada proses fiksasi, amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi untuk mensuplai kebutuhan nitrogennya."
Kemosintesis adalah penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari glukosa, nitrat, sulfat ataupun fosfat menggunakan energi kimia dan tidak memerlukan klorofil.
Kemosintesis adalah penyusunan bahan organik (karbohidrat) dari glukosa, nitrat, sulfat ataupun fosfat menggunakan energi kimia dan tidak memerlukan klorofil.
pada hari ini kita melanjutkan pelajaran biologi pada materi ekologi 4, yang akan kita bahas adalah
Daur Biogeokimia,
Daur Karbon (C),
Nitrogen (N),
Daur Air/H20,
Daur Fosfor/Phosphorus (P),
Daur Belerang/Sulfur (S)
A.NITROGEN
1.Pengertian Nitrogen
Nitrogen adalah unsur kimia dalam table periodik yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan terdapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat dan sianida.
2. Sifat-Sifat Nitrogen
a.Sifat Fisis Nitrogen
1) Berupa gas diatomic N2 tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan sedikit larut dalam air.
2) Bersifat non polar sehingga gaya Van Deer Waals antar molekul sangat kecil
3) Sifat fisik nitrogen yang lain
Titi didih 77,36 K
Titik lebur 63,15 K
Berat jenis relative 0,97
Berat molekul 28,013
Kalor peleburan 0,720 kJ/mol
Kalor penguapan 5,57 kJ/mo
Kapasitas kalor dalm suhu kamar 29,124 J/mol K
b. Sifat kimia
1) Molekul N2 berikatan kovalen rangkap tiga, memiliki energy ikatan yang relative besar yaitu 946 kJ/mol sehingga sangat stabil atau sukar bereaksi pada suhu tinggi (endoterm) dengan bantuan katalis.
2) Pada suhu ruangan N2 bereaksi sangat lambat dengan logam Li menghasilkan Li3N. Sedangakan dengan logam-logam lain, dapat dilakukan dengan cara mengerjakan loncatan bunga api listrik melalui gas nitrogen yang bertekanan rendah, proses ini dikatalisasi oleh adanya oksigen homo terbentuk nitrogen aktif (N2 menjadi 2N) yang dapat membentuk senyawa nitrida dengan logam-logam tertentu.
3) Nitrogen bereaksi dengan hydrogen atau aksigen pada suhu yang tinggi seperti dalam loncatan bunga api listrik, membentuk gas NH3 dan NO3 .
3.Pembuatan nitrogen
1. Di laboratorium dari dekomposisi termal senyawa amonium CNH4 NO2
dengan cara dipanaskan. Reaksinya seperti berikut :
CNH4 NO2(s ) → N2 + 2H2 O
2. Dalam industri, dengan cara destruksi bertingkat dan pencairan (destilasi udara cair) karena N2 mempunyai titik didih rendah daripada O2 maka ia lebih dahulu menguap sebagai fraksi pertama
3. Secara spektroskop N2 murni di buat dengan dekomposisi termal Natrium Barium Azida. Berikut reaksinya:
2NaN3 → 2Na + 3N2
4. Pemanasan NH4 NO2 melalui reaksi sebagai berikut :
NH4 NO2 → N2 + 2H2 O
5. Oksidasi NH3 melalui reaksi sebagai berikut :
2NH3 + 3CuO → N2+ 3Cu + 3H2O
6. Destilasi (penyulingan ) bertingkat dari udara cair yaitu udara bersih kita masukkan ke dalam kompresor,kemudian didinginkan dengan pendinginan. Udara dingin mengembun melalui celah dan hasilnya adalah udara yang suhunya sangat dingin sehingga udara mencair. Setelah itu, udara cair kita saring untuk memisahkan gas CO2 dan hidrokarbon, selanjutnya disuling. Udara cair masuk ke bagian puncak kolom tempat nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas
2. Nitrogen merupakan unsur
yang penting dalam
kehidupan tumbuhan
.Nitrogen terdapat di
atmosfer bumi kurang
lebih 80% sedangkan di
tanah hanya mengandung
sedikit nitrogen. Namun,
tumbuhan tidak dapat
mengambil nitrogen secara
langsung dari atmosfer dan
tumbuhan bergantung
pada suplai nitrogen di
tanah untuk
pertumbuhannya
3. 1. Molekul nitrogen yang tersedia hanya untuk beberapa Bentuk-bentuk
organisme hidup
2. Nitrat (NO3−) yang telah diubah ke dalam amonia sebelum masuk ke
dalam metabolisme
3. Komponen amonium (NH4+)., dimana ion amonium di absorbsi secara
langsung oleh akar tanaman bersama ion nitrat dan,
4. Nitrogen organik yang hadir ditanah berbentuk protein yang dirombak,
dan dapat diserap oleh tanaman sebagai asam amino, amonia (NH3) atau
nitrat secara langsung
4. Kebutuhan nitrogen oleh tumbuhan dapat diperoleh dari tanah dalam
bentuk tersedia bagi tanaman. Dalam perolehannya, nitrogen mengalami
siklus dan perubahan bentuk.
5. Metabolisme nitrogen dapat didefinisikan sebagai
serangkaian dari proses biokimia yang mengambil tempat
di dalam atau di luar tubuh tanaman berupa pembentukan
kompleks nitrogen dari molekul-molekul sederhana dan
perombakan kompleks nitrogen menjadi molekul-molekul
sederhana pembentukanya
Proses metabolisme anabolisme dan katabolisme nitrogen
terjadi di alam untuk mensuplai nitrogen tanaman dan
nitrogen makhluk hidup lain. Nitrogen di atmosfer terjaga
hampir selalu konstan yaitu 75-80%. Serangkaian reaksi
metabolisme nitrogen dari atmosfer dan kembali lagi ke
atmosfer dinamakan siklus nitrogen.
6. Siklus utama nitrogen meliputi fiksasi,
ammonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi
FISIKA
BIOLOGI
7. Proses Fiksasi Nitrogen secara fisika
N2 + O2 lecutan listrik & petir 2NO
Oksida nitrit (2NO) kemudian dioksidasi menjadi nitrogen peroksida
2NO + O2 Oksidasi 2NO2
Selama hujan nitrogen peroksida (NO2) bersama air hujan membentuk
asam nitrit (HNO2) dan asam nitrat (HNO3) yang turun bersama dengan
hujan.
2NO2 + air hujan HNO2 + HNO3
Di tanah, radikal alkali di tanah bereaksi dengan HNO3 untuk meghasilkan
nitrit dan nitrat larut dalam air yang dapat diabsorbsi tanaman melalui akar.
Garam Ca atau K + HNO3 Di tanah Ca-nitrat dan K-nitrat
8. Fiksasi Ntrogens secara Biologi
Mikroorganisme yang mampu mengubah molekul nitrogen sehingga
mampu untuk digunakan oleh tumbuhan dibagi beberapa tipe
antara lain:
1. Mikroorganisme yang hidup dalam akar tumbuhan tertentu dan
membentuk bintil akar
2. Bakteri tanah heterotrof tertentu yang hidup bebas, contohnya
Clostridium pasteuranum (aneorob) dan Azobacter (aerob)
3. Bakteri berfotosintesis, contohnya Rhodospirillum rubrum.
4. Beberapa ganggang hijau berfotosintesis, misalnya nostoc,
Anabaena, dan Oscillatoria. Ganggang tersebut memiliki
kemampuan untuk mengolah nitrogen di atmosfer.
5. Cendawan, Khamir yang diisolasi dari tanah yang memiliki
jumlah nitrogen yang sangat rendah.
9. Amonifikasi merupakan pengubahan nitrogen organik
menjadi ammonium (NH4) oleh bakteri dan cendawan tanah
(Ross 1995). Menurut Pandey dan Sinha (1990) amonifikasi
ialah proses pembentukan amonium/ amonia dari bahan-
bahan organik melalui peristiwa dekomposisi dengan
bantuan mikroorganisme tanah. Organisme yang
bertanggungjawab untuk melepaskan amonia adalah bakteri
saprofitik seperti Bacillus mycoides, B. ramosus, B. vulgaris yang
disebut sebagai bakteri amonifikasi
10. Proses oksidasi lebih lanjut Amonium (NH4+) atau amonia (NH3) menjadi
nitrit dan nitrat (salisbury dan Ross 1995). Amonia yang dihasilkan dirubah
dalam bentuk nitrat oleh aktivitas nitrifikasi sehingga dinamakan nitrifikasi.
Proses nitrifikasi diawali dengan pengoksidasian amonia menjadi nitrit oleh
Nitrosomonas dan Nitrosoccocus.
2 NH3 + 3 O2 Nitrosomonas dan Nitrosoccocus 2HNO2 +H2O
Nitrit kemudian dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri Nitrotobacter
2HNO2 + O2 Nitrotobacter 2HNO3
Proses nitrifikasi dari amonium
NH4+ + 1½O2 Nitrosomonas dan Nitrosoccocus. NO2−+ H2O + 2H+
NO2− + ½O2 Nitrotobacte NO3−
11. Denitrifikasi merupakan suatu proses reduksi nitrat menjadi bentuk N2,
NO, N2O, NO2, dan NO3- oleh bakteri anaerobik dimana molekul-
molekul ini akan kembali ke atmosfer. Bakteri tersebut menggunakan
NO3- sebagai penerima elektron selama respirasi, sehingga diperoleh
energi bagi kelangsungan hidupnya. Bakteri yang berperan dalam proses
reduksi nitrat ini ialah Pseudomonas denitrificans, P. Stutzeri, Bacillus subtilis,
Thiobacillus denitrificans, Micrococcus, Clostridium dan lain-lain.
Melalui kehadiran Sulfur dan air, bakteri Thiobacillus akan mengubah
nitrat menjadi sulfat dan nitrogen, terjadi pelepasan energi
6KNO3 + 5S + 2H2O Thiobacillus K2SO4 + 4KHSO4 +3N2 + Energi
Spesies Clostridium mengubah hydroksilamine (NH2OH) menjadi amonia
dan air NH2OH + H2 Clostridium NH3 + H2O
HNO2 + 3H2 Clostridium NH3 + H2O
HNO3 + 4H2 Clostridium NH3 + 3H2O