edit

Apa Itu Oksigen?

Apa Itu Oksigen?

Oksigen adalah unsur kimia yang sangat penting bagi kehidupan di bumi. Tanpa oksigen, hampir semua bentuk kehidupan yang kita kenal tidak dapat wujud. Ia adalah unsur yang paling banyak dijumpai dalam kerak bumi dan kedua paling banyak dalam atmosfer bumi selepas nitrogen. Oksigen memainkan peranan penting dalam respirasi, metabolisme, pembakaran, dan banyak reaksi kimia yang menyokong kehidupan. Artikel ini membincangkan secara panjang lebar apa itu oksigen, sifat fizikal dan kimianya, sejarah penemuan, peranan dalam biologi dan industri, pengangkutannya dalam darah, serta kesan kekurangannya terhadap kesihatan manusia. (Kenapakah Oksigen Dinamakan Unsur Kimia?).

---

Definisi Oksigen

Secara saintifik, oksigen ialah unsur kimia dengan simbol O dan nombor atom 8. Ia tergolong dalam kumpulan chalcogen dalam jadual berkala dan mempunyai sifat tak logam. Oksigen wujud dalam bentuk molekul diatomik (O₂) di atmosfer, yang mudah dihirup oleh makhluk hidup, serta bentuk ozon (O₃) di stratosfera yang melindungi bumi daripada sinaran ultraviolet.

Dalam istilah biologi, oksigen ialah gas yang diperlukan oleh sel untuk respirasi aerobik, proses yang menukar glukosa dan nutrien lain menjadi tenaga, karbon dioksida, dan air.

---

Sejarah Penemuan Oksigen

Oksigen ditemui pada abad ke-18 oleh beberapa saintis secara bersamaan:

1. Carl Wilhelm Scheele (1772)

   • Menemui oksigen melalui pemanasan merkuri oksida.

   • Namanya belum diterbitkan ketika itu, jadi pengiktirafan tertunda.

2. Joseph Priestley (1774)

   • Menemui gas yang menyokong pembakaran dengan memanaskan merkuri oksida.

   • Menamakan gas tersebut “dephlogisticated air” menurut teori flogiston ketika itu.

3. Antoine Lavoisier (1777–1780)

   • Menamakan unsur itu sebagai oxygène, daripada perkataan Yunani “oxys” (tajam/berasid) dan “genes” (pembentuk).

   • Menunjukkan oksigen penting dalam pembakaran dan respirasi.

Sejak itu, oksigen menjadi elemen asas dalam kimia, biologi, dan perubatan.

---

Sifat Fizikal Oksigen

Oksigen mempunyai beberapa sifat fizikal yang unik:

• Bentuk Gas: Pada suhu bilik, O₂ wujud sebagai gas tak berwarna, tak berbau, dan tak berasa.

• Ketumpatan: Lebih berat sedikit daripada udara, dengan ketumpatan ~1.429 g/L pada suhu 0°C dan tekanan 1 atm.

• Pelarutan: Larut sedikit dalam air (~34 mL/L pada 0°C), cukup untuk menyokong kehidupan akuatik.

• Cairan dan Pepejal: Pada suhu rendah (-183°C), oksigen menjadi cair berwarna biru pucat. Pada suhu lebih rendah, ia menjadi pepejal biru muda.

Sifat-sifat ini menjadikan oksigen sangat fleksibel untuk kegunaan industri, perubatan, dan sains.

---

Sifat Kimia Oksigen

Oksigen adalah unsur reaktif yang mudah membentuk sebatian dengan hampir semua unsur lain:

• Pembentukan Oksida: Bergabung dengan logam dan bukan logam untuk membentuk oksida (contoh: Fe₂O₃).

• Pembakaran: Membantu pembakaran bahan organik (contoh: kayu, bahan bakar).

• Respirasi Sel: Bertindak sebagai penerima elektron akhir dalam rantai pengangkutan elektron di mitokondria.

• Ozon (O₃): Bentuk allotropik oksigen yang melindungi bumi daripada radiasi ultraviolet.

Reaktiviti oksigen menjadikannya elemen penting dalam biologi, kimia, dan alam sekitar.

---

Peranan Oksigen dalam Kehidupan

1. Respirasi dan Metabolisme

Oksigen adalah gas utama yang diperlukan sel untuk respirasi aerobik:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + Tenaga (ATP)

• Glukosa dan oksigen bertindak balas untuk menghasilkan tenaga yang disimpan dalam molekul ATP.

• Karbon dioksida dan air adalah produk sisa yang dibuang oleh tubuh.

• Tanpa oksigen, sel hanya bergantung pada respirasi anaerobik, yang menghasilkan sedikit tenaga dan asid laktik, menyebabkan keletihan otot.

2. Fungsi Sistem Peredaran Darah

Oksigen diangkut dalam darah oleh hemoglobin dalam sel darah merah:

• Setiap molekul hemoglobin boleh mengikat empat molekul oksigen.

• Darah arteri membawa oksigen dari paru-paru ke tisu, manakala vena membawa karbon dioksida kembali ke paru-paru.

• Kepekatan oksigen dalam darah diukur sebagai saturasi oksigen, indikator penting dalam perubatan.

3. Sokongan Kehidupan Akuatik

Oksigen terlarut dalam air membolehkan ikan dan organisma akuatik lain bernafas. Tanpa oksigen yang cukup dalam air, ekosistem akuatik akan terganggu, menyebabkan kematian ikan dan organisme lain.

4. Perlindungan Alam Sekitar

Ozon (O₃), bentuk oksigen tiga atom, membentuk lapisan ozon stratosfera yang menyerap sinaran ultraviolet berbahaya dari matahari, melindungi manusia, tumbuhan, dan haiwan.

---

Oksigen dalam Industri dan Perubatan

Oksigen mempunyai banyak kegunaan praktikal:

1. Perubatan:

   • Terapi oksigen untuk pesakit dengan gangguan pernafasan, seperti asma, COPD, dan COVID-19.

   • Digunakan semasa pembedahan dan dalam unit rawatan rapi.

2. Industri:

   • Digunakan dalam pengelasan logam (oxy-fuel welding).

   • Digunakan dalam pembakaran bahan bakar untuk menjana haba tinggi.

3. Sains dan Penyelidikan:

   • Oksigen cair digunakan dalam pelancaran roket sebagai bahan pengoksida.

   • Penting dalam kajian kimia dan biologi molekul.

---

Kesan Kekurangan Oksigen (Hipoksia)

Kurangnya oksigen dalam tisu boleh menyebabkan hipoksia, yang membawa kepada gejala dan komplikasi serius:

• Gejala Awal: Keletihan, sesak nafas, pening, degupan jantung cepat.

• Kesan Jangka Panjang: Kerosakan otak, jantung, dan organ vital lain.

• Punca: Masalah pernafasan, anemia, gangguan kardiovaskular, atau ketinggian tinggi.

• Rawatan: Terapi oksigen, pemulihan fungsi paru-paru, dan pengurusan perubatan punca hipoksia.

Hipoksia kronik boleh mengakibatkan kematian jika tidak dirawat segera.

---

Oksigen dalam Kehidupan Seharian

Oksigen sangat dekat dengan kehidupan seharian:

• Setiap hembusan nafas manusia mengandungi oksigen yang membolehkan sel-sel tubuh terus berfungsi.

• Aktiviti fizikal, senaman, dan kerja mental meningkatkan keperluan oksigen.

• Dalam rumah sakit, tabung oksigen membantu menyelamatkan nyawa pesakit dengan kekurangan oksigen.

Selain itu, tumbuhan menghasilkan oksigen melalui fotosintesis:

6CO₂ + 6H₂O + cahaya → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

• Fotosintesis adalah sumber oksigen atmosfer bumi.

• Menunjukkan hubungan simbiotik antara tumbuhan dan manusia: tumbuhan menghasilkan oksigen, manusia menggunakannya untuk respirasi.

---

Pengangkutan Oksigen dalam Darah

Oksigen dalam darah diangkut melalui dua cara:

1. Hemoglobin dalam Sel Darah Merah (≈98%):

   • Oksigen bergabung dengan hemoglobin membentuk oksihemoglobin.

   • Proses ini berlaku di paru-paru dan dilepaskan ke tisu yang memerlukan.

2. Terlarut dalam Plasma (≈2%):

   • Jumlah kecil oksigen larut terus dalam plasma.

   • Penting untuk tekanan parsial oksigen (PaO₂) dan pengukuran klinikal.

Efisiensi pengangkutan oksigen ini memastikan sel menerima jumlah oksigen yang mencukupi walaupun aktiviti metabolik meningkat.

---

Kesimpulan

Oksigen adalah unsur kimia yang kritikal bagi kehidupan di bumi. Ciri-ciri utama oksigen:

• Simbol kimia O, nombor atom 8, diatomik (O₂) di atmosfer.

• Gas tak berwarna, tak berbau, dan larut sedikit dalam air.

• Sangat reaktif, membentuk oksida dan memainkan peranan penting dalam pembakaran dan respirasi.

Peranan utama oksigen:

1. Menyokong respirasi sel dan metabolisme tenaga.

2. Diangkut dalam darah oleh hemoglobin dan plasma ke seluruh tubuh.

3. Menyokong kehidupan akuatik dan ekosistem bumi.

4. Melindungi bumi melalui ozon stratosfera.

5. Digunakan secara meluas dalam perubatan, industri, dan penyelidikan.

Kekurangan oksigen (hipoksia) boleh membawa kesan serius, termasuk kerosakan organ dan kematian. Oleh itu, oksigen adalah unsur paling penting bagi kelangsungan kehidupan, memainkan peranan dalam biologi, alam sekitar, industri, dan perubatan.

Setiap nafas yang kita tarik adalah bukti keajaiban oksigen, memastikan sel tubuh dapat menghasilkan tenaga, menjalankan metabolisme, dan mengekalkan fungsi tubuh secara optimum.