Siklus Biogeokimia
Tembaga ( Cu )
Dosen Pengajar : Nopi Stiyati P, MT.
Disusun oleh
Nama : Septia Maulida
NIM : H1E109007
PROGAM STUDI S-1 TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU
2010
Kata Pengantar
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahnya jualah, maka penyusun dapat menyelesaikan makalah yang mengangkat judul Siklus Biogeokimia Tembaga ( Cu ), yang disajikan dalam rangka memaparkan secara jelas tentang proses berlangsungnya pertukaran dan perubahan secara terus-menerus yang dialami unsur tembaga dalam komponen biosfer yang hidup maupun tak hidup .
Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Nopi Stiyati P, MT, selaku dosen pengajar mata kuliah Kimia Lingkungan yang telah membantu dan membimbing dalam menyelesaikan makalah ini, tak lupa ucapan terimakasih yang sedalam-dalamnya pada semua pihak yang ikut membantu dan memberikan dukungan yang besar dalam penyelesaian penyusunan makalah ini.
Penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar penyusunan makalah ini menjadi lebih sempurna. Akhirnya penyusun berharap agar makalah ini dapat berguna bagi generasi mendatang pada umumnya dan bagi penyusun khususnya.
Banjarbaru, Februari 2010
Penulis
ii
Daftar Isi
Halaman Judul
Kata Pengantar
Daftar Isi
Bab I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Tujuan
1.4 Metode Penulisan
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Sejarah Tembaga
2.2 Pengertian Tembaga
2.3 Kandungan Tembaga
2.4 Macam-macam Tembaga
2.5 Peranan Tembaga
Bab III Pembahasan
Daur Tembaga
Bab IV Penutup
4.1 Kesimpulan
4.2 Saran
Daftar Pustaka
iii
Bab I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Semua makhluk hidup memerlukan berbagai materi organik dan anorganik. Karbon dioksida dan air diperlukan untuk proses fotosintesis. Nitrogen merupakan komponen penyusun protein dan asam nukleat yang ada di dalam jaringan hidup. Fosfor merupakan unsur penting dalam pembentukan ATP (energi) dan nukleotida. Semua materi yang menyusun tubuh makhluk hidup pada saatnya akan kembali ke alam (atmosfer, air dan tanah), yaitu ketika mahkluk hidup tersebut mati.
Di alam, tubuh makhluk hidup yang telah mati akan diuraikan oleh dekomposer sehingga terbentuk senyawa sederhana. Selanjutnya, senyawa tersebut akan dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup autrotof. Artinya, semua materi akan mengalir membentuk suatu daur yang melibatkan komponen biotik dan abiotik yang disebut daur biogeokimia.
Geokimia adalah ilmu yang membahas komposisi kimia bumi dan pertukaran unsur berbagai bagian dari kulit bumi dan lautnya, sungai-sungai dan perairan lainnya. Huchinson menjelaskan : " Biokimia adalah pengkajian pertukaran atau perubahan terus menerus (yakni gerakan ke belakang dan kedepan ) dari bahan-bahan antara komponen biosfer dari yang hidup dan yang tak hidup. Biosfer adalah lapisan permukaan bumi atau dapat pula disebut ekosistem raksasa, karena terbentuk dari berbagai ekosistem yang saling berinteraksi."
Semua yang ada di bumi baik makluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun oleh antara lain: karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), Belerang atau sulfur (S) dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut dimanfaatkan oleh produsen untuk membentuk bahan organic dengan bantuan energi matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia. Bahan organik yang dihasilkan adalah sumber bagi organisme.
Proses makan atau dimakan pada rantai makanan mengakibatkan aliran materi dari mata rantai yang lain. Walaupun makluk dalam satu rantai makanan mati, aliran materi masih tetap berlangsung terus. Karena mahluk hidup yang mai tadi diuraikan oleh decomposer yang ahkirnya akan masuk lagi ke rantai makanan berikutnya. Begitu selanjutnya terus-menerus sehingga membentuk suatu aliran energi dan daur materi. Biogeokimia merupakan pertukaran atau perubahan yang terus menerus, antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup. Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tinkatan trofik tak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik di daur ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotic melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan mahluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut daur biogeokimia. Fungsi daur biogeokimia adalah sebagai silkus materi yang melibatkan semua unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi tetap terjaga.
Ada lebih dari 90 unsur kimiawi yang ditemukan secara alamiah di bumi. Namun hanya sekitar dua lusin dari unsur tersebut yang esensial (mutlak diperlukan) bagi kehidupan. Elemen-elemen tersebut terus-menerus melalui siklus antara makhluk hidup dan tak hidup, menuruti jalur-jalur yang dikenal sebagai siklus biogeokimia. Beberapa bagian dari siklus tersebut selesai dalam sekejap, sementara bagian-bagian lain memakan waktu jutaan tahun.
Unsur-unsur esensial kehidupan laksana kantong yang isinya sangat bercampur aduk. Tercakup di dalamnya adalah logam-logam seperti besi, tembaga, kromium, dan seng, juga nonlogam seperti belerang, klorin, dan yodium. Makhluk hidup hanya menggunakan sebagian besar unsur itu dalam jumlah sangat sedikit. Tapi ada empat unsur yang diperlukan dalam jumlah besar. Empat unsur itu mencakup tiga jenis gas (hidrogen, oksigen dan nitrogen) dan karbon (Karbon mendominasi kimia kehidupan. Hal ini disebabkan atom-atomnya memiliki kemampuan luar biasa untuk berikatan, akibatnya karbon dapat membentuk jutaan macam molekul yang masing-masing berbeda sifat kimiawinya) yang merupakan unsur kunci kehidupan.
Tembaga merupakan unsur yang dikategorikan dalam unsur non esensial yang diperlukan dalam jumlah yang sedikit, dan jika terdapat dalam jumlah banyak atau melewati batas normalnya dalam kandungan tubuh makhluk hidup maka akan sangat berbahaya atau bersifat racun.
Seperti halnya unsur penting lain (seperti karbon, oksigen, nitrogen, sulfur, dll ), tembaga juga mengalami siklus biogeokimia. Berikut akan dijelaskan secara rinci mengenai siklus biogeokimia tembaga.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang berkaitan dengan siklus biogeokimia tembaga yang dapat diidentifikasi, diantaranya:
· Bagaimana proses terjadinya siklus biogeokimia yang dialami unsur tembaga (Cu) di alam ?
· Apa saja fase-fase atau tahapan-tahapan yang dilibatkan dalam siklus biogeokimia tembaga ?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk menguraikan dan mendeskripsikan secara jelas tentang siklus biogeokimia yang terjadi pada tembaga, baik itu proses-proses terjadinya maupun segala aspek yang terlibat dalam siklus tersebut.
1.4 Metode Penulisan
Dalam pembuatan makalah ini, metode yang digunakan adalah metode kepustakaan, yaitu dengan mengumpulkan data-data yang di dapat dari pencarian informasi-informasi dari internet.
Bab II
Tinjauan Pustaka
2.1 Sejarah Tembaga
Pada zaman Yunani, logam ini dikenal dengan nama chalkos (χαλκός). Tembaga merupakan sumber penting bagi orang-orang Roma dan Yunani. Pada zaman Roma, ia dikenal dengan nama aes Cyprium (aes merupakan istilah umum Latin bagi tembaga seperti gangsa dan logam-logam lain, dan Cyprium sendiri karena dulunya tembaga banyak ditambang dari Cyprus). Dari dua kata itulah maka menjadi kata cuprum dan dalam Bahasa Melayu kuprum.
Tembaga dikaitkan dengan dewi Aphrodite/Venus dalam mitologi, kerana wajahnya yang cantik bercahaya, berguna dalam pembuatan cermin, dan berkaitan dengan Cyprus sendiri merupakan tempat yang suci bagi dewi tersebut. Dalam bidang kimia, simbol untuk tembaga adalah juga simbol yang digunakan untuk planet Venus.
Dalam sejarahnya, penggunaan tembaga oleh manusia tercatat dari kurang lebih 10.000 tahun lalu lamanya. Peleburan tembaga nampaknya telah berkembang secara baik di beberapa belahan dunia. Di samping berkembang di Anatolia pada 5000 SM, tembaga juga dikembangkan di China sebelum 2800 SM, Amerika Tengah sekitar 600 TM, dan Afrika Barat sekitar 900 TM.
2.2 Pengertian Tembaga
Cu (Tembaga) merupakan salah satu unsure logam transisi yang berwarna cokelat kemerahan dan merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Di alam, tembaga terdapat dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk senyawa-senyawa, dan terdapat dalam bentuk biji tembaga seperti (CuFeS2), cuprite (Cu2O), chalcosite (Cu2S), dan malasite (Cu2(OH)2CO3).
Tembaga dengan nama kimia Cupprum dilambangkan dengan Cu, unsur logam ini berbentuk kristal dengan warna kemerahan. Dalam tabel periodik unsur-unsur kimia tembaga menempati posisi dengan nomor atom (NA) 29 dan mempunyai bobot atom (BA) 63,546.
Unsur tambahan di alam dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau dalam senyawa padat dalam bentuk mineral. Dalam badan perairan laut tembaga dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan ion seperti CuCO3, CuOH, dan sebagainya (Fribeg, 1977).
Tembaga (Cu) mempunyai sistim kristal kubik, secara fisik berwarna kuning dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop bijih akan berwarna pink kecoklatan sampai keabuan. Unsur tembaga terdapat pada hampir 250 mineral, tetapi hanya sedikit saja yang komersial. Pada endapan sulfida primer, kalkopirit (CuFeS2) adalah yang terbesar, diikuti oleh kalkosit (Cu2S), bornit (Cu5FeS4), kovelit (CuS), dan enargit (Cu3AsS4). Mineral tembaga utama dalam bentuk deposit oksida adalah krisokola (CuSiO3.2HO), malasit (Cu2(OH)2CO3), dan azurit (Cu3(OH)2(CO3)2).
2.3 Kandungan Tembaga
Kandungan Cu dikerak bumi mencapai 55 ppm granit, 10 ppm basalt, 100 ppm batu kapur, 4 ppm batu pasir, dan 30 ppm batu liat. Pelikan yang mengandung Cu antara lain sulfida sederhana: kolkosit dan kovelit sedangkan sulfida kompleks: kalkofirit, bornit, enarbit, tetrahedrit, oksida: kuprit, tenorit, sedangkan karbonat: melakit, azurit, serta silikat: krisokola dan sulfat: brokantit.
2.4 Macam-macam Tembaga
Bentuk Co dalam batuan beku:
ü Sebagai butiran oksida agak kecil yang menempati antara lempeng silikat
ü Sebagai logam penyulih Ca2+, Mg2+, atau Fe2+ dalam silikat feromagnesia
ü Sabagai ion atau garam terserat dalam selaput pada permukaan hablur silikat
Cu dalam tanah terutama dalam bentuk Cu2+ terendapkan, sedangkan dalam larutan dalam bentuk ion dan berbagai kompleks Cu. Pengendapan Cu oleh sistem tanah cukup kuat menjadikan Cu melebihi kapasitas Cu dalam larutan rendah.
2.5 Peranan Tembaga
a. Kegunaan
· Tembaga adalah suatu komponen dari berbagai enzim yang diperlukan untuk menghasilkan energi, anti oksidasi dan sintesa hormon adrenalin serta untuk pembentukan jaringan ikat.
· Tembaga mempunyai beberapa fungsi dalam pembentukan klorofil, walau unsur ini tidak terkandung dalam klorofil.
· Tembaga merupakan suatu unsur yang sangat penting dan berguna untuk metabolisme. Batas konsentrasi dari unsur ini yang mempengaruhi pada air berkisar antara 1 – 5 mg/l merupakan konsentrasi tertinggi. Dalam industri, tembaga banyak digunakan dalam industri cat, industri fungisida serta dapat digunakan sebagai katalis, baterai elektroda, sebagai pencegah pertumbuhan lumut, turunan senyawa-senyawa karbonat banyak digunakan sebagai pigmen dan pewarna kuningan.
· Tembaga dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dari komponen listrik, koin, alat rumah tangga, hingga komponen biomedik. Tembaga juga dapat dipadu dengan logam lain hingga terbentuk logam paduan seperti perunggu atau monel.
· Tembaga berperan khususnya dalam beberapa kegiatan seperti enzim pernapasan sebagai tirosinase dan silokron oksidasi.
· Tembaga juga diperlukan dalam proses pertumbuhan sel darah merah yang masih muda, bila kekurangan sel darah merah yang dihasilkan akan berkurang (Heryando Palar, 1994).
b. Kerugian
Tembaga bersifat racun. Ini dapat terjadi ketika tembaga menumpuk dalam tubuh akibat penggunaan alat masak tembaga. Unsur Cu yang berlebih dapat merusak hati dan memacu sirosis.
Bab III
Pembahasan
Proses Terjadinya Siklus Biogeokimia Tembaga ( Daur Tembaga )
Ada dua kategori besar siklus global, sedimen dan biologis. Geologic processes determine the movement of elements in the sedimentary cycles. Menentukan proses geologi pergerakan elemen dalam siklus sedimen. Elements circulating in sedimentary cycles typically have no gaseous forms; these are the common rock-forming elements, such as calcium, phosphorus, silicon, and most trace metals. Unsur yang beredar di siklus sedimen biasanya tidak memiliki bentuk gas; ini adalah batuan umum unsur-unsur pembentuk, seperti kalsium, fosfor, silikon, tembaga, dan sebagian besar jejak logam. Each year, these elements move from land to sea in the process of rock weathering, by which all crustal materials that are exposed above sea level are broken down mechanically and chemically. Setiap tahun, elemen-elemen ini bergerak dari daratan ke laut dalam proses pelapukan batuan, di mana semua bahan kerak yang terpapar di atas permukaan laut dipecah secara mekanis dan kimiawi. About 17,500 million metric tons of material are carried from land to sea each year. Sekitar 17.500 juta metrik ton bahan yang dibawa dari daratan ke laut setiap tahunnya. Proses sedimentasi inilah yang terjadi pada tembaga. Some of the elemental constituents of this material, for example sodium, may spend a long time as a dissolved constituent of sea water, but eventually they are deposited on the sea floor.
Pada dasarnya tembaga merupakan nutrisi mikro ( diperlukan dalam jumlah sedikit tapi masih sangat diperlukan ). Dalam tubuh makhluk hidup, kandungan tembaga dalam bentuk enzim. Untuk dapat masuk ke dalam suatu tatanan lingkungan Cu (tembaga) dapat masuk melalui bermacam-macam jalur dan sumber. Secara global sumber masuknya unsur logam tembaga dalam tatanan lingkungan adalah secara alamiah dan non ilmiah. Secara alamiah Cu dapat masuk ke dalam suatu lingkungan sebagai akibat dari berbagai peristiwa alam. Unsur ini dapat bersumber dari peristiwa pengikisan dari bantuan mineral. Sumber lain adalah debu, partikulat Cu yang ada dalam udara yang dibawa turun oleh air hujan. Sedangkan non alamiah masuk ke tatanan alamiah akibat aktifitas manusia seperti: buangan industri, pertambahan Cu, industri galangan kapal dan bermacam-macam aktifitas pelabuhan lainnya merupakan aktifitas yang mempercepat terjadinya peningkatan kelarutan Cu dalam badan perairan.
Daur tembaga yaitu daur atau siklus yang melibatkan tembaga, dalam hal input atau sumber tembaga-proses yang terjadi terhadap tembaga hingga kembali menghasilkan tembaga lagi. Daur tembaga dinilai sebagai daur sederhana, karena tidak melalui atmosfer. Tembaga di alam didapatkan dari: batuan, bahan organik, tanah, tanaman. Kemudian inputnya adalah hasil pelapukan batuan. dan outputnya adalah fiksasi mineral dan pelindikan.
Tembaga terdapat di alam dalam bentuk ion Cu2+ . Ion tembaga terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan tembaga terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang mengandung tembaga muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil tembaga yang terlarut dalam air tanah.
Secara singkat daur tembaga di alam adalah sebagai berikut : kandungan tembaga yang terdapat dalam bebatuan terkikis oleh air hujan. Air hujan ini memecah kandungan tembaga dalam bebatuan dan melarutkan ion tembaga tersebut dalam air. Air yang mengandung tembaga terus mengalir ke sungai, ke sumber-sumber air, dan meresap ke dalam tanah.
Di dalam tanah mengandung tembaga yang dapat diserap oleh tumbuhan. Unsur hara tembaga diserap akar tanaman dalam betuk kation Cu2+ melalui suatu proses aktif. Dengan adanya kandungan tembaga ini akan membantu tumbuhan dalam pembentukan klorofil. Kemudian tumbuhan yang mengandung tembaga ini dimakan oleh konsumer sehingga tembaga berpindah ke hewan. Tumbuhan dan hewan mati, feses, dan urinnya akan terurai menjadi Cu2+. Oleh bakteri, tembaga tersebut diubah menjadi tembaga yang dapat diserap tumbuhan. Dan seperti inilah akan terus berulang.
Unsur tembaga mungkin menghabiskan waktu yang lama untuk mengendapkan kandungan tembaga dari hewan yang matiThe deposition may be physical—for example, the deposition of river-borne sediments—or biological, as when a marine organism, with calcium carbonate (CaCO 3 ) in its skeleton, dies and falls to the sea floor.. Makhluk hidup yang mati tersebut akan terendapkan di dalam tanah baik tanah yang di permukaan maupun tanah yang ada di perairan ( laut, sungai, dll) .
Dengan bantuan bakteri yang menguraikan makhluk hidup yang mati tersebut beserta bantuan panas bumi, maka kandungan tembaga dari makhluk hidup yang mati tersebut akan mengalami proses sedimentasi sehingga terbentuk batuan baru dengan kandungan tembaga dari hasil sedimentasi tersebut.
Seperti halnya di awal tadi, batuan dengan kendungan tembaga akan terkikis oleh air dan terserap oleh tanaman, kemudian masuk ke dalam tubuh makhluk hidup seperti hewan dan tak terkecuali manusia. Makhluk hidup yang mati akan dirombak oleh bakteri. Begitulah seterusnya siklus akan berulang secara terus-menerus.
Daur tembaga terlihat akibat aliran air pada batu-batuan akan melarutkan bagian permukaan mineral termasuk tembaga dan akan terbawa sebagai sedimentasi ke dasar laut dan akan dikembalikan ke daratan.
If it were not for the internal movements of the Earth's crust and mantle, the movement of elements in sedimentary cycles would be unidirectional, not cyclic.
Bab IV
Penutup
4.1 Kesimpulan
Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur – unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Ada 40 unsur yang diperlukan bagi kehidupan, ddiantaranya yang terpenting adalah karbon (C), nitrogen (N), fosfor (P), belerang (S), oksigen (O), kalium (Ca), magnesium (Mg), kalium (K), natrium (Na), silicon (Si), besi Fe), tembaga (Cu), dan aluminium (Al). Selain itu sebagian unsur–unsur ini tersimpan dalam bentuk organik dalam tubuh makhluk hidup yang masih hidup atau yang sudah mati.
Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi–reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Siklus-siklus tersebut antara lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus fosfor.
Siklus tembaga merupakan salah satu siklus biogeokimia paling lambat. It does not stay in the atmosphere, because it is normally in a liquid state at room temperature. Tidak tinggal di atmosfer, karena biasanya dalam keadaan cair pada suhu kamar. Phorsphorus mainly cycles through water, soil, and sediments. Siklus tembaga hanya melalui air, tanah, dan sedimen. The little phosphorus in the atmosphere is carried by dust particles and such. Partikel tembaga di atmosfer dibawa oleh partikel debu dan tidak mengalami proses biogeokimia selama di atmosfer tersebut.Phosphate is most often in the form of phosphate salts, which is released from weathered rock and dissolved in ground water where plants take it up. Tembaga pada umumnya dalam bentuk batuan, yang dilepaskan ion Cu2+ nya melalui reaksi dengan air dan kemudian dilarutkan dalam air yang selanjutnya akan diserap oleh tanaman. Phosphorus is a limiting factor for plants on land and in water, including the ocean because there is so little of it and it is not very soluble in water.The cycle does speed up a little bit as it cycles through plants and animals. Siklus ini melalui proses penyerapannya dalam tanaman dan hewan. When the plants and animals die and decay the phosphorus is returned to the soil and sediments and eventually locked back in the rock. Ketika tanaman dan hewan mati dan membusuk, tembaga dikembalikan ke tanah dan mengalami proses sedimentasi dan akhirnya terkunci kembali di batu.
4.2 Saran
Siklus biogeokimia sangat penting peranannya dalam hal menjaga keseimbangan interaksi antara komponen biotik dan abiotik di alam. Merusak bagian terkecil dari siklus ini saja sudah dapat mengganggu keseimbangan yang ada. Untuk itu hendaknya masyarakat meningkatkan kesadaran untuk terus menjaga keseimbangan yang ada tanpa merusak kestabilan alam yang telah tercipta.
Daftar Pustaka
http://www.apsu.edu/chem_page/General%20Chemistry%20labs/8.%20COPPER%20CYCLE.pdf diakses pada tanggal 23 Februari 2010
http://wapedia.mobi/ms/Tembaga diakses pada tanggal 23 Februari 2010
http://chemistry.lsu.edu/lallen/ch1212/Copper.pdf diakses pada tanggal 23 Februari 2010
http://www.dbooth.net/mhs/chem/coppercycle.html diakses pada tanggal 23 Februari 2010
http://medicastore.com/penyakit/277/Kekurangan_&_Kelebihan_Tembaga.html diakses pada tanggal 23 Februari 2010
maaf saya ingin bertanya tentang tembaga yang mempunyai beberapa fungsi dalam pembentukan klorofil, yang walau unsur ini tidak terkandung dalam klorofil. yang ingin saya tanyakan itu apa yang terjadi jika tanaman tidak mendapatkan unsur tembaga tersebut? mohon untuk dijawab ya..terimakasih
BalasHapus