Wednesday, 30 March 2016 00:00

Apa Itu Air Laut?

Apa itu air laut?    

Air laut  adalah larutan  yang kompleks yang mengandung berbagai macam bahan kimia organik dan anorganik. Tanpa pengetahuan tentang apa yang ada dalam air laut alami, seringkali sulit untuk menilai masalah yang ada di akuarium, serta klaim produsen dan aquaris lainnya tentang  aditif dan metodologi yang diinginkan dalam memelihara  akuarium laut.

Artikel ini dimaksudkan untuk membantu aquaris lebih memahami air laut yang ada di akuarium kita. Semoga dapat memberikan pemahaman yang lebih baik tentang  air laut .

 

Sebuah molekul air terdiri dari dua atom hidrogen yang terikat pada atom oksigen tunggal (H 2 O) . Air terdiri dari sekitar 96,5% dari massa air laut alami. Sebuah akuarium 100 galon berisi sekitar 12.500.000.000.000.000.000.000.000.000 molekul air. Salah satu sifat air yang paling penting adalah cairan, bukan gas ( pada suhu kamar ), bahwa ia membentuk ikatan hidrogen antar molekul kuat di mana atom hidrogen dari satu molekul air membentuk ikatan kimia sementara, yang disebut ikatan hidrogen, dengan atom oksigen dalam molekul air di dekatnya.  Air membentuk ikatan hidrogen karena elektron dalam molekul air tidak merata. Oksigen lebih elektronegatif dibanding hidrogen, sehingga atom oksigen sentral menarik elektron dari atom hidrogen terhadap dirinya sendiri. Gerakan elektron meninggalkan atom oksigen dengan muatan negatif dan sebagian atom hidrogen dengan muatan parsial positif; redistribusi elektron ini disebut bipolar. Ketika salah satu molekul air berinteraksi dengan yang lain, bisa ada interaksi antara atom hidrogen sebagian bermuatan positif dan atom oksigen sebagian bermuatan negatif, menciptakan "ikatan hidrogen."

Selain itu, sifat bipolar air memungkinkan untuk berinteraksi kuat dengan ion bermuatan dalam larutan. Beberapa molekul air, misalnya, gugus masing-masing ion, menyesuaikan dan dapat berinteraksi ion secara parsial. Sebagai contoh, air berorientasi dengan atom oksigen merujuk ke arah kalsium ion bermuatan positif (Ca ++) dalam larutan. 

Sifat Fisik Air laut 

Air laut cenderung memiliki kerapatan yang lebih tinggi daripada air tawar, karena kepadatan air laut lebih tinggi dari garam terlarut. Air laut dengan salinitas 35 ppt adalah sekitar 1,0264 kali lebih padat daripada air tawar pada suhu yang sama, dan dikatakan memiliki berat jenis 1,0264, hydrometers adalah cara yang tepat untuk mengukur salinitas.

Air laut juga membiaskan cahaya (lengkungan cahaya melewati itu) lebih dari air tawar . Efek ini karena sifat lebih bias ion dalam larutan dibandingkan dengan di air tawar, indeks bias air tawar adalah sekitar 1,33300 sedangkan air laut dengan salinitas 35 ppt adalah sekitar 1,33940. Refractometers dapat digunakan untuk mengukur salinitas dengan indeks bias.

Ion bermuatan dalam air laut dapat menghantarkan listrik,  membuat air laut akuarium berbahaya dari perspektif keamanan listrik, juga memungkinkan aquaris dapat mengukur salinitas melalui konduktivitas.

Ketika air laut menguap, air memasuki atmosfer, tetapi garam umumnya tetap tinggal. Garam ini kemudian dapat menjadi  lebih besar konsentrasinya  jika air menguap tidak diganti, atau jika diganti dengan air laut yang mengandung garam tambahan. Ketika ini terjadi di akuarium laut, salinitas akan naik ke titik dimana organisme laut menjadi stres atau mati.

Air laut, dengan ion bermuatan yang banyak, memiliki tekanan osmotik yang lebih tinggi daripada air tawar. Singkatnya, air "lebih suka" untuk dicampur dengan ion bermuatan. Artinya, itu adalah dalam keadaan energi yang lebih rendah bila mengandung ion bermuatan untuk alasan yang dijelaskan di bagian sebelumnya. Akibatnya, jika air tawar dan air asin dipisahkan oleh membran yang hanya air bisa melewati, air akan mengalir dari air tawar ke dalam air garam. 

Konduktivitas air laut dengan salinitas 35 ppt adalah 53 mS / cm, sedangkan untuk air tawar murni adalah di bawah 0.001 mS / cm.

Air laut dengan salinitas 35 ppt memiliki titik beku  1,9 ° C (3.4 ° F) lebih rendah dari air tawar.Hal ini menyebabkan ion-ion dalam air cenderung membuat air lebih stabil dalam bentuk cair dibanding sebagai solid. Ketika air laut membeku, sebagian besar ion dikeluarkan dari es. 

 

pH 

pH air laut biasanya dinyatakan sebagai 8,2 ± 0,1, bervariasi di tiap lokasi dan kedalaman.

alkalinitas air laut alami terutama ukuran bikarbonat  itu bervariasi berdasarkan lokasi dan kedalaman. Di permukaan air, biasanya bervariasi antara sekitar 2,25 dan 2,45 meq / L (6,3-6,9 DKH), dan sering bervariasi dengan perubahan salinitas.

Unsur-unsur dalam air laut 

Unsur – unsur yang terdapat di air laut alami (Tabel 1). Beberapa unsur mempunyai konsentrasi yang sangat tinggi, dan beberapa sangat rendah. 

 Tabel 1. Konsentrasi unsur dalam air laut al

Elemen

Simbol

Atomic Number

 Konsentrasi

Konsentrasi  berat *

Lithium

Li

3

25 uM

174 mg / L

Berilium

Be

4

4-30 pM

270 pg / L

Boraks

B

5

0.42 mM

4,5 mg / L

Karbon

C

6

2-2.5 mM

30 mg / L

Nitrogen

N

7

0-45 uM

630 mg / l

Flor

F

9

68 uM

1,3 mg / L

Sodium

Na

11

468 mM

10,8 g / L

Magnesium

Mg

12

53,2 mM

1,29 g / L

Aluminium

Al

13

5-40 nM

1,1 mg / L

Silicon

Si

14

0-180 pM

5 mg / L

Fosfor

P

15

0-3,2 uM

99 mg / L

Belerang

S

16

28,2 mM

900 mg / L

Klorin

Cl

17

546 mM

19.4 g / L

Kalium

K

19

10.2 mM

398 mg / L

Kalsium

Ca

20

10.3 mM

412 mg / L

Skandium

Sc

21

8-20 pM

900 pg / L

Titanium

Ti

22

beberapa pM

150 pg / L

Vanadium

V

23

20-35 nM

1,8 mg / L

Khrom

Cr

24

2-5 nM

260 ng / L

Manggan

M N

25

0,2-3 nM

165 ng / L

Zat Besi

Fe

26

0,1-2,5 nM

140 ng / L

Kobalt

Co

27

0,01-0,1 nM

6 ng / L

Nikel

Ni

28

2-12 nM

700 ng / L

Tembaga

Cu

29

0,5-6 nM

380 ng / L

Seng

Zn

30

0,05-9 nM

590 ng / L

Gallium

Ga

31

5-30 pM

2 ng / L

Arsenikum

As

33

15-25 nM

1,8 mg / L

Selenium

Se

34

0,5-2,3 nM

180 ng / L

Brom

Br

35

0,84 mM

67 mg / L

Rubidium

Rb

37

1,4 uM

120 mg / L

Strontium

Sr

38

90 uM

7,9 mg / L

Yttrium

Y

39

0,15 nM

1,3 mg / L

Zirkonium

Zr

40

0,3 nM

27 ng / L

Niobium

Nb

41

50 pm

4,7 ng / L

Molibdenum

Mo

42

0,11 uM

10,5 mg / L

Technetium

Tc

43

tidak stabil

tidak stabil

Ruthenium

Ru

44

<12:05

<5 pg / L

Proteksi

Pd

46

12:02

21 pg / L

Perak

Ag

47

0,5-35 pm

3,8 ng / L

Kadmium

CD

48

0,001-1,1 nM

124 ng / L

Indium

Di

49

13:00

115 pg / L

Timah

Sn

50

1-12 pM

1,4 ng / L

Antimony

Sb

51

1.2 nM

146 ng / L

Obat Merah

AKU M

53

0,2-0,5 uM

64 mg / L

Cesium

Cs

55

2.2 nM

290 ng / L

Barium

Ba

56

32-150 nM

21 mg / L

Lantanum

La

57

13-37 pM

5.1 ng / L

Cerium

Ce

58

16-26 pM

3,6 ng / L

Praseodymium

Pr

59

04:00

560 pg / L

Neodymium

Nd

60

12-25 pM

3,6 ng / L

Samarium

Sm

62

3-5 pM

750 pg / L

Europium

Eu

63

0,6-1 pM

150 pg / L

Gadolinium

Gd

64

3-7 pM

1,1 ng / L

Terbium

Tb

65

12:09

143 pg / L

Dysprosium

Dy

66

5-6 pM

975 pg / L

Holmium

Ho

67

13:09

310 pg / L

Erbium

Er

68

4-5 pM

835 pg / L

Thulium

Tm

69

12:08

135 pg / L

Iterbium

Yb

70

3-5 pm

865 pg / L

Lutesium

Lu

71

12:09

157 pg / L

Tungsten

W

74

0,5 nM

92 ng / L

Renium

Re

75

14-30 pM

5,6 pg / L

Iridium

Ir

77

12:01

1,9 pg / L

Platinum

Pt

78

12:05

98 pg / L

Emas

Au

79

0.1-0.2 pM

39 pg / L

Air Raksa

Hg

80

2-10 pM

2 ng / L

Talium

Tl

81

60 pM

12 ng / L

Timah Hitam

Pb

82

5-175 pM

36 ng / L

Bismut

Bi

83

<0,015-0,24 pM

50 pg / L

* Kolom ini menggunaka kisaran konsentrasi. 1 mg / l »1 ppm; 
1 mg / L »1 ppb; 1 ng / L »1 ppt (bagian per triliun); 1 pg / L »1 ppq (part per million pangkat empat)

 

 

The Big Four Ion 

 

K  omponen air laut adalah ion anorganik. Angka 3 dan 4 (bawah) menunjukkan ion primer dalam berat dan jumlah. Natrium dan klorida (dua ion dalam garam ) adalah dua ion utama dalam air laut. Ada 19.000 ppm untuk klorida dan 10.500 ppm untuk natrium, mereka terdiri dari 54% dan 30% dari berat total ion dalam air laut. Dua ion berikutnya yang paling umum, magnesium (pada 1280 ppm) dan sulfat (pada 2700 ppm) terdiri 3,7% dan 7,7% dari berat ion air laut. Bersama-sama, empat ion ini terdiri hampir 96% dari berat ion total.

Sementara fakta-fakta ini mungkin tampak tidak penting bagi aquarists, mereka memiliki implikasi yang signifikan. Sebagai contoh, salinitas air laut, apakah diukur dengan hydrometer, refraktometer atau meteran konduktivitas, didominasi oleh empat ion ini. Penyimpangan dalam konsentrasi setiap ion , bahkan  signifikan untuk sebab lain, tidak akan secara signifikan mengubah pengukuran tersebut. Misalnya, kalsiumnya  300 ppm atau 500 ppm tidak akan terlihat dalam penentuan salinitasnya. Perbedaan tersebut hanya mewakili perubahan 0,6% dalam total berat garam ini, mengubah salinitas dari 35 ppt menjadi 34,8 ppt. Demikian juga, apakah alkalinitasnya  adalah 5 meq / L (14 DKH) atau 2 meq / L (5,6 DKH), perubahan salinitas hanya sekitar 0,5%.

Ion Makro lainnya

Komponen utama air laut yang biasanya didefinisikan sebagai ion yang  di ukur dengan 1 bagian per juta (ppm) atau 1 miligram per liter (mg / L) (Tabel 2). Sebuah definisi yang berbeda dari ion-ion utama berdasarkan jumlah ion ini, bukan berat ion tersebut, memiliki daftar yang sedikit berbeda missal  lithium (0,17 ppm) . Semuanya, ion ini mencapai 99,9% zat terlarut air laut itu.

Tabel 2. Ion Makro dalam air laut.

Jenis

Miligram per liter konsentrasi (mg / L)

Cl - (klorida)

19.000

Na + (sodium)

10.500

SO 4 2- (sulfat)

2700

Mg 2+ (magnesium)

1280

Ca 2+ (kalsium)

412

+ (kalium)

399

HCO 3 - (bikarbonat)

110

Br - (bromida)

67

CO 3 2- (karbonat)

20

Sr 2+ (strontium)

7.9

B (OH) 3 + B (OH) 4 -(borat)

- (fluoride)

1.3

Organik

1 sampai 2

Lainnya (kecuali gas terlarut)

Kurang dari 1

 

Satu hal penting tentang konsentrasi ini: air laut yang khas, yang berisi sekitar 35 bagian garam berat per seribu bagian air laut (35 ppt). Air laut ini memiliki berat jenis sekitar 1,0264. Umumnya salinitas air laut bervariasi, konsentrasi ini biasanya bergerak ke atas dan ke bawah bersama-sama. Akibatnya, jika akuarium berisi air dengan berat jenis 1,023, salinitas adalah sekitar 30,5 ppt dan semua konsentrasi pada Tabel 1 yang berkurang sekitar 13 persen.

Semua ion utama ini pada dasarnya tidak berubah dalam konsentrasi di lokasi yang berbeda di laut, kecuali perubahan salinitas memindahkan mereka semua ke atas atau bawah bersama-sama. Ion yang tidak berubah konsentrasi dari satu tempat ke tempat yang lain  disebut sebagai "tipe konservatif" ion, deskripsi yang juga berlaku untuk beberapa mikro elemen yang dibahas di bawah ini.

Ion-ion utama termasuk  yang sangat penting untuk aquarists, seperti kalsium dan bikarbonat, dan lain-lain yang jarang dipertimbangkan, seperti kalium dan fluoride. Molekul organik juga dapat memenuhi definisi menjadi komponen utama dari air laut (Tabel 2), tetapi mereka  tidak dianggap sebagai yang utama dalam air laut. 

Ion Mikro

Ion mikro di sini  definisinya adalah ion yang ada didalam air laut yang merupakan "ion dalam jumlah  kecil. Tabel 3 menunjukkan hanya beberapa dari unsur air laut yang sering dicap sebagai ion mikro, kadang-kadang disamakan dengan ion utama (lithium), sedangkan yang paling sedikit adalah Fe (besi) . Ion dalam kategori ini sering bervariasi secara signifikan dengan lokasi di laut. Itu terutama karena banyak dari mereka yang terkait erat dengan aktivitas biologis. Ion-ion ini dapat habis secara local jika aktivitas biologisnya cukup tinggi. Ion ini disebut sebagai "ion nutrisi" , karena mereka dikonsumsi oleh satu atau lebih jenis organisme.

Tabel 3. Beberapa ion mikro dalam air laut.

Jenis

Konsentrasi 
miligram per liter (mg / L)

Li + (lithium)

0,17

Rb + (rubidium)

0.12

2 PO 4 - + HPO 4 2- + PO 4 3- 
(Fosfat)

0,0-0,3

IO 3 - (iodat)

0,03-0,06

- (iodida)

0-0,03

Ba + (barium)

0,004-0,02

Al 3+ (aluminium)

0,00014-,001

Fe2 + + Fe 3+ (zat besi)

0.000006 to 0.00014

Zn 2+ (zinc)

0.000003 to 0.0006

Gas 

Tabel 4. gas atmosfer dalam air laut pada 25 ° C ketika dalam kesetimbangan dengan udara.

Gas

Konsentrasi

Karbon dioksida (sebagai HCO 3 - dan CO3 -)

100 ppm CO 2

Nitrogen (N 2)

10,7 ppm

Oksigen (O 2)

6,6 ppm

Argon (Ar)

0.40 ppm

Neon (Ne)

0,13 ppb

Helium (He)

0,0066 ppb

Kripton (Kr)

0,185 ppb

Xenon (Xe)

0.038 ppb

 

Sebuah gas yang ada di atmosfer akan terdapat juga di dalam air laut. Banyak dari mereka adalah penting untuk  karang, namun ada dua yang sangat penting: oksigen dan karbon dioksida. Selain karbon dioksida, semua gas memiliki kelarutan rendah dalam air laut karena kenaikan suhu dan salinitas . Tabel 4 menunjukkan konsentrasi gas yang paling umum dalam air laut pada 25 ° C.

Oksigen umumnya paling terkonsentrasi di dekat permukaan laut. Di atas 50 meter atau lebih, konsentrasi oksigen yang dikendalikan terutama oleh pertukaran di atmosfer, dan biasanya dekat dengan kesetimbangan dengan udara. Antara 50 dan 100 meter, tingkat O 2 sering naik karena fotosintesis. Di bawah sekitar 100 meter di laut terbuka tingkat oksigen menurun terus selama 1000 meter berikutnya atau lebih karena proses biologis yang mengkonsumsinya.  Karbon dioksida adalah kasus khusus. Hidrat kontak dengan air untuk membentuk asam karbonat, yang kemudian dapat mengionisasi (pecah) ke dari ion hidrogen, bikarbonat dan karbonat, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

CO 2 + H 2 O à H 2 CO 3 à H + + HCO 3 - à 2H + + CO 3 

 

Tabel 5. Nasib karbon dioksida di laut setelah 1000 tahun.

Lokasi

Persentase

CO 2 di atmosfer

1,4%

CO 2 / H 2 CO 3 di laut

0,5%

HCO 3 - di laut

79,9%

CO 3 - di laut

9,6%

Organik di lahan

4,9%

Organik di laut

3,7%

 

Untuk alasan ini, karbon dioksida jauh lebih mudah larut dalam air laut daripada setiap gas atmosfer lainnya. Hal ini lebih mudah larut daripada semua gas lainnya yang digabungkan, pada kenyataannya, dengan kelarutan total sekitar 100 ppm karbon dioksida. Sebuah pertanyaan yang menarik untuk diajukan adalah, "Apa yang terjadi pada karbon dioksida yang dicampur ke laut?" Setelah 1000 tahun, berpikir bahwa itu akan berakhir dalam bentuk yang ditunjukkan pada Tabel 5.

Banyak gas-gas lainnya yang terlarut dalam air laut, yang memiliki signifikansi biologis, seperti hidrogen sulfida (H 2 S), metana (CH 4) dan gas organik lainnya, karbon monoksida (CO), hidrogen (H 2) dan nitrogen oksida (N 2 O).

Trace Elemen 

Sebagian bahan kimia terlarut dalam air laut diklasifikasikan sebagai trace elemen , ion dan molekul yang  konsentrasinya yang sangat rendah ( Tabel 1 ). Dalam banyak kasus, ion ini cukup bervariasi konsentrasinya dari tempat ke tempat lainnya dan juga  kedalamannya.

Kebanyakan trace elemen adalah logam. Sementara orang-orang biasanya melihat yang terlarut logam berat beracun, beberapa dari mereka sangat penting bagi organisme. Toksisitas mereka terutama terkait dengan konsentrasi mereka: media  adalah penting, di mana cukup dari masing-masing logam ini ada untuk kehidupan, tapi tidak begitu banyak  untuk menjadi racun. Sebuah contoh  adalah tembaga. Hal ini ada dalam air laut alami sekitar 0,25 bagian per miliar (ppb), yaitu sekitar seribu kali lebih kecil dari tingkat beracun sering digunakan untuk membunuh mikroorganisme dalam pengobatan ikan laut yang sakit. Tembaga , bagaimanapun, diperlukan oleh banyak hewan untuk bertahan hidup.

Organik 

Senyawa organik didefinisikan oleh ahli kimia adalah yang mengandung atom karbon dan hidrogen. Mereka dapat mengandung atom lain juga, dan sering mengandung nitrogen dan fosfor. Bahan organik memiliki banyak sifat penting dalam air laut, termasuk menjadi makanan, racun dan agen pengikat logam. Mereka juga menyebabkan sebagian besar bau, dapat menghambat pengendapan abiotik kalsium karbonat dan dapat mengurangi penetrasi cahaya melalui air.

Ahli kelautan sering mengklasifikasikan bahan organik sebagai salah satu bahan organik terlarut (DOM) atau bahan organik partikulat (POM). Definisi operasional, dengan DOM yang didefinisikan sebagai semua bahan organik yang dapat melewati 0,2-1,0 mm filter, dan POM menjadi semua bahan yang ditahan oleh filter tersebut. 

Dalam akuarium laut dan di alam, hal yang digambarkan sebagai POM akan mencakup organisme hidup, seperti beberapa bakteri dan fitoplankton (dan semua "terlarut" bahan organik di dalam tubuh mereka). Hal ini juga akan mencakup yang sering disebut sebagai detritus: akumulasi bahan organik partikulat yang timbul dari bagian organisme mati dan penggumpalan bahan organik terlarut.

Sifat kimia dari bahan organik di laut kurang dipahami. Bagian dari alasan kurangnya pemahaman berasal dari berbagai hal luar biasa dari bahan organik yang ada di lautan. Pada dasarnya tidak ada batasan untuk jumlah senyawa organik yang berbeda yang secara teoritis mungkin, dan kenyataannya adalah bahwa jutaan senyawa organik telah disintesisa atau diidentifikasi. Mengidentifikasi dan mengukur setiap bahan organik dalam air laut , setidaknya dengan teknologi saat ini. 

Bahan organik terlarut dalam lautan sering diukur dalam hal kandungan karbon, dan disebut sebagai karbon organik terlarut (DOC) dan partikel karbon organik (POC). Permukaan air laut biasanya memiliki sekitar 0,7-1,1 ppm DOC. Bahan organik partikulat (POM) lebih rumit untuk menghitung daripada DOM, karena menurut definisi POM mencakup semua bahan organik lebih besar dari 1 mm (mikron). 

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut? 

Di bagian sebelumnya saya jelaskan tentang ion dalam air laut, tetapi tidak bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain. Untuk pendekatan pertama, ion anorganik besar dan kecil dalam air laut bergerak secara independen satu sama lain, membentuk kabut terus menerus dan ion bermuatan bergerak melalui air.

Banyak ion, namun sebagian dan untuk sementara melekat satu sama lain dalam larutan dan tidak bertindak secara individu. Kecenderungan untuk membentuk pasangan ion dalam larutan jauh lebih umum untuk beberapa ion (misalnya, kalsium, Ca 2 +, magnesium, Mg 2 +, karbonat, CO 3 -; fluorida, F -; hidroksida, OH) daripada untuk beberapa  lainnya (misalnya, natrium, Na +,kalium, K +, klorida, Cl-, bromida, Br-). Secara umum, kecenderungan untuk membentuk pasangan ion lebih tinggi untuk ion dengan muatan yang lebih tinggi. Pasangan ion tersebut memiliki dampak yang signifikan terhadap berbagai kandungan dari air laut yang memiliki kepentingan besar untuk aquaris, seperti kelarutan kalsium karbonat .

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut

Ion paling sederhana bermuatan positif dalam larutan adalah natrium (Na +) dan kalium (K +).Mereka terutama ion bebas, dengan kulit dari tiga atau empat molekul air terikat erat melekat pada mereka. Hal ini dikenal sebagai "bola hidrasi utama." Molekul air ini cukup erat terikat, tapi dengan cepat ditukar dengan molekul air lainnya dari larutan massal (pada tingkat sekitar satu miliar pertukaran per detik untuk setiap ion!). 

Sebagian kecil dari kedua natrium dan kalium (sekitar 5%) ada sebagai pasangan ion dengan sulfat, membentuk Na2So 4 - dan KSO 4 -. Jenis pasangan ion terbaik dilihat sebagai hubungan sementara antara dua ion dan dapat berlangsung selama hanya sebagian kecil dari satu detik sebelum ion bergerak terpisah. Namun demikian, jenis asosiasi dapat memiliki implikasi penting bagi perilaku ion ini. Yang paling sederhana ion bermuatan negatif, klorida (Cl -) dan bromida (Br -), membentuk beberapa pasang ion dalam larutan. Mereka yang ada terutama dalam bentuk ion bebas terhidrasi, dengan dua dan satu molekul air terikat erat, masing-masing.

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut: Karbonat dan bikarbonat 

Satu dari interaksi yang lebih kompleks, dan salah satu yang sangat penting bagi aquaris, melibatkan karbonat (CO 3 2-). Karbonat terutama ion yang berpasangan dalam larutan, dengan hanya sekitar 15% benar-benar ada sebagai  CO 3 2- bebas pada suatu titik waktu tertentu. Fakta ini penting untuk pemeliharaan tingkat kalsium dan alkalinitas di akuarium, karena konsentrasi karbonat bebas yang dapat memicu terjadinya kalsium kalsium karbonat (CaCO3). Jika kadar karbonat bebas meningkat terlalu banyak, kadar kalsium akan turun karena  terbentuknya CaCO3 .

Bentuk karbonat ion pasangan terutama dengan magnesium, membentuk  MgCO 3. Efek ini adalah salah satu alasan bahwa tingkat magnesium sangat penting dalam akuarium laut untuk pemeliharaan dan secara bersamaan dengan alkalinitas dan kalsium. Jika magnesium terlalu rendah, karbonat akan berada dalam bentuk bebas, dan akan lebih rentan menjadi endapan kalsium karbonat.

Karbonat juga dapat berpasangan dengan ion natrium dan kalsium, membentuk Naco 3 - dan CaCO 3. Larutan ion kalsium karbonat terdengar aneh, tetapi pada dasarnya satu molekul CaCO3 yang larut dalam air;tidak diendapkan dari larutan. Fakta bahwa karbonat juga berpasangan dengan  ion natrium merupakan salah satu alasan bahwa salinitas berdampak pada jumlah kalsium dan alkalinitas yang dapat dipertahankan dalam larutan: salinitas yang lebih rendah berarti lebih sedikit sodium, yang berarti karbonat lebih bebas dan kemungkinan lebih besar CaCO 3 presipitasi.

Dalam air, hidrat karbon dioksida untuk membentuk H 2 CO 3 , yang kemudian dapat memecah (mengionisasi) menjadi proton (H + ), bikarbonat (HCO 3 - ) dan karbonat (CO 3 - ):

CO 2 + H 2 O à 2 CO 3 à + + HCO - à 2H + + CO -

Ketika CO 2 ditambahkan ke dalam air, sistem akan membentuk kesetimbangan dengan konsentrasi tertentu dari masing-masing molekul yang ditunjukkan di atas. Dengan prinsip LeChatelier itu, jika ada sesuatu yang dihapus dari satu sisi kesetimbangan, kesetimbangan akan bergeser ke arah itu. Sebagai contoh, jika karbonat dihapus dari sistem, maka masing-masing reaksi yang ditunjukkan akan melanjutkan ke kanan, secara efektif menggantikan beberapa karbonat yang telah dihapus.

Yang penting, itulah efek yang terjadi di air laut ketika karbonat "dihapus" dengan membentuk pasangan ion. Hal ini hanya "bebas" konsentrasi  ini yang menentukan posisi kesetimbangan kimia, sehingga karbonat dalam bentuk sepasang ion tidak "dihitung", dan keseimbangan bergeser kuat ke kanan. Jika kita hitung karbonat dalam segala bentuk (bebas dan ion dipasangkan) itu ditemukan jauh lebih tinggi di air laut daripada di air tawar pada pH yang sama, dan pasangan ion adalah alasan utama.

Efek yang sama dapat dilihat pada kelarutan CaCO 3 :

CaCO 3 (padat) à Ca ++ + CO 3 -

Dalam hal ini, jika CaCO 3 ditambahkan ke dalam air, maka terpisah menjadi Ca 2+ dan CO 3 - .Akhirnya, keseimbangan tercapai di mana tidak ada lagi CaCO 3 akan larut. Namun, jika beberapa karbonat akan dihapus oleh pasangan ion (dan beberapa Ca 2+ juga), maka CaCO3 dapat melarutkan untuk menggantikan yang "hilang." Inilah sebabnya kenapa CaCO 3 15 kali lebih mudah larut dalam air laut daripada di air tawar.

Bikarbonat (HCO 3 - ) ada dalam air laut pada konsentrasi secara signifikan lebih tinggi dari karbonat, meskipun rasio yang tepat tergantung pada pH (banyak), suhu (sedikit) dan salinitas (sedikit). Pada pH 8,0, ada sekitar tujuh kali lebih banyak bikarbonat sebagai karbonat. Persentase karbonat meningkat sebagai pH naik sampai pada pH 8,9 (pada 25 ° C), ada konsentrasi yang sama karbonat dan bikarbonat. Tidak seperti karbonat, bikarbonat tidak  secara luas dapat berpasangan, dengan hanya sekitar 25% dapat berpasangan natrium, magnesium dan kalsium.

Kedua karbonat dan bikarbonat memiliki kepentingan penting untuk aquaris terumbu karang, dengan bikarbonat menjadi penting sebagai sumber bahan bangunan rangka , dan karbonat mengendalikan pengendapan kalsium karbonat .

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut: Kalsium, Magnesium dan Strontium 

alcium , magnesium dan strontium yang ada terutama dalam bentuk bebas, terhidrasi dengan enam sampai delapan molekul air yang terikat secara erat. Sejumlah kecil masing-masing (sekitar 10-15%)  sebagai pasangan ion dengan ion sulfat. Persentase yang lebih kecil yang ada sebagai pasangan ion dengan karbonat dan bikarbonat, yang melibatkan hanya sebagian kecil dari total kalsium dan magnesium, mereka melibatkan sebagian besar dari total karbonat (yang mungkin karena ada begitu banyak kalsium dan magnesium dibandingkan dengan karbonat).

Rata-rata waktu tinggal (yaitu, berapa lama, rata-rata, ion tetap di laut sebelum  menjadi sedimen) untuk magnesium dalam air laut adalah di urutan 45 juta tahun. Waktu yang jauh lebih lama daripada kalsium (beberapa juta tahun), tetapi kurang dari natrium (sekitar 250 juta tahun).Dalam arti, hasil ini berasal dari konsentrasi tinggi dan dari bagaimana disimpan di berbagai mineral. Kalsium dibawa keluar lebih cepat seperti yang disimpan ke dalam kerangka kalsium karbonat. Strontium jatuh antara kalsium dan magnesium dalam hal waktu tinggal, mencerminkan serapan cukup lambat, tetapi juga konsentrasinya cukup rendah.

Magnesium sangat penting karena perannya mencegah pengendapan abiotik kalsium karbonat dari air laut. Air laut jenuh sehubungan dengan kalsium karbonat, tetapi setiap kali ia mulai mengendap, magnesium menempel pada permukaan kristal tumbuh dan menghambat  lebih lanjut.Akibatnya, lautan dapat tetap jenuh untuk jangka waktu yang lama.

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut: Sulfat

Sudah disebutkan di atas, bentuk sulfat interaksi ionik dengan molekul bermuatan paling positif dalam air laut. Bahkan, lebih dari setengah dari itu dalam bentuk pasangan ion, dengan Na2So 4 -dan MgSO 4 mendominasi. Sulfat sangat luar biasa sebagai komponen air laut karena ada pada konsentrasi yang cukup tinggi yang tidak berbeda jauh dengan lokasi atau kedalaman.Namun, jika tingkat oksigen menurun secara substansial, dapat berfungsi sebagai akseptor elektron (sumber oksigen) untuk mikroorganisme pengurai bahan organik. Proses yang membentuk gas beracun, hidrogen sulfida. Berikut ini reaksi kimia menjelaskan apa yang terjadi dalam proses tersebut:

Organik (khas) + sulfat à karbon dioksida + bikarbonat + hidrogen sulfida + ammonia + air + fosfat

Sedangkan proses normal dengan adanya oksigen:

Organik (khas) + oksigen à karbon dioksida + nitrat + air + fosfat

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut: Fosfat 

Phosphate di laut dan di akuarium laut sangat penting karena menjadi nutrisi pembatas pertumbuhan alga. Dalam air laut, jumlah fosfat biasanya cukup rendah (biasanya kurang dari 0,05 ppm) dan sering bervariasi secara signifikan berdasarkan lokasi dan kedalaman.Sebagian besar fosfat ada dalam air laut dengan melalui organisme hidup. Dalam banyak akuarium laut, meskipun, konsentrasi fosfat dapat secara signifikan lebih tinggi (hingga beberapa ppm).

Kemampuan untuk mengekspor fosfat dari akuarium laut telah menjadi topik diskusi yang panjang dan merupakan obyek berbagai produk komersial. 

Fosfat anorganik bisa eksis dalam beberapa bentuk, dengan cara analog dengan karbonat:

3 PO 4 à + + H 2 PO - à 2H + + HPO - à 3H + + PO ---

Mengabaikan pasangan ion dan pembentukan kompleks, fosfat terutama ditemukan di HPO 4 2- dan PO 4 3- bentuk dalam air laut. Hal ini sangat berbeda dari bentuk-bentuk yang ditemukan di air tawar pada pH yang sama, di mana H 2 PO 4 - dan HPO 4 2- mendominasi. Tabel 6 menunjukkan bentuk fosfat yang ada didalam air laut pada pH 8,0.

Tabel 6. Spesiasi fosfat dalam air laut pada pH 8,0

Untuk M

Persentase dari jumlah

3 PO 4

 

2 PO -

0,5 persen

HPO 2-

79,2 persen

PO 3-

20,4 persen

 

Untuk sebagian besar, tingginya proporsi fosfat dalam PO 4 3-dalam air laut adalah karena pasangan ion, seperti dalam kasus karbonat. Berbagai Pasangan fosfat secara ekstensif dengan magnesium dan kalsium dalam air laut. PO 4 3- benar-benar (96%) ion berpasangan, sementara hanya 44% dari HPO 4 2-berpasangan. Inilah yang menyebabkan pergeseran keseimbangan dari PO 4 3- dalam air laut dibandingkan dengan air tawar (seperti halnya untuk karbonat).

Fosfor juga terkandung dalam senyawa organik terlarut. Sementara air laut alami memiliki kandungan fosfat anorganik dari bentuk-bentuk organik, hal ini mungkin tidak benar dalam akuarium di mana tingkat organik jauh lebih tinggi mungkin berlaku.

Bagaimana Ion Berperilaku di air laut: Logam 

Tabel 7. spesies Tembaga ditemukan dalam air laut organik bebas.

Bentuk tembaga

Persentase dari jumlah

Cuco 3

73,8

Cu (CO 3 ) 22-

14.2

Cu (OH) +

4.9

Cu 2+

3.9

Cu (OH) 2

2.2

CuSO 4

1.0

CuHCO +

0.1

 

Setiap logam dalam air laut bahkan lebih rumit daripada ion yang dijelaskan di atas. Tidak hanya banyak dari mereka ION-dipasangkan, tapi banyak juga terikat organik. Mereka juga sering ada pada konsentrasi yang sangat rendah, dan dapat, dalam beberapa kasus, membatasi pertumbuhan fitoplankton di laut ( besi , misalnya). 

Selain itu, baru-baru ini ditetapkan bahwa tembaga hampir sepenuhnya terikat oleh bahan organik dalam air laut alami.

Dalam air laut alami, organik yang mengikat logam mengambil banyak bentuk. Asam humat dan fulvat, misalnya, adalah dua jenis yang paling penting dari bahan yang mengikat tembaga dan logam lainnya dalam air laut. Cara khas yang bahan organik seperti asam humat akan mengikat ion logam ditunjukkan pada Gambar 5 . Dalam gambar ini, ion tembaga bermuatan positif pusat (Cu ++ ) yang  oleh asam humat lebih besar ditampilkan dalam warna hijau. Hal ini terikat secara ionik oleh dua bermuatan negatif gugus asam karboksilat .

Dalam salah satu penelitian terbaru tembaga dalam air laut alami, lebih dari 99,97% terikat dengan bahan organik. 3,4 logam lain, seperti seng, mungkin tidak seperti itu. Dalam air akuarium, di mana tingkat kedua logam dan organik bisa lebih tinggi dari pada air laut, persentase terikat organik mungkin lebih besar. Dalam kasus tembaga, misalnya, ion tembaga dapat dinyatakan bahwa sebagian dari total tembaga yang merupakan racun bagi banyak organisme. 3,4 

Apa implikasi  dalam pembentukan organik kompleks / logam harus aquaris? Karena logam mengambil banyak bentuk yang berbeda di akuarium, sifat bentuk-bentuk yang berbeda harus dipertimbangkan untuk mengembangkan metode untuk mengekspor mereka dari akuarium.  Namun, jika logam yang sama terikat bahan organik itu sendiri akan diserap ke antarmuka udara / air . Berkaitan dengan klaim tentang penyerapan logam dengan menggunakan karbon aktif, pertukaran ion dan resin polimer kompleksasi, dan mengikat bahan anorganik seperti besi oksida dan kalsium karbonat. Bahkan, metode yang diusulkan penyerapan logam akan secara signifikan dipengaruhi oleh sifat spesiasi logam. 

Senyawa Nitrogen dalam air laut 

Bentuk-bentuk organik dan anorganik nitrogen yang hadir dalam air laut pada konsentrasi lebih rendah dari gas nitrogen . Bentuk organik yang didefinisikan, tetapi termasuk molekul seperti asam amino dan protein.

Bentuk anorganik jauh lebih akrab bagi aquarists sebagai komponen dari siklus nitrogen. Konsentrasi komponen ini dalam air laut sangat bervariasi. Dalam air laut alami, amonia (NH 3 ) berkisar konsentrasi 0,02-8 ppm (amonia), nitrit (NO 2 - ) berkisar 0,005-0,2 ppm (sebagai nitrit) dan nitrat (NO 3 - ) berkisar 0,06-30 ppm (nitrat). Nilai-nilai ini bervariasi menurut lokasi, kedalaman dan waktu . Bentuk anorganik lainnya yang ada dikonsentrasi yang lebih rendah termasuk hidroksilamin (NH 2 OH), nitrous oksida (N 2 O) dan hyponitrite (N 2 O 2 2- ).

Amonia ada dalam dua bentuk dalam air laut. Bentuk utama adalah amonium (NH 4 + ), yang menyumbang sekitar 95% dari total dalam air laut pada pH 8.1. Bentuk sekunder adalah amonia bebas (NH 3 ), yang menyumbang 5% sisanya. Proporsi ini sangat bervariasi dengan pH dan bentuk amonia bebas naik karena kenaikan pH, sekitar 50% dari total pada pH 9,5. Perbedaan ini adalah mengapa test kit sering menyebutkan kedua bentuk. Kedua bentuk interconvert sangat cepat.

Toksisitas amonia terhadap ikan telah ditemukan tergantung pada pH, dengan beberapa peneliti mengamati toksisitas rendah pada pH rendah. Ia telah mengemukakan bahwa hubungan antara toksisitas dan pH ini disebabkan oleh proporsi amonia dalam setiap form pada pH tertentu.Sementara ide-ide ini tampaknya telah diterima oleh banyak orang di hobi akuarium, penyebab pasti hubungan ini tidak jelas dan berada di luar cakupan artikel ini. 

Yodium dalam air laut 

Yodium di laut ada dalam berbagai bentuk, baik organik dan anorganik. Sifat yodium anorganik di lautan telah diketahui selama beberapa dekade. Mendominasi dalam bentuk  iodat (IO 3 - ) dan iodida (I - ). Bersama dua bentuk yodium ini biasanya hingga sekitar 0,06 ppm total yodium, tetapi nilai-nilai yang dilaporkan bervariasi sekitar dua faktor. Di permukaan air laut, iodat biasanya adalah bentuk dominan, dengan nilai-nilai khas dalam yodium 0,04-0,06 ppm. Demikian juga, iodida biasanya hadir pada konsentrasi yang lebih rendah, biasanya 0,01-0,02 ppm yodium.

Bentuk organik yodium adalah dimana atom yodium kovalen melekat pada atom karbon, seperti metil iodida, CH 3 I. Konsentrasi bentuk organik (yang ada banyak molekul yang berbeda) sekarang telah diakui oleh ahli kelautan. Di beberapa daerah pesisir, bentuk organik dapat terdiri dari hingga 40% dari total yodium, dan banyak laporan sebelumnya senyawa organoiodine yang diabaikan mungkin salah.

Semua dari berbagai bentuk dapat interconverted di lautan. Fitoplankton, misalnya, mengambil iodat dan mengubahnya menjadi iodida, yang sebagian besar, tapi tidak sepenuhnya. Satu kelompok penelitian telah menunjukkan iodat itu, tampak kimia seperti nitrat, diambil oleh jalur yang sama, dan secara internal diubah menjadi iodida sebelum dibebaskan. Proses ini cukup cepat sehingga dalam satu lokasi yang diteliti, fitoplankton dapat mengkonversi semua iodat yang ada menjadi iodida dalam sebulan. Iodat juga diubah menjadi iodida oleh bakteri dalam lingkungan oksigen rendah dari lautan.Ganggang laut juga dapat mengambil iodida secara langsung, dan tampaknya melakukannya secara istimewa atas iodat. Proses ini mungkin, pada kenyataannya, menjadi cara utama yang iodida habis dari akuarium.

Ada juga abiotik (nonbiological) transformasi yang terjadi di lautan, dengan iodida yang berpotensi teroksidasi menjadi iodat. Proses-proses abiotik mungkin bukan faktor pengendali yodium spesiasi di lautan, namun, dengan proses biologis mendominasi. Dalam akuarium karang yang mempekerjakan oksidan yang kuat seperti ozon, atau bahkan mungkin sterilisasi UV yang dapat membentuk oksidasi, faktor-faktor abiotik mungkin mendominasi.

Komplikasi tambahan dalam akuarium karang adalah bahwa beberapa aquaris mendosing bentuk ketiga yodium: I 2 . Larutan Lugol, misalnya, adalah kombinasi dari iodida dan yodium. Ketika yodium (seperti yang saya 2 ) ditambahkan ke air laut, dengan cepat bereaksi untuk membentuk  yodium lain yang mungkin berakhir baik sebagai iodida dan iodat dalam akuarium laut.

Resep Air Laut Buatan 

Berikut resep air laut buatan diambil dari "Kimia Oseanografi" oleh Frank Millero. Itu membuat resep air laut dengan salinitas 35 ppt air laut dengan kandungan ion utama, tetapi tidak mengandung  trace elemen.

23.98 g

natrium klorida

5,029 g

magnesium klorida

4.01 g

natrium sulfat

1.14 g

kalsium klorida

0,699 g

kalium klorida

0,172 g

natrium bikarbonat

0.100 g

kalium bromida

0,0254 g

asam borat

0,0143 g

strontium chloride

0,0029 g

sodium fluoride

Air untuk 1 kg berat total.

Kesimpulan 

Air laut adalah  kimia yang rumit yang mengandung berbagai macam bahan kimia organik dan anorganik yang berbeda. Banyak bahan kimia ini memiliki implikasi penting bagi aquaris terumbu karang.Mulai memahami  berbagai bahan kimia, dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain dengan sistem biologi, dapat membantu aquaris memiliki apresiasi yang lebih baik untuk apa yang terjadi di akuarium mereka. 

 

Referensi: 

 

1. Variable aging and storage of dissolved organic components in the open ocean. Loh, Ai Ning; Bauer, James E.; Druffel, Ellen R. M. School of Marine Science, College of William and Mary, Gloucester Point, VA, USA. Nature (London, United Kingdom) (2004), 430(7002), 877-881.

2. Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter. Hansen, Dennis A.; Carlson, Craig A.; Editors. USA. (2002), 774 pp. Publisher: (Academic Press, San Diego, Calif.).

3. Intercomparison of voltammetric techniques to determine the chemical speciation of dissolved copper in a coastal seawater sample. Bruland, Kenneth W.; Rue, Eden L.; Donat, John R.; Skrabal, Stephen A.; Moffett, James W. Institute of Marine Sciences, University of California at Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA. Analytica Chimica Acta (2000), 405(1-2), 99-113.

4. Chemical speciation of copper and zinc in surface waters of the western Black Sea. Muller, Francois L. L.; Gulin, Sergei B.; Kalvoy, Ashild. Department of Chemistry, University of Bergen, Bergen, Norway. Marine Chemistry (2001), 76(4), 233-251.

5. Captive Seawater Fishes. Spotte, Stephen. 1992, 942 pp.

6. Chemical Oceanography, Second Edition. Millero, Frank J. (1996), 496 pp.

 

Diterjemahkan dari artikel What Is Sea Water by Randy Holmes.F

Published in Blog

Important Links

Social Icons

About Us

Adalah online shop yang bergerak di bidang marine reef , home base kami di Semarang, Jateng. Untuk keterengan lebih lanjut dapat menghubungi kami di WA +628112565464 atau silakan kontak kami  Contact Us.