Seksi VI : Data Reaktivitas
9 B EBERAPA S ENYAWA O RGANIK B ERBAHAYA
Senyawa-senyawa organik merupakan bahan yang sangat banyak digunakan dalam kehidupan manusia modern, misalnya untuk bahan bakar, pelarut pembersih, adesif, plastik, resin, fiber, cat, vernis, pendingin, aerosol, tekstil dan sebagainya. Dalam kaitannya dengan keselamatan, maka karakteristik yang umumnya dijumpai dari senyawa ini adalah mudah terbakar dan bila terbakar, gas senyawa-senyawa ini dapat meledak di udara. Senyawa organik ini dapat menguap dengan mudah dan uapnya mudah terbakar pada kondisi kamar. Bahaya yang kedua dari kelompok ini adalah karena dapat bersifat toksik pada manusia, antara lain menyebabkan kerusakan pada hati, ginjal, jantung, sistem syaraf dan beberapa diantaranya menjadi penyebab penyakit kanker.
Molekul-molekul dari senyawa-senyawa organik mempunyai pola yang sama, yaitu dengan satu atau lebih atom karbon yang terikat dengan atom-atom lain. Senyawa organik yang paling sederhana adalah hidrokarbon, yang dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu hidrokarbon alifatik dan aromatik. Seluruh molekul dari senyawa ini hanya tersusun oleh atom karbon dan hidrogen. Senyawa ini pada temperatur kamar dapat berupa gas, cair atau padat. Pada pembakaran sempurna, akan terbentuk karbon dioksida dan uap air.
Sumber utama hidrokarbon yang digunakan manusia adalah minyak bumi (petroleum), yang mempunyai variasi atom karbon antara 3 sampai 60. Bila minyak bumi mentah dipanaskan pada temperatur tertentu, maka campuran komponen-komponen tersebut tervolatilisasi sesuai titik didihnya masing-masing, sehingga dapat dipisahkan satu dengan yang lain. Produk destilasi yang penting adalah :
o Petroleum naphtha, yaitu campuran hidrokarbon yang molekul-molekulnya terutama
mempunyai lima, enam atau tujuh atom karbon. Produk ini terdistilasi antara 35 o - 90 o C.
o Bensin (gasoline), yaitu campuran hidrokarbon yang molekul-molekulnya terutama
mempunyai lima sampai sembilan atom karbon. Titih didihnya adalah 38 o - 204 o C.
o Kerosene, merupakan campuran hidrokarbon yang lebih berat dari pada minyak
bensin.
Distilasi fraksi minyak bumi ini lebih lanjut akan menghasilkan produk non- bahan bakar, terutama sebagai bahan baku untuk produk-produk yang banyak digunakan dalam industri petrokimia, misalnya sebagai bahan baku plastik, karet dan aneka ragam fiber sintetis lainnya.
Hidrokarbon Alifatik
Hidrokarbon alifatik dibagi menjadi beberapa sub kelompok, yaitu alkane, alkene dan alkine. Alkane adalah hidrokarbon yang ikatan atom karbonnya tunggal, dengan formula kimia CnH2n+2. Bila jumlah atom karbon satu, maka jumlah atom hidrogennya adalah 4,
yaitu CH4 dikenal methane. Selanjutnya, bila n = 2, maka yang dimaksud adalah ethane
C2H6 atau ditulis menurut struktur Lewis sebagai CH3CH3. Seterusnya dikenal: C3H8
(propane), C4H10 (butane), C5H12 (pentane), C6H14 (hexane), C7H16 (heptane), C8H18
(oktane). Menurut struktur Lewis, maka mulai dari C4H10 dikenal dua jenis struktur
molekul, yaitu :
- atom karbon yang terikat satu sama lain dalam satu rantai yang menerus, - atom karbon yang ikatannya tidak selalu dalam satu rantai yang menerus.
Butane dalam struktur pertama dikenal sebagai n-butane, sedang butane dalam struktur yang kedua dikenal sebagai isobutane.
Alkane dikenal sebagai hidrokarbon jenuh, karena setiap ikatan elektron dari atom-atom karbon, berpasangan dengan atom-atom yang terikat dengan karbon tersebut. Senyawa ini dikenal pula sebagai sikloalkane karena atom karbon pertama dan terakhir terhubungkan satu sama lain dalam rantai yang menerus.
Hidrokarbon dengan molekul-molekul yang mengandung satu atau lebih karbon yang terikat dengan ikatan ganda, dikenal sebagai alkene atau olefin. Karena setiap alkene kekurangan hidrogen relatif terhadap alkane, maka kelompok ini dikenal sebagai hidrokarbon tak jenuh. Formula umum dari kelompok ini adalah CnH2n. Alkene yang
paling sederhana dikenal sebagai ethene atau ethylene dengan formula C2H4.
Hidrokarbon yang mempunyai satu atau lebih ikatan karbon ke karbon rangkap tiga dikenal sebagai alkine. Seperti halnya alkene, maka alkine adalah termasuk hidrokarbon tak jenuh. Formula umum dari alkine adalah CnH2n-2. Alkine yang paling
sederhana adalah C2H2 yaitu ethyne atau acetylene.
Hidrokarbon Aromatik
Hidrokarbon aromatik adalah senyawa-senyawa yang mempunyai satu atau lebih bentuk cincin ikatan atom karbon. Senyawa yang paling sederhana dari kelompok ini adalah benzene dengan formula molekularnya C6H6. Biasanya formula benzene
dilambangkan oleh bentuk heksagon dengan cincin di dalamnya. Oleh karenanya, yang membedakan antara hidrokarbon alifatis dengan hidrokarbon aromatis adalah struktur molekularnya, yang menyerupai benzene atau yang tidak menyerupai benzene.
Benzene adalah senyawa yang tidak larut dalam air, menguap pada temperatur kamar. Campuran uap benzene dan udara akan siap untuk terbakar. Oleh karenanya, kontainer benzene mempunyai label : 'cairan mudah terbakar'. Benzene bersifat karsinogen pada manusia, penyebab leukemia. Pemaparan maksimum di ruang kerja adalah 10 ppm selama 8 jam.
Bila salah satu atom hidrogen dari benzene digantikan oleh grup methil (-CH3), maka
senyawa baru tersebut dikenal sebagai toluene. Dua atom hidrogen dari benzene dapat pula digantikan oleh grup methil, dengan kemungkinan tiga bentuk struktur isometris, yang dikenal sebagai isomer dari xylene. Ketiga bentuk tersebut bernama : ortho-xylene disingkat o-xylene, meta-xylene disingkat m-xylene dan para-xylene disingkat p-xylene. Pada temperatur kamar, toluene dan isomer-isomer xylene adalah jernih, tidak berwarna, tidak larut dalam air serta mudah menguap. Uap cairan ini bila bercampur dengan udara akan mudah terbakar, oleh karenanya penyimpanan dan pengangkutannya membutuhkan label : 'cairan mudah terbakar'.
Disamping mudah terbakar, kelompok ini juga bersifat toksik bagi manusia karena mempengaruhi sistem syaraf pusat, tetapi tidak termasuk karsinogen. Pemaparan maksimum selama 8 jam kerja adalah 200 ppm untuk toluene dan 100 ppm untuk isomer-isomer xylene.
Kelompok hidrokarbon aromatis dengan dua atau lebih cincin benzene dikenal sebagai
polynuclear aromatic hydrocarbon (PAH). PAH yang penting adalah naftalene yang digunakan antara lain dalam industri fungisida. Disamping bersifat mudah terbakar, PAH ini diaggap bersifat karsinogen.
Hidrokarbon Sederhana
Beberapa hidrokarbon sederhana dijumpai sebagai cemaran melalui cerobong pembakaran sebuah industri atau dari kegiatan komersial lainnya. Umumnya mereka tidak berwarna, tidak berbau dan dijumpai dengan konsentrasi rendah. Belum dijumpai pengaruh kelompok ini terhadap kesehatan. Namun kelompok ini berkontribusi dalam pembentukan formasi ozone di atmosfer. Salah satu contoh dari kelompok ini adalah methane.
Methane merupakan gas alam, yang terbentuk misalnya dari dekomposisi karbon organik. Gas ini tidak berwarna, tidak berbau, sedikit larut dalam air, dan merupakan salah satu komponen utama dari gas alam, sehingga sifat kimia dari gas alam pada prinsipnya adalah merupakan sifat kimia dari gas methane. Panas pembakarannya adalah 213 kcal/mol. Methane digolongkan sebagai gas non toksik, tetapi bila terhirup akan menyebabkan sesak nafas. Penggunaan gas alam sekarang makin banyak dijumpai. Gas alam ini dapat pula dicairkan, dikenal sebagai liquefied natural gas
(LNG).
Bentuk gas yang dicairkan dari propane, butane dan campurannya dikenal sebagai
liquefied petroleum gas (LPG), terbentuk dari pengolahan gas alam. LPG ini mengandung pula komponen lain dalam jumlah kecil, seperti ethane, ethene, propene, butene, isobutane, isobutene dan sebagainya.
Dari sudut industri, maka kelompok alkine yang paling sering digunakan adalah acetylene, gas yang tidak berwarna, dan pada kondisi murni berbau ether. Gas ini banyak digunakan dalam industri metalurgi, terutama untuk pengelasan/pengecoran, karena mempunyai panas pembakaran tinggi yaitu 312,4 kcal/mol. Temperatur yang dicapai bila terbakar dengan udara akan mencapai 3300 o C. Gas ini termasuk yang tidak stabil, dapat meledak pada kondisi ditekan. Oleh karenanya, biasanya gas ini dilarutkan dalam cairan seperti acetone. Satu bagian volume acetone dapat melarutkan 25 bagian acetylene pada tekanan 1 atm, sedang pada tekanan 12 atm akan terlarutkan acetylene sebanyak 300 bagian volume.
Hidrokarbon Berhalogen
Senyawa-senyawa organik dapat pula diturunkan dengan mengganti satu atau lebih atom hidrogen dari hidrokarbon dengan sebuah atom halogen, sehingga senyawa itu dikenal sebagai hidrokarbon berhalogen (halogenated hydrocarbon). Bila yang menggantikan adalah khlor, maka senyawa itu dikenal sebagai hidrokarbon berkhlor (chlorinated hydrocarbon).
Sebagai contoh penamaan adalah untuk senyawa yang berasal dari methane (CH4),
yang terdiri dari sebuah atom C dan empat buah atom H, yang dapat digantikan oleh atom khlorida. Terdapat empat kemungkinan penggantian atom hidrogen, yaitu :
1 atom diganti, senyawa baru : methyl khlorida atau khloromethane 2 atom diganti, senyawa baru : methylene khlorida atau dikhloromethane 3 atom diganti, senyawa baru : khloroform atau trikhloromethane
4 atom diganti, senyawa baru : karbon tetrakhlorida atau tetrakhloromethane.
Dengan substitusi tersebut, maka terjadilah perubahan karakteristik. Sebagai contoh, titih nyala methane adalah - 188 o C, sedangkan khloromethane adalah di bawah 0 o C, dengan rentang keterbakaran 10,7 - 11,4 % volume. Bila seluruh atom karbon digantikan oleh atom-atom halogen, maka senyawa baru tersebut bukan lagi kelompok bahan yang mudah terbakar. Walaupun demikian, bila senyawa ini terpapar dengan
panas, akan dihasilkan gas/uap yang berbahaya yaitu fosgene dan hidrogen khlorida. Beberapa diantara hidrokarbon berhalogen ini teruapkan pada temperatur kamar. Senyawa kelompok ini banyak digunakan dalam industri, tetapi keterpaparannya pada manusia dapat menimbulkan masalah kesehatan, misalnya efek racun dari khloroform pada sistem syaraf, kulit, mata, iritasi pada gastrointestinal, hati, ginjal dan jantung. Karbon tetrakhlorida misalnya, disamping dapat mengganggu hati dan ginjal juga dicurigai sebagai penyebab kanker pada manusia.
Kelompok khusus dari senyawa hidrokarbon berhalogen adalah fluorokarbon (CFnCln- x), juga disebut sebagai khlorofluorokarbon atau khlorofluoromethane. Nama komersial dari senyawa ini adalah freon, yang digunakan sebagai pendingin atau aerosol. Senyawa ini bersifat inert, tidak terbakar, tidak bereaksi dengan asam. Bila terlepas akan bereaksi dengan lapisan ozon. Senyawa ini mampu menyerap radiasi ultraviolet matahari, sehingga ikatan karbon ke khlor akan rapuh, dan dilepaskanlah atom khlor. Atom khlor ini akan bereaksi dengan molekul ozon, sehingga lapisan ozon sebagai pelindung bumi dari radiasi ultra violet matahari akan terganggu/rusak. Reaksi di bawah ini akan memperjelas masalah tersebut :
CFnCln-x (g) --- CFnCl3-x.(g) + Cl.(g)
O3(g) + Cl.(g) --- ClO.(g) + O2(g)
ClO.(g) + O. --- Cl.(g) + O2(g)
Masalah limbah yang paling banyak disorot dari kelompok ini adalah polychlorinated biphenyl (PCB), dengan simbol 2 heksagon bercincin. Terdapat berbagai struktur isomer dari PCB, tetapi sifat-sifatnya hampir sama. Sebagian besar PCB adalah merupakan cairan yang encer pada kondisi kamar, resistan terhadap hampir seluruh bahan kimia, stabil bila dipapar pada temperatur tinggi, beberapa diantaranya mempunyai titik didih sampai 267 °C tanpa mengalami dekomposisi. Oleh karenanya, PCB banyak digunakan dalam industri-industri yang membutuhkan sifat-sifat tersebut, misalnya dalam perlengkapan listrik seperti transformator, kapasitor, atau pada sistem pemindah panas dan sistem hidrolis. Sebuah transformator kadang mempunyai sampai 3,7 m3 PCB dengan konsentrasi 50 - 70 % .
Di USA produksi PCB sejak tahun 1979 sangat dibatasi yaitu hanya untuk penggunaan yang sangat khusus, dan merupakan bahan yang paling banyak diatur penggunaan dan penanganannya diantara bahan berbahaya yang lain. Ini terjadi karena pada tahun 1960 diketahui bahwa PCB ini ternyata merupakan penyebab berbagai masalah kesehatan yang serius : kanker, kerusakan organ tubuh, impotensi sampai kematian. Insiden yang paling dramatis dalam masalah toksikologi adalah yang terjadi di Jepang pada tahun 1968, menimpa lebih dari 1000 orang yang menkonsumsi beras terkontaminasi PCB akibat kebocoran pipa transfer panas dalam pemerosesan minyak. Bila PCB masuk ke dalam tubuh, senyawa ini langsung tersebar dalam berbagai jaringan reseptor seperti hati, ginjal, otot, otak, dan sebagainya dan tetap tersimpan dalam organ tersebut, sehingga mengakibatkan terganggunya fungsi biologis yang normal dan mengakibatkan perubahan fungsi faal tubuh.
Cara pengolahan PCB yang digunakan adalah dengan insinerasi. Namun residu hasil pembakaran akan berbahaya bila pembakarannya tidak sempurna karena membentuk dioxin. Oleh karena itu DRE dari PCB ini disyaratkan 99,9999 %. Konsentrasi maksimum di lingkungan kerja adalah 1,0 µg/m3 dengan TLV 0,5 mg/m3.
Alkohol
Alkohol adalah senyawa organik turunan dari hidrokarbon dengan penggantian paling tidak sebuah atom hidrogen oleh grup hidroksil (-OH). Dua alkohol yang sering dijumpai di pasaran adalah metanol (methyl alkohol) dan ethanol (ethyl alkohol).
Dalam masalah limbah, yang paling sering dipersoalkan adalah fenol. Senyawa yang tergolong alkohol sederhana ini adalah mudah terbakar, dan larut dalam air. Fenol adalah termasuk grup alkohol aromatis, yang dapat dilihat sebagai hidroksil turunan benzene. Senyawa induk dari kelas alkohol ini juga bernama fenol atau hidroksibenzene. Fenol pada kondisi padat adalah tak berwarna sampai putih kristal dan sering juga dijumpai berwarna gelap/merah bila terpapar cahaya. Fenol dikenal cepat menyerap uap air di udara sehingga sering dianggap sebagai cairan. Fenol merupakan produk industri kimia yang penting, misalnya dalam industri farmasi, karena resin-resin fenolis dan produk-produk farmasi lainnya terbuat darinya.
Dilihat dari sifat keterbakaran, sebetulnya fenol tidak membahayakan, dengan titik nyala 78 o C. Tetapi sifatnya yang racunlah yang mendatangkan masalah, yaitu sangat toksik pada manusia. Mata, hidung dan kerongkongan dapat teriritasi, dan merusak secara sistematis sistem syaraf. Efek iritasi juga dapat terjadi pada mata dan kulit. Oleh karenya, pengangkutan senyawa ini membutuhkan label bertuliskan : 'racun'. Pemaparan fenol di ruang kerja dibatasi 5 ppm (kontak dengan kulit), dan TLV = 19 mg/m3. Salah satu grup fenol adalah kressol yang merupakan disinfektan dan berasal dari resin fenolik. Aplikasi isomer-isomer kressol pada tikus menimbulkan tumor. Pemaparan pekerja pada isomer kressol adalah 5 ppm kontak dengan kulit, dengan TLV 22 mg/m3.
Ether
Ether adalah senyawa organik yang molekul-molekulnya mempunyai atom oksigen yang menjembatani 2 grup alkyl atau aryl (R-O-R'), misalnya methyl ethyl ether (methoxyethane). Ether sederhana sangat volatil dan berbahaya karena mudah terbakar serta meledak. Tambah tinggi ether maka tambah tinggi titik nyalanya sehingga menjadi bahan bakar cair; tetapi bisa saja tidak termasuk cairan yang berkatagori mudah terbakar. Disamping itu, ether juga berbahaya karena ada yang mengandung peroksida organik sehingga mudah meledak. Pengangkutan senyawa ini membutuhkan label : 'cairan mudah terbakar'.
Senyawa organik yang dewasa ini dianggap salah satu substansi yang paling toksik adalah 2,3,7,8 tetrachlorodibenzo-p-dioxin, atau secara singkat dikenal sebagai Dioxin atau TCDD. Toksisitas (LD50) bahan ini terhadap babi Guinea 3,1 x 10-9. Dioxin merupakan produk samping dari pembuatan senyawa- senyawa fenolik yang diproduksi untuk beragam herbisida seperti asam 2,4- dikhlorofenoxyacetik dan 2,4,5- trikhlorofenol. Efek toksikologis antara lain adalah terhadap sistem syaraf, reproduktif dan kanker. Dioxin juga dicurigai dapat menghilangkan pertahanan tubuh terhadap penyakit. Dioxin sangat stabil dan terdekomposisi hanya secara thermal pada temperatur didih sekitar 500 °C. Bila makanan terkontaminasi oleh bahan ini, maka penyebarannya akan melalui rantai makanan, dan berakumulasi (biomagnifikasi) pada jaringan lemak.
Senyawa Organik Lain
Senyawa organik dengan formula umum R-CO-OR' dikenal sebagai ester, yang terjadi bila asam-asam organik bereaksi dengan alkohol. Salah satu jenis senyawa ini yang banyak digunakan dalam industri adalah ethyl asetat, yang biasanya digunakan sebagai pelarut, merupakan cairan jernih dengan bau spesifik. Titik nyalanya adalah - 5o C, sehingga dikelompokkan sebagai cairan yang mudah terbakar. Bila terpapar dengan manusia, senyawa ini menyebabkan iritasi ringan pada mata, hidung dan kerongkongan. Pemaparan di ruang kerja dibatasi sampai 400 ppm.
Senyawa perokso-organik merupakan turunan dari hidrogen peroksida. Atom- atom hidrogen digantikan oleh satu atau lebih grup alkil atau aril. Bahan ini digunakan untuk mempengaruhi proses polimerisasi pada pembuatan plastik. Seperti halnya perokso- anorganik, maka perokso-organik ini mempunyai kemampuan sebagai oksidator, karena mempunyai oksigen yang aktif pada strukr molekulnya.
Seluruh bahan dikutip dari: