Berilium

Berilium: Kawan atau Lawan?
Oleh Soetrisno

Berilium banyak digunakan dalam teknologi-teknologi yang ada sekarang ini, mulai dari mobil dan komputer sampai alat prostetik gigi. Popularitas berilium terkait dengan sifat-sifatnya yang unik antara lain ringan, enam kali lebih keras dari baja, memiliki titik leleh tinggi (1285C) dan kapasitas penyerapan panas, dan tidak bersifat magnetik serta tahan korosi. Berilium juga digunakan untuk tenaga nuklir dan aplikasi senjata. Pada tahun 2000 Amerika Serikat menggunakan 390 ton berilium, dengan total biaya yang diperkirakan $140 juta.

Akan tetapi, logam ini memiliki efek kesehatan negatif: pada individu yang rentan, keterpaparan terhadap berilium menyebabkan sebuah penyakit paru-paru yang disebut penyakit berilium kronis (CBD) - sebuah kondisi yang melemahkan, tidak dapat disembuhkan, dan sering fatal. Dengan meluasnya penggunaan berilium, efek negatif ini sangat memerlukan pemahaman yang lebih baik tentang sifat-sifat kimia berilium pada kondisi-kondisi biologis dan bagaimana hal ini menyebabkan penyakit dan penyembuhannya serta terapi yang potensial.

Sebuah antigen berilium (tengah) terikat ke molekul HLA pada sebuah sel penampak antigen dan dibawa ke sel T, sehingga memicu respon kekebalan

Diduga bahwa respon kekebalan terhadap berilium terpicu ketika unsur yang dihirup tanpa sadar dideteksi oleh sel-sel penampak antigen (APC, lihat gambar). Spesies berilium yang tidak diketahui berfungsi sebagai antigen yang terikat ke molekul HLA (antigen leukosit manusia) pada permukaan APC. Antigen berilium selanjutnya dibawa ke sel T (sel darah putih dengan peranan utama dalam respon kekebalan). Penelitian sekitar 6 tahun yang lalu di Los Alamos menghasilkan gambaran yang lengkap dari spesiasi berilium pada kondisi-kondisi biologis, termasuk interaksinya dengan protein dan konsekuensi imunologi yang ditimbulkan.

Melalui penelitian beberapa kompleks molekul kecil dari berilium, ditemukan bahwa berilium memiliki kecenderungan tinggi untuk menggantikan atom-atom hidrogen pada ikatan hidrogen yang kuat. Ikatan-ikatan ini, yang sering terbentuk antara asam-asam amino yang mengandung gugus karboksilat dan alkohol, membantu memberikan kerangka-dasar yang mendukung struktur dan fungsi protein. Dengan memperluas model ini ke sistem biologis yang nyata, terlihat bahwa berilium menggantikan keseluruhan atom ikatan hidrogen kuat (12 atom) pada transferrin, sebuah protein transport zat besi yang ditemukan dalam plasma darah. Ini merupakan sebuah jalur potensial bagi berilium untuk memasuki sel dengan reseptor-reseptor transferrin. Penelitian-penelitian ini membuka paradigma baru untuk pengikatan berilium dalam sistem biologis yang sebenarnya.

Terkait dengan kecenderungannya untuk menggantikan atom-atom dalam ikatan hidrogen, berilium diketahui membentuk kelompok-kelompok polimetalik dengan gugus-gugus karboksilat. Sehingga telah diduga bahwa berilium juga akan membentuk kelompok-kelompok pada protein yang memiliki banyak residu karboksilat di sekitarnya. Sebuah temuan yang menarik adalah bahwa molekul HLA dari pasien CBD mengandung jumlah residu karboksilat yang lebih besar dibanding molekul HLA dari orang yang tidak menderita CBD. Dan penelitian dengan NMR ⁹Be menunjukkan kelompok atom berilium yang dijembatani karboksilat itu sebagai sebuah gambaran struktural menyeluruh dari antigen (lihat gambar).

Penelitian dengan menggunakan microarray telah memberikan wawasan lain tentang mekanisme-mekanisme yang mengatur respon kekebalan berilium. Gen-gen perlekatan sel dan chemokin (protein-protein kecil yang memediasi migrasi sel) diregulasi dengan baik dalam sel-sel yang diperlakukan dengan berilium. Ini menunjukkan sebuah mekanisme yang melibatkan gradien-gradien chemokin untuk menarik sel-sel imun ke tempat inflamasi. Disamping itu, sel-sel imun yang diperlakukan dengan berilium menunjukkan pensinyalan intraseluler yang berubah dan pelepasan sitokin ketika merespon terhadap lipopolisakarida - sebuah toksin yang ditemukan dalam membran sel terluar bakteri. Ini menunjukkan bahwa keterpaparan lebih dulu terhadap berilium bisa merubah respon kekebalan host terhadap infeksi bakteri selanjutnya. Implikasi bahwa molekul-molekul perlekatan sel dan chemokin terkait dengan CBD berpotensi memberikan kemungkinan untuk menggunakan molekul-molekul yang merusak regulasi molekul-molekul imun ini untuk menghambat perkembangan gejala-gejala penyakit.

Sebuah pendekatan multidisiplin yang berbasis molekuler untuk meneliti CBD telah berhasil mengidentifikasi spesies-spesies berilium yang relevan, interaksinya dengan protein dan peranan potensialnya dalam penyakit. Ini tidak hanya bisa mengarah pada penyembuhan dan terapi yang potensial untuk CBD, tetapi juga memberikan wawasan tentang mekanisme-mekanisme logam lain dan penyakit-penyakit autoimun.

Geokimia Umum

Dari Crayonpedia

PROSES-PROSES DI LITOSFER DAN ATMOSFER

Proses Di Litosfer

Pembentukan Batuan

Berdasarkan cara terjadinya. batuan dapat dibedakan menjadi batuan beku, endapan (sedimen), dan malihan (metamorf).
Batuan Beku

Batuan beku adalah batuan yang terbentuk karena pembekuan magma. Magma adalah bahan liat dan panas yang terdapat di bagian dalam tubuh bumi. Jika keluar dari tubuh bumi, magma akan membeku. Hal ini terjadi karena suhu di bagian kulit bumi jauh lebih rendah dibandingkan dengan suhu di dalam tubuh bumi. Berdasarkan tempat terjadinya proses pembekuan. batuan beku dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu batuan beku dalam, batuan beku luar atau leleran, dan batuan beku korok.

l) Batuan Beku Dalam
Batuan beku dalam terjadi dari pembekuan magma secara perlahan-lahan di dalam kulit bumi yang jauh dari permukaan bumi. Batu ini berwarna putih sampai abu-abu (kadang-kadang jingga) sehingga banyak digunakan untuk menghias taman atau bangunan. Contoh batuan beku dalam adalah batu granit.

2) Batuan Beku Luar
Batuan beku luar terjadi dari pembekuan magma secara tiba-tiba di permukaan bumi. Batuan beku luar seperti ini disebut batu kaca atau obsidian. Ada juga batuan beku luar yang mengandung rongga-rongga yang berisi banyak gas. Batuan seperti ini disebut batu apung atau batu timbul. Contoh yang lain adalah batu basal. Batu ba sal terbentuk dari pendinginan magma yang gasnya telah menguap, terdiri atas kristal-kristal yang sangat kecil, berwarna hijau keabu-abuan, dan berlubang-lubang.

3) Batuan Beku Korok
Pembekuan yang terjadi di bagian dalam bumi berjalan lambat. Oleh karena itu, terjadilah pendinginan cairan magma di sela-sela saluran magma. Pendinginan cairan magma itu menyebabkan terbentuknya batuan. Batuan seperti itu disebut batuan korok. Contoh batuan beku korok adalah granit posfer dan diorit.

Batuan Endapan (Sedimen)

Batuan endapan terbentuk karena adanya peristiwa pelapukan (perombakan) batuan di permukaan bumi. Hasil pelapukan tersebut berupa butiran-butiran yang bermacammacam ukurannya. Butiran-butiran hasil pelapukan ada yang menumpuk di tempatnya dan ada yang terangkut oleh air atau angin. Setelah mengendap cukup lama, butiran-butiran tersebut menyatu dan terbentuklah batuan endapan. Berdasarkan bentuk butirannya, batuan endapan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu konglomerat dan breksi. Konglomerat adalah batuan endapan yang butirannya kasar dan bundar, sedangkan breksi adalah batuan endapan yang butirannya kasar dan bersudut-sudut tajam. Selain konglomerat dan breksi, masih ada beberapa batuan yang termasuk batuan endapan, antara lain batu pasir, serpih, dan kapur.
Batu pasir berasal dari endapan pasir yang mengeras. Batu pasir mempunyai wama beraneka ragam bergantung pada warna endapan pasir penyusunnya. Batu serpih berasal dari endapan mineral yang halus dan licin sehingga sangat mudah retak. Warna batu serpih bermacam-macam, antara lain hitam, hijau, kuning. abu-abu, dan merah. Batu serpih disebut juga batu lempung karena terbentuk dari endapan lempung.
Batu kapur terbentuk dari organisme-organisme yang telah mati. Organisme tersebut antara lain siput, kerang, dan hewan lainnya. Rangka hewan banyak mengandung kapur. Jika mati, rangka hewan tidak musnah, tetapi memadat membentuk batu kapur.

Batuan Malihan (Metamorf)

Batuan malihan terjadi karena metamorfosis (proses malih) batuan dalam kerak bumi. batuan ini dapat terjadi dalam waktu yang lama akibat tekanan dan suhu yang. tinggi. Tekanan yang tinggi disebabkan oleh tindihan batuan di atasnya, sedangkan suhu yang tinggi disebabkan oleh kedekatan atau persentuhan dengan magma. Batuan endapan atau beku dapat berubah menjadi batuan malihan. Contoh batuan endapan yang malih menjadi batuan metamorf. antara lain:

1. batu pualam atau marmer, berasal dari batu gamping;
2. sabak atau batu tulis, berasal dari serpih
3. grafit (bahan pensil), berasal dlari karbon;
4. kuarsit, berasal dari batu pasir;
5. antrasit, berasal dari batu bara.

Pelapukan Batuan

Batuan penyusun kerak bumi dapat berubah menjadi tanah setelah mengalami pelapukan. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa batuan merupakan balran dasar tanah. Pelapukan batuan terjadi sebagai akibat perubahan iklim, cuaca. kelembapan udara. gerak
angin. aliran air, dan sinar matahari. Proses ini berlangsung sangat lama. Akibatnya. batuan-batuan dapat melapuk menjadi tanah.
Dalam proses tersebut, bahan-bahan penyusun tanah mengalami pelapukan atau penguraian sehingga terbentuk tubuh tanah. Tubuh tanah terdiri dari beberapa lapisan, antara lain lapisan tanah humus, tanah lempung dan pasir, batuan lunak, dan batuan keras.
Lapisan tanah humus (lapisan paling atas) merupakan lapisan yang paling subur karena tanahnya gembur dan terdapat mineral-mineral yang diperlukan oleh tanaman. Karena letaknya paling atas, lapisan tanah humus akan terkikis lebih dulu jika terjadi hujan. Peristiwa pengikisan tanah disebut erosi tanah.
Selain mengikis lapisan tanah humus, aliran air pada daerah yang miskin tumbuhan juga mengikis tanah.

Proses di Atmosfer

Bagian-Bagian Udara

Udara tersusun atas campuran gas-gas, debu, dan uap air. Campuran gas-gas dalam udara tidak berwarna dan tidak dapat dilihat.

Gas	Banyak (%)
Nitrogen	78.00
Oksigen	21,00
Gas mulia	0,93
Karbon dioksida	0,03
Gas lain	0,04
Jumlah	100,00

Gas Nitrogen (N2) sangat penting untuk tumbuh-tumbuhan. Hal ini disebabkan gas nitrogen merupakan bahan utama penyubur tanah. Jadi gas nitrogen sangat dibutuhkan untuk kelangsungan hidup manusia.

Gas oksigen (O2), merupakan gas yang diperlukan untuk pembakaran makanan dalam tubuh makhluk hidup. Pembakaran tersebut menghailkan energi dimana energi ini dibutuhkan untuk melakukan segala aktivitas manusia.
Karbon dioksida (CO2) merupakan gas hasil pernapasan. Gas ini sangat diperlukan tumbuhan untuk proses fotosintesis. Dalam udara, karbon dioksida berfungsi sebagai penyimpan panas yang dipancarkan oleh bumi. Jika di atas permukaan bumi tidak ada karbon dioksida, bumi akan menjadi sangat dingin. Namun jika terlalu banyak karbon dioksida maka permukaan bumi akan menjadi sangat panas.
Gas mulia dapat berupa argon (Ar), kripton (Kr), neon (Ne), atau xenon (Xe) merupakan gas-gas yang sulit bereaksi dengan unsur-unsur lain. Neon dan argon banyak digunakan untuk mengisi bohlam (lampu pijar).
Gas lain dapat berupa hidrogen dan ozon. Helium (He) dan hidrogen (H2) merupakan gas yang sangat ringan. Oleh karena itu, dalam atmosfer letaknya di lapisan bagian atas. Gas-gas tersebut sering digunakan sebagai pengisi balon. Di matahari, terjadi reaksi fusi (penggabungan) gas-gas hidrogen menjadi helium. Dari reaksi tersebut dihasilkan energi yang sangat besar. Energi inilah yang merupakan sumber energi bagi kehidupan di bumi.
Ozon (O,) merupakan salah satu bentuk molekul oksigen. Gas ozon terletak di bagian adalah cahaya matahari yang mempunyai energi sangat tinggi. Sinar ini sangat berbahaya jika yang sampai di bumi terlalu banyak

Lapisan-lapisan Atmosfer

Gas-gas penyusun atmosfer tidak dapat lepas (meninggalkan) dari bumi karena pengaruh gaya gravitasi bumi. Karena massa gas-gas tersehut tidak sama, pengaruh gaya gravitasi terhadap gas-gas dalam atmosfer juga tidak sama. Akibatnya, distribusi gas-gas dalam lltlxosfer juga tidak sama. Gas yang mempunyai massa besar banyak terdistribusi dekat permukaan bumi, scdangkan gas ringan banyak terdistribusi jauh dari permukaan bumi. Karena tebalnya (tingginya) lapisan atmosfer, suhu tiap bagian atmosfer menjadi tidak sama. Berdasarkan kenyataan ini. kita dapat membagi atnrosfer menjadi beberapa lapisan.

a. Troposfer
Troposfer merupakan lapisan atmosfer yang mernpunyai ketinggian sekitar 0 km sampai 10 km. Hampir 80% massaseluruh gas penyusun atmosfer berada pada lapisan ini. Selain itu. peristiwa-peristiwa cuaca juga terjadi pada lapisan ini. Makin jauh dari permukaan bumi, suhu udara makin rendah. Setiap naik 1 km suhu udara turun kira-kira 6,5 oC. Namun, setelah mencapai ketinggian tertentu (sekitar l0 km), penurunan suhu udara tidak terjadi lagi. Di sinilah batas lapisan troposfer.

b. Stratosfer
Lapisan ini berada di atas lapisan troposfer dengan ketinggian sekitar 10 km sampai 50 km. Pada lapisan ini, suhunya akan naik jika tempatnya makin tinggi. Di bagian atas lapisan stratosfer, terdapat lapisan ozon (O,). Ozon mempunyai daya serap yang kuat terhadap radiasi sinar ultraviolet dari rnatahari. Itulah sebabnya, ozon dikatakan perisai makhluk hidup di permukaan bunri dari radiasi sinar utraviolet.

c. Mesosfer
Mesosfer berada di atas lapisan stratosfer dengan ketinggian sekitar 50 km sampai 80 km. Pada lapisan ini tidak ada gas yang dapat menahan radiasi sinar matahari. Oleh karena itu, pada lapisan ini suhu akan makin rendah jika tempatnya makin tinggi. Bahkan, suhu pada lapisan ini dapat mencapai -140'C.

d. Termosfer
Termosfer adalah lapisan di atas mesosfer dengan ketinggian sekitar 80 km sampai 400 km. Lapisan ini juga disebut lapisan panas. Disebut demikian karena suhu pada lapisan ini akan naik jika tempatnya makin tinggi. Pada lapisan ini, gas oksigen banyak menyerap sinar ultraviolet dari matahari.

e. Ionosfer
Lapisan ionosfer terletak kira-kira 80 km-450 km di atas permukaan bumi. Dalam lapisan ini, molekul-molekul nitrogen dan oksigen banyak melepaskan elektron setelah menyerap sinar ultraviolet. Akibatnya, pada lapisan ini banyak terdapat ion-ion positif dan elektron bebas. Peristiwa seperti ini disebut ionisasi. Pada keadaan tertentu elektron bebas dapat menumbuk ion positif. Akibat tumbukan tersebut, ion positif berubah menjadi atom netral. Peristiwa seperti ini disebut rekombinasi. Ionosfer dapat memantulkan gelombang radio. Pemantulan tersebut dapat berlangsung beberapa kali antara lapisan ionosfer dan permukaan bumi. Akibatnya, gelombang radio dapat mencapai tempat yang sangat jauh. Itulah sebabnya. kita dapat mendengarkan siaran radio atau televisi dari pemancar yang letaknya sangat jauh.

f. Eksosfer
lapisan ini merupakan lapisan atmosfer paling luar. Pada lapisan ini hampir tidak ada tekanan udara. Dengan kata lain, berat udara pada lapisan ini sama dengan nol (tidak ada pengaruh gravitasi bumi). Akibatnya, molekul-molekul gas pada lapisan ini dapat menunggalkan atmosfer menuju angkasa luar.

Pemanasan Udara oleh Matahari

Sinar matahari dipancarkan ke segala arah, tetapi hanya sebagian kecil yang sampai ke bumi. Namun, sinat itu sudah cukup sebagai sumber panas bagi kehidupan di bumi. Sebenarnya, bumi juga memacarkan panas ke udara. Namun, panas tersebut terlalu kecil dibandingkan panas matahari.
Sinar matahari yang sampai ke atmosfer, 36 % dipantulkan kembali ke angkasa, 19 % diserap, dan 45 % sampai ke permukaan bumi. Panas yang sampai ke bumi inilah yang memanasi daratan, lautan, tumbuh-tumbuhan, dan hewan. Panas yang sampai ke permukaan bumi sebagian besar oleh bumi dan sebagian kecil dipantulkan. Adapun banyaknya sinar matahari yang diserap oleh permukaan bumi ditentukan oleh empat faktor, yaitu :

1. sifat muka bumi, bagian muka bumi yang lebih gelap mempunyai daya serap lebih besar
2. kemiringan sinar matahari, makin tegak sinar matahari makin banyak sinar yang diserap
3. lama penyinaran, makin lama penyinaran makin banyak sinar yang terserap
4. keadaan awan, makin banyak awan makin sedikit sinar matahari yang sampi ke bumi

sinar matahari yang diserap oleh bumi, hampir semuannya dipancarkan kembali. Adanya pemacaran kembali inilah yang menyebabkan suhu di permukaan bumi stabil. Artinya, bumi tidak makin panas atau makin dingin. Panas yang dipancarkan kembali oleh bumi merupakan sumber panas utama atmosfer bagian bawah. Itulah sebabnya, suhu do troposfer makin tinggi makin rendah.

Cuaca

Cuaca adalah keadaan lapisan udara (tropoefer) di suatu tempat yang tidak luas pada saat tertentu dan dalam waktu yang tidak terlali lama. Adapaun cuaca rata-rata pada suatu wilayah yang luas dan dalam waktu yang alam disebut iklim. Cuaca dapat diamati berdasarkan unsur-unsur cuaca. Unsur-unsur yang dimaksud, antara lain suhu udara, tekanan udara, kelembapadn udara, angin, awan, dan curah hujan.

a. Suhu Udara
suhu udara diukur dengan termometer. Namun, dapat juga digunakan termometer pencatat (termograf). Pada termometer pencatat, derajat suhu tercatat secara otomatis setiap pergantian suhu. Kertas catatannya dinamakan termogram. Dari hasil pencatatan suhu, baik yang ditunjukkan oleh termometer biasa atau termometer pencatat, ditunjukkan bahwa suhu udara selalu berubah sepanjang hari. Suhu tertinggi biasanya dicapai pada pukul 13.00 sampai 14.00 (siang), sedangkan suhu terendah dicapai pada pukul 04.00 sampai 05.00 (pagi). Selain itu, juga dapat ditunjukkan bahwa suhu di setiap tempat tidak sama.

b. tekanan udara
Besarnya tekanan udara di permukaan laut adalah 1 atm. Besarnya tekanan udara dapat diukur dengan barometer. Barometer yang seri

Pendidikan Kimia

Bagi yg ingin posting materi pendidikan kimia, tuk memperkaya blog ini, dipersilahkan dengan senang hati...