Post on 29-Jan-2016
description
RESUME KIMIA FISIKA V
ELEKTRONIK BERBAHAN DASAR KARBON,
SUPERKONDUKTIVITAS, DAN ZEOLIT
Oleh :
Bella Devina Savitri
Fenty Wiana Puspita
Amalia Nabila
KIMIA A 2012
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA
2015
1
Elektronik Berbahan Dasar Karbon
Elektronik berbahan dasar karbon dalam bentuk grafit digunakan sebagai bahan
elektroda, alotrop, fullerene, dan dioda pemancar cahaya (LED). Elektron yang
terdelokalisasi dalam molekul organik terkonjugasi menyebabkan polimer terkonjugasi
menjadi konduktor listrik atau semikonduktor.
1. Polyacetylene
Poli padatan asetilena membuat rantai pendek molekul (amorf). Polyacetylene ada
dalam dua bentuk cis dan trans. Cahaya dioda yang dihasilkan dari suatu polimer dapat
dimanfaatkan pada alat-alat elektronik seperti handpone, laptop dan televisi. Sebuah jenis
polimer LED terbuat dari bahan gelas. Dibagian dasar dari semitransparen konduktor,
biasanya indium berfungsi sebagai elektroda tunggal. Ketika beberapa elektron dari
polimer keluar dari energi ikat yang lebih rendah, lapisan pada LED dapat berpindah ke
ikatan yang memiliki cahaya.
Gambar 1. polimer LED
2. Baterai isi ulang (dapat dicharge)
Baterai ini berprinsip dari interkalasi Li dari TiS2 .pada suhu kamar. Pada baterai
disulfida litium atau titanium , salah satu elektroda yaitu logam litium dan titanium
disulfida lainnya berikatan menjadi suatu polimer seperti teflon. Elektrolit pada baterai
ini adalah garam litium yang tercampur dalam pelarut organik.Pelarut organik tersebut
yaitu campuran dari dimektosiane (DME) dan tetrahidrofuran (THF).
2
Gambar 2. DME/THF
3. Grafit
Grafit dibentuk oleh pirolisis organik serat poli-mer berorientasi adalah dasar dari
serat karbon. Grafit juga digunakan sebagai dukungan untuk beberapa industri penting
sebagai katalis. Konduktivitas elektronik dimanfaatkan dalam beberapa proses
elektrolisis industri di mana ia digunakan sebagai elektroda. Kristal grafit hanya
konduktor yang baik dalam dua dimensi, dan hal tersbut meruapakan aspek dua
dimensi Kristal grafit mengandung lapisan segi enam saling menyambung, Angka ini
menggambarkan bentuk yang paling stabil di mana lapisan yang tersusun dari atom di
setiap lapisan lainnya langsung di atas satu sama lain.
Gambar 3. struktur dari grafit
4. Buckminster Fullerene
Molekul ini memiliki rumus C60 dan memiliki bentuk yang sama seperti bola-sepak
bola Icosahedron terpotong; itu mengambil nama dari insinyur dan filsuf Buckminster
3
Fuller yang menemukan prinsip arsitektur berongga kubah geodesik bahwa molekul ini
menyerupai (kubah geodesik dibangun untuk EXPO 67 di Montreal).
Gambar 4. Buckminster Fullerence
Molekul ini sangat simetris dengan setiap atom karbon yang terdiri dari 12 segilima
dari atom karbon bergabung ke 20 segi enam. Jarak karbon-karbon antara segi enam yang
berdekatan adalah 139 pm, dan di mana segi enam bergabung dengan pentagon, jarak
karbon-karbon adalah 143 pm-mirip dengan yang ditemukan di lapisan grafit. Sstruktur ini
sebagai lembaran karbon dengan grafit-jenis ikatan terdelokalisasi untuk membentuk
polyhedron. Penggunaan fullerene telah disarankan untuk perangkat elektronik dan bahkan
dalam terapi kanker yang ditargetkan.
4
ZEOLIT
1. Pengertian Zeolit
Zeolit adalah mineral kristal alumina silikat berpori terhidrat yang mempunyai
struktur kerangka tiga dimensi terbentuk dari tetrahedral [SiO4]4- dan [AlO4]5-. Kedua
tetrahedral di atas dihubungkan oleh atom-atom oksigen, menghasilkan struktur tiga
dimensi terbuka dan berongga yang didalamnya diisi oleh atom-atom logam biasanya
logam-logam alkali atau alkali tanah dan molekul air yang dapat bergerak bebas.
Umumnya, struktur zeolit adalah suatu polimer anorganik berbentuk tetrahedral.
Gambar 1. Struktur kimia zeolit
Zeolit merupakan material yang memiliki banyak kegunaan. Zeolit telah banyak
diaplikasikan sebagai adsorben, penukar ion, dan sebagai katalis. Zeolit adalah mineral
kristal alumina silica tetrahidrat berpori yang mempunyai struktur kerangka tiga dimensi,
terbentuk oleh tetrahedral [SiO4]4- dan [AlO4]5- yang saling terhubungkan oleh atom-atom
oksigen sedemikian rupa, sehingga membentuk kerangka tiga dimensi terbuka yang
mengandung kanal-kanal dan rongga rongga, yang didalamnya terisi oleh ion-ion logam,
biasanya adalah logam-logam alkali atau alkali tanah dan molekul air yang dapat bergerak
bebas.
5
Gambar Struktur Zeolit.
Keterangan:
A. Struktur sebuah zeolit yang sengaja dibuat (sintesis) yang dapat di sebut dengan
linde A
B. Struktur zeolit dengan beberapa unit kepadatan yang memiliki ikatan dengan
oksigen diantara 4 cincin.
Keterangan :
6
Gambar hubungan antara sebuah oktahedral dan oktahedron, cubochedron dan
cuboctohedron pada zeolit.
2. Jenis Zeolit
a) Zeolit alam
Zeolit terjadi secara alami dan sebagian besar terdapat di Cina. Para rakyat negara
tersebut banyak digunakan untuk berbagai pemanfaatan dan mereka juga diproduksi secara
sintetis. Zeolit digunakan sebagai penukar kation untuk pelunakan air, dan sebagai
saringan molekuler untuk memisahkan molekul yang berbeda ukuran dan bentuk
(misalnya, seperti pengeringan agen).
Zeolit alam terbentuk karena adanya proses kimia dan fisika yang kompleks dari
batubatuan yang mengalami berbagai macam perubahan di alam. Para ahli geokimia dan
mineralogi memperkirakan bahwa zeolit merupakan produk gunung berapi yang membeku
menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen dan batuan metamorfosa yang selanjutnya
mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin sehingga akhirnya
terbentuk mineral mineral zeolit. Anggapan lain menyatakan proses terjadinya zeolit
berawal dari debu-debu gunung berapi yang beterbangan kemudian mengendap di dasar
danau dan dasar lautan.
Jenis zeolit alam:
a) Zeolit yang terdapat di antara celah-celah batuan atau di antara lapisan batuan zeolit
jenis ini biasanya terdiri dari beberapa jenis mineral zeolit bersama-sama dengan
mineral lain seperti kalsit, kwarsa, renit, klorit, fluorit dan mineral sulfida.
b) Zeolit yang berupa batuan; hanya sedikit jenis zeolit yang berbentuk batuan,
diantaranyaadalah: klinoptilolit, analsim, laumontit, mordenit, filipsit, erionit, kabasit
dan heulandit.
Zeolit alam adalah zeolit yang ditambang langsung dari alam. Dengan demikian
harganya jauh lebih murah daripada zeolit sintetis. Zeolite alam merupakan mineral yang
jumlahnya banyak tetapi distribusinya tidak merata, seperti klinoptilolit, mordenit,
phillipsit, chabazit dan laumontit.
Zeolit alam terbentuk karena adanya proses kimia dan fisika yang kompleks dari
batuan-batuan yang mengalami berbagai macam perubahan di alam. Para ahli geokimia
dan mineralogi memperkirakan bahwa zeolit merupakan produk gunung berapi yang
membeku menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen dan batuanmetamorfosa yang
selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin (Lestari,
2010). Sebagai produk alam, zeolit alam diketahui memiliki komposisi yang sangat
7
bervariasi, namun komponen utamanya adalah silika dan alumina. Di samping komponen
utama ini, zeolit juga mengandung berbagai unsur minor, antara lain Na, K, Ca (Bogdanov
et al., 2009), Mg, dan Fe.
2. Zeolit sintetik
Zeolit sintetik adalah zeolit yang dibuat secara rekayasa yang sedemikian rupa
sehingga didapatkan karakter yang lebih baik dari zeolit alam. Prinsip dasar produksi zeolit
sintetik adalah komponennya yang terdiri dari silika dan alumina, sehingga dapat disintesis
dari berbagai bahan baku yang mengandung kedua komponen di atas. Komponen minor
dalam zeolit juga dapat ditambahkan dengan mudah menggunakan senyawa murni,
sehingga zeolit sintetik memiliki komposisi yang tetap dengan tingkat kemurnian yang
tinggi. Zeolit dapat disintesis menggunakan silika dan alumina seperti silikat natrium atau
aluminat, [A1(OH)4]-, yang disintesis di bawah hidrotermal kondisi, pada pH tinggi
diperoleh dengan menggunakan logam alkali hidroksida dan / atau organik.
Sebuah bentuk gel dengan proses kopolimerisasi ion silikat dan aluminat. Gel ini
kemudian dipanaskan dengan lembut (60-100°C) dalam autoclave selama beberapa hari,
menghasilkan zeolit kental. Produk yang diperoleh ditentukan oleh kondisi sintesis
temperatur, waktu, pH, dan gerakan mekanis variabel-variabel. Adanya basa organik
berguna untuk sintesis zeolit yang mengandung silikon.
Kerangka aluminosilikat dapat mengembun di sekitar kation dan dapat kemudian
dihapus oleh dekomposisi kimia atau termal. ZSM-5 diproduksi dengan cara yang sama
menggunakan ion amonium tetra-n-propil. Hanya sejumlah kation besar dapat ditampung
ke dalam kerangka zeolit, dan ini sangat mengurangi jumlah [AlO4] tetrahedral serta
menghasilkan struktur yang kaya silikon. Penyusunan zeolit kaya silikon, seperti zeolit Y,
dapat dicapai dengan memvariasikan komposisi bahan awal tetapi juga dapat dilakukan
dengan penghapusan selanjutnya aluminium dari kerangka aluminosilikat disintesis
menggunakan bahan kimia. Beberapa metode yang berbeda yang tersedia, termasuk
ekstraksi aluminium dengan mineral asam, dan ekstraksi menggunakan agen pengompleks.
Berikut adalah gambar dari hasil sintesis zeolit:
8
SUPERKONDUKTIVITAS
A. Superkonduktivitas
Superkonduktivitas merupakan suatu fenomena menarik yang terjadi pada
temperatur rendah. Sampai pada akhirnya, superkonduktivitas dapat teramati hanya
pada suhu yang dicapai oleh helium cair. Superkonduktor merupakan material yg tak
memiliki hambatan di bawah suatu nilai suhu. Superkonduktor dapat berupa konduktor,
semikonduktor atau insulator pd suhu kritis (Tc).
B. Ciri-ciri superkonduktor yaitu memiliki massa jenis = 0 dan dapat dijelaskan oleh
teori BCS. Teori BCS merupakan teori yang menggambarkan elektron pada
superkoduktor (T<Tc) tak dpt menghantarkan listrik, harus berpasangan (Cooper
pairs). Elektron tertarik oleh elektron lain sehingga membentuk pasangan Cooper.
Ketidakmurnian dan kecacatan kristal membantu aliran elektron pasangan Cooper
sehingga hambatan listrik=nol).
C. Efek Meissner yaitu medan magnet luar akan menginduksikan arus super
sehingga menimbulkan medan magnet induksi dalam bahan induksi magnetik total
dlm bahan bernilai nol (diamagnet sempurna).
9
Suhu kritis dan Medan magnet kritis
Suhu kritis (Tc) merupakan suhu dimana suatu bahan memiliki sifat superkonduktif.
Sedangkan Medan magnet kritis (Hc) merupakan besar medan magnet yang merubah
superkonduktor menjadi konduktor biasa.
Superkonduktor Tipe I yaitu yang memiliki Resistivitas sama dengan nol. Pada
medan magnet yang cukup kecil (< Hc) terjadi efek meissner. Pada medan magnet
tinggi (>Hc) sifat superkonduktivitas hilang.
Gambar Superkonduktor Tipe 1
Superkonduktor Tipe II memiliki 2 nilai medan kritis (Bc1 & Bc2)< Bc1 = sifat
superkonduktor.
Super konduktor Tipe II
1. Kedalaman Penetrasi: Panjang jarak medan magnet yang mampu menembus
superkonduktor
10
2. Suhu pemadaman merupakan suhu dimana superkonduktor akan rusak.
A. Kelompok superkonduktor yaitu:
1. Superkonduktor suhu kritis rendah
Pada keadaan superkonduktivitas ini terjadi pada suhu < 23 K yang sudah
ditinggalkan karena kurang aplikatif
Contoh: Mercury
2. Superkonduktor suhu kritis tinggi
Pada keadaan superkonduktivitas ini terjadi pada suhu > 78 K dan sedang
dikembangkan
Contoh: keramik, YBa2Cu3O7-x (0 < x < 0.5)
B. Manfaat dari superkonduktivitas:
1. Kereta maglev di Jepang.
2. Jaringan transmisi listrik
3. Pembuatan generator
4. Digunakan dalam pembuatan komputer
5. Di bidang militer, HTS-SQUID digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan
ranjau laut.
6. Digunakan dlm pembuatan motor listrik.
7. MRI, dalam bidang kedokteran. Menggunakan medan magnet dan gelombang radio
sehingga lebih aman dibandingkan X-ray
8. Superconducting Quantum Interference Device (SQUID),dapat mendeteksi medan
magnet sangat kecil.
11
9. Dipakai mencari minyak dan mineral pada pertambangan.
12
DAFTAR PUSTAKA
Bahl, BS. 2002. Essential of Physical Chemistry. New Delhi: S.Chand and Company L td.
Bambang, H. 2009. Superkonduktor. Semarang: UNS.
Smart, L.E., and Elain E. Moore. 2005. Solid State Chemistry Third Edition, An
Introduction. Boca Raton: Taylor & Francis Group.
13
14