Artikel LARUTAN ELEKTROLIT dan Non ELEKTROLIT

Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit

A. PENGERTIAN LARUTAN

Kita sering mendengar kata larutan. Ada larutan gula, larutan garam, larutan teh. Tapi bagaimana dengan air kopi? Apakah kita menganggapnya sebagai sebuah larutan? Suatu campuran terdiri dari dua komponen utama, yaitu zat terlarut dan zat pelarut. Jika dari contoh di atas zat terlarutnya adalah, gula, garam, teh, dan kopi; sedangkan zat pelarutnya adalah air. 

Suatu zat dikatakan larutan jika campuran antara zat terlarut dan pelarutnya bersifat homogen. Artinya tidak terdapat batas antar komponennya, sehingga tidak dapat dibedakan lagi antara zat pelarut (air) dan terlarutnya. Beda halnya dengan air kopi, masih terdapat perbedaan antara keduanya, walaupun secara kasat mata, airnya sudah berubah warna menjadi hitam. Hal ini juga berlaku untuk campuran antara pasir dan air. Anda bisa menambahkan sendiri contoh-contonya. Untuk air kopi kita menyebutnya sebagai larutan heterogen/campuran .

B. PENGERTIAN LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT

Mari kita kembali ke pokok bahasan ini. Pastinya kita pernah melihat orang melakukan penangkapan ikan dengan alat setrom listrik yang sumber arusnya berasal dari aki; atau kalian pernah mendengar penyataan jika kita menyentuh stop kontak dalam kondisi tangan basah, kemungkinan besar akan kesetrom. Apa yang menjadi faktor penyebab dari semua perilaku ini? Mengapa ikan bisa mati jika alat setrom dicelupkan kedalam air? Bukankah penghantar listrik erat kaitannya dengan suatu bahan logam? Pertanyaan-pertanyaan ini akan kita bahas di sini.

Suatu larutan dapat dikatakan sebagai larutan elektrolit jika zat tersebut mampu menghantarkan listrik. Mengapa zat elektrolit dapat menghantarkan listrik? Ini erat kaitannya dengan ion-ion yang dihasilkan oleh larutan elektrolit (baik positif maupun negative). Suatu zat dapat menghantarkan listrik karena zat tersebut memiliki ion-ion yang bergerak bebas di dalam larutan tersebut. ion-ion inilah yang nantinya akan menjadi penghantar. Semakin banyak ion yang dihasilkan semakin baik pula larutan tersebut menghantarkan listrik.

   

C. BERBAGAI JENIS LARUTAN ELEKTROLIT

Larutan apa saja yang dapat menghantarkan listrik? Terdapat berbagai jenis larutan yang bisa menghantarkan listrik. Pembagian zat tersebut adalah sebagai berikut.

1.  Berdasarkan jenis larutan

a.  Larutan asam (zat yang melepas ion H⁺ jika dilarutkan dalam air), contohnya adalah:

• Asam klorida/asam lambung : HCl
• Asam florida : HF
• Asam sulfat/air aki : H₂SO₄
• Asam asetat/cuka : CH₃COOH
• Asam sianida : HCN
• Asam nitrat : HNO₃
• Asam posfat : H₃PO₄
• Asam askorbat/Vit C

b.   Larutan basa (zat yang melepas ion OH^- jika dilarutkan dalam air), contohnya adalah:

• Natrium hidroksida/soda kaustik : NaOH
• Calcium hidroksida : Ca(OH)₂
• Litium hidroksida : LiOH
• Kalium hidroksida : KOH
• Barium hidroksida : Ba(OH)₂
• Magnesium hidroksida : Mg(OH)₂
• Aluminium hidroksida : Al(OH)₃
• Besi (II) hidroksida : Fe(OH)₂
• Besi (III) hidroksida : Fe(OH)₃
• Amonium hirdoksida : NH₄OH

c.   Larutan garam (zat yang terbentuk dari reaksi antara asam dan basa), contohnya adalah:

• Natrium klorida/garam dapur : NaCl
• Ammonium clorida : NH₄Cl
• Ammonium sulfat : (NH4)₂SO₄
• Calcium diklorida : CaCl₂

2. Berdasarkan jenis ikatan: 

1. Senyawa ion (senyawa yang terbentuk melalui ikatan ion), contohnya adalah: NaCl, CaCl₂, AlCl₃, MgF₂, LiF (sebagian besar berasal dari garam)
2. Senyawa kovalen polar (senyawa melalui ikatan kovalen yang bersifat polar/memiliki perbedaan keelektronegatifan yang besar antar atom), contohnya adalah: HCl, NaOH, H₂SO₄, H₃PO₄, HNO₃, Ba(OH)₂ (berasal dari asam dan basa)

D. KEKUATAN LARUTAN ELEKTROLIT

Kekauatan larutan elektrolit erat kaitannya dengan derajat ionisasi/disosiasi . Derajat ionisasi/disosiasi adalah perbandingan antara jumlah ion yang dihasilkan dengan jumlah zat mula-mula. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

 

Derajat ionisasi memiliki rentang antara 0 sampai 1.

Jika derajat ionsisasi suatu larutan mendekati 1 atau sama dengan 1, ini mengindikasikan bahwa zat tersebut tergolong larutan elektrolit kuat. Artinya adalah sebagian besar/semua zat tersebut terionisasi membentuk ion positif dan ion negative. Hanya sebagian kecil/tidak ada zat tersebut dalam bentuk molekul netral. 

Jika derajat ionsisasi suatu larutan mendekati 0, ini mengindikasikan zat tersebut tergolong larutan elektrolit lemah. Artinya adalah hanya sebagian kecil zat tersebut yang terionsisasi menghasilkan ion positif dan ion negative. Sisanya masih berupa molekul netral. 

Jika derajat ionisasi suatu larutan sama dengan 0, ini mengindikasikan zat tersebut tergolong larutan non elektrolit. Artinya adalah zat tersebut tidak mengalami ionisasi/tidak menghasilkan ion positif dan ion negative, semuanya dalam bentuk molekul netral. Perhatikan gambar di bawah ini. 

Gambar A : Pada larutan ini derajat ionisasinya = 1; artinya semua larutan membentuk ion-ion (positif dan negative), tidak ada dalam bentuk molekul netralnya. Gelembung yang dihasilkan banyak dan dapat menyalakan nyala lampu.

Gambar B : Pada larutan ini derajat ionisasinya mendekati 1; artinya sebagian besar larutan terionisasi membentuk ion positif dan ion negative, hanya sebagian kecil dalam bentuk molekul netralnya. Walaupun masih terdapat molekul netral, gas yang terbentuk banyak (tapi tidak sebanyak gambar A) dan dapat menyalakan lampu. 


Gambar C : Pada larutan ini derajat ionisasinya mendekati 0; artinya hanya sebagian kecil yang terionsisasi membentuk ion positif dan ion negative. Sebagian besar terdapat dalam bentuk molekul netral. Gelembung yang dihasilkan sedikit, dan lampu tidak menyala. 

Gambar D : Pada larutan ini derajat ionisasinya = 0; artinya tidak ada zat yang terionisasi membentuk ion positif dan ion negative, semua zat masih dalam bentuk molekul netralnya. Tidak menghasilkan gelembung dan lampu tidak menyala.

E. PEMBAGIAN LARUTAN ELEKTROLIT

Terdapat dua jenis larutan elektrolit, yaitu sebagai berikut:

1. Elektrolit kuat, karakteristiknya adalah sebagai berikut:

• Menghasilkan banyak ion
• Molekul netral dalam larutan hanya sedikit/tidak ada sama sekali
• Terionisasi sempurna, atau sebagian besar terionisasi sempurna
• Jika dilakukan uji daya hantar listrik: gelembung gas yang dihasilkan banyak, lampu menyala
• Penghantar listrik yang baik
• Derajat ionisasi = 1, atau mendekati 1
• Contohnya adalah: asam kuat (HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, HNO₃, HClO₄); basa kuat (NaOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, LiOH), garam NaCl

2. Elektrolit lemah, karakteristiknya adalah sebagai berikut:

• Menghasilkan sedikit ion
• Molekul netral dalam larutan banyak
• Terionisasi hanya sebagian kecil
• Jika dilakukan uji daya hantar listrik: gelembung gas yang dihasilkan sedikit, lampu tidak menyala
• Penghantar listrik yang buruk
• Derajat ionisasi mendekati 0
• Contohnya adalah: asam lemah (cuka, asam askorbat, asam semut), basa lemah [Al(OH)₃, NH₄OH, Mg(OH)₂, Be(OH)₂]; garam NH₄CN

Sebagai tambahan, larutan non elektrolit memiliki karakteristik sebagai berikut:

• Tidak menghasilkan ion
• Semua dalam bentuk molekul netral dalam larutannya
• Tidak terionisasi
• Jika dilakukan uji daya hantar listrik: tidak menghasilkan gelembung, dan lampu tidak menyala
• Derajat ionisasi = 0
• Contohnya adalah larutan gula, larutan alcohol, bensin, larutan urea.

Daftar Pustaka

http://www.kimiatnt.com/artikel.php?dokumen=5

http://www.ilmukimia.org/2013/02/senyawa-elektrolit.html

http://www.disdikgunungkidul.org/files/materi_sma/kimia/1_LARUTAN%20ELEKTROLIT%20DAN%20NON%20ELEKTROLIT/LARUTAN%20ELEKTROLIT%20DAN%20NON%20ELEKTROLIT.pdf

JURNAL KIMIA

Produksi Asam Lemak dari Dedak Melalui Proses Hidrolisis

Enzimatis Secara In Situ

Oleh :

Indah Hartati

Fahmi Arifan

Mohammad Endy Yulianto

Tanggal terbit Jurnal :

Jurnal Rekayasa Proses, Vol. 5, No. 2, 2011

Latar Belakang

Indonesia merupakan penghasil padi terbesar ketiga di dunia setelah Cina dan India. Pada tahun 2011, produksi padi Indonesia mencapai 67,3 juta ton (BPS 2011). Bila dedak padi yang dihasilkan sebagai hasil samping penggilingan padi dapat mencapai 8-10%, maka dedak yang dihasilkan mencapai 6,73 juta ton. Dedak padi mengandung 17-23% minyak yang dapat diubah menjadi asam lemak. Proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak dan gliserol yang telah dilakukan adalah melalui proses Colgate-Emery. Proses tersebut dilakukan pada tekanan 50-60 bar dan suhu 240-260°C.

Metode ini dinilai konvensional dari segi teknologi, karena memiliki beberapa kelemahan proses antara lain: konsumsi energi tinggi, material peralatan proses spesifik, sistem pengendalian proses dan keselamatan kerja sangat kompleks, serta dapat terjadi polimerisasi asam lemak tak jenuh. Metode lain yang digunakan adalah dengan menghidrolisis minyak nabati secara enzimatik dengan enzim lipase. Akan tetapi, proses enzimatis memiliki kelemahan, yakni tingginya harga enzim komersial dan enzim tidak dapat digunakan berulang. Malekian dkk (2000) menyatakan bahwa dedak padi mengandung beberapa tipe lipase, seperti phospolipase, glikolipase dan esterase.

Mengingat dedak padi mengandung lipase yang dapat mengkatalisis reaksi hidrolisis minyak dedak menjadi asam lemak, maka penelitian ini dilakukan untuk mengkaji proses hidrolisis minyak dedak menjadi asam lemak dengan memanfaatkan lipase yang terdapat dalam dedak padi.

Metode Penelitian

Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini berupa dedak yang diperoleh dari penggilingan padi lokal di Semarang. Bahanbahan kimia yang digunakan antara lain buffer phosphat pH 8, serta bahan kimia untuk keperluan analisis seperti NaOH, dan indikator PP. Penelitian ini dibagi menjadi dua tahap, yakni studi produktivitas dan dilanjutkan dengan studi pengaruh parameter proses. Studi produktivitas dilakukan dengan membandingkan proses hidrolisis dengan dan tanpa penambahan buffer. Sementara pada studi pengaruh parameter proses, variabel yang dikaji meliputi: volume buffer (0– 25% terhadap air yang ditambahkan), rasio dedak-air (1:1–1:6 b/v), dan suhu reaksi (30– 50°C).

Proses hidrolisis dilakukan di dalam sebuah tangki berpengaduk. Umpan berupa dedak ditambah dengan air dengan perbandingan berat tertentu dimasukkan ke dalam tangki yang sudah dikondisikan pada suhu reaksi tertentu kemudian larutan buffer ditambahkan. Proses hidrolisis dilakukan selama 2 jam. Setelah proses hidrolisis selesai, campuran reaksi diambil, disaring dan filtrat diambil sebagai sampel untuk dianalisis bilangan asamnya.

Hasil dan Pembahasan

• Studi produktivitas 

Dalam penelitian ini studi produktivitas dilakukan dengan membandingkan hasil proses hidrolisis in situ dedak padi dengan penambahan buffer phosphat dan tanpa penambahan buffer. Bilangan asam yang diperoleh pada proses hidrolisis in situ dedak padi tanpa penambahan buffer mencapai 0,624 mgek NaOH/g dedak, sementara bilangan asam yang dihasilkan pada proses in situ dedak padi dengan penambahan buffer meningkat hingga 48%, yakni mencapai 0,925 mgek NaOH/g dedak. Hasil senada mengenai peningkatan aktivitas lipase pada sistem dengan penambahan buffer juga dilaporkan oleh Lee (2010). Mereka menyatakan bahwa penggunaan buffer mampu meningkatkan aktivitas lipase hingga 4 kali dari aktivitas awal lipase. Ugwu dan Apte (2004) juga menyatakan bahwa penggunaan buffer asetat maupun phosphat hingga 50 mM mampu meningkatkan stabilitas enzim glukooksidase hingga 3 kali lipat.

• Pengaruh volume buffer 

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan buffer sebanyak 5% dari volume air total mampu meningkatkan perolehan asam lemak. Peningkatan perolehan asam lemak tersebut merupakan akibat dari naiknya aktivitas dan stabilitas enzim lipase. Aktivitas enzim lipase dilaporkan meningkat dengan adanya beberapa jenis logam. Buffer phosphat yang digunakan dalam penelitian ini adalah buffer kalium phosphat. Sehingga ion yang ada di dalam sistem adalah ion kalium dan ion phosphate.

• Pengaruh suhu

Pada suhu yang terlalu rendah minyak dedak yang merupakan reaktan akan berada dalam bentuk padat sehingga reaksi hidrolisis menjadi sulit. Hal tersebut disebabkan sisi aktif enzim kurang terekspos sehingga akses substrat terhadap sisi aktif akan lebih sempit. Selain itu, lipase memiliki keunikan karena mengkatalisis reaksi pada interface antara fasa minyak dan air.

Suhu otimum yang diperoleh pada penelitian ini lebih tinggi daripada suhu optimum lipase dedak padi yang dilporkan oleh beberapa peneliti. Beberapa peneliti menyatakan bahwa lipase dedak padi bekerja pada optimum pada suhu 37°C (Malekian dkk., 2000; Orthoefer, 2005). 

Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa :

• Penambahan buffer dapat meningkatkan perolehan asam lemak pada proses hidrolisis enzimatis dedak secara insitu.
• Ion-ion seperti K+ pada larutan buffer mampu meningkatkan aktifitas dan stabilitas pada lipase dedak.
• Penambahan buffer dapat meningkatkan perolehan asam lemak sampai 48%.

Daftar Pustaka

Barros, M., Fleuri, L. F., dan Macedo, G.A., 2010. Seed Lipases: Source, Application and Properties, Brazilian Journal          of Chemical Enginering Vol 27 No 01:15-29. 

BPS, 2011. Data Produksi Padi di Indonesia Menurut Provinsi Tahun 1992 – 2011.

Eunijiogha, V., 2008. Isolation and Preliminary Characterization Of Conophor Nut (Tetra-carpidium Conophorum) Lipase, African Journal of Biochemistry Research Vol. 3(2), pp. 009-012.

Goffman, F. D. dan Bergman, C., 2003. Relationship Between Hydrolytic Rancidity, Oil Concentration, and Esterase Activity in Rice Bran, Cereal Chem. 80(6):689-692.

Gosh, P. K., Saxena, R. K., Gupta, R., Yadav, R. P. dan Davidson, S.,1996, Microbial Lipases: Production and Application, Science Progress (79) 2:119-157.

Hermansyah, H., Wijanarko, A., dan Gozan, M., 2007. Consecutive Models for Triglyceride Hydrolysis Using Lipase, Jurnal Teknologi, Edisi No. 2.

 Hiol, A., Jonzo, M. D., Druet, D., dan Comeau, L., 1999. Production, Purification, and Characteri-zation of an Extracellular Lipase from Mucor Hiemalis F. Hiemalis’, Enzym and Microbial Technology, 25, hal. 80-87. Jutila, A.,

Zhu, K., dan Kinnunen, P., 2004. Fluorescence Spectroscopic Characterization of Humicola Lanuginosa Lipase Dissolved in Its Substrate, Biochimica et Biophysica Acta 1702, 181-189. 

http://jurnalsain-unand.com/FilesJurnal/61038798116-Ranti%20Yulia%20Kasih.pdf

Model Atom Terkini

Lathif & Vincent Daniel

Teori dan model atom dimulai dengan penelitian tentang atom tersebut. Berikut teori dan model atom terkini tersebut : 


1. Model Atom John Dalton (1803)

Hukum kekekalan massa yang disampaikan oleh Lavoiser dan hukum perbandingan tetap yang dijelaskan oleh Proust mendasari Dalton untuk mengemukakan teori dan model atomnya. 
Teori yang dikemukakan Dalton :

• Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang tidak bisa dibagi-bagi lagi
• Atom digambarkan seperti bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom yang identik dan berbeda untuk unsur yg berbeda
• Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingna bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri dari atom-atom hidrogen dan atom oksigen.
• Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau diciptakan

Model atom Dalton digambarkan sebagai  bola pejal seperti ada tolak peluru

 

Kelemahan teori Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan listrik. Bagaimana mungkin suatu bola pejal dapat menghantarkan listrik, padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel yang dapat menyebabkan terjadinya daya hantar listrik.

2. Model Atom Joseph John Thomson (1897)

Kelemahan model atom Dalton diperbaiki oleh Thomson dengan melakukan eksperimen pada tabung Katoda. Hasilnya menyatakan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut ELEKTRON.

Dari eksperimen itulah Thomson mengemukakan bahwa atom terdiri dari materi bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron bagaikan kismis didalam roti kismis. Model Atom Thomson sering disebut sebagai Model Atom Roti Kismis.

Kelemahan Thomson ini tidak menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut

3. Model Atom Ernest Rutherford (1911)

Rutherford melakukan eksperimen dengan menembakkan sinar alfa pada plat tipis emas.

Dari eksperimen tersebut Ruherford mengemukakan :

• Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempangan tipis emas menunjukkan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada didalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti
• Berkas partikel alfa yang direfleksi menunjukkan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang dekat dengan inti atomyang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling bertolakan, hal inilah yang mengakibatkan partikel alfa dibelokkan dengan sudut yang besar.
• Berkas partikel alfa yang direfleksi kembali menunjukkan bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Atom mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar dibanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat partikel alfa dipantulkan kembali.

Hipotesa Rutherford adalah atom yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.

Berdasarkan teori dari eksperimen tersebut Rutherford mengajukan model atom seperti tata surya.

Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh kedalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh kedalam inti.

4. Model Atom Niels Bohr (1914).

   Bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti berukuran sangan kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang mempunyai orbit. Berikut gambar model atom Bohr

Bunyi prostulat atom Bohr :

1. Atom tersusun atas inti bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
2. Elektron mengelilingi inti atom pada orbit tertentu dan stasioner (tetap), dengan tingkat energi tertentu.
3. Eelektron pada orbit tertentu dapat berpindah lebih tinggi dengan menyerap energi. Sebaliknya, elektron dapat berpindah dari orbit yang lebih tinggi ke yang rendah dengan melepaskan energi.
4. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state).

5. Model Atom Terkini (Mekanika Kuantum)

   Model atom terkini atau yang biasanya disebut juga model atom kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger berdasarkan teori dari ahli Jerman yaitu Werner Heisenberg dan De Broglie.

   Werner Heisenberg mengemukakan "Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom"

Sedangkan Louis de Broglie mengemukakan "bahwa partikel dapat bersifat seperti gelombang" 

   Model atom ini disebut dengan model atom kuantum, dimana model atom ini memiliki orbital lintasan elektron.

Menurut teori mekanika kuantum "elektron itdak bergerak pada lintasan tertentu". Berdasarkan hal tersebut maka model atom mekanika kuantum sebagai berikut:

1. Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton dan neutron, dan elektron-elektron mengelilingi inti atom berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom, hal ini disebut dengan konsep orbital.
2. Dengan memadukan asas ketidakpastian dari Werner Heisenberg dan mekanika gelombang dari Louis de Broglie maka Schrodinger merumuskan konsep orbital sebagai suatu ruang tempat peluang elektron dapat ditemukan.
3. Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.

Ciri-ciri model atom mekanika kuantum

1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital 
2. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk subkulit. Beberapa subkulit bergabung membentuk kulit. Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa subkulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

## Dari beberapa teori dan model atom tersebut dapat disimpulkan perbedaan mendasar model atom terkini dengan model sebelumnya adalah TIDAK ADA KEPASTIAN DIMANA KITA BISA MENEMUKAN ELEKTRON, YANG ADA HANYALAH KEBOLEHJADIAN ATAU KEMUNGKINAN DITEMUKANNYA ELEKTRON DIPOSISI 0,529 ANGSTROM. HAL INI BERBEDA DENGAN TEORI PENDAHULUNYA YANG MENYATAKAN BAHWA ELEKTRON MEMILIKI POSISI YANG PASTI##

Geothermal - Energi Bersih Dan Ramah Lingkungan

   Geothermal adalah energi thermal yang dihasilkan dan disimpan didalam bumi. Kata Geothermal berasal dari bahasaYunani, Geo yang berarti Bumi dan Therm yang berarti Panas. Indonesia memiliki potensi panas bumi yang sangat besar karena Indonesia terletak dalam Ring Of Fire ( Cincin Asia Pasifik ) yang terjadi akibat benturan antara lempengan tektonik yang satu dengan lempengan yang lainnya.

   Benturan tersebut membentuk zona subduksi, dimana lempengan yang satu bergerak kebawah lempengan yang lain dan mendesaknya untuk bergerak naik. Pergerakan  tersebut membuat magma dalam inti bumi bergerak naik yang nantinya menjadi sumber energi vulkanik.

   Berdasarkan data dari Pertamina bahwa potensi panas bumi di Indonesia mencakup 40% potensi panas bumi di dunia. Panas bumi di Indonesia tersebar di 251 lokasi pada 26 propinsi dengan total potensi energi sekitar lebih dari 27 gigawatt atau setara 219 milyar ekuivalen barrel minyak. Kapasitas terpasang saat ini 1194 atau hanya 4% dari seluruh potensi yang ada.

   Panas bumi merupakan sumber energi panas dengan ciri terbarukan. Proses pembentukan panas bumi akan terus menerus sepanjang masa selama kondisi lingkungan dapat terjaga dengan baik keseimbangannya.

   Berdirinya pembangkit panas bumi tidak akan mempengaruhi persediaan air tanah didaerah tersebut karena sisa buangan air disuntikkan kembali kedalam bumi dengan kedalaman yang jauh lebih dalam dari lapisan air tanah. 

   Air yang terkumpul dalam rekahan bumi adalah air yang berasal dari hujan yang terjadi di beberapa tempat yang jaraknya mencapai puluhan kilometer dari lokasi pemanfaatan panas bumi. Setelah melalui perjalanan yang dapat mencapai puluhan tahun lamanya air hujan akan sampai pada lokasi pemanfaatan panas bumi.

Perbedaan antara energi panas bumi dengan minyak dan gas dapat kita tinjau dari beberapa aspek yang mendukungnya, yaitu :

1. Aspek Lingkungan Pembentukan : lingkungan pembentukan panas bumi berada pada jalur api ( Volcanic Arc ) yang biasa terdapat dipegunungan dengan ketinggian tertentu, sedangkan minyak dan gas berada pada daerah cekungan busur belakang bumi ( Back Arc Basin ) yang biasanya terdapat pada dataran rendah dan lautan. 
2. Aspek Bebatuan yang menjadi dasar pengeboran : pengeboran panas bumi berupa batuan vulkanik yang keras sedangkan pengeboran minyak dan gas berupa batuan sedimen yang relatif lebih lunak. Sehingga prose pengeboran panas bumi lebih lama dari pada pengeboran minyak dan gas.
3. Wadah (batuan reservoar) : batuan reservoar adalah wadah dibawah permukaan yang bisa mengandung minyak ,gas dan panas bumi. Batuan reservoar panas bumi pada umumnya terdiri atas H2O uap dan air sedangkan untuk minyak bumi terdiri atas hidrokarbon, minyak dan gas
4. Teknologi penggunaan saat mengebor : tidak ada perbedaan mencolok saat proses pengeboran antara pengeboran minyak dan gas dengan panas bumi. Perbedaan mendasar berada pada jenis pahat/mata bor yang digunakan.

• Pahat/mata bor bertype Insert  yang digunakan untuk proses pengeboran panas bumi karena lokasinya terdiri atas batuan keras
• Pahat/mata bor bertype Miltooth  yang digunakan untuk proses pengeboran minyak dan gas karena lokasinya terdiri atas batuan  lunak.

   Selain sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Energi panas bumi bisa dimanfaatkan dalam dunia agro industri. Beberapa lapangan panas bumi di Indonesia berdekatan bahkan berada didaerah pertanian, perkebunan, peternakan dan kehutanan yang membutuhkan energi panas dalam proses produksi maupun pengolahan hasil. Energi panas sangat dibutuhkan dalam proses pengeringan, pengawetan, sterilisasi dan pasteurisasi.

   Banyak keuntungan yang didapat dari panas bumi ini, terlebih kayanya sumber panas bumi yang ada di Indonesia ini. Operasi pemboran panas bumi tidak menyebabkan kerontokan formasi sehingga tidak akan menyebabkan semburan seperti pemboran pada minyak dan gas. Limbah dari panas bumi hanya berupa air yang dapat dibuang kembali kedalam perut bumi tanpa merusak air tanah

Bentuk Energi dan Bahasa Termodinamika

Pengertian Energi

Energi berasal dan bahasa Yunani ”energia” yang berarti kegiatan atau aktivitas. Kata itu terdiri dan en (dalam) dan ergon (kerja). Jadi,pengertian energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha/kerja. Dalam satuan SI energi dinyatakan dalam joule (J). Satuan energi lainnya adalah kalori (kal). James Presecott Joule menunjukkan hubungan antara kalori dan joule, yaitu: 1 kalori 4,18 joule atau 1 joule 0,24 kalori. Energi ditemukan dalam berbagai bentuk termasuk diantaranya berupa cahaya, panas, kimia dan gerak. Ada banyak bentuk energi tapi mereka dimasukkan kedalam dua kategori yaitu : Energi Potensial dan Energi Kinetik

Energi Potensial.

Energi potensial adalah energi yang tersimpan, dan energi karena posisinya - energi gravitasi. Ada beberapa bentuk energi potensial.

• Energi Kimia adalah energi yang tersimpan dalam ikatan atom dan molekul. Baterai, biomassa, minyak bumi, gas alam, dan batubara adalah contoh dari energi kimia yang tersimpan. Energi kimia diubah menjadi energi termal ketika kita membakar kayu di perapian atau membakar bensin dalam mesin mobil.
• Energi Mekanik adalah energi yang tersimpan dalam objek dengan ketegangan. Kompresi pegas dan karet gelang yang diregangkan adalah contoh-contoh energi mekanik yang tersimpan.
• Energi Nuklir adalah energi yang tersimpan dalam inti atom. Jumlah energi yang sangat besar dapat dilepaskan ketika inti atom (nuklei) digabungkan atau dipecah. Pembangkit listrik tenaga nuklir membelah inti atom uranium dalam proses yang disebut fisi. Matahari menggabungkan inti atom hidrogen dalam proses yang disebut fusi.
• Energi Gravitasi adalah energi yang tersimpan oleh obyek di ketinggian. Semakin tinggi dan berat objek, semakin banyak energi gravitasi disimpan. Ketika Anda bersepeda menuruni bukit curam dan menambah kecepatan, energi gravitasi diubah menjadi energi gerak. PLTA adalah contoh lain dari energi gravitasi, dimana bendungan "mengalirkan" air dari sungai ke reservoir.

Energi Kinetik

Energi Kinetik adalah energi bergerak - gelombang, elektron, atom, molekul, zat, dan objek lainnya.

• Energi Radiasi adalah energi elektromagnetik yang bergerak dalam gelombang transversal. Energi radiasi termasuk cahaya tampak, sinar-x sinar gamma, dan gelombang radio. Cahaya adalah salah satu jenis energi radiasi. Sinar matahari adalah energi radiasi yang memasok bahan bakar dan panas yang membuat kehidupan di Bumi terjadi.
• Energi Termal, atau panas, adalah getaran dan gerakan atom dan molekul dalam zat. Ketika sebuah objek memanas, atom dan molekul bergerak dan bertabrakan lebih cepat. Energi Geothermal adalah energi panas di Bumi ini.
• Energi Gerak adalah energi yang tersimpan dalam gerakan benda. Semakin cepat mereka bergerak, semakin banyak energi yang disimpan. Dibutuhkan energi untuk membuat objek bergerak, dan energi akan dilepaskan ketika sebuah objek melambat. Angin adalah contoh energi gerak. Sebuah contoh dramatis energi gerak adalah kecelakaan mobil, yang terjadi ketika mobil berhenti total dan melepaskan semua energi geraknya sekaligus dalam sekejap yang tidak terkendalikan.
• Suara adalah pergerakan energi melalui zat dalam gelombang longitudinal (kompresi / penghalusan). Suara dihasilkan ketika gaya menyebabkan suatu benda atau substansi bergetar - energi ditransfer melalui zat dalam gelombang. Biasanya, energi dalam suara jauh lebih kecil dari bentuk-bentuk energi lainnya.
• Energi Listrik disampaikan oleh partikel bermuatan kecil yang disebut elektron, biasanya bergerak melalui kabel. Petir adalah contoh energi listrik di alam, begitu kuat sehingga tidak merambat pada kabel.

Pengertian Termodinamika.

   Termodinamika menurut bahasa Yunani yaitu Thermos (panas) dan Dynamic (perubahan). Maka Termodinamika adalah ilmu yangmenggambarkan dan mendefinisikan perubahan dari suatu bentuk energi kebentuk energi lainnya khususnya antara energi termal dan energi mekanik. Termodinamika membahas tentang sistem keseimbangan yang dapat digunakan untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk mengubah suatu sitem keseimbangan, tetapi tidak dapat digunakan untuk mengetahui seberapa cepat peruahan itu terjadi karena selama proses sistem tidak berada dalam keseimbangan. Suatu sistem tersebut dapat berubah akibat dari lingkungan yang berada disekitarnya.

   Termodinamika memiliki konsep dasar berupa istilah seperti sistem, lingkungan dan batas sistem. Sistem merupakan suatu masa atau daerah yang dipilih untuk dijadikan objek analis. Daerah sekitar sistem tersebut disebut sebagai lingkungan, sedangkan batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem.

Sistem termodinamika.

   

   Sistem termodinamika sistem yang memungkinkan terjadinya pertukaran enrgi dengan lingkungan yang berada disekitar sistem. Sifat sistem ada dua yaitu sifat intensif (sifat yang tidak bergantung pada kuantitas sistem) dan sifat ekstensif (sifat yang bergantung pada kuantitas sistem). 

Sifat pembatas dibagi menjadi dua yaitu 

1. Pembatas Adiabatik : merupakan pembatas dimana tidak ada pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan
2. Pembatas Tegar : merupakan pembatas dimana tidak ada kerja baik dari sistem terhadap lingkungan ataupun sebaliknya.

Kemudian ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan:

1. Sistem terisolasi : sistem dimana tidak terjadi pertukaran panas dengan lingkungan, contoh dari sistem ini adalah wadah terisolasi seperti tabung gas
2. Sistem tertutup : sistem dimana terjadi pertukararan energi tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan, contohnya green house dimana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan.
3. Sistem terbuka : sistem dimana terjadi pertukaran energi dan benda dengan lingkungannya, contohnya tumbuhan dan samudra.

   Keadaan sistem adalah keadaan makrofis dimana sifat-sifatnya dapat ditentukan secara khas dan bebas waktu.

   Proses termodinamika dikatakan Reversible jika prosesnya berlangsung melalui sederetan keadaan termodinamika yang berkelanjutan. Reversible merupakan proses ideal tetapi keadaan kesetimbangan yangs sebenernya hanya dapat dicapai dalam kurun waktu yang sangat lama dan tidak dapat dipastikan kapan itu akan terjadi. Sedangkan proses Irreversible dapat kita anggap sebagai proses reversible terbatas jika dilakukan secara sangat lambat dan berada pada proses yang sangat singkat.

Hukum Termodinamika.

Ada beberapa hukum termodinamika, yaitu :

1. Hukum Awal ( Zeroth Law ) : hukum yang menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan yang lainnya
2. Hukum Pertama Termodinamika ( kekekalan energi ) : hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai kedalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
3. Hukum Kedua Termodinamika : hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk menigkat seiring dengan berjalannya waktu mendekati nilai maksimumnya. Hukum ini terkait dengan Entropi
4. Hukum Ketiga Termodinamika : hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda terstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut benilai nol

Aplikasi Stoikiometri

Lathif & Didik Ahmat

Asas-asas stoikiometri yang telah dikemukakan di awal dapat digunakan untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia. Perhitungan kimia yang dimaksud antara lain tentang perhitungan massa pereaksi yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah massa produk, pereaksi pembatas, pengubahan mol zat ke massa zat tersebut, dan sebaliknya.

A. Pengubahan Mol ke Gram atau sebaliknya.

Dalam ilmu kimia, mol adalah satuan pengukuran jumlah yang standar. Ketika kita mereaksikan zat-zat tertentu, zat-zat tersebut bereaksi dengan perbandingan mol yang bulat dan sederhana, tetapi kita tidak bisa mengukur jumlah zat-zat  tersebut secara langsung dengan neraca karena neraca hanya bisa dibaca dalam satuan massa, neraca  tidak dapat dibaca dalam satuan kimia yaitu mol.

Masalahnya adalah kita membandingkan jumlah satu zat dengan zat lainnya dengan menggunakan satuan kimia yaitu mol, sementara untuk bekerja di laboratorium kita tidak bisa menggunakan mol melainkan dengan satuan massa yaitu gram. Bagaimana cara mengatasi masalah tersebut? Caranya adalah kita harus mengubah mol ke gram.

Sesuai definisi massa molar unsur atau senyawa, dimana 1 mol unsur atau senyawa akan diperoleh jika kita menimbang unsur atau senyawa tersebut sebesar massa atom relatif atau massa rumus relatifnya dalam gram. Oleh karena itu, kita memerlukan data massa molar zat tersebut untuk bisa mengubah mol zat tersebut ke gram. Begitupun sebaliknya jika kita harus menghitung jumlah mol dari gram suatu zat kita juga dapat menggunakan data massa molar.

Hubungan mol ke gram atau sebaliknya dapat dirumuskan sebagai berikut :

          Mol = gram/Mr      atau     gram = mol x Mr

Contoh soal :

1.    Tentukan jumlah zat (dalam mol) yang terkandung dalam 1,8 gram H₂O (Ar H=1; O=16;)

Penyelesaian:

Diketahui: massa H₂O = 1,8 gram,   Ar H = 1, Ar O = 16 

Ditanyakan:  mol H₂O = ....? 

Jawab:          Mr H₂O           = Ar.H + Ar.H + Ar.O                                                 

                                                           1 + 1 + 16 = 18                         

                                    Mol H₂O    =   gram / Mr      

                                                             1,8 / 18 

                                                             0,1 mol

2.  Tentukan massa (dalam gram) dari 4 mol HCl (Mr=36,5)?

Penyelesaian:

Diketahui: mol HCl = 4, Mr HCl = 36,5 

Ditanyakan: massa HCl = ... Gram?

Jawab:  massa HCl    = mol HCl x Mr HCl

                                                 =  4 x 36,5

                                                 = 146 gram

B. Pengubahan Massa ke jumlah Partikel.

Adakalanya kita juga perlu mengetahui jumlah partikel suatu sampel unsur yang ditimbang. Untuk mengubah satuan massa suatu zat ke jumlah partikelnya kita dapat menggunakan definisi SI mengenai mol.

Satu mol suatu zat mengandung  6,022x10²³  jumlah partikel zat itu.

Jumlah partikel tersebut akan diperoleh jika massa zat tersebut sama dengan massa atom relatif  (jika zat tersebut merupakan unsur) dan massa rumus relatif (jika zat tersebut merupakan molekul atau pasangan ion). Dengan demikian kita dapat mengubah satuan massa suatu sampel zat ke jumlah partikel zat tersebut. 

Contoh soal:

1. Berapa jumlah atom dalam sampel Uranium dengan massa 1 g?

Penyelesaian :

Karena massa atom Uranium = 238,03

                           1 mol U 238,03 g U   = 6,022. 10²³ atom U

                           Maka 1 gram U         = 6,022. 10²³ / 238,03

                                                                  2,53. 10²⁵ atom U 

C. Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Rumus empiris senyawa dapat ditentukan berdasarkan persentase massa unsur-unsur yang membentuk senyawa.

Contoh soal empiris:

Senyawa mengandung  64,8 g natrium, 45,2 g belerang dan 90 g oksigen. Jika diketahui Ar.N = 23, Ar.S = 32, dan Ar.O = 16. Maka tentukan rumus empiris senyawa tersebut?

Penyelesaian

mol Na : mol S : mol O

64,8/23 : 45,2/32 : 90/16

2,8 : 1,4 : 5,6

2 : 1 : 4

Jadi rumus empiris senyawa tersebut adalah Na₂SO₄

Rumus Molekul menggambarkan jumlah atom sebenarnya dari tiap unsur dalam molekul suatu nyawa. Rumus molekul merupakan kelipatan bulat (kelipatan satu, dua, tiga dst) dari rumus empiris

Contoh soal Molekul

Tentukan rumus molekul yang dimiliki senyawa dengan rumus empiris CH, jika diketahui Mr senyawa tersebut adalah 78, Ar C=12 dan Ar H=1?

 Jawab :        Mr senyawa = (CH)n

                     78 = (12+1)n

78 = 13n

n = 78 / 13

                     n = 6

jadi rumus molekul yang dimiliki senyawa tersebut adalah (CH)n = C₆H_6.

D. Perhitungan Mol Zat-zat dalam Persamaan Kimia

Mol zat-zat dalam suatu persamaan kimia dapat dihitung berdasarkan kesetaraan stoikiometrinya. Dengan demikian, kita dapat memperkirakan berapa mol produk yang akan dihasilkan dari sejumlah tertentu mol pereaksi yang digunakan.

Contoh soal:

Bila kita memiliki 2 mol Nitrogen (N₂) direaksikan dengan Hidrogen (H₂) secukupnya, berapa mol  Amonia (NH₃) akan dihasilkan?

Diketahui persamaan kimia     N₂ + 3H₂ → 2 NH₃

Pertanyaan tersebut dapat dinyatakan kembali sebagai berikut:

            2 mol N₂ ~ ? mol NH₃

kesetaraan mol secara stoikiometri:

            1 mol N₂ ~ 2 mol NH₃

            1 mol molekul N₂               = 2 mol molekul NH₃

Maka    2 mol N₂                  = 4 mol molekul NH₃

                        jadi 2 mol N₂      = 4 mol NH₃

E. Perhitungan Massa Zat-zat Dalam Persamaan Kimia

Perhitungan massa zat yang terlibat dalam reaksi kimia merupakan salah satu pertanyaan yang dihadapi oleh para ahli kimia di laboratorium. Jika kita memiliki sejumlah gram tertentu pereaksi A, berapakah gram pereaksi B yang harus direaksikan dan berapa gram produk yang akan dihasilkan?

Jawaban pertanyaan tersebut dapat digambarkan dalam diagram alur penyelesaian soal sebagai berikut:

Mol zat  =  Massa zat  x  Mr atau Ar

Massa zat  =  mol zat /  Mr atau Ar

Contoh soal

Berapa gram Klor (Cl₂) dapat dibuat dari penguraian 64 gram Emas(III) Klorida (AuCl₃), dimana Ar Au=197, Ar Cl=35,5 dengan persamaan kimia: 2 AuCl₃ →2 Au + 3 Cl₂

Penyelesaian

            1 mol AuCl_{3 ~}  303,5 gram AuCl₃

         64 g AuCl₃   x  (1 mol AuCl₃   / 303,5 g AuCl₃ )     = 0,21 mol AuCl₃  

Koefisien dalam persamaan reaksi menunjukkan ekivalensi stoikiometri antara AuCl₃ dan Cl₂, yaitu   2 mol AuCl₃ ~ 3 mol Cl₂ maka 0,21 mol AuCl₃ setara dengan 3/2 x 0,21 mol = 0,315 mol Cl₂.

Jika rumus massa molekul Cl₂  adalah 71, maka perhitungannya adalah sebagai berikut:             

                0,315 mol Cl₂ x (71 g Cl₂ / 1 mol Cl₂ ) = 22,365 g Cl₂