TUGAS INDIVIDUMAKALAH ELEKTROKIMIA

CERMIN ELEKTROKROMIK PADA MOBIL

NAMA : BULKIS MUSA

NIM : H 311 08 284

MATA KULIAH ELEKTROKIMIAJURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2011

KATA PENGANTAR

� �ِم ْي ِح� الَّر� ِح�َم�اِن� الَّر� اللِه� � ِم �ْس� ِب

Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas

segala limpahan rahmat dan karunia-Nya kepada tim penulis sehingga dapat

menyelesaikan makalah ini yang berjudul: “Cermin Elektrokromik pada

Mobil” .

            Penulis menyadari bahwa didalam pembuatan makalah ini berkat bantuan

dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa dan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak

untuk itu dalam kesempatan ini penulis menghaturkan rasa hormat dan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam

pembuatan makalah ini.

            Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan makalah ini masih dari

jauh dari kesempurnaan baik materi maupun cara penulisannya. Namun demikian,

penulis telah berupaya dengan segala kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki

sehingga dapat selesai dengan baik dan oleh karenanya, penulis dengan rendah

hati dan dengan tangan terbuka menerima masukan,saran dan usul guna

penyempurnaan makalah ini.

            Akhirnya penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk

pengembangan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Makassar, 30 April 2011

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Sampul.………………………………………………………........ i

Kata Pengantar …………………………………………………………….. ii

Daftar isi …………………………………………………………………… iii

Bab I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang………………………………………………………...1

1.2 Tujuan Penulisan………………………………………………………2

Bab II Tinjauan Pustaka.......................................................................................3

Bab III Pembahasan……………………….…….............................................. ..9

Bab IV Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan………………………………………………………… 12

5.2 Saran………………………………………………………………….12

Daftar Pustaka…………………………………………………………………. 13

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sekitar 100 tahun yang lalu ada seorang ahli kimia yang secara tidak

sengaja memperhatikan suatu kejadian aneh yang menuntunnya pada penemuan

hebat. Pria Inggris ini memiliki seekor anjing yang saat itu sedang sakit perut.

Anjing itu diberi obat yang mengandung zat quinin bisulfat. Anjing itu kemudian

bermain-main di dekat sebuah wadah berisi bahan kimia I2 (yodium). Kemudian

secara tidak sengaja anjing itu buang air kecil di atas yodium tersebut. Tiba-tiba

yodium yang sudah terkena sulfat tersebut berubah warna menjadi kristal-kristal

hijau. Ilmuwan Inggris itu pun langsung tertarik dan mempelajari kristal-kristal

tersebut. Belakangan ia menemukan bahwa kristal-kristal itu mampu memblokir

gelombang cahaya! Tapi apa artinya penemuan ini? Saat itu belum ada yang

mengira bahwa penemuan ini nantinya akan sangat mempengaruhi dunia industri

dan teknologi, terutama teknologi yang berkaitan dengan industri kaca dan plastik.

Beberapa puluh tahun sesudah kejadian tersebut, Edwin Land (penemu

kamera Polaroid) berhasil mengaplikasikan penemuan ini sebagai lapisan pada

lensa kacamata. Lensa kacamata itu mampu menyerap cahaya sehingga mata si

pemakai terhindari dari kerusakan akibat gelombang ultraviolet dari sinar

matahari. Lensa kacamata ini termasuk Suspended Particle Device (SPD) karena

memiliki lapisan yang mengandung partikel-partikel sejenis kristal-kristal hijau

tadi. Ternyata perkembangan teknologi SPD tidak hanya terbatas pada lensa

kacamata saja. Kini jendela-jendela dan kaca pada mobil, bangunan rumah dan

gedung pun mulai dilapisi partikel-partikel penghambat cahaya ini.

Jendela masa depan yang mampu mengendalikan jumlah cahaya yang

masuk ini tersusun dari beberapa lapisan yang membungkus partikel-partikel

penghambat cahaya tadi. Partikel-partikel tersebut berada di lapisan paling dalam.

Supaya dapat bergerak bebas, partikel-partikel tersebut dilarutkan dalam fluida

cair sehingga membentuk suspensi atau film. Lapisan ini dibungkus oleh lapisan

kaca (gelas) atau plastik yang sudah dilumuri bahan konduktor yang transparan.

Saat ada aliran listrik yang dihantarkan oleh bahan konduktor tersebut, partikel-

partikel dalam film langsung membentuk garis lurus (tidak lagi acak) sehingga

gelombang cahaya bisa lewat dan kaca terlihat bening (transparan). Untuk

mengetahui cara kerja cermin elektrokromik, maka hal inilah yang

melatarbelakangi penulisan makalah ini

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dari makalah ini adalah untuk mengetahui dan

mempelajari cara kerja dan fungsi cermin elektrokromik pada mobil.

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

Bahan elektrokromik adalah bahan yang dapat berubah warna secara

reversibel apabila diberi variasi medan atau arus listrik. Pemberian medan/arus listrik

tersebut dilakukan dalam suatu sistem elektrokimia yang terdiri dari elektroda, film

elektrokromik, elektrolit (berupa cairan atau padatan) dan elektroda. Jika elektroda

pada sistem tersebut mengalami variasi tegangan maka pada film tersebut akan terjadi

reaksi oksidasi-reduksi (redoks). Warna bahan elektrokromik yang terdeposisi pada

salah satu elektroda bergantung pada keadaan redoks sistem tersebut. Warna bahan

pada keadaan teroksidasi berbeda dari keadaan tereduksi, sehingga apabila terjadi

perubahan keadaan redoks maka bahan tersebut akan mengalami perubahan warna.

Di pihak lain, proses redoks tersebut berkaitan pula dengan proses doping - dedoping.

Pada keadaan tereduksi, elektron atau ion akan keluar dari bahan (dedoping) sehingga

bahan tersebut tidak mengandung dopan. Sebaliknya, pada keadaan teroksidasi

ion/elektron akan masuk ke dalam bahan (doping) sehingga bahan tersebut

mengandung dopan. Proses doping-dedoping mengubah struktur ikatan dan struktur

elektronik sehingga akan menyebabkan perubahan pola absorbsi bahan tersebut.

Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa perubahan warna pada bahan elektrokromik

disebabkan oleh perubahan pola absorbsi bahan yang terjadi pada proses doping-

dedoping dalam suatu reaksi redoks (Fitrilawati, dkk., 1997).

Elektrokromik ialah sifat bahan yang memperlihatkan perubahan spektrum

absorpsi atau transmisi ahaya apabila dikenai tegangan listrik. Sebuah aplikasi

yang otensial ialah sebagai peraga (display), baik untuk karakter alfa-numerik

maupun untuk layar monitor. Aplikasi lain yang menarik ialah sebagai pelapis

kaca jendela yang berfungsi mengatur masuknya pancaran matahari. Penggunaan

ini berkaitan dengan keinginan untuk merancang bangunan dengan kaca jendela

yang luas agar sebanyak mungkin pancaran matahari masuk pada cuaca yang

dingin. Namun kaca yang luas dapat menyebabkan terlalu tingginya suhu ruangan

pada musim panas. Masalah ini dapat diatasi dengan system regulasi cahaya yang

terintegrasi, tetapi embutuhkan biaya tambahan, antara lain untuk servis

(Handojo dan Simangunsong, 2003).

Beberapa bahan yang lazim dikenal mempunyai sifat elektrokromik antara

lain adalah unsur-unsur logam transisi (oksida tungsten - WO3, oksida iridium -

IrO2) dan bahan organik (viologen, anthraquinone, pyrazoline, tetrathiafulvalene)

seperti yang dilaporkan SKOTHEIM), serta senyawa kompleks anorganik

(Prussian Blue - Fe3Fe(CN)6, methylene blue seperti yang dilaporkan ITAYA dkk.

Sejak tahun delapan-puluhan telah ditemukan bahwa bahan polimer konduktif

seperti polipirrol, polianilin, politiofen, poli(3-oktiltiofen), poli(3-metiltiofen) juga

menunjukkan sifat elektrokromik. Selanjutnya, ITAYA, HIRAI dan FOOT

melaporkan bahwa bahan-bahan elektrokromik tersebut mempunyai potensi

aplikasi sebagai bahan komponen dalam piranti displai, sedangkan LEVENTIS

melaporkan aplikasinya sebagai smart windows. Sementara itu dari literatur

diketahui bahwa senyawa kompleks anorganik Prussian blue, logam transisi:

oksida tungsten dan senyawa organik: viologen merupakan bahan elektrokromik

yang banyak dikembangkan untuk komponen piranti displai. Sejauh ini bahan

polimer konduktif polipirrol dan polianilin dilaporkan lebih banyak

dikembangkan untuk komponen smart windows (Fitrilawati, dkk., 1997).

Fasade Kaca Pintar merupakan suatu konsep teknologi mutakhir dinding

tirai kaca yang mempertemukan kepentingan ekologi maupun ekonomi bagi

bangunan perkantoran bertingkat tinggi yang dikondisikan sepenuhnya (fully air-

conditioned). Ia mampu mengurangi pantulan panas matahari dari bangunan

bangunan kaca tinggi yang menyebabkan meningkatnya temperatur lingkungan

diperkotaan (heat-island effect) maupun efek rumah kaca pada atmosfer bumi

(green house effect). Selain itu ia mereduksi penggunaan energi yang dipakai

untuk sistim tataudara dengan cara mengeliminir beban pendinginan eksternal

(Priatman, 1999).

Disebut sebagai fasade kaca pintar , karena kemampuan otomatik sistim

ini untuk selalu beradaptasidengan pergantian cahaya dan kondisi cuaca sepanjang

tahun dengan cara meng optimasi sumber energi yangdapat diperbarui ( radiasi

matahari dan kecepatan udara) pada selubung luar bangunan. Aplikasi sistim ini

padabangunan tinggi akan dapat memainkan peranan besar dalam usaha untuk

melindungi lingkungan global kita (Priatman, 1999).

Dalam mengatur jumlah listrik yang mengalir, SPD (suspended particle

device) dilengkapi dengan alat kendali dalam dua tipe: otomatis dan manual. Alat

kendali yang otomatis biasanya memanfaatkan sel-sel yang sangat sensitif

terhadap cahaya (photocell) sehingga otomatis berubah saat terjadi perubahan

intensitas cahaya. Alat kendali yang dioperasikan secara manual biasanya

berbentuk remote control atau rheostat. Teknologi SPD ini sudah banyak

diaplikasikan pada berbagai produk yang banyak kita gunakan sehari-hari (selain

kacamata dan kaca jendela), termasuk atap rumah yang terbuat dari kaca dan pada

layar monitor komputer. Selain teknologi SPD, ada beberapa alternatif lain untuk

membuat jendela masa depan. Alternatif-alternatif yang paling menjanjikan

adalah teknologi kristal cair (liquid crystal) dan teknologi elektrokromik

(Surya, 2004).

Gambar 1. Jendela kaca akan terlihat hitam dan gelap karena tidak ada lagi celah yang bisa dilewati cahaya

Teknologi liquid crystal sudah banyak digunakan di sekeliling kita. Mulai

dari layar kalkulator, stopwatch, timer pada oven microwave, jam digital, televisi,

sampai monitor komputer. Semua peralatan tersebut memakai kristal cair pada

layar tampilannya. Liquid crystal display atau lebih dikenal sebagai LCD juga

memanfaatkan listrik untuk mengubah-ubah bentuk kristal-kristal cairnya

sehingga bisa membentuk tampilan angka dan huruf pada layar. Teknik yang

sama diaplikasikan untuk kaca jendela. Kristal cair yang digunakan untuk kaca

jendela ini didispersikan dalam bahan polimer sehingga teknologinya disebut

polymer dispersed liquid crystal (PDLC) (Surya, 2004).

Saat kristal cair mendapat aliran listrik, molekul-molekulnya langsung

berbaris membentuk susunan paralel sehingga cahaya bisa lewat (prinsipnya mirip

dengan teknologi SPD). Pada kondisi ini jendela terlihat transparan. Sewaktu

listrik tidak lagi mengalir, molekul-molekul kristal cair ini kembali pada

bentuknya semula (acak) sehingga cahaya tidak bisa menembusnya. Pada kaca

jendela yang menggunakan PDLC ini tidak ada keadaan antara (yaitu ada

sebagian cahaya yang bisa lewat saat beda potensial listrik dikurangi) seperti pada

SPD. Teknologi PDLC ini sudah banyak digunakan pada kaca jendela di

bangunan perkantoran dan rumah-rumah (Surya, 2004).

Ada satu kelemahan utama SPD dan PDLC. Untuk mempertahankan

kondisi kaca transparan, kedua teknologi ini membutuhkan aliran listrik secara

terus-menerus. Jika listrik dihentikan, kaca langsung menjadi gelap. Hal ini

membuatnya sangat tidak efisien dalam hal penggunaan energi. Teknologi

elektrokromik (electrochromic window) merupakan alternatif yang menawarkan

pemecahan permasalahan ini. Pada jendela elektrokromik, aliran listrik justru

membuat kaca tampak gelap (kebalikan dari SPD dan PDLC). Aliran listrik yang

digunakan hanya memerlukan beda potensial yang rendah (low voltage)

Gambar 2 menunjukkan lapisan-lapisan kaca jendela yang menggunakan

teknologi elektrokromik (Surya, 2004).

Gambar 2. Lapisan-Lapisan Jendela Elektrokromik

Lapisan terluar merupakan lapisan kacanya sendiri (bisa juga terbuat dari

bahan plastik), yang berfungsi sebagai pelindung lapisan-lapisan di dalamnya.

Lapisan kedua yang tepat di bawah lapisan kaca tersebut merupakan lapisan

oksida yang transparan (bening) dan bersifat konduktor. Lapisan ketiga ini

merupakan lapisan bahan yang bersifat elektrokromik, umumnya yang digunakan

adalah oksida tungsten (WO3). Lapisan keempat merupakan bahan elektrolit

(bahan konduktor ion), dan lapisan kelima merupakan lapisan yang merupakan

tempat berkumpulnya ion-ion. Lapisan-lapisan ini kemudian ditutup lagi oleh

lapisan oksida dan lapisan kaca yang sama dengan lapisan kedua dan pertama tadi

sehingga bentuk susunan lapisan-lapisannya seperti roti isi (sandwich). Seluruh

tujuh lapisan ini dapat melewatkan gelombang cahaya tampak (transparan) saat

tidak diberi tegangan (Surya, 2004).

Adanya beda potensial yang rendah (adanya aliran elektron dari kutub

negatif sumber tegangan menuju kutub positifnya) antara kedua lapisan oksida

yang membungkus tiga lapisan dalam menyebabkan terjadinya transfer ion yang

bermuatan positif atau anion (A+) menuju lapisan elektrokromik. Ion positif ini

bisa merupakan anion hidrogen atau litium. Anion didorong melalui lapisan

elektrolit sehingga bisa sampai ke lapisan elektrokromik. Adanya anion di lapisan

elektrokromik ini menyebabkan terjadinya perubahan karakteristik optis dan sifat

termal bahan sehingga dapat menyerap gelombang cahaya tampak (Surya, 2004).

Panas Matahari yang menyertai gelombang cahaya tampak juga diserap

oleh bahan elektrokromik ini. Karena gelombang cahayanya diserap, kaca jendela

menjadi terlihat gelap (opaque). Sewaktu aliran listrik dihentikan, anion yang ada

di lapisan elektrokromik tadi terdorong lagi keluar melalui elektrolit dan kembali

ke tempat penyimpan ion (tempatnya semula). Karena lapisan elektrokromik tidak

lagi mengandung anion, karakteristik optisnya kembali ke semula sehingga kaca

kembali menjadi transparan (Surya, 2004).

BAB III

PEMBAHASAN

Cermin elektrokromik adalah fitur yang umum digunakan pada mobil

mahal. Ini terjadi ketika mengemudi di malam hari pada saat tersilaukan oleh

lampu kendaraan di belakang, yang terlihat pada cermin dari pengemudi. Kita

dapat mencegah sialauan dari lampu kendaraan dengan membentuk lapisan bahan

berwarna di atas permukaan cermin dalam suatu cermin elektrokromik. Cermin

tersebut kadang-kadang disebut 'pintar cermin 'atau elektronik' 'cermin anti-silau.

Suatu cermin dikatakan elektrokromik apabila cermin tersebut

mengandung zat yang dapat berubah warna sesuai dengan reaksi redoks. Sebagai

contoh, metilen biru, MB+ (II), adalah sebuah kromofor karena memiliki intensitas

warna biru. II merupakan pilihan populer bahan elektrokromik, seperti cermin.

Cermin akan berwarna biru ketika teroksidasi sempurna, tetapi menjadi tidak

berwarna ketika direduksi menurut persamaan:

…………..(3.1)

Gambar 3. Struktur Metilen Biru (MB+)

Sekarang, kita dapat menjelaskan bagaimana sebuah cermin mobil

elektrokromik beroperasi. Cermin adalah konstruksi dengan II dalam bentuk tidak

berwarna, sehingga cermin berfungsi secara normal. Pengemudi 'mengaktifkan'

cermin ketika cermin 'anti-silau' diperlukan, dan bentuk warna dari metilen biru

(MB+) menyebabkan terjadinya oksidasi menurut persamaan (3.1). Warna MB+

menghalangi refleksi yang menyilaukan pada cermin dengan menyerap sekitar

70 persen dari cahaya. Setelah kendaraan melewati kendaraan kita dan kita

menginginkan cermin untuk berfungsi secara normal lagi, maka kita mereduksi

MB+ kembali ke menjadi berwarna MB0 melalui kebalikan dari persamaan (3.2),

dan cermin kembali ke keadaan tidak berwarna.

Ada dua situasi yang digambarkan pada Gambar 2. Kita membatasi

permasalahan di sini untuk mengatakan bahwa warna suatu zat tergantung pada

jalannya elektron yang berinteraksi dengan cahaya, krusial, penyerapan sebuah

foton yang menyebabkan pada elektron untuk mempromosikan antara dua

perbatasan orbital. Pemisahan energi antara dua orbital adalah E, besarnya

berkaitan dengan panjang gelombang (λ) cahaya diserap sesuai dengan Persamaan

Planck-Einstein,

……………….(3.2)

dimana h adalah konstanta Planck dan c adalah kecepatan cahaya dalam ruang

hampa. Nilai E ntuk MB0 sesuai dengan penyerapan pada daerah UV, sehingga

MB0 tampak tidak berwarna. Oksidasi MB0 menjadi MB+ menyebabkan orbital

yang sebelumnya diduduki/diisi menjadi kosong, dan mengubah pemisahan energi

E antara dua perbatasan orbital. Dan jika nilai E berubah, maka persamaan

Planck-Einstein memberitahu kita bahwa panjang gelombang (λ) dari cahaya yang

diserap juga harus berubah. Nilai E untuk MB+ sesuai dengan λ sekitar 600 nm,

sehingga ion berwarna biru. Sebuah elektron disumbangkan ke orbital selama

reduksi dan elektron dihilangkan selama oksidasi,dimana elektron diambil dari

orbital.

E = hc / λ

Gambar 4. Cermin: (a) cermin seorang pengemudi mobil biasa mencerminkan lampu mobil berikut, yang dapat menyilaukan sopir, (b) dalam cermin

elektrokromik, lapisan optik menyerap kimia pada elektro yang dihasilkan pada lapisan depan reflektor, sehingga mengurangi ruang lingkup yang menyilaukan.

Lebar dari panah menunjukkan intensitas relatif cahaya.

Alasan di atas membantu kita menjelaskan mengapa MB0 dan MB+

memiliki warna yang berbeda. Untuk meringkas, kita katakan bahwa perubahan

warna pada cermin elektrokromik berikut reaksi oksidasi atau reduksi terjadi

karena perbedaan orbital yang diduduki sebelum dan sesudah reaksi elektroda.

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Cermin elektrokromik bekerja berdasarkan reaksi redoks (reduksi-

oksidasi), dimana cermin akan berwarna biru ketika teroksidasi sempurna dan

menjadi tidak berwarna ketika direduksi. Fungsi dari cermin elektrokromik adalah

membantu pengemudi mobil agar tidak tersilaukan oleh cahaya lampu kendaraan

yang berada di belakang.

5.2 Saran

Sebaiknya disertai dengan gambar kendaraan yang menggunakan cermin

elektrokromik dan menunjukkan bagian-bagian dari cermin elektrokromik

tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Fitrilawati, Siregar, R. E., dan Tija, M. O., 1997, Penggunaan Polipirrol Sebagai atriks Dalam Sintesis Bahan Komposit Elektrokromik Prussian Blue, JMS, online (http://jms.fmipa.itb.ac.id/ind/jms/article/viewFile/30/25), 20 (1), 16-27, diakses tanggal 29 April 2011 pukul 22.05.

Handajo, L., dan Simangunsong, J., 2003, Studi Efek Elektrokromik Pada Film Polianilin, Jurnal Teknologi, online (http://journal.ui.ac.id/upload/artikel/02-Studi%20Efek_Lienda.pdf), 7 (3), diakses tanggal 29 April 2011 pukul 21.38.

Monk, P., 2004, Physical Chemistry Understanding our Chemical World, Wiley, England.

Priatman, J., 1999, Teknologi Inovatif Bangunan Tinggi Hemat Energi, Jurnal Dimensi Teknik Arsitektur, online (), 27 (1), 76-84, diakses tanggal 29 April 2011 pukul 21.04.

Surya, Y., 2004, Bahan Penyerap Sinar Ultraviolet, online (http://www.jevuska.com/topic/pengaruh+cahaya+pada+pelat+film.htm), diakses tanggal 30 April 2011 pukul 02.31.