Transcript
Page 1: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 2: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 3: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 4: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 5: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 6: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 7: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 8: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 9: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 10: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 11: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 12: KF Bella Fenty Nabilah

9. Dipakai mencari minyak dan mineral pada pertambangan.

12

Page 13: KF Bella Fenty Nabilah

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

Page 14: KF Bella Fenty Nabilah

14


Top Related