Hidroksil Radikal dan Hidroperoxyl Radikal

Akhir-akhir ini pentingnya radikal  hidroksil HO., dalam atmosfer merupakan fenomena kimia yang mendapat pengakuan yang makin meningkat. Radikal ini dapat terbentuk  melalui berbagai proses. Pada altitude lebih tinggi, reaksi pembentukan radikal hidroksil yang umum adalah fotolisis dari air, yang juga memberikan  konstribusi  yang cukup besar dari  hydrogen atomic dalam atmosfer.

H₂O + hv → NO^. + H

Dalam kehadiran bahan organik, radikal hidroksil dihasilkan dalam jumlah yang cukup banyak sebagai bahan intermediate pada pembentukan fotochemical smog. Untuk tujuan eksperimen di laboratorium, sangat tepat untuk menghasilkan radikal hidroksil dengan  jalan fotolisis uap asam nitrat seperti reaksi berikut ini :

HONO + hv → HO^. + NO

Radikal hidroksil sering  dapat dihilangkan dari lapisan troposfer melalui reaksi dengan gas metana atau karbon monoksida :

CH₄ + HO• → H₂C• + H₂O

CO + HO• → CO₂ + H^.

Selanjutnya radikal metal yang mempunyai  kereaktifan tingg, H₃C, bereaksi dengan oksigen.

H₃C• + O₂ → H₃COO• + H₂O

Konsentrasi global hidroksil radikal, rata-rata diperkirakan berkisar dari 2x 10⁵ sampai 1 x 10⁶ radikal per cm₃ di troposfer. Karena peristiwa kelembaban yang lebih tinggi dan lebih tinggi sinar matahari yang mengakibatkan elevated tingkat, konsentrasi HO• lebih tinggi di daerah tropis. Membentuk radikal metil peroksil H₃COO.

Untuk membentuk methylperoxyl radikal, H₃COO•  Atom hidrogen bereaksi dengan O₂ untuk menghasilkan radikal hydroperoxyl:

H + O₂  → HOO•

Radikal hidroperoksil terbentuk ketika hydrogen atomic yang dihasilkan dari reaksi.

CO + HO•→ CO₂ + H•

Radikal  hidroperoksil dapat mengalami reaksi rantai terminasi seperti berikut ini:

HOO• + HO•→ H₂O + O₂

HOO• + HOO• → H₂O₂ + O₂

Hidrogen peroksida, H₂O₂ yang terbentuk  dapat keluar  dari atmosfer  dengan jalan pengendapan.. radikal  hidroperoksil dapat bereaksi  lebih lanjut  yang menghasilkan kembali radikal HO. Ketika  bereaksi dengan NO atau ozon, O₃.

HOO•+ NO → NO₂ + HO•

HOO• + O₂ → 2 O₂ + HO•

            Hydroperoxyl radikal yang dibuat oleh dua reaksi berikut, dimulai dengan photolytic disosiasi formaldehida untuk menghasilkan reaksi radikal formyl:

HCHO + hn  →    H + HCO

HCO + O₂  →  HOO • + CO

Hydroperoxyl radikal bereaksi lebih lambat dengan spesies lain daripada hidroksil radikal. Kinetika dan mekanisme dari reaksi radikal hydroperoxyl sulit untuk dipelajari karena ini sulit untuk mempertahankan radikal bebas dari radikal hidroksil.

Polimerisasi Radiasi

Penggunaan teknologi irradiasi yang cukup besar adalah dalam proses kimia suatu industri. Karena membawa energi yang cukup tinggi, radiasi dapat bertindak sebagai katalis untuk merangsang terjadinya perubahan kimia suatu bahan, salah satunya adalah untuk merubah bahan kimia sejenis cairan dari senyawa organik dalam golongan monomer menjadi polimer. Salah satu sifat dari monomer ini adalah apabila menerima paparan radiasi dapat berubah menjadi bahan baru yang disebut polimer, yaitu bahan padat yang sangat keras pada suhu kamar. Teknik pembuatan polimer dengan bantuan radiasi ini disebut polimerisasi radiasi. Dalam bidang industri, teknologi polimerisasi radiasi dapat dipakai untuk memproduksi plastik bermutu tinggi karena sifatnya yang sangat kuat serta tahan terhadap panas.

Secara umum dapat dikatakan bahwa polimerisasi merupakan usaha untuk memadukan beberapa unsur menjadi satu zat yang berpadu. Pemanfaatan polimer hasil irradiasi dalam industri yang paling banyak adalah untuk pembuatan bahan isolasi kabel listrik. Irradiasi menyebabkan rantai molekul panjang pada polimer bergandengan pada tempat-tempat tertentu yang prosesnya dikenal sebagai pengikatan silang (crosslinking). Energi radiasi dapat merangsang terjadinya ikatan silang antar polimer sehingga terbentuk jaringan tiga dimensi yang dapat mengubah sifat polimer. Peristiwa inilah yang sebenarnya menyebabkan bahan isolasi kabel lebih tahan terhadap panas dan listrik tegangan tinggi.

Kabel tidak pernah dapat dipisahkan dari listrik. Hampir pada setiap barang elektronik dapat kita jumpai kabel di dalamnya. Secara umum, kabel yang kita kenal biasanya terdiri atas satu atau lebih logam konduktor yang dibungkus dengan bahan isolator. Kabel jenis ini sering kita temui baik untuk transmisi arus listrik maupun pengiriman pulsa listrik dalam telekomunikasi. Isolasi kabel listrik umumnya dibuat dari bahan plastik polietilen atau polivinil chlorida (PVC). Kedua polimer ini merupakan jenis linier, yaitu polimer yang melunak atau leleh apabila dipanaskan. Kelemahan bahan isolasi ini tentu tidak diinginkan untuk kabel yang digunakan pada alat atau instalasi tertentu.

Logam-logam konduktor yang saat ini digunakan untuk kabel transmisi listrik masih memiliki tahanan-dalam, sehingga menyebabkan sebagian arus listrik yang dialirkannya berubah menjadi panas yang dikenal sebagai pemanasan Joule. Semakin tinggi temperatur, semakin tinggi pula tahanan-dalamnya, sehingga semakin banyak energi listrik yang dialirkannya berubah menjadi panas. Karena pemanasan Joule itu pula, maka kuat arus yang mengalir dalam kabel harus dibatasi. Itulah sebabnya, barang-barang elektronik tertentu, komputer misalnya, dilengkapi dengan kipas angin untuk mengeluarkan panas yang terjadi dalam sirkuit-sirkuitnya.


Plastik PVC yang dibuat dari bahan polimer hasil irradiasi dapat mempertahankan kepadatannya pada temperatur yang jauh lebih tinggi dibandingkan plastik PVC biasa (hasil proses kimia). Dengan teknologi irradiasi ini, bahan isolasi kabel menjadi lebih kuat, lebih elastis, dan lebih tahan terhadap minyak serta larutan kimia lainnya. Kelebihan ini dapat dicapai tanpa menyebabkan perubahan sifat kelistrikan maupun daya isolasinya.

Teknologi irradiasi juga dapat memodifikasi polietilen menjadi produk polimer yang dapat menyusut volumenya apabila diberi perlakuan panas yang sering disebut sebagai heat shrinkable tube. Produk ini banyak digunakan dalam industri listrik untuk mengisolasi sambungan-sambungan listrik. Heat shrinkable tube juga sering digunakan dalam industri telekomunikasi untuk membungkus satuan-satuan kabel seperti satuan kabel telepon, agar terlindung dari pengaruh luar, lebih awet, aman serta dapat ditanam di bawah tanah.

eknologi irradiasi sangat efisien dan ekonomis untuk pembuatan polimer bahan isolasi kabel berdiameter kecil yang banyak dipakai dalam industri elektronika yang memerlukan akurasi tinggi, seperti komputer dan pesawat telekomunikasi. Untuk beberapa jenis produk barang elektronik, penggunaan kabel bermutu tinggi ini seringkali menjadi syarat mutlak, sehingga produk yang dihasilkannya benar-benar dapat diandalkan dan berdaya saing. Lapisan permukaan sangat tipis (membran) pada baterai perak oksida yang digunakan dalam jam digital maupun kalkulator, demikian juga permukaan floppy disks dan pita rekam video tape, diproses menggunakan teknologi irradiasi. Peneliti dari Jepang telah berhasil membuat membran polimer dari selulosa yang digunakan untuk sistim akustik mikrofon atau pembesar suara. Membran berkualitas tinggi ini sedang dikembangkan nilai komersialnya untuk pembuatan sound systems dan alat musik bermutu tinggi. Dalam bidang energi, polimer elektrolit padat (solid polymer electrolyte) dapat digunakan untuk pembuatan sel fotoelektro kimia. Polimer ini dibuat dari polietilen oksida (PEO) yang dikopel dengan kalium jodida (KJ) dan jodium (J2). Penelitian dalam bidang ini masih terus dikembangkan untuk mendapatkan suatu sistim polimer elektrolit padat yang kelak dapat digunakan sebagai baterai untuk keperluan sistim pembangkit listrik bertenaga matahari (solar energy).

Amperometri | Elektrokimia

a. Pengertian

Amperometri adalah salah satu metoda voltametri dengan memberikan potensial konstan pada elektroda kerja, serta arus diukur sebagai fungsi waktu. Secara harafiah, amperometri merupakan pengukuran arus. Dalam kimia elektroanalisis, konsentrasi analit menentukan nilai arusnya. Metode ini dilakukan berdasarkan elektrolisis sempurna dari analit. Pada metode ini analit dioksidasi dan direduksi secara sempurna pada permukaan elektroda kerja atau bereaksi sempurna dengan pereaksi yang dihasilkan oleh elektroda kerja.

b. Prinsip Kerja

Secara umum, proses yang terjadi pada elektroda dengan metode amperometri ialah sebagai berikut:

Gambar 6. Sel Amperometri

Ketika potensial diberikan pada elektroda kerja, analit yang terdapat dalam larutan mengalami reaksi reduksi sehingga konsentrasi analit yang dekat dengan elektroda kerja akan menurun. Sedangkan analit lain secara perlahan akan berdifusi kedalam larutan mendekati elektroda kerja, sehingga konsentrasi tetap. Jika potensial yang diberikan cukup tinggi, konsentrasi analit yang berada dekat dengan elektroda kerja akan bergantung pada laju rata-rata difusi. Arus yang dihasilkan disebut batas difusi. Pada saat analit tereduksi pada elektroda kerja, konsentrasi analit pada seluruh larutan akan perlahan-lahan menurun, bergantung pada ukuran elektroda kerja berbanding volum larutan.

c. Kelebihan & Kelemahan

Kelebihan analisis menggunakan metode ini antara lain:

• Sensitifitas pada saat titrasi amperometri sangat tinggi.
•  Pengukuran arus dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi analit secara langsung.
• Tidak diperlukan indikator pada titrasi amperometri.

 Kelemahan analisis menggunakan metode ini antara lain:

• Sulit untuk mengukur arus dari beberapa analit.
• Perubahan arus sensitif terhadap penambahan analit.

d. Contoh Aplikasi
Salah satu aplikasi dari metode amperometri ialah dalam ilmu biokimia yaitu dalam pembuatan biosensor yang digunakan untuk mendeteksi dan menganalisis kadar dari piruvat dan fosfat karena adanya enzim piruvat oksidase. Piruvat merupakan senyawa intermediet yang dihasilkan dalam proses glikolisis dan jalur piruvat dehidrogenase dimana berfungsi untuk proses produksi energi dalam tubuh. Piruvat ditemukan dalam organisme hidup dan merupakan nutrisi non esensial yang diproduksi didalam sel tubuh. Fungsi dari piruvat tersebut dalam tubuh sangatlah penting yaitu sebagai bagian dalam proses pembentukan energi. Apabila proses sintesis piruvat dalam tubuh terganggu maka, produksi energi pada tubuh pun akan terganggu. Energi tidak dapat terbentuk tanpa adanya piruvat.

Konduktometri | Elektometri

a. Pengertian

Merupakan metode yang menggunakan due elektroda inert dan konduktansi elektrolit antara kedua elektroda ini diukur. Metode konduktometeri dapat digunakan untuk mengikuti reaksi titrasi jika perbedaan antar konduktansi cukup besar sebelum dan sesudah penambahan reagen. Tetapan sel harus diketahui. Berarti selama pengukuran yang berturut– turut jarak elektrode harus tetap. Titrasi asam lemah terhadap basa lemah dapat dengan mudah dilaksanakan dengan cara konduktometri. Titrasi konduktometri sangat berguna bila hantaran  sebelum dan sesudah reaksi cukup banyak berbeda.

b. Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari konduktometri ini adalah sel hantaran dicelupkan kedalam larutan ion positif dan negative yang ada dalam larutan menuju sel hantaran menghasilkan sinyal listrik berupa hambatan listrik larutan. Hambatan listrik dikonversikan oleh alat menjadi hantaran listrik larutan.

Gambar 5. Rangkaian Alat Metode Konduktometri

             
Pengukuran daya hantar listrik dengan metode konduktometri ini memerlukan sumber listrik, sel untuk menyimpan larutan dan jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur tahanan larutan.

 1. Sumber listrik

 Hantaran arus DC (misal arus yang berasal dari batrei) melalui larutan merupakan proses faradai, yaitu oksidasi dan reduksi terjadi pada kedua elektroda. Sedangkan arus AC tidak memerlukan reaksi elektro kimia pada elektroda- elektrodanya, dalam hal ini aliran arus listrik bukan akibat proses faradai. Perubahan karena proses faradai dapat merubah sifat listrik sel, maka pengukuran konduktometri didasarkan pada arus nonparaday atau arus AC.

 2. Tahanan Jembatan

 Jembatan Wheatstone merupakan jenis alat yang digunakan untuk pengukuran daya hantar.

 3. Sel

 Salah satu bagian konduktometer adalah sel yang terdiri dari sepasang elektroda yang terbuat dari bahan yang sama. Biasanya elektroda berupa logam yang dilapisi logam platina untuk menambah efektifitas permukaan elektroda.    

c. Kelebihan & Kelemahan

Kelebihan analisis menggunakan metode ini antara lain:

• Proses titrasi tidak menggunakan indikator, karena pada titik keivalen sudah dapat  ditentukan dengan  daya hantar dari larutan tersebut.
• Dapat digunkan untuk titrasi yang berwarna
• Dapat digunakan untuk titrasi yang dapat menimbulkan pengendapatan
• Lebih praktis
• Lebih cepat atau waktu yang diperlukan lebih sedikit
• Untuk persen kesalahanya lebih kecil jika dibandingkan dengan titrasi volumetri

Kelemahan analisis menggunakan metode ini antara lain:

• Kurang bermanfaat untuk larutan dengan konsentrasi ionik terlalu tinggi, misalkan titrasi Fe³⁺ dengan KMnO₄, dimana perubahan hantaran sebelum dan sesudah titik ekivalen terlalu kecil bila dibandingkan dengan besarnya konduktansi total.
• Hanya dapat diterapkan pada larutan elektrolit saja
• Sangat dipengaruhi temperatur
• Peralatan cukup mahal
• Tidak bisa digunakan pada larutan yang sangat asam atau basa karena akan meleleh.

d. Contoh Aplikasi

Metode konduktometri digunakan salah satunya untuk analisis penentuan titik ekuivalen antara larutan HCl dan larutan NaOH dimana kedua larutan ini, merupakan penghantar listrik yang baik. Dimana akan dihasilkan nilai konduktivitas dari NaOH yang berbanding lurus dengan konsentrasi NaOH. Hal ini dapat terjadi karena Konduktivitas suatu larutan elektrolit pada setiap temperature hanya bergantung pada ion-ion yang ada, dan konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan elektrolit diencerkan, konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion pada per cm³ larutan untuk membawa arus. Jika semua larutan itu ditaruh antara dua elektroda yang terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh larutan, konduktansi akan naik selagi larutan diencerkan. Ini sebagian besar disebabkan oleh berkurangnya efek-efek antar ionic untuk elektrolit-elektrolit lemah. Arus mengalir dari katoda yang bermuatan negative ke anoda yang bermuatan positif. Sebagai pembawa arus adalah ion-ion dalam larutan. Selisih potensial antara kedua elektroda tersebut tidak boleh terlalu besar agar tidak terjadi elektrolisa. Sehingga semakin besar arus dan konsentrasi ion-ion didalam larutan maka semakin besar pula konduktivitasnya. Oleh karena itu setiap elektroda mempunyai factor tersendiri yang dimasukkan dalam perhitungan konduktivitas (cell constant K/cm).