KIMIAKU COUNTDOWN

Archives

HASIL DISKUSI TUGAS KIMIA 10

PERTANYAAN DAN JAWABAN TENTANG HASIL DISKUSI KIMIA 10

1)

DEFINISI KIMIA INDUSTRI

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Kimia Industri mencakup hal yang cukup luas. Pada bagian ini akan diperkenalkan mengenai Kimia Industri, yang akan dimulai berdasarkan akar katanya, yaitu Kimia dan Industri. Selanjutnya pada sub bab selanjutnya akan dibahas mengenai sistem manajemen dalam suatu industri, khususnya industri besar dimana pada bagian ini akan terlihat pembagian pelaksanaan tugas mulai dari tingkat pelaksana yang dalam hal ini diduduki oleh seseorang dengan klasifikasi pendidikan minimal Sekolah Menengah Kejuruan Teknik / STM sampai dengan tingkat manajer puncak dengan klasifikasi pendidikan minimal sarjana. Dengan demikian diharapkan dapat sebagai gambaran kompetensi yang diperlukan apabila seseorang bekerja pada bidang industri kimia.

Pengenalan tentang “Kimia-Industri” diawali dengan pembahasan berdasarkan asal katanya, yang dimulai dari kata “Industri” dan dilanjutkan dengan kata “Kimia”. Kata Industri merupakan suatu proses yang mengubah bahan-baku menjadi produk yang berguna atau mempunyai nilai-tambah, serta produk tersebut dapat digunakan secara langsung oleh konsumen sebagai pengguna akhir dan produk tersebut disebut dengan “produk-akhir”, selain itu produk dari industri tersebut dapat juga digunakan sebagai bahan baku oleh industri lain, yang disebut juga sebagai “produk-antara”. Kata produk dalam Kimia Industri tentunya melibatkan Industri yang menghasilkan zat kimia. Sedangkan bahan baku yang diproses dalam industri tersebut dapat diperoleh melalui proses penambangan, petrokimia, pertanian atau sumber-sumber lain. Hubungan antara bahan-baku dengan produk baik produk-akhir maupun produk-antara dapat dilihat pada gambar 1.1, dimana produk yangdihasilkan dari industri merupakan produk yang diperlukan oleh manusia dalam hal ini produk tersebut mempunyai nilai tambah.

gb-11

Sedangkan kata “kimia” dapat diartikan sebagai suatu proses dimana sebelum dan sesudah proses terjadi perubahan “identitas kimia” yang ditandai dengan perubahan unsur-unsur penyusunnya dan atau perubahan massa molekulnya ataupun struktur molekulnya, dimana proses tersebut pada umumnya disebut dengan “reaksi-kimia”. Bahan sebelum terjadinya proses reaksi kimia disebut dengan “reaktan”, hasil dari reaksi kimia tersebut disebut dengan “produk”, sedangkan proses reaksi-kimia yang memisahkan sebelum dan sesudah proses menggunakan simbol panah, sebagai contoh proses reaksi kimia pada persamaan [1.1] berikut:

pr-11

Pada persamaan [1.1], terjadi perubahan “identitas-kimia” dari reaktan cumene menjadi produk benzene dan propylene. Perubahan identitas kimia tersebut ditandai dengan berubahnya rumus molekul yang akan diikuti dengan perubahan Berat Molekulnya. Reaksi-kimia atau perubahan identitas kimia seperti pada reaksi [1.1] disebut dengan proses dekomposisi yaitu perubahan reaktan menjadi produk yang rumus molekul lebih sederhana. Kebalikan dari proses dekomposisi adalah kombinasi yaitu penggabungan reaktan menjadi produk dengan berat molekul yang lebih besar, jadi dalam hal ini, cumene sebagai produk, didapat dengan jalan mereaksikan Benzene dan Propylene.

Akan tetapi ada juga perubahan identitas-kimia yang tidak diikuti dengan perubahan Berat Molekul, sebagaimana yang terjadi pada persamaan reaksi [1.2].

pr-12

Pada reaksi persamaan [1.2] tidak terjadi perubahan berat molekul, akan tetapi terjadi perubahan konfigurasi dari molekulnya.

Peristiwa perubahan identitas-kimia atau reaksi kimia dapat terjadi pada kondisi fisis tertentu, misalnya suhu, tekanan ataupun pada fasa tertentu. Sebagai contoh proses pembuatan asam nitrat secara komersial dilaksanakan dari Oksida Nitrik (NO), sebagai bahan-baku, bahan-baku tersebut diproduksi dari oksidasi amonia pada fase gas, dengan reaksi sebagai mana ditunjukkan pada persamaan [1.3].

pr-13

Kondisi operasi reaktan masuk pada reaktor (alat yang merupakan tempat terjadi reaksi kimia) pada tekanan 8,2 atm dan suhu 227oC dengan komposisi 15% mol amonia pada udara. Apabila kondisi operasi tidak memenuhi, maka reaksi tidak akan terjadi. Sedangkan keadaan mula-mula dari udara sebagai bahan baku atau reaktan pada persamaan [1.3] berada pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu kamar (sekitar 27oC). Oleh karenanya, sebelum masuk (umpan) pada reaktor, maka udara harus diubah kondisi operasinya dulu dengan jalan menaikkan suhu dan tekanannya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang diperlukan untuk reaksi, yaitu 8,2 atm dan 227oC. Perubahan kondisi operasi ini dikatagorikan dengan “perubahan kondisi-fisis”. Dimana perubahan kondisi fisis ini tidak terjadi perubahan identitas kimia. Untuk merubah kondisi-fisis dari suatu bahan (zat) diperlukan peralatan (equipment), seperti peralatan “penukar-kalor” (heat exchanger) yang digunakan untuk merubah suhu, “kompresor” alat untuk menaikkan tekanan material fase gas dan lain-lain yang dibahas lebih lanjut pada bab-bab berikutnya.

Karena luasnya yang harus ditangani dalam bidang Kimia Industri, kemudian beberapa guru besar dibidang Teknik Kimia dari Massachusetts Institute of Technology yang bekerja dibidang Industri pada tahun 1910 mengelompokan bidang ini menjadi dua bagian besar, yaitu “Satuan-Proses” (Unit Process) dan “Satuan-Operasi” (Unit Operation), (Shreve, 1967). Permasalahan yang berhubungan dengan perubahan-perubahan yang bersifat fisika dalam Industri Kimia dikatagorikan dalam “Satuan-Operasi”, sedangkan perubahan yang bersifat kimia dimasukkan dalam kelompok “Satuan-Proses”.


Oleh sebab itu “Kimia-Industri” merupakan suatu proses yang merubah bahan baku menjadi suatu produk (kimia) yang mempunyai nilai tambah dimana dalam proses tersebut selain terjadi proses perubahan yang bersifat fisis (Satuan-Operasi) juga terjadi perubahan yang bersifat kimiawi (Satuan-Proses). Gabungan dari proses perlakuan fisik (physical treatment process) dan proses kimiawi (chemical treatment process) untuk mengubah bahan-baku menjadi produk, menjadi suatu kesatuan “sistem”, sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 1.2 dalam bentuk diagram-balok.

gb-12

Pada gambar 1.2, dapat dijelaskan bahwa bahan baku yang diambil dari sumber alam, mempunyai spesifikiasi yang tidak sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan pada proses perlakuan kimia, oleh karena itu sebelum masuk pada proses perlakuan kimia pada umumnya bahan baku dilakukan perlakuan fisika. Perlakuan fisika (sebagai bagian dari satuan operasi) yang dilakukan sebelum masuk pada perlakuan kimia antara lain:

1. Pengecilan ukuran (size reduction)
Proses ini dilakukan untuk bahan fase padat. Pada proses perlakuan kimia dengan sistem padat, umunya sangat dipengaruhi oleh luas permukaan dari bahan padat tersebut. Semakin luas permukaannya, maka perlakuan kimia akan semakin baik. Dimana luas permukaan dari suatu bahan padat berhubungan erat dengan ukuran dari bahan tersebut, artinya semakin kecil ukuran dari bahan padat, maka permukaannya
akan semakin luas. Selain berhubungan dengan perlakuan kimia, dengan ukruan bahan padat yang kecil, maka pengolahan akan lebih mudah, seperti pada proses pencampuran (mixing) dari beberapa bahan
padat akan didapat hasil yang lebih homogen. Disamping itu, juga akan mempermudah proses pengangkutan.

2. Pengangkutan bahan (material transport)
Dalam suatu industri besar, tempat bahan baku, peralatan (equipment) proses fisika, kimia maupun tempat produk pada umumnya berjauhan. Hal ini dapat disebabkan karena peralatan tersebut mempunyai ukuran yang cukup besar, disamping itu juga ada pertimbangan keselamatan dan kesehatan. Oleh karenanya untuk pendistribusian bahan baku, peralatan proses sampai dengan tempat penyimpanan produk diperlukan alat pengangkutan bahan (transportasi bahan). Alat pengakutan bahan ini dibagi berdasarkan fase dari bahannya, yaitu fase padat, cair dan gas. Misalnya untuk pengangkutan bahan padat
secara kontinyu digunakan konveyor (conveyor), bahan cair dengan pompa, sedangkan untuk bahan fase gas dapat digunakan kompresor yang dihubungkan melalui pipa-pipa, sehingga dalam suatu industri besar satu hal yang cukup penting juga adalah sistem pemipaan (piping system).

3. Proses Pemisahan (Separation process)
Dalam satuan operasi, salah satu bagian yang cukup memegang peranan adalah proses pemisahan. Bahkan prosentase peralatan yang ada dalam Kimia Industri adalah peralatan pemisah. Oleh karenanya, proses pemisahan dalam perlakuan fisika terjadi baik sebelum maupun sesudah perlakuan kimia. Pentingnya proses ini
disebabkan pada kenyataannya sangat jarang ada bahan yang mempunyai kemurnian tinggi, selalu mengandung ketidak-murnian (impuritas) atau “bahan-pengotor”. Ketidak-murnian dari bahan tersebut “mengganggu” perlakuan kimia, oleh karenanya diperlukan proses pemisahan. Kata mengganggu tersebut mempunyai arti yang bermacam-macam, ada kalanya adanya ketidak-murnian akan mengurangi “konversi” dari reaksi kimia, selain itu bahan-pengotor kadang-kadang akan menyebabkan racun (poisson) bagi “katalis” pada perlakuan kimia, atau ada kalanya ketidak-murnian akan menyebabkan terjadi “reaksi-samping”.

Dengan munculnya reaksi samping, maka produk dari hasil perlakuan kimia (reaksi) akan mempengaruhi pada kemurnian dari hasil reaksi. Oleh karenanya keluar dari perlakuan kimia, masih dilanjutkan lagi dengan proses pemisahan, agar didapat produk dengan kemurnian yang tinggi (sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan konsumen).

4. Perubahan fase (Change of phase)
Perlakuan kimia dilakukan pada fase tertentu, misalkan fase padat, cair atau gas. Dimana adakalanya fase dari bahan-baku atau reaktan tidak berada pada fase yang dispesifikasikan pada reaktor tersebut, oleh karenanya perlu dilakukan perubahan fase.

5. Pengubahan kondisi operasi
Selain diperlukan spesifikasi fase tertentu pada perlakuan kimia, juga diperlukan kondisi operasi tertentu, sebagaimana yang telah dijelaskan pada reaksi persamaan [1.3] yaitu pembuatan oksida nitrik (NO) dari amonia dan oksigen dapat berlangsung pada suhu 227oC dengan tekanan 8,2 atm.

Dengan demikian, secara lebih luas ilmu dalam bidang Kimia Industri merupakan Ilmu yang mempelajari konsepsi, sintesis, perancangan, pengujian dan pembesaran skala (scale up), pengoperasian dan pengendalian suatu proses kimia berskala industri, yang mengubah: keadaan, kandungan energi, struktur mikro dan komposisi kimia suatu bahan, dengan cara perlakuan fisika dan kimia (katalitik/non katalitik termokimia, biokimia & elektrokimia).


Sumber: www.chem-is-try.org

INDUSTRI DAN KLASIFIKASINYA

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Industri diklasifikasi menjadi 3 bagian, yaitu:

1.Industri dasar atau hulu

2.Industri hilir

3.Industri kecil

Sesuai dengan program Pemerintah untuk lebih memudahkan dalam pembinaannya, industri dasar dirinci menjadi Industri Kimia Dasar dan Industri Mesin dan Logam, Dasar, sedangkan industri hilir sering juga disebutkan dengan Aneka Industri.

Selain penggolongan tersebut industri juga diklasifikasikan menjadi 3, yaitu: industri primer, industri yang mengubah bahan mentah menjadi setengah jadi; industri sekunder, adalah industri yang merubah barang setengah jadi menjadi barang jadi; industri tertier, sebagian besar meliputi industri jasa ataupun industri lanjutan yang mengolah bahan industri sekunder.

Ciri masing-masing industri adalah sebagai berikut: Industri hulu mempunyai ciri-ciri padat modal, berskala besar, menggunakan teknologi maju dan teruji. Lokasinya selalu dipilih dekat dengan bahan baku yang mempunyai sumber energi sendiri, dan pada umumnya lokasi ini belum tersentuh pembangunan. Karena itu diperlukan perencanaan yang matang beserta tahapan pembangunan, mulai dari perencanaan sampai operasional.

gb7181

Dari sudut lain diperlukan pengaturan tata ruang, rencana pemukiman, pengembangan kehidupan perekonomian, pencegahan kerusakan lingkungan dan lain-lain. Pembangunan industri ini akan mengakibatkan perubahan lingkungan baik dari aspek sosial ekonomi dan budaya dan pencemaran.

Terjadi perubahan tatanan sosial, pola konsumsi, bentang alam, tingkah laku, habitat binatang, permukaan tanah, sumber air, kemunduran kualitas udara, pengurangan sumberdaya alam lainnya.

Industri hilir. Industri ini sebagai perpanjangan proses dari industri hulu. Pada umumnya industri ini mengolah bahan setengah jadi menjadi barang jadi. Lokasinya selalu diupayakan dekat pasar. Menggunakan teknologi madya dan teruji, Banyak menyerap tenaga kerja.

Industri kecil. Industri ini banyak berkembang di pedesaan maupun di kota. Industri kecil peralatannya sederhana. Walaupun hakekat produksi sama dengan industri hilir, tapi sistem pengolahannya lebih sederhana. Sistem tata letak pabrik, pengolahan limbah belum mendapat perhatian,Industri ini banyak menyerap tenaga kerja.


Sumber: www.chem-is-try.org

LIMBAH INDUSTRI

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah mengandung bahan pencemar yang bersifat racun dan bahaya. Limbah ini dikenal dengan limbah B3 (bahan beracun dan berbahaya).

Bahan ini dirumuskan sebagai bahan dalam jumlah relatif sedikit tapi mempunyai potensi mencemarkan/merusakkan lingkungan kehidupan dan sumber daya.

Bahan beracun dan berbahaya banyak dijumpai sehari-hari, baik sebagai keperluan rumah tangga maupun industri yang tersimpan, diproses, diperdagangkan, diangkut dan lain-lain.

Insektisida, herbisida, zat pelarut, cairan atau bubuk pembersih deterjen, amoniak, sodium nitrit, gas dalam tabung, zat pewarna, bahan pengawet dan masih banyak lagi untuk menyebutnya satu per satu. Bila ditinjau secara kimia bahan-bahan ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik.

Terdapat lima juta jenis bahan kimia telah dikenal dan di antaranya 60.000 jenis sudah dipergunakan dan ribuan jenis lagi bahan kimia baru setiap tahun diperdagangkan.

Sebagai limbah, kehadirannya cukup mengkhawatirkan terutama yang bersumber dari pabrik industriy Bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan sebagai bahan baku industri maupun sebagai penolong. Beracun dan berbahaya dari limbah ditunjukkan oleh sifat fisik dan kimia bahan itu sendiri, baik dari jumlah maupun kualitasnya.

Beberapa kriteria berbahaya dan beracun telah ditetapkan antara lain mudah terbakar, mudah meledak, korosif, oksidator dan reduktor, iritasi bukan radioaktif, mutagenik, patogenik, mudah membusuk dan lain-lain.

Dalam jumlah tertentu dengan kadar tertentu, kehadirannya dapat merusakkan kesehatan bahkan mematikan manusia atau kehidupan lainnya sehingga perlu ditetapkan batas-batas yang diperkenankan dalam lingkunganpada waktu tertentu.

Adanya batasan kadar dan jumlah bahan beracun danberbahaya pada suatu ruang dan waktu tertentu dikenal dengan istilah nilai ambang batas, yang artinya dalam jumlah demikian masih dapat ditoleransi oleh lingkungan sehingga tidak membahayakan lingkungan ataupun pemakai,Karena itu untuk tiap jenis bahan beracun dan berbahaya telah
ditetapkan nilai ambang batasnya.

Tingkat bahaya keracunan yang disebabkan limbah tergantung pada jenis dan karakteristiknya baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang Dalam jangka waktu relatif singkat tidak memberikan pengaruh yang berarti, tapi dalam jangka panjang cukup fatal bagi lingkungan,Oleh sebab itu pencegahan dan penanggulangan haruslah merumuskan akibat-akibat pada suatu jangka waktu yang cukup jauh.

Melihat pada sifat-sifat limbah, karakteristik dan akibat yang ditimbulkan pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang diperlukan langkah pencegahan, penanggulangan dan pengelolaan.


Sumber: www.chem-is-try.org

PENCEMARAN DAN LINGKUNGAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pembangunan industri di Indonesia berdasarkan konsepsi Wilayah Pusat Pertumbuhan Industri yang mencerminkan keterpaduan dan keterkaitan serta bertumpu pada potensi sumber daya alam dan energi. Atas dasar ini dilakukan dua macam pendekatakan yaitu pendekatan sektoral dan pendekatan regional. Pendekatan sektoral dilakukan melalui pembangunan industri dasar sedangkan pendekatan regional dilakukan melalui pengembangan wilayah industri, meliputi wilayah pusat pertumbuhan industri, zona industri, kawasan industri, pemukiman industri kecil dan sentra-sentra industri kecil.

Pada dasarnya pengembangan wilayah adalah usaha pembangunan daerah yang memperhitungkan keterpaduan program sektoral seperti pertanian, pertambangan, aspirasi masyarakat dan potensi loin dengan memperhatikan kondisi lingkungan.

Pembangunan industri dasar berorientasi pada lokasi tersedianya sumber pembangunan lain. Pada umumnya lokasi industri dasar belum tersentuh pembangunan, baik dalam arti kualitatif maupun kuantitatif bahkan masih bersifat alami. Adanya pembangunan industri ini akan mengakibatkan perubahan lingkungan seperti berkembangnya jaringan infra struktur dan akan menumbuhkan kegiatan lain untuk menunjang kegiatan yang ada.
Pembangunan di satu pihak menunjukkan dampak positif terhadap lingkungan dan masyarakat seperti tersedianya jaringan jalan, telekomunikasi, listrik, air, kesempatan kerja serta produknya sendiri memberi manfaat bagi masyarakat luas dan juga meningkatkan pendapatan bagi daerah yang bersangkutan. Masyarakat sekitar pabrik langsung atau tidak langsung dapat menikmati sebagian dari hasil pembangunannya. Di pihak lain apabila pembangunan ini tidak diarahkan akan menimbulkan berbagai masalah seperti konflik kepentingan, pencemaran lingkungan, kerusakan, pengurasan sumberdaya alam, masyarakat konsumtif serta dampak sosial lainnya yang pada dasarnya merugikan masyarakat.

Pembangunan industri pada gilirannya membentuk suatu lingkungan kehidupan zona industri. Dalam zona industri kehidupan masyarakat makin berkembang; zona industri secara bertahap dilengkapi pembangunan sektor ekonomi lain seperti peternakan, perikanan, home industry, dan pertanian sehingga diperlukan rencana pembangunan wilayah berdasarkan konsep tata ruang.

Tujuan rencana tata ruang ini untuk meningkatkan asas manfaat berbagai sumberdaya yang ada dalam lingkungan seperti meningkatkan fungsi perlindungan terhadap tanah, hutan, air, flora, fungsi industri, fungsi pertanian, fungsi pemukiman dan fungsi lain.

Peningkatan fungsi setiap unsur dalam lingkungan artinya meningkatkan dampak positif semaksimum mungkin sedangkan dampak negatif harus ditekan sekecil mungkin. Konsepsi pembangunan wilayah dengan dasar tata ruang sangat dibutuhkan dalam upaya pembangunan industri berwawasan lingkungan.


Sumber: www.chem-is-try.org

INDUSTRI SEBAGAI SUMBER PENCEMARAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pada dasarnya fungsi industri mengolah input menjadi output. Sebagai input meliputi bahan baku, bahan penolong, tenaga kerja mesin dan tenaga ahli dan lain-lain.

Pilihan klasifikasi industri tergantung pada jenis bahan baku sehingga pengelompokannya dapat dilakukan dengan mudah apakah suatu industri itu termasuk dalam kelompok industri primair, sekunder ataupun tertier.

Untuk beberapa hal industri primer dapat diidentifikasi sebagai industri hulu karena pada dasarnya industri itu mengolah bahan baku menjadi bahan setengah jadi, seperti pengolahan hasil pertanian,perkebunan, pertambangan dan obatobatan.

Sebagai output industri diklasifikasikan produk utama, sampingan dan limbah yang dapat diuraikan menjadi limbah bernilai ekonomis dan nonekonomis.

Penyelidikan sumber pencemaran dapat dilaksanakan pada input, proses maupun pada output-nya dengan melihat jenis dan spesifikasi limbah yang diproduksi.

Bagan 1 menggambarkan hubungan antara subkegiatan dengan kegiatan lain yang terdapat kemungkinan limbah diproduksi.

Pencemaran yang ditimbulkan industri karena ada limbah keluar pabrik mengandung bahan beracun dan berbahaya. Bahan pencemar keluar bersama bahan buangan melalui media udara, air dan bahan padatan,Bahan buangan yang keluar dari pabrik masuk dalam lingkungan dapat diidentifikasi sebagai sumber pencemar.

Sebagai sumber pencemar perlu diketahui jenis bahan pencemar yang keluar, jumlah dan jangkauannya. Antara pabrik satu dengan yang lain berbeda jenis, dan jumlahnya tergantung pada penggunaan bahan baku, sistem proses, dan cara kerja karyawan dalam pabrik.

Untuk mengidentifikasi industri sebagai pencemar maka perlu diketahui jenis industrinya, bahan baku, sistem proses dan pengolahan akhir.


Sumber: www.chem-is-try.org

SISTIMATIKA IDENTIFIKASI PENCEMARAN PADA PABRIK

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pengadaan : Bahan baku diangkut dari sumbemya menuju pabrik,Untuk hal tersebut perlu diketahui sifat bahan baku, bagaimana cara pengambilannya, di mana diambil, melalui apa diangkut dan bagaimana cara mengangkut terbuka atau tertutup merupakan keadaan yang perlu dikaji secara mendalam.

misalnya : sumber pengambilan bahan baku berdekatan dengan sumber mata air yang mengakibatkan konflik kepentingan. Kemudian pepyimpanan
bahan baku di mana dilakukan dan selama penyimpanan berlangsung harus diketahui sifat-sifatnya: mudah busuk, mudah berkarat dan lain-lain.

Praproses : Di antara bahan baku memerlukan proses pendahuluan sebelum dilakukan pengolahan. Bahan baku kayu untuk plywood perlu dipotong-potong dahulu, lalu dicuci, Pencucian memerlukan banyak air dan menimbulkan Lumpur.

Bahan baku ubi kayu mendapat perlakuan pendahuluan. Banyak bahan baku yang membutuhkan pencucian, pencampuran dengan bahan baku kimia, kemudian disimpan beberapa lama sampai pada waktunya diproses.

Proses : Pada waktu proses berlangsung perlu diteliti bagian yang banyak menggunakan air, menghasilkan bahan buangan antara bocoran dan jenis mesin yang dipergunakan. Dalam hal ini perlu dilihat bagian mana yang potensial menciptakan limbah dan penghasil limbah. Kemudian limbah ini memerlukan daur ulang.

Kalau masih bernilai ekonomis maka limbah tadi dikembalikan untuk memperoleh bahan yang masih bernilai ekonomi. Limbah yang tidak mempunyai nilai ekonomis, diolah sampai memenuhi syarat buangan, baru selanjutnya dibuang.

Produk : Produk suatu pabrik secara rinci dapat diklasifikasikan menjadi produk utama, produk sampingan, produk antara dan buangan. Produk sampingan dan antara memerlukan pengolahan lanjut, sedangkan buangan harus segera ditangani. Buangan akhir ini juga perlu diteliti apakah mempunyai nilai ekonomi atau tidak.

Bila masih terdapat nilai ekonomis maka limbah didaur ulang,sedangkan bila tidak mempunyai nilai ekonomis, limbah tersebut dibuang setelah memenuhi syarat buangan, Perlu pula diteliti tingkat ketrampilan dan kesadaran pimpinan perusahaan dan karyawan dalam menjaga kelestarian lingkungan.

Terjadinya penggunaan air yang berlebihan, tercecernya bahan dalam pabrik, timbulnya limpahan air yang seharusnya dapat dihindari, terdapatnya bocoran air yang seharusnya tidak perlu dan masalah lain yang serupa, menunjukkan bahwa perusahaan kurang tanggap terhadap lingkungan atau keterampilan mereka terbatas dalam menjalankan teknik produksi.

gb7191

Kualitas lingkungan pada suatu periode dan lokasi tertentu perlu diketahui dalam kaitannya dengan perencanaan proyek industri. Setiap industri yang akan berdiri pada lokasi tersebut harus mengetahui kondisi lingkungan sehingga kehadiran pabrik tidak menyebabkan rusaknya lingkungan. Monitoring terhadap pengaruh limbah pabrik dapat dilakukan setiap saat sampai kualitas lingkungan mengalami perubahan dan langkah yang dilaksanakan untuk menjaga kelestarian lingkungan.

Daya dukung lingkungan juga belum ditetapkan. Hal ini perlu dibuat dalam rangka menetapkan standar kualitas buangan. Kualitas yang ditetapkan seharusnya merupakan indikasi bahwa dalam kondisi tersebut lingkungan masih mampu menerima. Artinya dengan kualitas limbah tersebut kualitas lingkungan tidak mengalami perubahan.

Hubungan antara kualitas dan daya dukung lingkungan serta kualitas limbah merupakan hubungan yang saling ketergantungan dan perlu distandarkan.


Sumber: www.chem-is-try.org

INDUSTRI VERSUS LINGKUNGAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pencemaran terjadi akibat bahan beracun dan berbahaya dalam limbah lepas masuk lingkungan hingga terjadi perubahan kualitas lingkungan, Sumber bahan beracun dan berbahaya dapat diklasifikasikan:

  1. industri kimia organik maupun anorganik
  2. penggunaan bahan beracun dan berbahaya sebagai bahan baku atau bahan penolong
  3. peristiwa kimia-fisika, biologi dalam pabrik.

Lingkungan sebagai badan penerima akan menyerap bahan tersebut sesuai dengan kemampuan. Sebagai badan penerima adalah udara, permukaan tanah, air sungai, danau dan lautan yang masingmasing mempunyai karakteristik berbeda.

Air di suatu waktu dan tempat tertentu berbeda karakteristiknya dengan air pada tempat yang sama dengan waktu yang berbeda,Air berbeda karakteristiknya akibat peristiwa alami serta pengaruh faktor lain.

Kemampuan lingkungan untuk memulihkan diri sendiri karena interaksi pengaruh luar disebut daya dukung lingkungan. Daya dukung lingkungan antara tempat satu dengan tempat yang lain berbeda, Komponen lingkungan dan faktor yang mempengaruhinya turut menetapkan nilai daya dukung.

Bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan akan bereaksi dengan satu atau lebih komponen lingkungan. Perubahan komponen lingkungan secara fisika, kimia dan biologis sebagai akibat dari bahan pencemar, membawa perubahan nilai lingkungan yangdisebut perobahan kualitas.

Limbah yang mengandung bahan pencemar akan merubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada padanya, Oleh karena itu penting diketahui sifat limbah dan komponen bahan pencemar yang terkandung.

Pada beberapa daerah di Indonesia sudah ditetapkan nilai kualitas limbah air dan udara. Namun baru sebagian kecil. Sedangkan kualitas lingkungan belum ditetapkan. Perlunya penetapan kualitas lingkungan mengingat program industrialisasi sebagai salah satu sektor yang memerankan andil besar terhadap perekonomlan dan kemakmuran bagi suatu bangsa.

Penggunaan air yang berlebihan, sistem pembuangan yang belum memenuhi syarat, karyawan yang tidak terampil, adalah faktor yang harus dipertimbangkan dalam mengidentifikasikan sumber pencemar.

Produk akhir, seperti pembungkusan, pengamanan tabung dan kotak, sistem pengangkutan, penyimpanan, pemakaian dengan aturan dan persyaratan yang tidak memenuhi ketentuan merupakan sumber pencemar juga.


Sumber: www.chem-is-try.org

DAYA DUKUNG LINGKUNGAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Lingkungan secara alami memiliki kemampuan untuk memulihkan keadaannya, Pemulihan keadaan ini merupakan suatu prinsip bahwa sesungguhnya lingkungan itu senantiasa arif menjaga keseimbangannya.

Sepanjang belum ada gangguan “paksa” maka apapun yang terjadi, lingkungan itu sendiri tetap bereaksi secara seimbang” Perlu ditetapkan daya dukung lingkungan untuk mengetahui kemampuan lingkungan menetralisasi parameter pencemar dalam rangka pemulihan kondisi lingkungan seperti semula.

Apabila bahan pencemar berakumulasi terus menerus dalam suatu lingkungan, sehingga lingkungan tidak punya kemampuan alami untuk menetralisasinya yang mengakibatkan perubahan kualitas. Pokok permasalahannya adalah sejauh mana perubahan ini diperkenankan.

Tanaman tertentu menjadi rusak dengan adanya asap dari suatu pabrik, tapi tidak untuk sebahagian tanaman lainnya.

contoh : dengan buangan air pada suatu sungai mengakibatkan peternakan ikan mas tidak baik pertumbuhannya, tapi cukup baik untuk ikan lele dan ikan gabus.

Berarti daya dukung lingkungan untuk kondisi kehidupan ikan emas berbeda dengan daya dukung lingkungan untuk kondisi kehidupan ikan lelelgabus, Kenapa demikian, tidak lain karena parameter yang terdapat dalam air tidak dapat dinetralisasi lingkungan untuk kehidupan ikan emas.

Ada saatnya makhluk tertentu dalam lingkungan punya kemampuan yang luar biasa beradaptasi dengan lingkungan lain, tapi ada kalanya menjadi pasif terhadap faktor luar. Jadi faktor daya dukung tergantung pada parameter pencemar dan makhluk yang ada dalam lingkungan.


Sumber: www.chem-is-try.org

KUALITAS LINGKUNGAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pengaruh pencemar lingkungan diukur dengan perubahan kualitas lingkungan, Kualitas lingkungan ditetapkan pada suatu periode dan tempat tertentu. Kualitas adalah suatu numerik yang ditetapkan berdasarkan situasi dan kondisi tertentu dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang mempengaruhi lingkungan. Kualitas lingkungan mengalami perubahan pada suatu periode tertentu sesuai dengan interaksi komponen lingkungan.

Dengan adanya kegiatan baru dalam lingkungan timbul interaksi baru antara satu kegiatan atau lebih dengan satu atau lebih komponen lingkungan,Interaksi tersebut menyebabkan saling pengaruh mempengaruhi dan pada gilirannya akan menimbulkan dampak positip maupun negatip.

Masuknya limbah pada lingkungan, katakanlah air buangan pabrik kelapa sawit, masuk pada badan air tentu akan menimbulkan perubahan sekecil apa sekalipun.Perubahan ini dapat membuat air menjadi keruh, berwarna, berbau dan sebagainya atau sebaliknya tidak menimbulkan pengaruh yang berarti.

Bila limbah tidak memberikan perubahan kondisi air, berarti badan air masih mampu menetralisasinya. Artinya kualitas air belum mengalami perubahan yang berarti dan dengan demikian makhluk-makhluk dan tanam-tanaman dalam air hidup “tenteram” biasa.

Perlunya penetapan kualitas lingkungan adalah salah satu upaya untuk memantau kondisi lingkungan dan perubahannya akibat suatu kegiatan baru. Nilai kualitas ini berkaitan erat dengan kualitas limbah, Kualitas lingkungan diukur dari berbagai komponen yang ada dalam lingkungan, termasuk toleransinya.


Sumber: www.chem-is-try.org

DAMPAK PENCEMARAN TERHADAP LINGKUNGAN

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Pencemaran lingkungan berakibat terhadap kesehatan manusia,tata kehidupan, pertumbuhan flora dan fauna yang berada dalam jangkauan pencemaran. Gejala pencemaran dapat terlihat pada jangka waktu singkat maupun panjang, yaitu pada tingkah laku dan pertumbuhan. Pencemaran dalam waktu relatif singkat, terjadi seminggu sampai dengan setahun sedangkan pencemaran dalam jangka panjang terjadi setelah masa 20 tahun atau lebih.

Gejala pencemaran yang terjadi dalam waktu singkat dapat diatasi dengan melihat sumber pencemaran lalu mengendalikannya. Tanda-tanda pencemaran ini gampang terlihat pada komponen lingkungan yang terkena pencemaran. Berbeda halnya dengan pencemaran yang terjadi dalam waktu yang cukup lama. Bahan pencemar sedikit demi sedikit berakumulasi.

Dampak pencemaran semula tidak begitu kelihatan. Namun setelah menjalani waktu yang relatif panjang dampak pencemaran kelihatan nyata dengan berbagai akibat yang ditimbulkan. Unsur-unsur lingkungan,mengalami perubahan kehidupan habitat. Tanaman yang semula hidup cukup subur menjadi gersang dan digantikan dengan tanaman lain. Jenis binatang tertentu yang semula berkembang secara wajar beberapa tahun kemudian menjadi langka, karena mati atau mencari tempat lain.

Kondisi kesehatan manusia juga menunjukkan perubahan; misalnya, timbul penyakit baru yang sebelumnya tidak ada.Kondisi air, mikroorganisme, unsur hara dan nilai estetika mengalami perubahan yang cukup menyedihkan.

Bahan pencemar yang terdapat dalam limbah industri ternyata telah memberikan dampak serius mengancam satu atau lebih unsur lingkungan: Jangkauan pencemar dalam jangka pendek maupun panjang tergantung pada sifat limbah,jenis, volume limbah, frekuensinya dan lamanya limbah berperan.


Sumber: www.chem-is-try.org

HASIL DISKUSI TUGAS KIMIA 9

PERTANYAAN DAN JAWABAN TENTANG HASIL DISKUSI KIMIA 9

1)

METODA SPEKTROSKOPIK

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Penggunaan spektroskopi sebagai sarana penentuan struktur senyawa memiliki sejarah yang panjang. Reaksi nyala yang populer berdasarkan prinsip yang sama dengan spektroskopi. Di pertengahan abad ke-19, kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) dan fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) berkerjasama mengembangkan spektrometer (Gambar 13.2). Dengan bantuan alat baru ini, mereka berhasil menemukan dua unsur baru, rubidium dan cesium. Kemudian alat ini digunakan banyak kimiawan untuk menemukan unsur baru semacam galium, indium dan unsur-unsur tanah jarang. Spektroskopi ntelah memainkan peran penting dalam penemuan gas-gas mulia.

Metoda penyelidikan dengan bantuan spektrometer disebut spektrometri. Dengan sumber cahaya apapun, spektrometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor dan pencatat. Fungsi prisma adalah untuk memisahkan sinar polimkromatis di sumber cahaya menjadi sinar monokromatis, dan dengan demikian memainkan peran kunci dalam spektrometer.

Dalam spektrometer modern, sinar yang datang pada sampel diubah panjang gelombangnya secara kontinyu. Hasil percobaan diungkapkan dalam spektrum dengan absisnya menyatakan panjang gelombang (atau bilangan gelombang atau frekuensi) sinar datang dan ordinatnya menyatakan energi yang diserap sampel.

Gambar 13.2 Spektrometer yang dibuat oleh Bunsen dan Kirchhoff. Awalnya tetektor yang digunakan sangat sederhana (mata manusia).
Kemudian pelat fotografi digunakan dengan ekstensif.

a. Spektroskopi UV-VIS

Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul, informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya. Metoda ini sangat sensitif dan dengan demikian sangat cocok untuk tujuan analisis. Lebih lanjut, spetroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer. Menurut hukum ini, absorbans larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan konsentrasi larutannya c.

The Lambert-Beer law

log10 (I0/I) = εcd (13.3)

ε koefisien ekstingsi molar, yang khas untuk zat terlarut pda kondisi pengukuran. I0 dan I adalah intensitas cahaya setelah melewati pelarut murni dan larutan. I/I0 juga disebut dengan transmitans T??/p>

Contoh soal 13.1 Hukum Lambert-Beer

Suatu larutan dalam air senyawa X ditempatkan dalam sel berketabalan 1 cm dan absorbansnya pada λ = 366 nm ditentukan pada berbagai konsentrasi. Nilai transmitans dituliskan dalam tabel berikut.


c (10-4 mol dm-3)
T
0,80
0,420
1,20
0,275
1,60
0,175
2,00 0,110

Tentukan koefisien ekstingsi molar X.

Jawab


c (10-4 mol dm-3)
A
0,80
0,377
1,20
0,5 61
1,60
0,757
2,00 0,959

Hubungan linear didapatkan bila A diplotkan terhadap c, yang menunjukkan hukum Lambert-Beer dipenuhi. Kemiringan plotnya sekitar 4,9 x 103 dm3 mol-1 ??adi ε = (kemiringan)/d = 490 dm3 mol-1 ??

Dengan mengukur transmitans larutan sampel, dimungkinkan untuk menentukan konsentrasinya dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Karena spektroskopi UV-VIS sangat sensitif dan spektrometernya dapat dibuat dengan ukuran yang sangat kecil, metoda ini khususnya sangat bermanfaat untuk analisis lingkungan, dan khususnya cocok untuk pekerjaan di lapangan.

Hukum Lambert-Beer dipenuhi berapapun panjang gelombang sinar yang diserap sampel. Panjang gelombang sinar yang diserap oleh sampel bergantung pada struktur molekul sampelnya. Jadi spektrometri UV-VIS dapat digunakan sebagai sarana penentuan struktur. Sejak 1876, kimiawan Swiss-Jerman Otto Nikolaus Witt (1853-1915) mengusulkan teori empiris warna zat (yang ditentukan oleh panjang gelombang sinar yang diserap) dan struktur bagian-bagiannya. Menurut teori ini, semua senyawa berwarna memiliki beberapa gugus tak jenuh seperti yang diberikan di Gambar 13.3. Gugus fungsi semacam ini disebut dengan kromofor. Semua senyawa pewarna dan pigmen memiliki kromofor.

Terdapat beberapa faktor lain yang harus diperhatikan sehubungan dengan warna senyawa. Panjang konjugas linear adalah faktor yang penting. Misalnya, warna merah ß-karoten (Gambar 13.4) berasal dari sistem terkonjugasi, dan warna ini cocok dengan hasil perhitungan kimia kuantum.

Terdapat beberapa gugus fungsi, seperti -NR2, -NHR, -NH2, -OH dan -OCH3, yang memiliki efek memekatkan warna kromofornya. Semua ini disebut auksokrom.

Gambar 13.4 Struktur ß-karoten. Warna merah wortel dan tomat adalah akibat sistem terkonjugasi yang panjang ini.

Namun, tidak mungkin menyimpulkan struktur senyawa dari senyawa dari warnanya atau panjang gelombang sinar yang diserapnya.

b. Spektroskopi Infra merah (IR)

Dibandingkan dengan panjang gelombang sinar ultraviolet dan tampak, panjang gelombang infra merah lebih panjang dan dengan demikian energinya lebih rendah. Energi sinar inframerah akan berkaitan dengan energi vibrasi molekul. Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya. Vibrasi ulur dan tekuk adalah cara vibrasi yang dapat diekstitasi oleh sinar dengan bilangan gelombag (jumlah gelombang per satuan panjang) dalam rentang 1200-4000 cm-1.

Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu. Jadi daerah ini disebut daerah gugus fungsi dan absorpsinya disebut absorpsi khas. Gambar 13. 5 menunjukkan spektra IR tiga senyawa karbonil. Semua senyawa memiliki serapan kuat di rentang 1700-1750 cm-1.

Bilangan gelombang vibrasi ulur karbonil agak berbeda untuk aldehida, keton dan asam karboksilat, yang menunjukkan bahwa analisis bilangan gelombang karakteristik dengan teliti dapat memberikan informasi bagian struktur molekulnya. Di Tabel 13.1 serapan khas beberapa gugus ditabelkan. Serapan khas sungguh merupakan informasi yang kaya, tetapi anda harus ingat bahwa kekuatan absorpsi tidak memberikan informasi kuantitatif. Dalam hal ini, spektroskopi IR memang bersifat kualitatif, berbeda dengan spektrokopi UV-VIS dan NMR.

Seperti jelas terlihat di Gambar 13.5, di daerah di bawah 1600 cm-1, terdapat beberapa puncak yang berhubungan dengan overtone dan kombinasi tone beberapa serapan, selain frekuensi serapan ulur dan tekuk beberapa ikatan tunggal. Walaupun sukar untuk menandai setiap puncak, pola umumnya khas untuk senyawa tersebut seprti sidik jari orang. Jadi, daerah ini disebut dengan daerah sidik jari. Anda harus ingat bahwa kecocokan spektra IR dua senyawa adalah bukti tak terbantahkan bahwa dua senyawa tersebut identik. Karena pembandingan dapat dilakukan dengan spektrum yang telah direkam, di sini tidak diperlukan sampel standar seperti yang diperlukan dalam uji titik leleh campuran. Uji titik leleh campuran mulai jarang digunakan sejak berkembangnya spektroskopi IR.

Karena kayanya informasi dalam struktur senyawa organik, harus diakui

Gambar 13.5 Spektra IR tiga senyawa karbonil. (a) propanal CH3CH2CHO; (b) aseton CH3COCH3; (c) asam propanoat CH3CH2COOH

Tabel 13.1 Serapan khas beberapa gugus.

bahwa spektra IR informasinya tak sekaya spektra NMR. Namun, spektroskopi IR tetap, akan tetap merupakan satu dari teknik yang paling sering digunakan untuk mendapatkan informasi struktur berbagai tipe senyawa. Keuntungan spektroskopi IR dibanding NMR adalah pengukurannya mudah dan sederhana, dan spektra IR tidak terlalu dipengaruhi oleh kondisi pengukuran.

Contoh soal 13.2 Spektrum IR

Di Gambar 13.5, ditunjukkan spektra IR (a) propanal CH3CH2CHO??b) aseton (CH3)2CO dan (c) asam propanoat CH3CH2COOH. Tandai puncak-puncak yang ditandai dengan angka (1) dan (2) untuk setiap senyawa.

Jawab (a) (1) C-H ulur (aldehida); (2) C=O ulur (b) (1) C-H ulur (2) C=O ulur (c) (1) O-H ulur; (2) C=O ulur.


Sumber: www.chem-is-try.org

SPEKTROSKOPI NMR

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

a. Prinsip

Banyak inti (atau lebih tepat, inti dengan paling tidak jumlah proton atau neutronnya ganjil) dapat dianggap sebagai magnet kecil. Inti seperti proton (1H atau H-1) dan inti karbon-13 (13C atau C-13; kelimpahan alaminya sekitar 1%). Karbon -12 (12C), yang dijadikan standar penentuan massa, tidak bersifat magnet.

Bila sampel yang mengandung 1H atau 13C (bahkan semua senyawa organik) ditempatkan dalam medan magnet, akan timbul interaksi antara medan magnet luar tadi dengan magnet kecil (inti). Karena ada interaksi ini, magnet kecil akan terbagi atas dua tingkat energi (tingkat yang sedikit agak lebih stabil (+) dan keadaan yang kurang stabel (-)) yang energinya berbeda. Karena dunia inti adalah dunia mikroskopik, energi yang berkaitan dengan inti ini terkuantisasi, artinya tidak kontinyu. Perbedaan energi antara dua keadaan diberikan oleh persamaan.

E = γhH/2π(13.4)

H kuat medan magnet luar (yakni magnet spektrometer), h tetapan Planck, γ tetapn khas bagi jenis inti tertentu, disebut dengan rasio giromagnetik dan untuk proton nilainya 2,6752 x 108 kg-1 s A (A= amper)??

Bila sampel disinari dengan gelombang elektromagnetik ν yang berkaitan dengan perbedaan energi E, yakni,

E = hν (13.5)

inti dalam keadaan (+) mengabsorbsi energi ini dan tereksitasi ke tingkat energi (-). Proses mengeksitasi inti dalam medan magnetik akan mengabsorbsi energi (resonansi) disebut nuclear magnetic resonance (NMR)??

Frekuensi gelombang elektromagnetik yang diabsorbsi diungkapkan sebagai fungsi H.

ν = γH/2π(13.6)

Bila kekuatan medan magnet luar, yakni magnet spektrometer, adalah 2,3490 T(tesla; 1 T = 23490 Gauss), ν yang diamati sekitar 1 x 108 Hz = 100 MHz??ilai frekuensi ini di daerah gelombang mikro.

Seacara prinsip, frekuensi gelombang elektromagnetik yang diserap ditentukan oleh kekuatan magnet dan jenis inti yang diamati. Namun, perubahan kecil dalam frekuensi diinduksi oleh perbedaan lingkungan kimia tempat inti tersebut berada. Perubahan ini disebut pergeseran kimia.

Dalam spektroskopi 1H NMR, pergeseran kimia diungkapkan sebagai nilai relatif terhadap frekuensi absorpsi (0 Hz) tetrametilsilan standar (TMS) (CH3)4Si??ergeseran kimia tiga jenis proton dalam etanol CH3CH2OH adalah sekitar 105??25 dan 490 Hz bila direkam dengan spektrometer dengan magnet 2 1140 T (90 MHz) (Gambar 13.6(a))??arena frekuensi absorpsi proton adalah 0,9 x 108Hz (90 MHz), pergeseran kimia yang terlibat hanya bervariasi sangat kecil.

Gambar 13.6 1H spektra NMR etanol CH3CH2OH (a) spektrum resolusi rendah,
(b) resolusi tinggi. Garis bertangga adalah integral intensitas absorpsi.

Frekuensi resonansi (frekuensi absorpsi) proton (atau inti lain) sebanding dengan kekuatan magnet spektrometer. Perbandingan data spektrum akan sukar bila spektrum yang didapat dengan magnet berbeda kekuatannya. Untuk mencegah kesukaran ini, skala δ, yang tidak bergantung pada kekuatan medan magnet, dikenalkan. Nilai δ didefinisikan sebagai berikut.

δ = (ν/ν) x 106 (ppm) (13.7)

ν perbedaan frekuensi resonansi (dalam Hz) inti yang diselidiki dari frekuensi standar TMS (dalam banyak kasus) dan ν frek uensi (dalam Hz) proton ditentukan oleh spektrometer yang sama. Anda harus sadar bahwa Hz yang muncul di pembilang dan penyebut persamaan di atas dan oleh karena itu saling meniadakan. Karena nilai ν/ν sedemikian kecil, nilainya dikalikan dengan 106. Jadi nilai δ diungkapkan dalam satuan ppm.

Untuk sebagian besar senyawa, nilai δ proton dalam rentang 0-10 ppm. Nilai δ tiga puncak etanol di Gambar 13. 6 adalah 1,15; 3,6 dan 5,4??

Penemuan pergeseran kimia memberikan berbagai kemajuan dalam kimia. Sejak itu spektroskopi NMR telah menjadi alat yang paling efektif untuk menentukan struktur semua jenis senyawa. Pergeseran kimia dapat dianggap sebagai ciri bagian tertentu struktur. Misalnya, pergeseran kimia proton dalam gugus metil sekitar 1 ppm apappun struktur bagian lainnya. Lebih lanjut, seperti yang ditunjukkan di Gambar 13.6, dalam hal spektra 1H NMR, intensitas sinyal terintegrasi sebanding dengan jumlah inti yang relevan dengan sinyalnya. Hal ini akan sangat membantu dalam penentuan struktur senyawa organik.

Selingan- Penemuan pergeseran kimia

Tahun 1964 adalah tahun yang tidak terlupakan sejarah kimia organik Jepang. Spektroskopi NMR awalnya diteliti oleh fisikawan yang tertarik pada sifat magnetik inti. Pengamatan pertama sinyal NMR dilakukan secara independen dan hampir simultan oleh dua fisikawan Amerika Felix Bloch (1905-1983) dan Edward Mills Purcell (1912-1987). Keduanya mendapatkan hadiah Nobel tahun 1952.

Menurut teori ini, frekuensi resonansi proton air dan parafin (hidrokarbon) identik sepanjang inti, proton yang sama yang diukur. Namun, beberapa perbedaan kecil mungkin diamati antara nilai satu frekuensi resonansi dua sampel. Pertanyaan yang timbul adalah apakah perbedaan ini adalah sifat khas alami, atau karena ketidakpastian percobaan.

Tak sengaja masalah ini diketahui oleh kimiawan yang kemudian menyarankan agar mereka mengukur spektrum etanol, dengan mengatakan bahwa etanol memiliki dua jenis proton, satu seperti air dan satunya seperti parafi. Saran ini diterima dan hasilnya sungguh menakjubkan. Jadi, pergeseran kimia ditemukan akibat kerjasama fisika dan kimia.

Contoh soal 13.3 spektrum 1H NMR

Sketsakan bentuk kira-kira spektrum 1H NMR 1-propanol CH3CH2CH2OH, dan identifikasi asal tiap sinyal. Prosedur ini disebut dengan penandaan (assignment).

Jawab

Pola spektrumnya dekat dengan pola spektrum etanol kecuali satu sinyal tambahan dari -CH2. Sinyal ini diharapkan muncul antara δ 1 dan δ 5 di Gambar 13.5. Anda harus memperhatikan bahwa proton dekat atom oksigen akan beresonansi pada medan rendah (yakni spektrum sisi kiri).

b. Kopiling spin-spin

Bahkan bila pergeseran kimia adalah satu-satunya informasi yang dihasilkan oleh spektroskopi NMR, nilai informasi dalam penentuan struktural senyawa organik sangat besar maknanya. Selain itu, spektroskopi NMR dapat memberikan informasi tambahan, yakni informasi yang terkait dengan kopling spin-spin.

Sebagaimana sudah Anda pelajari, tingkat energi inti (yakni, proton) terbelah menjadi keadaan berenergi tinggi dan rendah. Selain itu, tingkat-tingkat energi ini membelah lebih lanjut karena interaksi dengan inti tetangganya (inti-inti adalah magnet-magnet sangat kecil juga). Pembelahan ini sangat kecil tetapi akan memiliki akibat yang penting, yakni, pembelahannya tidak dipengaruhi oleh kekuatan medan magnet spektrometer. Pembelahannya hanya bergantung pada interaksi inti-inti.

Bila spektrum 1H NMR etanol diukur dengan kondi si lebih baik (uakni resolusi lebih baik), sinyal CH3- dan CH2- tebelah menjadi multiplet (Gambar 13.6(b)). Pembelahan ini karena adanya kopling spin-spin antar proton. Spektra yang menunjukkan pembelahan kopling spin-spin ini disebut spektra resolusi tinggi. Sedang spektra yang tidak menunjukkan pembelahan ini disebut spektra resolusi rendah.

Latihan

Pertanyaan 13.1 Prediksi spektrum 1H NMR

Gambarkan sketsa spektra 1H NMR resolusi rendah dengan grafik batang.

(a) etil asetat CH3COOCH2CH3, (b) isopropil asetat CH3COOCH(CH3)2

Jawab 13.1

Lihat Gambar berikut, angka di samping angka dalam tanda kurung menunjukkan jumlah proton yang relevan.


Sumber: www.chem-is-try.org

PANDANGAN BARU TENTANG MATERI

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Sejak modernisasi kimia di akhir abad 18, kimia selalu dan dengan cepat berkembang. Karena dasar dari perkembangan ini adalah teori atom/molecular, kita dapat menyebut 200 tahun perkembangan ini sebagai era kimia molecular. Dengan terbitnya abad 21, kimia telah meraih sukses dalam meluaskan lingkup kajiannnya. Peran interaksi lemah telah dikenali, dan prosepek baru kimia supramolekular telah terbuka. Di pihak lain, kimia mempunyai peran besar untuk melestarikan lingkungan, dan kita harus mencari cara agar alam dan manusia dapat berdampingan dengan langgeng, yang dalam terminologi modern disebut masyarakat berkelanjutan sustainable societies. Banyak yang kimia dan kimiawab harus lakukan.

a. Deteksi interaksi lemah

Dari kelahiran kimia modern sejak akhir abad 18 sampai akhir abad 20, kimia lebih berbasisikan pada molekul yang terdiri atas atom-atom dan ikatan ionik dan kovalen yang mengikat atom-atom tersebut. Struktur, sifat dan fungsi telah dijelaskan dari sudut pandang molekul. Telah dianggap otomatis, bila orang mengenal molekul, maka sisfat dan fungsinya akan dikenal pula. Kimia yang didasarkan atas asumsi ini mungkin dapat disebut dengan kimia molekular.

Namun, terdapat beberapa kimiawan yang menganggap pandangan seperti itu mungkin terlalu menyederhanakan. Bahkan sejak 1920 an, telah dikenali material yang struktur dan sifatnya tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang molekul. Di waktu itu, konsep ikatan hidrogen dengan berhasil telah digunakan untuk menjelaskan penggabungan parsial asam asetat dan air. Ikatan hidrogen tidak dapat dimasukkan dalam lingkup terori valensi yang diformulasikan oleh Kekulé. Walaupun ikatan hidrogen dalam kekuatannya hanya 1/10 ikatan kovalen normal, ikatan ini memungkinkan molekul terikat secara lemah satu sama lain. Dari sudut pandang ini, ikatan hidrogen dapat disebut suatu jenis ikatan kimia.

Konsep lain, gaya antarmolekul atau van der Waals dikenalkan untuk menjelaskan fakta molekul non polar semacam H2 mengkristal pada temperatur yang sangat rendah. Gaya dorong ikatan ion, yakni gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Gaya van der Waals berbanding terbalik dengan jarak pangkat enam, dan dengan demikian kekuatannya berbeda.

b. Senyawa klatrat

Bila senyawa hidrokarbon alifatik seperti oktana C8H18 ditambahkan pada larutan urea H2NCONH2, batang-batang kristal yang cantik akan mengendap. Kristal ini terdiri atas urea dan oktana, tetapi perbandingannya tidak bilangan bulat. Lebih lanjut dengan pemanasan yang pelahan, kristalnya akan terdekomposisi menjadi urea dan oktana. Fakta-fakta ini mengindikasikan bahwa kedua komponen tidak terikat dengan ikatan kovalen atau ionik biasa.

Struktur kristalnya (yang pada waktu itu disebut adduct urea) dielusidasi dengan analisis kristalografi sinar-X.. Berdasarkan hasil analisis ini, molekul urea membentuk rantai ikatan hidrogen, dan rantai ini membentuk spiral, yang menyisakan kolom kosong di tengahnya. Molekul-molekul oktana terjebak di dalam kolom kosong ini, dan tetap tinggal dalam ruang ini karena adanya interaksi lemah.

Dalam senyawa seperti ini, ada interaksi lemah yang di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Senyawa-senyawa seperti ini disebut dengan senyawa inklusi atau klatrat. Senyawa yang perannya mirip dengan urea dalam contoh tadi disebut inang atau tuan rumah , dan yang mirip perannya dengan oktana disebut tamu. Demikianlah cabang baru kimia, kimia tuan rumah tamu (host guest chemistry) muncul.

Sebelum ditemukan adduct urea, senyawa inklusi yang terdiri atas hidrokuinon (senyawa ini digunakan sebagai reduktor dalam fotografi) sebagai tuan rumah telah menarik perhatian besar. Bedasarkan struktur yang diungkap dari analisis kristalografi sinar-X, tiga molekul hidrokuinon me njadi tuan rumah yang menjebak satu molekul tamu-metanol. Rumus molekul klatrat ini adalah CH3OH·3C6H4(OH)2. Hidrokuinon dapat juga menjebak tamu lain seperti argon.

c. Penemuan eter mahkota

Senyawa klatrat semacam urea dan hidrokuinon sungguh merupakan kejutan bagi kimiawan. Namun, harus diakui bahwa dalam kristal tamu dan tuan rumahnya harus berdekatan. Dalam kasus semacam ini, intetraksi lemah mungkin terjadi, walaupun interaksi semacam ini di luar lingkup ikatan kimia konvensional. Namun, situasinya akan berbeda di larutan

Sekitar tahun 1967, kimiawan Amerika Charles J. Pedersen (1904-1989) mendapatkan eter siklik sebagai produk samping salah satu reaksi yang dia pelajari. Ia mempelajari dengan baik sifat-siaft aneh eter ini. Senyawa ini sukar larut dalam metanol, tetapu menjadi mudah larut bila ia menambahkan garam natrium dalam campurannya. Lebih lanjut, larutan dalam benzen eter ini dapat melarutkan kalium dikromat K2Cr2O7 dan menunjukkan warna ungu yang antik. Ia sangat bingung menjelaskan fenomena-fenomena ini, mengatakan bahwa ion natrium atau kalium nampak masuk dalam rongga di pusta molekul ini (Gambar 14. 1).

(a) eter mahkota dibenzo -18 bebas. (b) eter mahkota dibenzo -18 yang menangkap ion K+.

Dari “Crown Ethers & Cryptands” oleh G. Gokel, Royal Society of Chemistry, 1991

Beberapa tahun kemudian terbukti bahwa ide Pedersen ternyata benar, dan memang, kation terjebak dalam rongga molekulnya. Dia mengusulkan nama senyawa ini eter mahkota karena bentuk molekulnya mirip mahkota, dan usulnya ini diterima masyarakat kimia dunia. Di tahun 1987, bersama dengan kimiawan Amerika lain Donald James Cram (1919-2001) dan kimiawan Perancis Jean-Marie Lehn (1939-), Pedersen dianugerahi hadiah Nobel Kimia.

d. Kimia susunan molekular (molecular assemblies)

Interaksi antara eter mahkota dan kation logam alkali disebut dengan interaksi lemah dari sudut pandang ikatan kimia konvensional. Terbukti kemudian bahwa interaksi seperti ini, yang ada tidak hanya dalam kristal tetapi juga dalam larutan, lebih umum dari yang diharapkan. Produk alam valinomisin, yang dietemukan dalam waktu yang sama, dapat juga digunakan untuk menangkap dan mentransport ion, dan lebih lanjut, membawa kation logam alkali kedalam makhluk hidup melalui membran. Senyawa dengan fungsi semacam itu disebut ionofor. Kemiripan struktur antara valinomisin, suatu produk alam, dan eter mahkota, produk sintetis, sangat nyata walaupun kedua senyawa ini berbeda asalnya (Gambar 14.2).

Gambar 14.2 Ionofor yang dapat menangkap dan mentransport ion.
a) senyawa sintetis eter dibenzo-18- mahkota -6.
(b) senyawa alam: valinomisin (antibiotik)

Paralel dengan penemuan ionofor, suatu gerakan untuk menyatukan kimia dan ilmu hayati, dan kimia anorganik dan ilmu hayati, muncul di pertengahan akhir abad 20. Isyarat penting untuk memahami mekanisme kehidupan adalah mempelajari proses (reaksi) dalam berbagai susunan produk alam yang membentuk kompleks atau membran yang mengikuti aturan tertentu. Isyarat penting lain adalah interaksi lemah antara produk-produk alam, yakni pembentukan sel, reaksi katalitik yang melibatkan kompleks substrat- enzim dan ko-enzim, dan interaksi antara hormon atau obat dan reseptor.

Untuk malacak isyarat tersembunyi ini, kimia organik dan anorganik harus memainkan peran. Cabang baru sains yang tujuannya menyatukan kimia organik dan ilmu hayati ini disebut kimia bioorganik.

Sifat khas zat yang mengatur kehidupan, misalnya enzim, adalah gugus fungsi yang biasanya didiskusikan di kimia organik. Namun, terdapat banyak kasus fungsinya lebih rumit. Da lam beberapa kasus zat ini mengandung unsur transisi di pusat aktifnya, yang kemudian melahirkan perkawinan antara kimia anorganik dan ilmu hayati, dan cabang sains baru, kimia bioanorganik lahir.

Baik kimia bioorganik maupun bioanorganik mencakup tidak hanya molekul konvensional tetapi juga semua jenis susunan yang terbentuk dengan interaksi lemah di antara berbagai spesi kimia (molekul dan ion, dsb). Mungkin dapat dikatakan bahwa kimia bioorganik dan bioanorganik secara khusus membahas susunan ini.

e. Kimia supramolekul

Kini karena peran susunan itu sangat penting, mungkin lebih baik bila kita beri susunan tersebut nama yang tepat.. Lehn mengusulkan nama “supramolekul” dan nama ini secara luas diterima di masyarakat kimia. Jadi kimia yang mempelajari supramolekul disebut dengan kimia supramolekul.

Mungkin orang mengira bahwa supramolekul memiliki keteraturan yang lebih rendah dari molekul konvensioanl karena gaya yang mengikat partikel-partikel konstituen dalam supramolekul adalah interaksi lemah bukannya ikatan kimia yang kuat. Namun, ini justru kekeliruan. Interaksi lemah dalam supramolekul keselektifannya sangat tinggi, dan ini mirip dengan interaksi antara enzim dengan substratnya yang dapat diumpamakan dengan hubungan antara anak kunci dan lubangnya. Interaksi intermolekul ini mungkin sangat tinggi keteraturannya.

Di abad 21 ini diharapkan kimia molekular dan supramolekular akan berkembang secara paralel.. Kimia supramolekul akan menambah dalam tidak hanya pemahaman kita akan makhluk hidup tetapu juga riset kita dalam bidang kimia molekular. Juga harus diakui bahwa semua molekul pasti akan berinteraksi dengan molekul di sekitarnya. Molekul yang terisolasi hanya mungkin ada di ruang kosmik.


Sumber: www.chem-is-try.org

KESETIMBANGAN DENGAN ALAM

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

a. Efek “skala besar” zat

Walaupun sukar untuk meramalkan arah dan lingkup perkembangan kimia abad 21, jelas bahwa kimia di abad 21 harus menjaga kesetimbangan yang baik dengan alam. Lebih lanjut, kimia harus mengembalikan lingkungan yang pada derajat tertentu telah rusak. Kimia dan industri kimia sebelum pertengahan abad 20 dibiarkan berkembang tanpa batasan dan pertanggungjawaban. Kerusakan yang diakibatkan oleh perkembangan itu meluas di mana-mana.

Baru pada pertengahan abad 20 itulah kita menyadari bahwa kita telah kehilangan banyak akibat perkembangan industri kimia yang cepat dan ekstensif. Tetapi orang yang menyadari masalah ini masih sedikit. Lebih-lebih, tanggapan pemerintah dan masyarakat ilmiah tidak juga segera. Namun, untungnya dengan waktu orang menyadari bahwa ada masalah.

Di awal gerakan lingkungan, efek langsung seperti kerusakan lingkungan di dekat pabrik yang menjadi perhatian. Perlu beberapa waktu sebelum orang mengkritisi industrinya.

Indikasi awal dampak kerusakan lingkungan oleh produk tertentu bukan polusi di daerah industri atau perkotaan, tetapi kerusakan alam yang lebih luas yang diisukan oleh ekologis Amerika Rachel Carson (1907-1964). Ia mempublikasikan buku “Silent Spring” (Gambar 14. 3) di tahun 1962 yang kemudian menjadi buku terlarus di berbagai negara. Buku ini dengan jelas memaparkan dampak penggunaan bahan kimia yang berlebihan di pertanian, khususnya bahan kimia yang mengandung khlorin.

Gambar 14.3 Buku “Silent Spring” yang memberi peringatan pada dunia.

Kemudian dampak defolian (zat yang digunakan untk menggugurkan daun) yang digunakan dalam Perang Vietnam oleh tentara Amerika menjadi isu sosial yang serius. Isu yang lebih serius sekarang adalah kerusakan lapisan ozon oleh freon dan efek rumah kaca (pemanasan global) yang disebabkan oleh karbondioksida. Masalah pemanasan global sangat berkait dengan masalah energi. Berapa banyak energi yang dapat dan harusnya kita gunakan adalah masalah serius yang menantang kita.

Ada poin umum dalam masalah-masalah yang didiskusikan di atas. Sebab utama adalah fakta bahwa jumlah zat yang melimpah telah didifusikan ke lingkungan. Sejumlah kecil bahan pertanian, freon atau defolian yang dibuat di laboratorium mungkin tidak akan berakibat serius bila terdifusi ke lingkungan. Kerusakannya akan terlokalisasi. Namun, bila zat ini diproduksi dalam skala raksasa dan didifusikan di seluruh dunia, akan muncul masalah serius. Mungkin dapat kita sebut “efek skala besar” yang disebabkan difusi zat kimia.

Untuk memprediksi “efek skala besar” zuatu zat, pengetahuan yang didapatkan dari mempelajari kimia molekular sejumlah kecil zat tidak akan cukup. Sebelum memproduksi dan mendifusikan sejumlah besar zat, orang yang menggunakan dan kimiawan yang membuatnya harus tahu dan mempertimbangkan apa yang akan terjadi bila sejumlah besar zat itu dilepaskan ke lingkungan.

b. Kimia lingkungan

Usaha-usaha untuk melindungi bumi dari kerusakan lebih lanjut melahirkan cabang kimia baru, yakni kimia lingkungan. Apa yang dapat kimia lakukan untuk memperbaiki lingkungan bergantung pada situasinya. Dalam isu kerusakan lapisan ozon, kimia memerankan peran menentukan dari awal. Kimiawanlah yang mendeteksi adanya masalah dan yang mengusulkan metoda untuk memecahkan masalah ini. Sudah sejak tahun 1974, kimiawan Amerika Sherwood Roland (1927-) memprediksikan kemungkinan destruksi lapisan ozon. Kebenarannya dibuktikan tahun 1985, dan isu ini kemudian berpindah dari kimia ke politik. Setelah banyak diskusi dan negosiasi, persetujuan final dicapai di skala dunia, dan diputuskan melarang penggunaan freon.

Gambar 14.4 F. Sherwood Rowlan d (1927-)
Pemenang Nobel Kimia (1995)

Di tahun 1995, hadiah Nobel kimia dianugerhakan ke tiga kimiawan termasuk Rowland yang telah memberikan sumbangan bear pada kimia lingkungan. Merupakan hal penting bahwa kimiawan dalam bidang kimia baru ini diberi hadiah Nobel. Ini juga menunjukkan bahwa dunia mulai mengenal pentingnya kimia lingkungan.

Peran kimia dalam isu energi juga sangat besar. Perlu segera dilakukan reduksi konsumsi bahan bakar fosil untuk menjaga lingkungan dan sumber daya alam. Kimia dapat menyumbangkan banyak hal untuk memecahkan isu energi dengan memproduksi sel surya yang efisien atau dengan mengembangkan kimia C1 yang bertujuan mengubah senyawa satu atom karbon seprti karbon dioksida menjadi bahan bakar, dsb.

Sebagai kesimpulan, peran kimia adalah untuk mengendalikan agar masyarakat berkelanjutan dapat dicapai. Masyarakat berkelanjutan adalah slogan yang indah. Namun, untuk mencapainya bukan hal sederhana. Kita percaya kimia dapat berkontribusi besar untuk merealisasikan masyarakat berkelanjutan itu.


Sumber: www.chem-is-try.org

SINTESIS BAHAN ANORGANIK INDUSTRI

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Karena struktur senyawa anorganik biasanya lebih sederhana daripada senyawa organik, sintesis senyawa anorganik telah berkembang dengan cukup pesat dari awal kimia modern. Banyak pengusaha dan inventor secara ekstensif mengeksplorasi sintesis berbagai senyawa yang berguna. Dengan kata lain sintesis senyawa anorganik bermanfaat besar secara aktif dilakukan sebelum strukturnya atau mekanisme reaksinya diklarifikasi. Beberapa contoh khas diberikan di bawah ini.

a. Natrium karbonat Na2CO3

Sepanjang sejarah industri kimia, persediaan natrium karbonat Na2CO3, soda, merupakan isu penting. Soda adalah bahan dasar penting bukan hanya untuk keperluan sehari-hari (seperti sabun) tetapi juga untuk produk industri yang lebih canggih (seperti gelas).

Di waktu lampau soda didapatkan dari sumber alami, dan kalium karbonat K2CO3, yang juga digunakan dalam sabun, didapatkan dalam bentuk abu kayu. Setelah revolusi industri, kebutuhan sabun meningkat dan akibatnya metoda sintesis baru dengan bersemangat dicari. Waktu itu telah dikenali bahwa soda dan garam (NaCl) mengandung unsur yang sama, natrium, dan penemuan ini mengakibatkan banyak orang berusaha membuat soda dari garam. Di awal abad 19, suatu proses baru dikembangkan: natrium sulfat yang merupakan produk samping produksi asam khlorida (yang digunakan untuk serbuk pengelantang, bleaching), batu bara dan besi dinyalakan. Namun, hasilnya, rendah dan tidak cocok untuk produksi skala besar .

Inventor Perancis Nicolas Leblanc (1742-1806) mendaftar suatu kontes yang diselenggarakan oleh Académie des Sciences, untuk menghasilkan secara efektif soda dari garam. Esensi dari prosesmua adalah penggunaan marmer (kalsium karbonat) sebagai ganti besi.


Na2SO4 + 2C –> Na2S + 2CO2 (11.1)
Na2S + CaCO3 –> Na2CO3 + CaS (11.2)
2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (11.3)

Proses Leblanc dapat menghasilkan soda dengan kualitas lebih baik daripada metoda sebelumnya. Namun, proses ini menghasilkan sejumlah produk samping seperti asam sulfat, asam khlorida, kalsium khlorida, kalsium sulfida dan hidrogen sulfida. Bahkan waktu itu pun, pabrik menjadi target kritik masyarakat. Peningkatan kualitas proses Leblanc sangat diperlukan khususnya dari sudut pandang penggunaan ulang produk sampingnya, yang jelas akan menurunkan ongkos produksi.

Satu abad setelah usulan proses Leblanc, inventor Belgia Ernest Solvay (1838-1922) mengusulkan proses Solvay (proses soda-amonia), yang lebih maju dari aspek kimia dan teknologi. Telah diketahui sejak awal abad 19 bahwa soda dapat dihasilkan dari garam denagn amonium karbonat (NH4)2CO3. Solvay yang berpengalaman dengan mesin dan dapat mendesain proses produksi tidak hanya dari sudut pandang kimia tetapi juga dari sudut pandang teknologi kimia. Dia berhasil mengindustrialisasikan prosesnya di tahun 1863.

Keuntungan terbesar proses Solvay adalah penggunaan reaktor tanur bukannya reaktor tangki. Air garam yang melarutkan amonia dituangkan dari puncak tanur dan karbondioksida ditiupkan keda lam tanur dari dasar sehingga produknya akan secara kontinyu diambil tanpa harus menghentikan reaksi. Sistem Solvay menurunkan ongkos secara signifikan, dan akibatnya menggantikan proses Leblanc.

Reaksi utama
NaCl + NH3 + CO2 + H2O –> NaHCO3 + NH4Cl (11.4)
2NaHCO3 –> Na2CO3 + CO2 + H2O (11.5)
Sirkulasi amonia
2NH4Cl + CaO –> 2NH3 + CaCl2 + H2O (11.6)
Pembentukan karbon dioksida CO2 dan kalsium oksida CaO
CaCO3 –> CaO+CO2 (11.7)

Satu-satunya produk samping proses Solvay adalah kalsium khlorida, dan amonia dan karbondioksida disirkulasi dan digunakan ulang. Dalam produksi soda dari garam, poin penting adalah pembuangan khlorin. Dalam proses Leblanc, khlorin dibuang sebagai gas asam khlorida, namun di proses Solvay, khlorin dibuang sebagai padatan tak berbahaya, kalsium khlorida. Karena keefektifan dan keefisienan prosesnya, proses Solvay dianggap sebagai contoh proses industri kimia.

b. Asam sulfat

Sejak akhir pertengahan abad 16, kimiawan Jerman Andreas Libavius (1540?-1616) memaparkan proses untuk mendapatkan asam sulfat H2SO4 dengan membakar belerang dalam udara basah.

S + O2 –> SO2 (11.8)

2SO2+O2 –> 2SO3 (11.9)

Glauber, insinyur kimia pertama, menemukan di pertengahan abad 17 proses untuk mendapatkan asam khlorida dengan memanaskan garam dan asam sulfat. Asam khlorida yang didapatkannya memiliki konsentrasi yang lebih tinggo daripada yang didapatkan dalam proses sebelumnya.

2NaCl+H2SO4 –> Na2SO4+2HCl (11.10)

Reaksi yang dibahas di buku teks sekolah menengah itu digunakan di sini. Glauber mengiklankan natrium sulfat sebagai obat dengan efek yang menakjubkan dan mendapatkan banyak keuntungan dari penjualan garam ini.

Proses yang lebi praktis untuk menghasilkan asam sulfat dikenalkan yakni dengan cara memanaskan belerang dengan kalium nitrat KNO3. Awalnya pembakaran dilakukan di wadah gelas besar yang mengandung air.

Asam sulfat yang terbentuk terlarut dalam air. Walaupun proses kedua (SO2 –>SO3) lambat dan endotermik, dalam proses ini oksida nitrogen nampaknya berfungsi sebagai katalis yang mempromosikan reaksi ini.

Dengan meningkatnya kebutuhan asam sulfat khususnya dengan berkembangnya proses Leblanc yang membutuhkan asam sulfat dalam kuantitas besar, alat baru, proses kamar timbal yang menggunakan ruangan yang dilapisi timbal sebagai ganti wadah gelas dikenalkan yang membuat produksi skala besar dimungkinkan. Produksi asam sulfat skala besar otomatis berarti pembuangan nitrogen oksida yang besar juga. Sedemikian besar sehingga pada waktu itupun bahaya ke lingkungannya tidak dapat diabaikan.

Berbagai perbaikan proses dilakukan dengan menggunakan tanur Gay-Lussac dan Glover. Yang terakhir ini digunakan dengan luas karena nitrogen oksida dapat digunakan ulang dan rendemen n itratnya lebih besar.

Ide penggunaan katalis dalam produksi asam sulfat, atau secara khusus dalam oksidasi belearng dioksida telah dikenali sejak kira-kira tahun 1830. Katalis platina terbuki efektif tetapi sangat mahal sehingga tidak digunakan secara meluas. Seteleah setengah abad kemudian, ketika kebutuhan asam sulfat meningkat banyak, ide penggunaan katalis muncul kembali. Setelah masalah keracunan katalis diselesaikan, proses penggunaan katalis platina, yakni proses kontak, menjadi proses utama dalam produksi asam sulfat. Proses kontak masih digunakan sampai sekarang walaupun katalisnya bukan platina, tetapi campuran termasuk vanadium oksida V2O5.

c. Amonia dan asam nitrat

Nitrat (garam dari asam nitrat) sejak zaman dulu dibutuhkan banyak sebagai bahan baku serbuk mesiu. Namun, persediaannya terbatas, dan kalium nitrat yang ada secara alami adalah bahan baku utama yang tersedia. Di abad 19 ketika skala perang menjadi besar, kebutuhan nitrat menjadi membesar, dan kalium nitrat yang ada secara alami tidak dapat memenuhi permintaan.

Selain itu, nitrat diperlukan sebagai bahan baku pupuk buatan. Di akhir pertengahan abad 19 kimiawan Jerman Justus von Liebig (1803-1873) membuktikan kefektifan dan pentingnya pupuk buatan. Masalah yang menghalangi pemakaian bear-besaran pupuk buatan adalah harganya yang tinggi, khususnya pupuk nitrogen.

Di akhir abad 19, fisikawan Inggris William Crookes (1832-1919) meramalkan peningkatan jumlah makanan yang diproduksi tidak dapat mengejar peningkatan populasi dunia dan dunia akan berakhir menjadi katastropi.

Situasi semacam memicu ilmuwan untuk menyelidiki fiksasi nitrogen artifisial atau menemukan proses untuk mengubah nitrogen yang tidak terbatas persediaanya di udara menjadi senyawa yang dapat digunakan. Jelas diperlukan cara untuk melakukan fiksasi dalam skala besar. Jadi, percobaannya harus dimulai di skala laboratorium untuk dapat diperbesar ke skala pabrik.

Fiksasi nitrogen berhasil dilakukan oleh kimiawan Jerman Fritz Haber (1868-1934) dan insinyur kimia Jerman, yang bekerja untuk BASF, Carl Bosch (1874-1940)??ersamaan reaksi untuk

proses Haber-Bosch sangat sederhana, tetapi secara teknis terdapat berbagai kesukaran. Prosesnya dielaborasi sehingga reaksi eksoterm ini akan berlangsung ke sisi kanan dengan mulus.

N2 + 3H2 –> 2NH3 + 22,1 kkal (11.11)

Dalam praktek, beberapa modifikasi dibuat. Misalnya, rasio molar nitrogen : hidrogen bukan 1:3, tetapi 1:3.3. Kondisi reaksi yang dipilih adalah 300°C pada 500 atm. Hidrogen digunakan berlebih pada tekanan tinggi sehingga kesetimbangannya bergeser ke kanan. Karena reaksinya eksoterm, reaksi ini lebih baik dilakukan pada temperatur yang lebih rendah sesuai dengan azas Le Chatelier. Di pihak lain, laju reaksi akan terlalu rendah pada temperatur rendah. Jadi suhunya dibuat agak tinggi ( yakni, dengan tetap mempertimbangkan agar dekomposisi NH3 tidak terjadi). Katalis yang dibuat dari besi digunakan dengan ekstensif.

Proses Haber-Bosch menjadi terkenal sebagai contoh pertama teori kesetimbangan diaplikasikan dalam produksi. Di satu sisi fiksasi nitrogen dengan proses Haber-Bosch membawa banyak manfaat karena kemudahan mendapat pupuk. Di sisi lain amonia berarti bahan baku mesiu dapayt diperoleh dengan mudah pula.

Proses modern untuk menghasilkan asam nitrat HNO3 adalah okidasi amonia di udara. Dalam proses ini, amonia dicampur dengan udara berlebih, dan campurannya dipanaskan sampai temperatur tinggi dengan katalis platina. Amonia akan diubah menjadi nitrogen oksida NO, yang kemudian dioksidasi lebih lanjut di udara menjadi nitrogen dioksida NO2. Nitrogen dioksida direaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat. Metoda ini dikembangkan oleh Ostwald, kimiawan yang banyak memberikan kimia katalis, dan disebut proses Ostwald.

Proses ini diungkapkan dalam persamaan reaksi berikut.

4NH3 + 5 O2 –> 4NO + 6 H2O (11.12)

2NO+O2 –> 2NO2 (11.13)

3NO2+H2O –> 2HNO3+NO (11.14)


Sumber: www.chem-is-try.org

METODA PEMISAHAN STANDAR

Dirangkum oleh: Fachturrizki R

Tidak ada cara unik untuk memisahkan campuran menjadi komponennya. Satu-satunya cara adalah menggunakan perbedaan sifat kimia dan fisika masing-masing komponen. Titik kritisnya Anda dapat menggunakan perbedaan sifat yang sangat kecil.

a. Filtrasi

Filtrasi, yakni proses penyingkiran padatan dari cairan, adalah metoda pemurnian cairan dan larutan yang paling mendasar. Filtrasi tidak hanya digunakan dalam skala kecil di laboratorium tetapi juga di skala besar di unit pemurnian air. Kertas saring dan saringan digunakan untuk menyingkirkan padatan dari cairan atau larutan. Dengan mengatur ukuran mesh, ukuran partikel yang disingkirkan dapat dipilih.

Biasanya filtrasi alami yang digunakan. Misalnya, sampel yang akan disaring dituangkan ke corong yang di dasarnya ditaruh kertas saring. Fraksi cairan melewati kertas saring dan padatan yang tinggal di atas kertas saring. Bila sampel cairan terlalu kental, filtrasi dengan penghisapan digunakan. Alat khusus untuk mempercepat filtrasi dengan memvakumkan penampung filtrat juga digunakan.

Filtrasi dengan penghisapan tidak cocok bila cairannya adalah pelarut organik mudah menguap. Dalam kasus ini tekanan harus diberikan pada permukaan cairan atau larutan (filtrasi dengan tekanan).

b. Adsorpsi

Tidak mudah menyingkirkan partikel yang sangat sedikit dengan filtrasi sebab partikel semacam ini akan cenderung menyumbat penyaringnya. Dalam kasus semacam ini direkomendasikan penggunaan penyaring yang secara selektif mengadsorbsi sejumlah kecil pengotor. Bantuan penyaring apapun akan bisa digunakan bila saringannya berpori, hidrofob atau solvofob dan memiliki kisi yang kaku. Celit, keramik diatom dan tanah liat teraktivasi sering digunakan. Karbon teraktivasi memiliki luas permukaan yang besar dan dapat mengadsorbsi banyak senyawa organik dan sering digunakan untuk menyingkirkan zat yang berbau (dalam banyak kasus senyawa organik) dari udara atau air. Silika gel dapat mengadsorbsi air dan digunakan meluas sebagai desikan.

Lapisan-lapisan penyaring dalam unit pengolah air terdiri atas lapisan-lapisan material. Lapisan penyaring yang mirip untuk penggunaan domestik sekarang dapat diperoleh secara komersial.

c. Rekristalisasi

Sebagai metoda pemurnian padatan, rekristalisasi memiliki sejarah yang panjang seperti distilasi. Walaupun beberapa metoda yang lebih rumit telah dikenalkan, rekristalisasi adalah metoda yang paling penting untuk pemurnian sebab kemudahannya (tidak perlu alat khusus) dan karena keefektifannya. Ke depannya rekristalisasi akan tetap metoda standar untuk memurnikan padatan.

Metoda ini sederhana, material padayan ini terlarut dalam pelarut yang cocok pada suhu tinggi (pada atau dekat titik didih pelarutnya) untuk mendapatkan larutan jenuh atau dekat jenuh. Ketika larutan panas pelahan didinginkan, kristal akan mengendap karena kelarutan padatan biasanya menurun bila suhu diturunkan. Diharapkan bahwa pengotor tidak akan mengkristal karena konsentrasinya dalam larutan tidak terlalu tinggi untuk mencapai jenuh.

Walaupun rekristalisasi adalah metoda yang sangat sederhana, dalam praktek, bukan berarti mudah dilakukan. Saran-saran yang bermanfaat diberikan di bawah ini.

Saran untuk membantu rekristalisasi:

  1. Kelarutan material yang akan dimurnikan harus memiliki ketergantungan yang besar pada suhu. Misalnya, kebergantungan pada suhu NaCl hampir dapat diabaikan. Jadi pemurnian NaCl dengan rekristalisasi tidak dapat dilakukan.

  2. Kristal tidak harus mengendap dari larutan jenuh dengan pendinginan karena mungkin terbentuk super jenuh. Dalam kasus semacam ini penambahan kristal bibit, mungkin akan efektif. Bila tidak ada kristal bibit, menggaruk dinding mungkin akan berguna.

  3. Untuk mencegah reaksi kimia antara pelarut dan zat terlarut, penggunaan pelarut non-polar lebih disarankan. Namun, pelarut non polar cenderung merupakan pelarut yang buruk untuk senyawa polar. Kit a harus hati-hati bila kita menggunakan pelarut polar. Bahkan bila tidak reaksi antara pelarut dan zat terlarut, pembentukan kompleks antara pelarut-zat terlarut.

  4. Umumnya, pelarut dengan titik didih rendah umumnya lebih diinginkan. Namun, sekali lagi pelarut dengan titik didih lebih rendah biasanya non polar. Jadi, pemilihan pelarut biasanya bukan masalah sederhana.

d. Distilasi

Distilasi adalah seni memisahkan dan pemurnian dengan menggunakan perbedaan titik didih. Distilasi memiliki sejarah yang panjang dan asal distilasi dapat ditemukan di zaman kuno untuk mendapatkan ekstrak tumbuhan yang diperkirakan dapat merupakan sumber kehidupan. Teknik distilasi ditingkatkan ketika kondenser (pendingin) diperkenalkan. Gin dan whisky, dengan konsentrasi alkohol yang tinggi, didapatkan dengan teknik yang disempurnakan ini.

Pemisahan campuran cairan menjadi komponen dicapai dengan distilasi fraksional. Prinsip distilasi fraksional dapat dijelaskan dengan menggunakan diagram titik didih-komposisi (Gambar 12. 1). Dalam gambar ini, kurva atas menggambarkan komposisi uap pada berbagai titik didih yang dinyatakan di ordinat, kurva bawahnya menyatakan komposisi cairan. Bila cairan dengan komposisi l2 dipanaskan, cairan akan mendidih pada b1. Komposisi uap yang ada dalam kesetimbangan dengan cairan pada suhu b1 adalah v1. Uap ini akan mengembun bila didinginkan pada bagian lebih atas di kolom distilasi (Gambar 12.2), dan embunnya mengalir ke bawah kolom ke bagian yang lebih panas. Bagian ini akan mendidih lagi pada suhu b2 menghasilkan uap dengan komposisi v2. Uap ini akan mengembun menghasilkan cairan dengan komposisi l3.

Jadi, dengan mengulang-ulang proses penguapan-pengembunan, komposisi uap betrubah dari v1 ke v2 dan akhirnya ke v3 untuk mendapatkan konsentrasi komponen A yang lebih mudah menguap dengan konsentrasi yang tinggi.

Gambar 12.1 Diagram titik didih- komposisi larutan ideal campuran cauran A dan B. Komposisi cairan berubah dari l1 menjadi l2 dan akhirnya l3. Pada setiap tahap konsentrasi komponen B yang kurang mudah menguap lebih tinggi daripada di fasa uapnya.Contoh soal 12.1 Distilasi fraksional Tekanan uap benzen dan toluen berturut-turut adalah 10,0 x 104 N m-2 dan 4,0 x 104 N m-2, pada80°C. Hitung fraksi mol toluen dalam uap yang berada dalam kesetimbangan dengan cairan yang terdiri atas 0,6 mol toluen dan 0,4 molar benzen. Hitung fraksi mol toluen x dalam fas uap.Jawab Dengan bantuan hukum Raoult (bab 7.4(b)), komposisi uapnya dapat dihitung sebagai berikut. Jumlah mol toluen di uap /jumlah mol benzen di uap = [0,60 x (4,0 x 104)]/[0,40 x (10,0 x 104)] = 0,60.
Fraksi mol toluen di uap x adalah: x/(1 – x) = 0,60; x = 0,60 / (1,0 + 0,60) = 0,375.

Bila dibandingkan dengan komposisi cairan, konsentrasi toluen di fasa uap lebih besar menunjukkan bahwa adanya pengaruh distilasi fraksional.

Kolom distilasi yang panjang dari alat distilasi digunakan di laboratorium (Gambar 12.2) memberikan luas permukaan yang besar agar uap yang berjalan naik dan cairan yang turun dapat bersentuhan. Di puncak kolom, termometer digunakan untuk mengukur suhu fraksi pertama yang kaya dengan komponen yang lebih mudah menguap A. Dengan berjalannya distilasi, skala termometer meningkat menunjukkan bahwa komponen B yang kurang mudah menguap juga ikut terbawa. Wadah penerima harus diubah pada selang waktu tertentu.

Bila perbedaan titik didih A dan B kecil, distilasi fraksional harus diulang-ulang untuk mendapatkan pemisahan yang lebih baik. Produksi minyak bumi tidak lain adalah distilasi fraksional yang berlangsung dalam skala sangat besar.

e. Ekstraksi

Ekstraksi adalah teknik yang sering digunakan bila senyawa organik (sebagian besar hidrofob) dilarutkan atau didispersikan dalam air. Pelarut yang tepat (cukup untuk melarutkan senyawa organik; seharusnya tidak hidrofob) ditambahkan pada fasa larutan dalam airnya, campuran kemudian diaduk dengan baik sehingga senyawa organik diekstraksi dengan baik. Lapisan organik dan air akan dapat dipisahkan dengan corong pisah, dan senyawa organik dapat diambil ulang dari lapisan organik dengan menyingkirkan pelarutnya. Pelarut yang paling sering digunakan adalah dietil eter C2H5OC2H5, yang memiliki titik didih rendah (sehingga mudah disingkirkan) dan dapat melarutkan berbagai senyawa organik.

Ekstraksi bermanfaat untuk memisahkan campuran senyawa dengan berbagai sifat kimia yang berbeda. Contoh yang baik adalah campuran fenol C6H5OH, anilin C6H5NH2 dan toluen C6H5CH3, yang semuanya larut dalam dietil eter. Pertama anilin diekstraksi dengan asam encer. Kemudian fenol diekstraksi dengan basa encer. Toluen dapat dipisahkan dengan menguapkan pelarutnya. Asam yang digunakan untuk mengekstrak anilin ditambahi basa untuk mendaptkan kembali anilinnya, dan alkali yang digunakan mengekstrak fenol diasamkan untuk mendapatkan kembali fenolnya.

Bila senyawa organik tidak larut sama sekali dalam air, pemisahannya akan lengkap. Namun, nyatanya, banyak senyawa organik, khususnya asam dan basa organik dalam derajat tertentu larut juga dalam air. Hal ini merupakan masalah dalam ekstraksi. Untuk memperkecil kehilangan yang disebabkan gejala pelarutan ini, disarankan untuk dilakukan ekstraksi berulang. Anggap anda diizinkan untuk menggunakan sejumlah tertentu pelarut. Daripada anda menggunakan keseluruhan pelarut itu untuk satu kali ekstraksi, lebih baik Anda menggunakan sebagian-sebagian pelarut untuk beberapa kali ekstraksi. Kemudian akhirnya menggabungkan bagian-bagian pelarut tadi. Dengan cara ini senyawa akan terekstraksi dengan lebih baik. Alasannya dapat diberikan di bawah ini dengan menggunakan hukum partisi.

Perhatikan senyawa organik yang larut baik dalam air dan dalam dietil eter ditambahkan pada campuran dua pelarut yang tak saling campur ini. Rasio senyawa organik yang larut dalam masingmasing pelarut adalah konstan. Jadi,

ceter / cair = k (konstan) (12.1)

ceter dan cair adalah konsentrasi zat terlarut dalam dietil eter dan di air. k adalah sejenis konstanta kesetimbangan dan disebut koefisien partisi. Nilai k bergantung pada suhu.

Contoh soal 12.2

Efisiensi ekstraksi

Koefisien partisi k (untuk dietil eter dan air; ceter / cair) senyawa organik S adalah 40,0 pada suhu kamar. Andaikan anda mengekstraksi S dengan 50 cm3 dietil eter dari larutan 5,0 g S dalam 1 dm3 air. Hitung jumlah S yang terekstraksi bila Anda (1) menggunakannya dalam satu kali ekstraksi (2) dua kali ekstraksi (masing-masing 25 cm3).

Jawab

(1) Jumlah S terekstraksi, x1, dihitung sebagai berikut. k = ceter / cair = (x1/ 50,0) / (5,0 – x1) / 1000 = 40,0 x1 = 3,33 (g)

(2) Jumlah S terekstraksi, y1 dan y2, dalam tiap ekstraksi, dihitung sebagai berikut

k = ceter / cair = (y1/ 25,0) / (5,0 – y1) / 1000 = 40,0 y1 = 2,50 (g) k = ceter / cair = (y2/ 25,0) / (2,5 – y2) / 1000 = 40,0 y2 = 1,25 (g)

∴ y1 + y2 = 2,50 + 1,25 = 3,75 (g)

Jelas bahwa ekstraksi lebih menguntungkan bila dilakukan dengan berulang.

Bagaimana hukum partisi bekerja bila terdapat dua senyawa yang akan diekstraksi dalam larutan? Andaikan dua senyawa , 10,0 g A dan 10,0 g B, dilarutkan sejumlah cukup dalam air yang cukup. Koefisien partisi k = ceter / cair = 10,0 untuk A dan 0,10 untuk B.

Ekstraksi pertama dilakukan dengan volume dietil eter yang sama (seperti larutannya). Hasilnya adalah sebagai berikut.

Lapisan eter dipisahkan dan lapisan air diekstraksi lagi dengan volume dietil eter yang sama. Hasilnya adalah sebagai berikut.

Jelas bahwa konsentrasi A dalam lapisan air akan menurun dengan pengulangan ekstraksi.


Sumber: www.chem-is-try.org