SENYAWA FUNGSIONAL DALAM KIMIA ORGANIK

 

ABSTRAK

Penggolongan senyawa organik dapat digolongkan menueut gugus fungsi yang dikandungnya. Gugus fungsi merupakan sekelompok atom yang menyebabkan perilakukimia molekul induk. Gugus fungsi organik yaitu berupa alkohol, eter aldehid dan keton, asam karboksilat.

KOROSI

NABILA ALYA MUKHBITA (@Z13-NABILA)

ABSTRAK

Elektrokimia mempelajari semua reaksi kimia yang disebabkan oleh energi listrik serta semua reaksi kimia yang menghasilkan listrik. Namun sel elektrokimia sering didefinisikan sebagai sel yang menghasilkan energi listrik akibat reaksi kimia dalam sel tersebut, seperti sel galvani atau sel volta. Sedangkan sel yang menghasilkan reaksi kimia akibat energi listrik disebut dengan sel elektolisis. Dalam hand out ini hanya akan dibahas sel elektrokimia.

Sel elektrokimia dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang terdiri dari dua elektroda yang terpisah minimal oleh satu macam fasa elektrolit. Umumnya diantara kedua elektroda dalam sel elektrokimia tersebut terdapat perbedaan potensial yang terukur. Contoh sel elektrokimia misalnya sel Galvani, sel Daniel, baterei.

PENDAHULUAN

Korosi atau yang lebih dikenal dengan Pengkaratan merupakan salah satu contoh Reaksi Reduksi-Oksidasi yang dapat kita jumpai sehari-hari, korosi unsur-unsur yang berpotensial reduksi rendah (umumnya Besi, Fe). Akibat terjadinya korosi, benda-benda logam menjadi lebih rapuh dan mudah hancur.

 

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang dimaksud dengan Korosi?

2.     Bagaimana perlindungan Korosi secara elektrokimia?

 

PEMBAHASAN

·       Reaksi Korosi

Korosi merupakan proses dimana logam (umumnya besi) teroksidasi oleh Air dan Gas Oksigen. Air dan Gas Oksigen akan bertindak sebagai katode dan logam bertindak sebagai anode. Reaksi korosi terjadi spontan, sehingga proses korosi bisa dikatakan mirip dengan Sel Volta.

 

Berikut ini adalah reaksi Korosi:

Selanjutnya ion Besi (II) akan kembali dioksidasi menjadi Besi (III):

• Perlindungan Korosi Secara Mekanik

Kaleng biskuit merupakan besi yang dilindungi secara galvanisasi oleh timah

Perlindungan Mekanik adalah perlindungan yang dilakukan dengan cara menghindari permukaan logam agar tidak terkena udara bebas yang mengandung oksigen dan uap air secara langsung. Hal ini dapat ditempuh dengan cara:

1.     Mengecat

2.     Melumuri dengan Oli atau Gemuk

3.     Membuat Paduan Logam (Alloy)
Logam besi dapat dipadu dengan kromium (Cr) membentuk paduan Stainless Steel, yaitu baja yang tahan karat karena telah dilindungi oleh lapisan film oksida kromium.

4.     Melapisi dengan Plastik
Karena plastik merupakan polimer dari etilen (plastik bening) atau stirena (styrofoam) yang merupakan senyawa organik yang terikat secara kovalen, sehingga sulit dioksidasi

5.     Melapisi Dengan Logam Lain (Galvanisasi)
Logam-logam dengan harga potensial reduksi sangat tinggi (di kanan deret elektrokimia, seperti Emas, Platina, Perak, Tembaga, Timah) merupakan logam-logam yang sangat sulit dioksidasi, logam tersebut dapat ditempatkan pada bagian terluar benda untuk melindungi bagian dalamnya dari kontak dengan udara langsung yang dapat menimbulkan korosi

 

·       Perlindungan Korosi Secara Elektrokimia

Perlindungan Elektrokimia atau sering disebut sebagai Perlindungan Katodik (Cathodic Protection) adalah proses perlindungan logam dengan mengorbankan logam lain yang potensial reduksinya lebih kecil (semakin ke kiri deret elektrokimia).

 

Sebagai contoh adalah perlindungan besi dengan magnesium. Besi dihubungkan dengan Magnesium menggunakan kabel, lalu Magnesium akan bertindak sebagai anoda sementara besi sebagai katoda. Magnesium semakin lama akan terkikis habis karena teroksidasi, namun besi akan tetap aman.

• Faktor-faktor yang Mempercepat Korosi

Korosi dapat terjadi karena hal-hal yang alamiah secara lambat maupun cepat. Proses korosi itu dapat terjadi karena beberapa faktor di antaranya adalah: 

1.     Air dan kelembapan udara

Air dan kelembapan udara merupakan salah satu faktor utama yang menyebabkan terjadinya proses korosi. Jadi korosi yang terjadi karena air dan kelembapan udara terjadi ketika kadar uap air di sekitar logam tinggi. Semakin tinggi kadar uap akan semakin mudah pula logam mengalami korosi.

Hal itu sekaligus menjawab alasan mengapa ketika besi di dalam rumah yang diletakan di tempat yang lembap akan lebih cepat mengalami korosi. Oleh sebab itu, sebisa mungkin simpan besi di tempat yang cenderung kering agar tidak berkarat. 

Sebab, ketika suatu logam berada di daerah kering seperti gurun, proses korosi akan berjalan secara lambat karena kadar air yang rendah.   

2.     Elektrolit

Elektrolit yang dimaksudkan di sini bukanlah minuman yang bisa meningkatkan energ. Elektrolit yang dimaksudkan adalah media yang dapat menjadi media untuk memindahkan muatan. Elektrolit dapat menyebabkan oksigen di udara mengikat elektron lebih mudah. 

Contoh nyata yang bisa dilihat adalah ketika handphone anda jatuh ke dalam air laut atau air hujan, kemungkinan besar akan rusak dan ketika didiamkan akan berkarat pada bagian mesinnya. Hal itu terjadi karena air laut yang mengandung garam atau air hujan yang mengandung asam yang mampu menjadi media yang mempercepat proses korosi. 

Hal itu sekaligus menjawab alasan mengapa besi pada lingkungan pabrik dapat mengalami korosi karena kerap terpapar senyawa asam. 

3.     Permukaan logam yang tidak rata

Tidak hanya faktor-faktor eksternal seperti air atau elektrolit, tetapi bentuk permukaan pada logam juga berpengaruh pada proses terjadinya korosi. 

Semakin tidak rata suatu logam, akan semakin mudah pula mengalami korosi. Hal tersebut dapat terjadi karena kutub-kutub muatan pada permukaan logam dapat terbentuk. Padahal kutub muatan itu berperan sebagai anoda dan katoda. 

Oleh sebab itu, anda perlu selalu membersihkan barang-barang yang mengandung logam dengan memastikan agar tetap licin supaya mencegah terjadinya percepatan korosi. 

4.     Terbentuknya sel elektrokimia

Sel elektrokimia dapat terbentuk karena dua permukaan logam saling bersinggungan. Sel elektrokimia dapat terbentuk ketika permukaan logam yang bersinggungan mengandung potensial elektroda yang berbeda. 

Ketika sel elektrokimia terbentuk logam yang mengandung potensial elektron lebih rendah bakal melepaskan elektron yang menyebabkan oksidasi. Dan oksidasi itulah yang sebenarnya menyebabkan terjadinya korosi. 

DAFTAR PUSTAKA

Suroso dkk. “Ensiklopedi Sains dan Kehidupan”, Cv. Tarity Samudra Berlian, 2003 [2].

Johannes Leonard, Distribusi Tingkat Karat dan Laju Korosi Baja ST37 Dalam Lingkungan Air Laut dan Air Tanah, Jurnal Mekanikal, Vol. 6 No. 1: Januari 2015

Trethewey, (1991), Korosi untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasawan, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta1.

Trethewey. K.R, Chamberlain. J.”Korosi Untuk Mahasiswa dan Rekayasawan”. Diterjemahkan Alex Trikantjono Widodo. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama, 1991.

TERMODINAMIKA STATISTIK

 

Oleh: Nabila Alya Mukhbita (@Z13-NABILA)

ABSTRAK

Termodinamika merupakan salah satu cabang fisika yang membahas mengenai perubahan energi panas menjadi bentuk energi lain. Hukum pertama termodinamika dan hukum termodinamika kedua menjadi acuan dalam membahas mengenai perubahan energi

 

PENDAHULUAN

Termodinamika statistik (juga biasa disebut mekanika statistik), tidak seperti teorikinetik gas, tidak hanya berkutat kepada tinjauan tumbukan antar molekul maupuntumbukan molekul dengan dinding, namun memberikan penafsiran entropi yang lebihmendalam Lebih dari itu, termodinamika statistik menyadari kenyataan bahwa molekul-molekul berjumlah sangat banyak dan karakteristik rata-rata dari sejumlah besarmolekul dapat dihitung bahkan tanpa mengetahui informasi spesifik dari molekultertentu. Metode statistik dapat diterapkan tidak hanya pada molekul tetapi juga foton,gelombang elastik pada zat padat, dan entitas fisika kuantum yang abstrak yang disebutfungsi gelombang

Masalah mendasar Termodinamika Statistik adalah untuk menghitung sejumlah distribusi energi yang diberikan E dari N pada sistem yang identik.^[1] Tujuan Termodinamika Statistik adalah untuk memahami dan menginterpretasikan sifat makroskopik yang terukur berdasarkan sifat-sifat partikel penyusunnya dan interaksi antar partikel penyusun tersebut. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan fungsi termodinamika dengan persamaan mekanika kuantum. Dua besaran utama yang digunakan dalam termodinamika statistik adalah Faktor Boltzmann dan Fungsi Partisi.

 

RUMUSAN MASALAH

1.     Mengetahui apa itu konsep dasar Termodinamika Statistika?

2.     Apa saja fungsi Termodinamika Statistika?

 

PEMBAHASAN

·       Konsep Dasar:

Termodinamika statistik berusaha menjelaskan sifat-sifat makroskopis suatu sistem dengan memahami perilaku mikroskopis partikel-partikel penyusunnya. Ini melibatkan konsep distribusi peluang dan pergerakan acak partikel.

·       Ensemble:

Sistem dalam termodinamika statistik didefinisikan dalam istilah ensemble, yang mewakili semua kemungkinan keadaan mikroskopis sistem. Ada beberapa jenis ensemble, seperti ensemble mikrokanonik, ensemble kanonik, dan ensemble grand kanonik, yang sesuai dengan kondisi tertentu.

·       Hukum Termodinamika:

Prinsip-prinsip termodinamika tradisional tetap berlaku dalam termodinamika statistik. Namun, interpretasinya berubah menjadi bentuk statistik, seperti entropi yang menjadi terkait dengan jumlah keadaan mikroskopis sistem.

·       Distribusi Boltzmann:

Distribusi Boltzmann adalah konsep kunci dalam termodinamika statistik, yang menghubungkan distribusi energi partikel dalam sistem dengan suhu dan konstanta Boltzmann. Ini memberikan gambaran tentang sebaran energi dalam sistem.

·       Fungsi Partisi:

Fungsi partisi adalah fungsi matematika yang menggambarkan jumlah keadaan mikroskopis yang mungkin untuk suatu sistem. Ini digunakan untuk menghitung propertis termodinamika makroskopis, seperti energi dalam sistem.

·       Entropi Statistik:

Dalam termodinamika statistik, entropi dihubungkan dengan jumlah ketidakpastian atau tidakteraturan dalam keadaan mikroskopis sistem. Penurunan entropi statistik dapat dijelaskan sebagai peningkatan ketertiban mikroskopis.

·       Fungsi Partisi Kuantum:

Dalam konteks mekanika kuantum, termodinamika statistik memperhitungkan fungsi partisi kuantum yang memberikan distribusi energi partikel pada tingkat kuantum. Ini berbeda dengan fungsi partisi klasik dalam termodinamika statistik klasik.

·       Hukum Keempat Termodinamika:

Dalam beberapa formulasi termodinamika statistik, disebutkan adanya "Hukum Keempat Termodinamika," yang menggambarkan perilaku fungsi partisi pada suhu rendah dan mendekati nol mutlak. Hukum ini berkaitan dengan konsep nol mutlak dan keadaan dasar sistem.

 

KESIMPULAN

Termodinamika statistik memberikan dasar teoretis untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika di tingkat molekuler dan atom. Hal ini sangat berguna dalam memahami sifat-sifat material, gas, dan fasa-fasa lainnya, serta memprediksi perilaku sistem kompleks dalam kondisi tertentu.

 

DAFTAR PUSTAKA

Huang, K. (1965) Statistical Mechanics, John Wiley & Sons, New York.

Greiner, W., L. Neise, and H. Stöcker (1997) Thermodynamics and Statistical Mechanics. Heidelberg: Springer-Verlag

Abdurrouf, 2011, Fisika Statistik: studi keadaan setimbang, Diktat kuliah Fisika UB

F.W Sears dan G.L. Salinger, 1975 Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics, Addison – Wesley

Kekuatan Asam dan Basa : Basa Lemah

 NABILA ALYA MUKHBITA (@Z13-NABILA)

ABSTRAK

Materi berikut ini membahas adalah tentang Kekuatan Asam dan Basa. Sebagaimana larutan elektrolit yang dibedakan atas elektrolit kuat dan elektrolit lemah, maka larutan asam dan larutan basa yang merupakan larutan elektrolit juga dibedakan atas asam-basa kuat dan asambasa lemah. Perbedaan kekuatan larutan asam-basa ini dipengaruhi oleh banyak sedikitnya ion-ion pembawa sifat asam dan ion-ion pembawa sifat basa yang dihasilkan saat terionisasi.

 

PENDAHULUAN

Basa lemah adalah basa yang tidak terdisosiasi sepenuhnya dalam air dan menghasilkan larutan berair yang mengandung ion hidroksida dan radikal basanya dalam proporsi kecil. Basa lemah memiliki persen terprotonasi, kesetimbangan kimia, dan keseimbangan transfer proton yang khas menunjukkan kekuatan basa lemah

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang dimaksud dengan basa lemah?

2.     Bagaimana cara menentukan basa lemah?

 

PEMBAHASAN

Berdasarkan pengertian asam basa ARRHENIUS, suatu senyawa bersifat asam dalam air karena adanya ion H+ . Sedangkan senyawa bersifat basa dalam air karena adanya ion OH- . Arrhenius mengemukakan suatu teori dalam disertasinya (1883). Menurut Arrhenius:

·       Asam: zat/senyawa yang dapat menghasilkan H+ dalam air HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq)

·       Basa : zat/senyawa yang dapat menghasilkan OHdalam air NaOH (aq) Na+ (aq) + OH – (aq)

·       Reaksi netralisasi adalah reakai antara asam dengan basa yang menghasilkan garam: HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (ℓ) H + (aq) + OH – (aq) H2O (ℓ)

Pada tahun 1923, Johannes Bronsted (Denmark) dan Thomas Lowry (Inggris) mempublikasikan tulisan yang mirip satu-sama lain secara terpisah. (Utomo, P. 2008) Menurut Bronsted-Lowry:

·       Asam: zat/senyawa yang dapat mendonorkan proton (H+ ) bisa berupa kation atau molekul netral.

·       Basa: zat/senyawa yang dapat menerima proton (H+ ), bisa berupa anion atau molekul netral.

Berbeda dengan senyawa basa kuat, basa lemah tidak dapat terionisasi sempurna dalam larutannya sehingga memiliki derajat ionisasi 0<α<1.Untuk menentukan konsentrasi ion OH- dapat menggunakan rumus berikut. 

Senyawa basa yang tersusun dari unsur logam selain golongan IA dan IIA (kecuali Be dan Mg) dikategorikan sebagai basa lemah. Basa lemah memiliki derajat ionisasi yang sama dengan asam lemah yakni antara nol sampai satu (0<α<1), yang artinya dalam larutannya, senyawa basa lemah tidak seluruhnya terionisasi.

Untuk mengetahui apakah suatu senyawa mengandung ion H+ atau ion OH- dapat diuji dengan indikator kertas lakmus. Ada dua jenis kertas lakmus, yakni lakmus merah dan lakmus biru. Adanya ion H+ dalam larutan dapat memerahkan kertas lakmus biru (lakmus biru)berubah menjadi merah dan lakmus merah tetap berwarna merah).Adanya ion OHdalam larutan yaitu dapat membirukan kertas lakmus merah (lakmus merah berubah warna menjadi biru dan lakmus biru tetap berwarna biru).

Selain indikator komersil, telah ditemukan indikator dari bahan alamiah seperti bunga mawar, bunga pukul empat, bunga kana , bunga rosella dan bayam merah. Hampir semua tumbuhan yang menghasilkan warna dapat digunakan indikator karena dapat berubah warna dalam suasana asam-basa. Antosianin dari berbagai tanaman semakin banyak digunakan dalam industri makanan dan obat-obatan karena warnanya menarik dan aman bagi kesehatan. Warna antosianin sangat dipengaruhi oleh struktur antosianin serta derajat keasaman (pH).

Antosianin cenderung tidak berwarna di daerah pH netral, di dalam larutan yang pHnya sangat asam (pH< 3) memberikan warna merah yang maksimum, sedangkan di dalam larutan alkali (pH>10,5) pigmen antosianin mengalami perubahan warna menjadi biru. Berdasarkan perubahan warna pada ring pH tersebut, mungkinkah bahan alam khususnya bunga dan daun berwarna yang mengandung antosianin dapat digunakan sebagai indikator asam-basa. Daun tanaman hias yang berwarna merah mengandung antosianin, dapatkah ekstrak tanaman hias tersebut digunakan sebagai indikator titrasi asam-basa. Di dalam titrat dan titran yang ditambah indikator dari ekstrak tanaman yang mengandung antosianin memberikan perubahan warna yang jelas untuk menunjukkan titik ekivalen dan memberikan hasil yang setara dengan indikator pembanding fenolftalein dan metil oranye (indikator sintetis).

 

DAFTAR PUSTAKA

Horne, M. M & Swearingen,P. L. (2000). Keseimbangan cairan, elektrolit, & Asam Basa. (ed. 2). Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Nuryanti, S. dkk. (2010). “ Indikator Titrasi Asam-Basa Dari Ekstrak Bunga Sepatu (Hibiscus rosa sinensis L)”. Agritech Vol. 30, No. 3

Utomo, P. (2008). Teori Asam Basa. Makalah Pada Pengabdian Masyarakat.

Lestari, P. (2016). “Kertas Indikator Bunga Belimbing Wuluh (Averrhoa bilimbi L) Untuk Uji Larutan Asam-Basa”. Jurnal Pendidikan Madrasah Vol.1, No.1

POLA PATAHAN DAN ELASTISITAS ZAT PADAT

 NABILA ALYA MUKHBITA (@Z-13)

ABSTRAK

Pola patahan zat padat adalah bentuk atau susunan yang terbentuk ketika zat padat mengalami tegangan yang melebihi batas elastisitasnya. Patahan dapat terjadi secara rapuh (brittle) atau lentur (ductile), tergantung pada sifat material, suhu, dan kecepatan deformasi. Patahan rapuh terjadi ketika zat padat pecah tanpa mengalami perubahan bentuk yang signifikan, sedangkan patahan lentur terjadi ketika zat padat mengalami perubahan bentuk yang besar sebelum putus 1.

 

PENDAHULUAN

Elastisitas zat padat adalah kemampuan suatu benda padat untuk kembali ke bentuk asalnya setelah diberi gaya luar dan gaya tersebut dihilangkan 2. Elastisitas zat padat dapat diukur dengan menggunakan modulus elastisitas, yaitu suatu besaran yang menunjukkan seberapa besar tegangan yang terjadi pada suatu benda padat ketika diberi gaya luar 234.

RUMUSAN MASALAH

1. Apa yang dimaksud dengan pola patahan zat padat?
2. Apa yang dimaksud dengan elastisits zat padat?

TUJUAN

1. Untuk memahami pengertian pola patahan zat padat
2. Untuk memahami pengertian elastisitas zat padat

PEMBAHASAN

Pola patahan zat padat kimia adalah pola yang terbentuk ketika zat padat mengalami perubahan bentuk atau ukuran akibat gaya luar yang melebihi batas elastisitasnya. Pola patahan ini dapat memberikan informasi tentang sifat mekanik, struktur kristal, dan ikatan kimia zat padat tersebut 12.

Secara umum, ada dua jenis pola patahan zat padat, yaitu pola patahan rapuh dan pola patahan lentur. Pola patahan rapuh terjadi ketika zat padat pecah secara tiba-tiba tanpa mengalami deformasi plastis terlebih dahulu. Pola patahan ini biasanya terlihat rata, bersudut, dan tidak beraturan. Contoh zat padat yang memiliki pola patahan rapuh adalah kaca, keramik, dan logam dengan struktur kristal kubik 2.

Pola patahan lentur terjadi ketika zat padat mengalami deformasi plastis sebelum pecah. Pola patahan ini biasanya terlihat melengkung, halus, dan beraturan. Contoh zat padat yang memiliki pola patahan lentur adalah logam dengan struktur kristal heksagonal, besi, dan baja 

Berikut adalah contoh pola patahan rapuh dan lentur pada zat padat:

Modulus elastisitas dapat dihitung dengan menggunakan rumus Hooke, yaitu F = kx, di mana F adalah gaya yang diberikan pada benda, k adalah konstanta pegas, dan x adalah perubahan panjang atau deformasi yang terjadi pada benda 234. Modulus elastisitas dapat dinyatakan dalam satuan Pa (Pascal) atau GPa (Gigapascal) 234.

Beberapa faktor yang mempengaruhi pola patahan zat padat adalah:

·       Jenis ikatan antara atom atau molekul dalam zat padat. Ikatan yang kuat dan kaku cenderung menyebabkan patahan rapuh, sedangkan ikatan yang lemah dan fleksibel cenderung menyebabkan patahan lentur.

·       Struktur kristal atau amorf dari zat padat. Zat padat yang berstruktur kristal memiliki pola patahan yang teratur dan simetris, sedangkan zat padat yang berstruktur amorf memiliki pola patahan yang tidak beraturan dan asimetris.

·       Kehadiran cacat atau ketidaksempurnaan dalam zat padat. Cacat seperti pori, retak, inklusi, atau dislokasi dapat mempengaruhi kekuatan dan elastisitas zat padat, serta menjadi titik awal atau titik lemah untuk terjadinya patahan.

·       Suhu dan kelembaban lingkungan. Suhu yang tinggi dapat menurunkan kekuatan dan meningkatkan lentur zat padat, sedangkan suhu yang rendah dapat meningkatkan kekuatan dan menurunkan lentur zat padat. Kelembaban dapat menyebabkan korosi atau oksidasi pada permukaan zat padat, yang dapat mengubah sifat mekaniknya.

Beberapa faktor yang mempengaruhi pola patahan zat padat dan elastisitas zat padat adalah:

·       Jenis ikatan antara atom atau molekul dalam zat padat. Ikatan yang kuat dan kaku cenderung menyebabkan patahan rapuh dan elastisitas yang tinggi, sedangkan ikatan yang lemah dan fleksibel cenderung menyebabkan patahan lentur dan elastisitas yang rendah.

·       Struktur kristal atau amorf dari zat padat. Zat padat yang berstruktur kristal memiliki pola patahan yang teratur dan simetris, serta elastisitas yang lebih tinggi daripada zat padat yang berstruktur amorf.

·       Kehadiran cacat atau ketidaksempurnaan dalam zat padat. Cacat seperti pori, retak, inklusi, atau dislokasi dapat mempengaruhi kekuatan dan elastisitas zat padat, serta menjadi titik awal atau titik lemah untuk terjadinya patahan.

·       Suhu dan kelembaban lingkungan. Suhu yang tinggi dapat menurunkan kekuatan dan meningkatkan lentur zat padat, sedangkan suhu yang rendah dapat meningkatkan kekuatan dan menurunkan lentur zat padat. Kelembaban dapat menyebabkan korosi atau oksidasi pada permukaan zat padat, yang dapat mengubah sifat mekaniknya.

 

DAFTAR PUSTAKA

Tony Bird. (1987). Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.

Levine, Ira N. (1995). Physical Chemistry. Fourth Edition. New York: McGraw-Hill Kogakusha

V. Rajendran, A. Marikani, Materials Science, Tata McGraw-Hill Publiching, New Delhi, 2004

C. Kittel, Intruduction to Solid State Physics, 6-edition,john Willey &Sons, Inc, California

PRESENTASI PEKAN 5 (24 OKTOBER 2023)

 PRESENTASI PEKAN 5

PRESENTASI PEKAN 4 (17 OKTOBER 2023)

 PRESENTASI PEKAN 4

Permeabilitas Zat Cair

 NABILA ALYA MUKHHBITA (41623010026)

ABSTRAK

Air merupakan unsur yang sangat penting dan begitu besar peranannya bagi kehidupan semua makhluk di bumi. Oleh sebab itu makhluk hidup tersebut berhak mendapatkan air untuk kelangsungan hidupnya. Air juga merupakan sumber daya alam yang sangat penting dalam kehidupan manusia dan digunakan masyarakat untuk berbagai kegiatan sehari-hari, termasuk kegiatan pertanian, perikanan, peternakan, dan sebagainya. Studi mengenai aliran air melalui poripori tanah diperlukan dan sangat berguna di dalam memperkirakan jumlah rembesan air di dalam tanah. Sifat tanah yang memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Pengujian permeabilitas di lapangan akan dilakukan dengan cara membuat sumur uji yang akan dibuat di sekitar sumur galian dengan menggunakan alat permeabilitas lapangan. Sehingga dapat diketahui bagaimana daya serap air pada tanah pada Kelurahan Rejomulyo Kecamatan Metro Selatan serta nilai koefesien permeabiltas lapangan pada daerah tersebut

Dalam penelitian ini menggunakan alat uji permeabilitas di lapangan yang telah dimodifikasi menjadi lebih sederhana dan mudah penggunaannya. Alat ini bertujuan mempermudah pembacaan laju penurunan air dalam waktu tertentu. Alat modifikasi ini menggunakan pelampung yang dapat bergerak naik turun sesuai dengan ketinggian permukaan air dalam tabung (sumur) uji. Sehingga dapat diperoleh nilai koefisien permeabilitas yang akurat. Prinsip kerja alat modifikasi uji permeabilitas di lapangan ini cukup mudah dan sederhana. Mengisi tabung dengan air yang kemudian dilakukan pembacaan penurunan ketinggian air. Dari hasil pengujian permeabilitas di lapangan di 5 titik lokasi pengujian secara acak di daerah Kelurahan Rejomulyo didapatkan nilai permeabilitas yang berbeda-beda. Pada titik lokasi ke-5 dengan nilai rata-rata peremabilitasnya adalah 1,67427 x 10-5 cm/dtk menunjukan nilai permeabilitas yang lebih besar dari titik 3 dengan nilai rata-rata 1,23959 x 10-6 cm/dtk, hal ini menunjukan bahwa daya serap air pada tanah di Kelurahan Rejomulyo sedang pada saat musim penghujan. Dikarenakan tanah didaerah Rejomulyo mempunyai kandungan liat tanah, sehingga pori-pori tanahnya kecil dan permeabilitasnya sedang, yang menyebabkan air mengalir tidak terlalu cepat.

 

PENDAHULUAN

Air merupakan unsur yang sangat penting dan begitu besar peranannya bagi kehidupan semua makhluk di bumi. Oleh sebab itu makhluk hidup tersebut berhak mendapatkan air untuk kelangsungan hidupnya. Air juga merupakan sumber daya alam yang sangat penting dalam kehidupan manusia dan digunakan masyarakat untuk berbagai kegiatan sehari-hari, termasuk kegiatan pertanian, perikanan, peternakan, dan sebagainya.Pada musim hujan debit aliran tinggi, namun sebaliknya pada musim kemarau debit aliran rendah bahkan kering. Oleh karena itu, upaya menyimpan air pada musim hujan melalui teknologi resapan buatan merupakan cara yang efektif.

Ketersediaan air tanah yang cukup (surplus), akan mengimbangi kekeringan pada musim kemarau. Studi mengenai aliran air melalui pori-pori tanah diperlukan dan sangat berguna di dalam memperkirakan jumlah rembesan air di dalam tanah. Sifat tanah yang memungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebut permeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granular tanah, meskipun dapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda pula. Sehingga pada akhirnya dituntut untuk mendapatkan cadangan atau potensi air bagi pemenuhan kebutuhan tersebut. Salah satu potensi untuk pemenuhan kebutuhan tersebut, didapatkan dari sumber air tanah dengan cara pembuatan sumur galian pada daerah – daerah tertentu. Untuk pembuatan sumur galian ini, agar didapatkan hasil yang relatif baik maka diperlukan pengujian permeabilitas lapangan untuk mengetahui letak sumber air tanah dan tingkat titik kejenuhan air tanah tersebut. Pengujian permebilitas dilakukan untuk menentukan koefisien permeabilitas tanah serta dapat dilakukan langsung di lapangan dengan menggunakan alat pengujian permeabilitas yang di pergunakan di sumur uji. Hal ini mengingat koefisien rembesan suatu tanah akan mempengaruhi jumlah rembesan (seepage) tanah. Pada tanah berlempung, struktur tanah memegang peranan penting dalam menentukan rembesan. Penelitian akan dilakukan di daerah Kelurahan Rejomulyo Kecamatan Metro Selatan karena di daerah tersebut masih banyak masyarakat yang menggunakan sumur galian. Pengujian permeabilitas di lapangan akan dilakukan dengan cara membuat sumur uji yang akan dibuat di sekitar sumur galian dengan menggunakan alat permeabilitas lapangan. Sehingga dapat diketahui bagaimana daya serap air pada tanah pada Kelurahan Rejomulyo Kecamatan Metro Selatan. Agar pengelolaan air tanah pada daerah tersebut dapat dikelola dengan bijaksana secara dini untuk memelihara potensi ketersediaan air tanah di Kelurahan Rejomulyo khususnya. Dengan demikian pemanfaatan air tanah dapat terus berlanjut hingga generasi mendatang.

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang dimaksud dengan permeabilitas zat cair?

2.     Apa saja macam permeabilitas zat cair?

 

PEMBAHASAN

Permeabilitas zat cair mengacu pada kemampuan suatu bahan atau medium untuk membiarkan zat cair melewati atau menembusnya. Permeabilitas ini dapat berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat bahan tersebut. Beberapa konsep yang berkaitan dengan permeabilitas zat cair melibatkan:

Permeabilitas Membran:

Dalam konteks biologi dan kimia, permeabilitas membran sel atau dinding sel mengacu pada kemampuan membran untuk memungkinkan zat tertentu melewati. Membran sel memiliki selektivitas permeabilitas, artinya beberapa zat dapat melewati dengan mudah sementara yang lain tidak.

Permeabilitas Tanah:

Dalam geologi dan ilmu tanah, permeabilitas tanah mengukur kemampuan tanah untuk membiarkan air atau zat cair lainnya meresap melalui pori-porinya. Sifat ini penting dalam menentukan drainase tanah dan kemampuan tanah untuk menyimpan air.

Permeabilitas Material Filter:

Dalam rekayasa dan lingkungan, permeabilitas material filter seperti pasir atau tanah di bawah lapisan jalan dapat menjadi faktor penting dalam sistem drainase dan pengendalian air.

Permeabilitas Saluran Pembawa Fluida:

Dalam rekayasa fluida, permeabilitas saluran seperti pipa atau selang mengacu pada kemampuan mereka untuk membiarkan fluida mengalir melaluinya tanpa terlalu banyak resistensi.

Permeabilitas Gas:

Selain zat cair, konsep permeabilitas juga dapat diterapkan pada gas. Misalnya, dalam bidang material dan rekayasa, dapat diukur sejauh mana suatu bahan membiarkan gas melewati strukturnya.

Ketebalan Membran atau Material:

Ketebalan suatu membran atau material juga dapat memengaruhi permeabilitasnya. Membran yang lebih tipis cenderung memiliki permeabilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang lebih tebal.

Pemahaman tentang permeabilitas zat cair penting dalam berbagai bidang, termasuk ilmu tanah, biologi, rekayasa, dan kimia. Kemampuan untuk mengukur dan mengontrol permeabilitas suatu bahan atau medium dapat memiliki dampak besar pada berbagai aplikasi, seperti perancangan membran untuk proses pemisahan, manajemen air tanah, dan desain sistem perpipaan.

Peran dalam Biologi:

Dalam konteks biologi, permeabilitas membran sel adalah penentu utama bagaimana zat-zat bergerak masuk dan keluar dari sel. Membran sel yang selektif permeabel memungkinkan transportasi ion, molekul kecil, dan nutrien untuk mendukung fungsi sel dan kelangsungan hidup organisme.

Ilmu Tanah dan Geologi:

Permeabilitas tanah menjadi kunci dalam siklus air dan drainase tanah. Tanah yang permeabel memungkinkan air untuk meresap ke dalam tanah, mencegah genangan, dan mendukung pertumbuhan tanaman. Sementara itu, tanah yang kurang permeabel dapat menyebabkan erosi dan masalah drainase.

Rekayasa Material dan Pemisahan:

Dalam rekayasa, pemahaman tentang permeabilitas penting untuk merancang material dengan sifat yang diinginkan. Membran permeabel dapat digunakan dalam berbagai proses pemisahan, seperti pemurnian air atau pemisahan gas.

Proses Industri:

Dalam industri, pemahaman tentang permeabilitas zat cair sangat relevan untuk proses-proses seperti filtrasi, separasi fase, dan kontrol aliran fluida dalam pipa atau saluran produksi.

Keseimbangan Lingkungan:

Permeabilitas memainkan peran penting dalam menjaga keseimbangan ekosistem dan lingkungan. Kemampuan air meresap melalui tanah mempengaruhi siklus air dan keberlanjutan sumber daya alam.

Pengukuran dan Pemodelan:

Metode pengukuran permeabilitas, seperti uji permeabilitas tanah, menjadi alat penting dalam ilmu tanah dan geologi. Pemodelan matematis juga digunakan untuk memahami mekanisme perpindahan zat cair dalam berbagai konteks.

Tantangan dan Peluang:

Tantangan termasuk pengelolaan sumber daya air, penanganan polusi, dan pemahaman yang lebih baik tentang dampak industri terhadap lingkungan. Sementara itu, peluangnya mencakup pengembangan material inovatif, teknologi pemisahan yang lebih efisien, dan praktik-praktik pertanian yang berkelanjutan.

Perkembangan Teknologi:

Teknologi terus berkembang untuk mengukur dan mengendalikan permeabilitas zat cair. Inovasi seperti material cerdas, teknologi pemisahan membran, dan penggunaan model matematis semakin memperkaya pengetahuan kita tentang sifat ini.

Pembahasan mengenai permeabilitas zat cair mencakup berbagai aspek ilmiah dan teknologi yang saling terkait, menciptakan landasan untuk pemahaman yang lebih dalam dan penerapan dalam berbagai bidang kehidupan. Perkembangan selanjutnya diharapkan dapat mengoptimalkan pemanfaatan sifat permeabilitas untuk mencapai tujuan keberlanjutan dan keseimbangan ekologis.

 

CONTOH SOAL

• Bagaimana permeabilitas tanah dapat memengaruhi siklus air di suatu daerah?

Permeabilitas tanah memiliki dampak signifikan pada siklus air di suatu daerah. Permeabilitas tanah mengukur sejauh mana tanah dapat membiarkan air meresap ke dalam tanah dan mencapai lapisan air tanah di bawahnya. Dampak permeabilitas tanah terhadap siklus air dapat dijelaskan sebagai berikut:

Infiltrasi Air:

Tanah yang memiliki permeabilitas tinggi dapat menampung air dengan baik dan memungkinkan air hujan atau irigasi meresap ke dalam tanah. Hal ini mendukung proses infiltrasi, di mana air dapat mencapai lapisan tanah yang lebih dalam.

Pembentukan Air Tanah:

Permeabilitas tanah memengaruhi pembentukan air tanah atau airtanah. Tanah dengan permeabilitas tinggi cenderung membentuk air tanah yang lebih baik karena air dapat meresap lebih dalam dan mengisi lapisan akuifer di bawah tanah.

Aliran Sungai dan Mata Air:

Permeabilitas tanah juga memengaruhi aliran sungai dan mata air. Tanah yang permeabel dapat memberikan sumbangan air ke sungai-sungai dan mata air di sekitarnya, mempertahankan debit air yang lebih stabil.

Prevensi Banjir dan Genangan:

Tanah yang permeabel membantu mencegah banjir dan genangan karena dapat menyerap sejumlah besar air hujan. Sebaliknya, tanah yang kurang permeabel dapat menyebabkan air hujan mengalir permukaan tanah, meningkatkan risiko banjir.

Ketersediaan Air untuk Tanaman:

Permeabilitas tanah mempengaruhi ketersediaan air untuk tanaman. Tanah yang memiliki permeabilitas tinggi dapat menyimpan air yang cukup untuk tanaman dan mendukung pertumbuhan vegetasi.

Erosi Tanah:

Tanah yang kurang permeabel dapat menyebabkan air hujan mengalir permukaan tanah, meningkatkan risiko erosi. Infiltrasi air yang buruk dapat mengakibatkan kehilangan lapisan tanah subur.

Daur Ulang Air:

Permeabilitas tanah berperan dalam daur ulang air. Tanah yang permeabel mendukung proses transpirasi tanaman dan evaporasi air dari tanah, yang kemudian dapat kembali ke atmosfer.

Dengan memahami dan mengukur permeabilitas tanah, para ahli lingkungan dan ahli tanah dapat merancang strategi pengelolaan air yang efisien, meminimalkan risiko banjir atau kekeringan, dan menjaga keseimbangan ekosistem di suatu daerah. Peran ini penting dalam pengelolaan sumber daya air dan lingkungan yang berkelanjutan.

• Apa yang dimaksud dengan permeabilitas material dan mengapa itu penting dalam merancang membran untuk pemisahan zat cair?

Permeabilitas material mengacu pada kemampuan suatu bahan untuk membiarkan zat cair melewati atau menembusnya. Sifat ini menjadi kunci dalam merancang membran untuk pemisahan zat cair. Dalam konteks ini, membran adalah suatu lapisan tipis atau bahan yang dipilih untuk memisahkan zat-zat tertentu dari campuran cairan.

Keberhasilan membran dalam pemisahan zat cair tergantung pada beberapa faktor, dan permeabilitas material adalah salah satu aspek yang sangat penting. Berikut adalah beberapa alasan mengapa permeabilitas material sangat signifikan dalam merancang membran pemisahan:

Selektivitas Pemisahan:

Permeabilitas material mempengaruhi selektivitas membran, yaitu kemampuan membran untuk memisahkan zat-zat tertentu. Membran yang selektif permeabel dapat memungkinkan atau menolak zat tertentu berdasarkan sifat permeabilitasnya.

Efisiensi Proses Pemisahan:

Memahami dan mengontrol permeabilitas material adalah kunci untuk mencapai efisiensi dalam proses pemisahan. Membran dengan permeabilitas yang diatur dengan baik dapat meningkatkan laju pemisahan dan efisiensi penggunaan energi.

Ketahanan Terhadap Pencemar:

Permeabilitas material juga berhubungan dengan ketahanan membran terhadap pencemaran. Membran yang dapat mempertahankan permeabilitasnya dalam menghadapi zat pencemar tertentu menjadi kritis untuk memastikan kinerja yang berkelanjutan.

Aplikasi Spesifik:

Berbagai aplikasi membutuhkan membran dengan sifat permeabilitas yang spesifik. Sebagai contoh, membran untuk desalinasi air laut memerlukan permeabilitas yang dapat memisahkan garam dari air dengan efisien.

Minimalkan Pemisahan Zat yang Tidak Diinginkan:

Dalam beberapa kasus, pemisahan dapat menjadi tantangan karena zat-zat yang tidak diinginkan dapat melewati membran. Kontrol yang baik terhadap permeabilitas material membantu meminimalkan masalah ini.

Penggunaan dalam Berbagai Industri:

Permeabilitas material penting dalam berbagai industri, termasuk industri farmasi, pengolahan air, produksi bahan kimia, dan banyak lagi. Kontrol yang baik terhadap permeabilitas memungkinkan adaptasi membran untuk berbagai keperluan aplikasi.

Dengan memahami dan mengoptimalkan permeabilitas material, para peneliti dan insinyur dapat merancang membran yang efisien, selektif, dan sesuai dengan kebutuhan spesifik aplikasi pemisahan zat cair. Ini memiliki dampak besar dalam meningkatkan efisiensi proses industri dan solusi berkelanjutan untuk tantangan lingkungan.

Top of Form

 

 

 

KESIMPULAN

Permeabilitas zat cair adalah konsep yang merentang melintasi berbagai disiplin ilmu, memainkan peran penting dalam pemahaman dan pengelolaan proses-proses kritis dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Dari permeabilitas membran sel dalam dunia biologi hingga permeabilitas tanah dalam ilmu tanah, dan dari rekayasa material hingga aplikasi dalam proses pemisahan, sifat ini membentuk dasar bagi sejumlah inovasi dan pemecahan masalah.

Dalam upaya untuk mengatasi tantangan lingkungan dan teknologi, pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana zat cair berinteraksi dengan berbagai medium menjadi kunci untuk merancang solusi yang efisien dan berkelanjutan. Perkembangan dalam pengukuran permeabilitas, pemodelan mekanisme perpindahan zat cair, dan pengembangan material dengan sifat permeabilitas yang dikendalikan secara cermat, semuanya berkontribusi pada kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Dengan melibatkan konsep ini dalam penelitian dan praktik, kita dapat mencapai progres yang signifikan dalam bidang seperti pengelolaan air, desain material inovatif, dan pemahaman yang lebih baik tentang proses-proses biologis. Kesimpulannya, permeabilitas zat cair bukan hanya sebuah konsep ilmiah, tetapi juga jembatan yang menghubungkan berbagai aspek pengetahuan manusia untuk menciptakan dunia yang lebih efisien, berkelanjutan, dan bermanfaat bagi masyarakat.

 

DAFTAR PUSTAKA

Bowles, Joseph E, 1991, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), PT. Erlangga. Jakarta.

Braja M. Das. Noor endah Mochtar. Indrasurya B. Mochtar. 1998. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) (Jilid 1). Erlangga. Jakarta

D, Subardja. 2004. Petunjuk Teknis Pengamatan Tanah. Balai Penelitian Tanah. Puslitbang. Jakarta, 111 hal.

Hardiyatmo, H.C. 2001. Teknik Fondasi 1, Edisi II. Beta Offset. Yogyakarta, 93 hal.

Ir. CD, Soemarto, B.I.E. Dipli. H. 1987. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional. Surabaya.

Kusnaedi, 2011. Sumur Resapan, Penebar Swadaya, Bandung, 68 hal.

Ray K. Linsely, JR. Max A, Kohler. Joseph L, H. Paulhus. Yandi Hermawan. 1989. Hidrologi Untuk Insinyur (Edisi Ketiga). Erlangga. Jakarta.