KEAMANAN NUKLIR

 Abstrak 

Keamanan nuklir merupakan elemen melekat dan tidak terpisahkan dari keamanan nasional, karena penyalahgunaan zat radioaktif, bahan nuklir, bahan terkait nuklir, instalasi nuklir dan fasilitas radiasi dapat menimbulkan bahaya yang mengancam keamanan berbangsa dan bernegara serta sangat membahayakan kehidupan masyarakat dan lingkungan hidup.

elektrokimia: potensial elekrokimia

 

Aisyah Imelia Wardhani

Abstrak

Potensial elektrokimia merupakan kerja mekanis yang dilakukan dengan membawa 1 mol sebuah ion dari keadaan standar ke sebuah potensial listrik dan konsentrasi tertentu. Menurut sebuah definisi IUPAC, Potensial elektrokimia adalah energi Gibbs molar parsialnya substansi pada potensi listrik tertentu, di mana substansi berada dalam sebuah fase tertentu.

Rumusan masalah

1.      Apa yang dimaksud elektrokimia?

2.      Apa potensial sel volta?

3.      Apa potensial elektroda standar?

Tujuan

1.      Dapat menjelaskan apa itu elektrokimia

2.      Dapat menjelaskan apa itu pontesial sel volta

3.      Dapat menjelaskan apa itu potensial elektroda standar

Pendahuluan

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia fisik yang mempelajari aspek kelistrikan dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Secara umum elektrokimia terbagi dalam dua kelompok, yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Reaksi elektrokimia dapat berlangsung secara spontan, yaitu ketika dua elektroda yang direndam di dalam cairan elektrolit dihubungkan dengan untai listrik.

Pembahasan

Dalam elektrokimia, potensial elektrokimiawi merupakan sebuah ukuran termodinamika yang mengombinasikan konsep energi yang disimpan dalam bentuk potensial kimiawi dan elektrostatik.

Potensial sel volta dapat ditentukan melalui percobaan dengan menggunakan voltmeter atau potensiometer. Perbedaan potensial antara kedua sel yang terdapat di dalam sel volta disebut potensial elektrode. Untuk mengukur potensial suatu elektrode digunakan elektrode lain sebagai pembanding atau standar. Elektrode hidrogen digunakan sebagai elektrode standar karena harga potensialnya = 0,00 Volt. Potensial elektrode yang dibandingkan dengan elektrode hidrogen yang diukur pada suhu 25^o;C dan tekanan 1 atm disebut potensial elektrode standar. Potensial elektrode hidrogen merupakan energi potensial zat tereduksi dikurangi energi potensial zat teroksidasi.

Potensial sel (E^o; sel) merupakan beda potensial yang terjadi pada kedua elektrode. Potensial dapat ditentukan dengan cara mengukur potensial listrik yang timbul dari penggabungan dua reaksi setengah sel menggunakan voltmeter atau potensiometer. Potensial sel juga dapat ditentukan dengan cara menghitung selisih potensial elektrode yang digunakan. Secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.

E^o;sel = E^o;katode - E^o;anode

Potensial elektroda standar adalah potensial yang terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah elektroda). Menurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi.

Potensi elektroda standar adalah pengukuran potensi keseimbangan. Ada beda potensial antara elektroda dan elektrolit yang disebut potensial elektroda. Ketika kesatuan adalah konsentrasi semua spesies yang terlibat dalam semi-sel, potensial elektroda dikenal sebagai potensial elektroda standar.

Pada kondisi standar, potensial elektroda standar terjadi pada sel elektrokimia katakanlah suhu = 298K, tekanan = 1atm, konsentrasi = 1M. Simbol 'E ^o _cell ' mewakili potensial elektroda standar suatu sel.

Kesimpulan

Potensial sel (E^o; sel) merupakan beda potensial yang terjadi pada kedua elektrode. Potensial dapat ditentukan dengan cara mengukur potensial listrik yang timbul dari penggabungan dua reaksi setengah sel menggunakan voltmeter atau potensiometer. Potensial elektroda standar adalah potensial yang terkait dengan setengah reaksi yang ada (wadah elektroda). Menurut kesepakatan potensial elektroda standar selalu ditulis dalam setengah reaksi reduksi.

 Daftar pustaka

Yusro, M., dan Diamah, A. (2019). Sensor dan Transduser: Teori dan Aplikasi (PDF). Jakarta: Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta.

Kenneth. G. 2010. Mengukur Fluks Ion Ketergantungan Klorida Elektroneutral dalam Sel Mamalia dan Sistem Ekspresi Heterolog. https://www-sciencedirect-com.translate.goog/science/article/abs/pii/B9780123743732000091?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=id&_x_tr_hl=id&_x_tr_pto=tc

 

Author. Cell potential under standart condition. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/20%3A_Electrochemistry/20.04%3A_Cell_Potential_Under_Standard_Conditions

 

IUPAC Gold Book, http://goldbook.iupac.org/E01945.html

 

Termodinamika 2: Reaksi Kimia dan kesetimbangan

 

TERMODINAMIKA 2: REAKSI KIMIA DAN KESETIMBANGAN 

Aisyah Imelia Wardhani (@Z-09)

Abstrak

Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa “setiap proses yang terjadi secara spontan akan selalu menyebabkan peningkatan entropi ( S) alam semesta. Dengan kata sederhana, hukum tersebut menjelaskan bahwa entropi sistem yang terisolasi tidak akan pernah berkurang seiring waktu.” Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya).

Rumusan masalah

1.      Apa itu hukum ke-2 termodinamika?

2.      Apa hubungan antara energi bebas dan konstanta kesetimbangan?

3.      Apa hukum aksi massa dan konstanta kesetimbangan?

Tujuan

1.      Dapat mengerti hukum ke-2 termodinamika

2.      Dapat mengetahui hubungan antara energi bebas dan konstanta kesetimbangan

3.      Dapat mengetahui hukum aksi massa dan konstanta kesetimbangan

Pendahuluan

Konsep Hukum II Termodinamika bermula dari pendapat Kelvin-Planck, yang menyatakan tidak mungkin membuat mesin yang menyerap kalor dari reservoir panas dan mengubah seluruhnya menjadi kerja. Demikian juga dengan pernyataan Clausius, yang menyatakan bahwa tidak mungkin membuat mesin pendingin yang menyerap kalor dari reservoir bersuhu rendah dan membuang ke reservoir bersuhu tinggi tanpa bantuan kerja dari luar.

Pembahasan

Berdasarkan konsep entropi dan spontanitas, hukum kedua termodinamika didefinisikan atas dasar berikut:

1. Semua proses spontan tidak dapat diubah secara termodinamika.
2. Tidak mungkin mengubah panas sepenuhnya menjadi kerja tanpa pemborosan.
3. Entropi alam semesta terus meningkat.
4. Perubahan entropi total, yaitu perubahan entropi sistem + perubahan entropi lingkungan, adalah positif

Konstanta kesetimbangan dari suatu reaksi kimia adalah nilai dari hasil bagi reaksinya pada kesetimbangan kimia, suatu keadaan yang didekati oleh sistem kimia dinamis setelah waktu yang cukup telah berlalu di mana komposisinya tidak memiliki kecenderungan terukur terhadap perubahan lebih lanjut. Untuk satu set kondisi reaksi tertentu, konstanta kesetimbangan tidak bergantung terhadap konsentrasi analitis awal dari spesi reaktan dan produk dalam campuran.

Hubungan antara Energi Bebas dan Konstanta Kesetimbangan

Keseimbangan antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi akan ditentukan oleh perbedaan energi bebas antara kedua sisi reaksi. Semakin besar perbedaan energi bebas, semakin besar pula reaksi yang menguntungkan salah satu pihak. Semakin kecil perbedaan energi bebas, semakin dekat campuran tersebut dengan bagian reaktan dan produk yang sama (secara longgar).

Letak keseimbangan dalam reaksi kesetimbangan dijelaskan oleh konstanta kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan hanyalah rasio produk terhadap reaktan, setelah reaksi mencapai kesetimbangan. Pada titik itulah reaksi maju dan reaksi balik seimbang, sehingga perbandingan produk terhadap reaktan tidak berubah.

• Suatu reaksi telah mencapai kesetimbangan ketika reaksi berhenti berlangsung (yaitu tidak ada perubahan konsentrasi meskipun pada tingkat mikroskopis terjadi reaksi maju dan mundur), sehingga jumlah reaktan yang berubah menjadi produk tetap, dan jumlah reaktan tersisa tetap konstan.
• Tetapan kesetimbangan adalah perbandingan produk terhadap reaktan ketika reaksi telah mencapai kesetimbangan.

 

Perubahan energi bebas reaksi dalam keadaan apa pun, ΔG (ketika kesetimbangan belum tercapai), berkaitan dengan perubahan energi bebas standar reaksi, ΔG° (yang sama dengan selisih energi bebas pembentukan reaksi). produk dan reaktan, keduanya dalam keadaan standarnya) sesuai dengan persamaan.

ΔG = ΔG° + RT InQ

Dimana Q adalah hasil bagi reaksi.

Dalam reaksi reversibel, energi bebas campuran reaksi lebih rendah dibandingkan energi bebas reaktan dan produk. Oleh karena itu, energi bebas berkurang baik kita memulai dari reaktan atau produk, yaitu, ∆G adalah -ve dalam reaksi mundur maupun maju.

Hukum Aksi Massa dan Konstanta Kesetimbangan  

hukum aksi massa adalah sebuah dalil yang menyatakan bahwa laju dari suatu reaksi kimia berbanding lurus terhadap produk aktivitas dan konsentrasi reaktan. Secara khusus, hukum ini menyiratkan bahwa untuk campuran reaksi kimia yang berada dalam kesetimbangan, rasio antara konsentrasi reaktan dan produk bernilai konstan.  Dua aspek yang terlibat dalam formulasi awal hukum ini diantaranya:

1) aspek kesetimbangan, mengenai komposisi campuran reaksi pada kesetimbangan dan 2) aspek kinetika mengenai persamaan laju bagi reaksi elementer. Kedua aspek tersebut berasal dari penelitian yang dilakukan oleh Cato M. Guldberg dan Peter Waage antara 1864 dan 1879 di mana konstanta kesetimbangan diturunkan dengan menggunakan data kinetika dan persamaan laju yang telah mereka usulkan. Guldberg dan Waage juga mengakui bahwa kesetimbangan kimia adalah proses yang dinamis di mana laju reaksi untuk reaksi maju dan mundur harus sama pada kesetimbangan kimia. Untuk menurunkan ekspresi konstanta kesetimbangan yang menarik bagi kinetika, ekspresi persamaan laju harus digunakan. Ekspresi persamaan laju ditemukan kembali kemudian secara independen oleh Jacobus Henricus van 't Hoff.

Hukum ini merupakan pernyataan mengenai kesetimbangan dan memberikan ekspresi bagi konstanta kesetimbangan, kuantitas yang mencirikan kesetimbangan kimia. Dalam kimia modern hukum ini diturunkan menggunakan termodinamika kesetimbangan. Hukum ini juga dapat diturunkan dengan konsep potensial kimia.^[3]

Pada pertengahan tahun 1860-an, ilmuwan Norwegia CM Guldberg dan P. Waage mencatat adanya hubungan aneh antara jumlah reaktan dan produk dalam kesetimbangan. Tidak peduli berapa banyak reaktan yang mereka gunakan untuk memulai, rasio reaktan dan produk tertentu akan tercapai pada kesetimbangan. Saat ini, kita menyebut pengamatan ini sebagai hukum aksi massa . Ini berkaitan dengan jumlah reaktan dan produk pada kesetimbangan untuk suatu reaksi kimia. Untuk reaksi kimia umum yang terjadi dalam larutan,

aA + bB ⇄ cC + dD

konstanta kesetimbangan , juga dikenal sebagai K _eq , ditentukan oleh ekspresi berikut:

dimana [A] adalah konsentrasi molar spesies A pada kesetimbangan, dan seterusnya. Koefisien a , b , c , dan d dalam persamaan kimia menjadi eksponen dalam persamaan K _eq . K _eq adalah nilai numerik karakteristik untuk reaksi tertentu pada suhu tertentu ; artinya, setiap reaksi kimia mempunyai karakteristiknya masing-masing K _eq . Konsentrasi masing-masing reaktan dan produk dalam suatu reaksi kimia pada kesetimbangan saling berkaitan ; konsentrasi tidak dapat berupa nilai acak, tetapi bergantung satu sama lain. Pembilang persamaan Ke _eq menunjukkan konsentrasi setiap produk (berapa banyak produk yang dihasilkan), sedangkan penyebut persamaan Ke _eq menunjukkan konsentrasi setiap reaktan, sehingga menghasilkan produk yang sama dibandingkan definisi reaktan untuk K _eq .

Kesimpulan

Hubungan antara energi bebas dan konstanta kesetimbangan. Keseimbangan antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi akan ditentukan oleh perbedaan energi bebas antara kedua sisi reaksi. Semakin besar perbedaan energi bebas, semakin besar pula reaksi yang menguntungkan salah satu pihak. Semakin kecil perbedaan energi bebas, semakin dekat campuran tersebut dengan bagian reaktan dan produk yang sama. Tidak peduli berapa banyak reaktan yang mereka gunakan untuk memulai, rasio reaktan dan produk tertentu akan tercapai pada kesetimbangan. Saat ini, kita menyebut pengamatan ini sebagai hukum aksi massa . 

Daftar Pustaka

Laidler, KJ (2023, 17 Mei). hukum aksi massa . Ensiklopedia Britannica . https://www.britannica.com/science/law-of-mass-action  

Asep.  2023, Mei 21. Hukum Guldberg Waage – Aksi Massa. Artikel keren. https://artikelkeren.com/hukum-guldberg-waage-aksi-massa.html

Peter Erdi dan JanosToth. (1989). Mathematical Models of Chemical Reactions: Theory and Applications of Deterministic and Stochastic Models. Manchester University Press.

Schaller. C. Energi dan Kesetimbangan Bebas. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Thermodynamics/Fundamentals_of_Thermodynamics/Free_Energy_and_Equilibrium . Universitas Saint John

Nadia. L. Modul 1 Termodinamika. https://pustaka.ut.ac.id/lib/wp-content/uploads/pdfmk/PANG4112-M1.pdf

Derajat Ionisasi : Pengaruh Struktur Molekuler

Derajat Ionisasi : Pengaruh Struktur Molekuler (Efek Struktur Molekuler pada Derajat Ionisasi)

 

Aisyah Imelia Wardhani 41623010020 (Z09-AISYAH)

Abstrak

Derajat Ionisasi merupakan persentase jumlah dari molekul-molekul senyawa elektrolit yang berubah menjadi ion-ion, Maksudnya disini ialah derajat ionisasi itu menunjukkan jumlah dari molekul molekul senyawa elektrolit yang berubah menjadi ion-ion.

Kata kunci: derajat ionisasi dan ion

Rumusan Masalah

1.      Apa itu derajat ionisasi?

2.      Bagaimana pengaruh derajat ionisasi?

3.      Apa faktor-faktor yang mempengaruhi derajat ionisasi!

Tujuan

1.      Mengetahui apa itu derajat ionisasi

2.      Dapat mengetahui bagaimana pengaruh derajat ionisasi

3.      Mengatahui faktor-faktor yang mempengaruhi derajat ionisasi

Pendahuluan

Kekuatan asam dan basa suatu larutan bergantung pada banyaknya ion-ion yang terurai dalam larutan. Besar kekuatan asam dan basa dinyatakan dalam sebuah nilai yang disebut derajat ionisasi (α). Rumus derajat ionisasi dinyatakan dalam persamaan perbandingan antara jumlah molekul zat yang terionisasi dengan jumlah molekul zat mula-mula. Rentang nilai derajat ionisasi antara 0 sampai 1, dengan 0 untuk sedikit ion yang terurai dan 1 untuk semua ion terurai. Berdasarkan banyaknya ion-ion yang terurai, larutan asam/basa dibedekan menjadi lemah dan kuat. 

Pembahasan

Derajat Ionisasi (α) merupakan hasil bagi dari jumlah total molekul elektrolit yang terionisasi menjadi ion-ion. atau dengan kata lain: Derajat ionisasi (α) adalah perbandingan antara jumlah molekul zat yang terionisasi dengan jumlah molekul zat mula -mula.  Proses ionisasi adalah proses pemecahan molekul menjadi ion positif dan negatif dalam suatu larutan. Ionisasi adalah proses di mana atom atau molekul memperoleh atau kehilangan elektron, sering kali bersamaan dengan perubahan kimia lainnya, untuk memperoleh atau kehilangan muatan negatif atau positif.

Rumus Derajat Ionisasi

Banyaknya konsentrasi yang bereaksi atau menjadi ion akan tergantung kepada derajat ionisasi (α) yang dirumuskan sebagai berikut:

Berdasarkan derajat ionisasi tersebut, dapat disimpulkan jenis-jenis larutan, yaitu:

• Jika α=1, maka zat telah terionisasi sempurna dan merupakan larutan elektrolit kuat.
• Jika 0 < α <1, maka zat terionisasi sebagian dan merupakan larutan elektrolit lemah.
• Jika α= 0, maka zat tidak terionisasi dan merupakan larutan non elektrolit.

Semakin besar derajat ionisasi, semakin besar harga tetapan keseimbangan asam atau basa. Harga keseimbangan asam atau basa dapat digunakan untuk melihat kekuatan asam atau basa tersebut.

Asam dan basa yang lemah, memiliki keseimbangan asam atau basa serta derajat ionisasi yang relatif kecil. Reaksi asam dan basa akan menghasilkan garam dan air. Pada reaksi asam dan basa, terjadi netralisasi dari sifat asam dan basa. Derajat keasaman (pH) dapat digunakan sebagai indikator pencemaran air bersih.

Berikut ini adalah alasan faktor-faktor yang mempengaruhi derajat ionisasi:

1.      Sifat elektrolit

Derajat ionisasi ditentukan oleh komposisi elektrolit. Elektrolit kuat memiliki tingkat ionisasi yang tinggi, sedangkan elektrolit lemah memiliki tingkat ionisasi yang rendah.

2.      Sifat pelarut

Konstanta dielektrik suatu pelarut menentukan kekuatan ionisasinya. Semakin besar nilai konstanta dielektrik maka semakin kuat pula daya ionisasi pelarut dan derajat ionisasinya.

3.      Pengenceran

Semakin besar pengenceran, semakin besar pula derajat ionisasinya. Bahkan elektrolit lemah pun hampir terionisasi seluruhnya pada pengenceran tak terhingga.

4.      Suhu

Saat suhu meningkat, derajat ionisasi juga meningkat. Penekanan atau derajat ionisasi elektrolit lemah dengan menambahkan elektrolit kuat dengan ion senama dikenal sebagai efek ion senama. Derajat ionisasi elektrolit lemah berkurang atau ditekan karena efek ion senama.

Kesimpulan

Ionisasi adalah proses pemecahan molekul menjadi ion positif dan negatif dalam suatu larutan, di mana atom atau molekul memperoleh atau kehilangan elektron untuk memperoleh muatan negatif atau positif.

Pengaruh Derajat Ionisasi: Semakin besar derajat ionisasi, semakin besar harga tetapan keseimbangan asam atau basa. Dan derajat keasaman (pH) dapat digunakan sebagai indikator pencemaran air bersih.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Derajat Ionisasi:

   - Sifat elektrolit, sifat pelarut, pengenceran, dan suhu adalah faktor-faktor yang mempengaruhi derajat ionisasi.

   - Elektrolit kuat memiliki tingkat ionisasi yang tinggi, sedangkan elektrolit lemah memiliki tingkat ionisasi yang rendah.

   - Pengenceran dan peningkatan suhu dapat meningkatkan derajat ionisasi.

Pemahaman terhadap derajat ionisasi membantu dalam mengklasifikasikan larutan sebagai elektrolit kuat, elektrolit lemah, atau non-elektrolit, serta memberikan wawasan tentang keseimbangan asam-basa dan sifat-sifat larutan.

Soal 

Suatu zat dilarutkan dalam 100 ml air dengan konsentrasi 0,2 M. Jika larutan terionisasi hingga 2%. Berapakah massa zat yang terurai? (Mr zat = 60)

Penyelesaian:

Diketahui: M = 0,02; V = 100 mL = 0,1 L, α= 2% = 0,02, Mr = 60.

• Jumlah mol mula-mula = M × V

Jumlah mol mula-mula = 0,2 mol/L × 0,1 L

Jumlah mol mula-mula = 0,02 mol

Jumlah mol zat terurai = (α × jumlah mol mula-mula)

Jumlah mol zat terurai = 0,02 × 0,02

Jumlah mol zat terurai = 0,0004 (atau 4 x 10-4)

 

• Massa zat mula-mula = (jumlah mol mula-mula) × (Mr atau Ar)

Massa zat mula-mula = 0,02 × 60

Massa zat mula-mula = 1,2 gram

 

• Massa zat terurai = (jumlah mol zat terurai) × (Mr atau Ar)

Massa zat terurai = 0,0004 × 60

Massa zat terurai = 0,024 gram

Jadi massa zat terurai adalah sebanyak 0,024 gram.

Daftar Pustaka 

anonim. derajat ionisasi dan ionisasi tetapan. 23 April 2022. politeknik pertanian negeri    kupang. https://mplk.politanikoe.ac.id/index.php/topik-topik-kuliah/28-kimia-dasar/852-derajat-ionisasi-dan-tetapan-ionisasi#:~:text=Semakin%20besar%20derajat%20ionisasi%2C%20semakin,derajat%20ionisasi%20yang%20relatif%20kecil. 

rempak. pengertian dan penjelasan tentang derajat ionisasi. 14 oktober 2016.  https://www.panduankimia.net/2016/10/pengertian-dan-penjelasan-mengenai_14.html

nuru. factors affecting degree of ionization. 26 Juni 2021. https://www.onlinenotesnepal.com/factors-affecting-degree-of-ionization