Jumat, 30 Desember 2011

DRIFT SPEED

Drift kecepatan

Partikel bermuatan bergerak dalam konduktor bergerak terus-menerus dalam arah acak, seperti partikel-partikel gas. Dalam rangka untuk itu menjadi aliran bersih dari biaya, partikel juga harus bergerak bersama-sama dengan tingkat penyimpangan rata-rata.Elektron adalah pembawa muatan dalam logam dan mereka mengikuti jalan yang tidak menentu, memantul dari atom ke atom, tetapi umumnya melayang ke arah berlawanan dari medan listrik. Kecepatan di mana mereka melayang dapat dihitung dari persamaan:

dimana

I adalah arus listrik

n adalah jumlah partikel bermuatan per satuan volume (atau kerapatan muatan pembawa)

A adalah luas penampang konduktor

v adalah kecepatan melayang, dan

Q adalah muatan pada partikel masing-masing.

Arus listrik dalam padatan biasanya aliran yang sangat lambat. Sebagai contoh, dalam kawat tembaga penampang, mm2 0,5 membawa arus dari 5 A, kecepatan drift elektron pada urutan milimeter per detik. Untuk mengambil contoh yang berbeda, dalam vakum dekat-di dalam tabung sinar katoda, elektron perjalanan di dekat garis lurus sekitar sepersepuluh dari kecepatan cahaya.

Setiap muatan listrik mempercepat, dan karenanya setiap perubahan arus listrik, menimbulkan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan sangat tinggi di luar permukaan konduktor. Kecepatan ini biasanya fraksi yang signifikan dari kecepatan cahaya, sebagaimana dapat disimpulkan dari Persamaan Maxwell, dan karena itu banyak kali lebih cepat daripada kecepatan drift elektron. Sebagai contoh, dalam garis listrik AC, gelombang energi elektromagnetik merambat melalui ruang antara kabel, bergerak dari sumber ke beban jauh, meskipun elektron dalam kabel hanya bergerak maju mundur dengan jarak kecil.

Rasio dari kecepatan gelombang elektromagnetik dengan kecepatan cahaya di ruang bebas disebut faktor kecepatan, dan tergantung pada sifat elektromagnetik konduktor dan bahan isolasi sekitarnya, dan pada bentuk dan ukuran.

Besaran dari ketiga kecepatan dapat diilustrasikan dengan sebuah analogi dengan tiga kecepatan yang sama terkait dengan gas.

Kecepatan drift rendah biaya operator adalah analog dengan gerak udara, dengan kata lain, angin.

Kecepatan tinggi gelombang elektromagnetik kira-kira analog dengan kecepatan suara dalam gas (gelombang ini bergerak melalui media jauh lebih cepat daripada partikel individual)

Gerak acak dari tuduhan adalah analog dengan panas - kecepatan termal secara acak bergetar partikel gas.

Analogi ini sangat sederhana dan tidak lengkap: Penyebaran yang cepat dari gelombang suara tidak memberikan perubahan apapun dalam kecepatan pergeseran molekul udara ', sedangkan gelombang EM tidak membawa energi untuk menyebarkan arus aktual pada tingkat yang jauh, jauh lebih tinggi dari kecepatan drift elektron '. Untuk menggambarkan perbedaan: Suara dan perubahan dalam kecepatan drift udara itu (kekuatan embusan angin) jarak lintas pada tingkat setara kecepatan suara dan transmisi mekanik kekuatan (tidak lebih tinggi dari tingkat kecepatan melayang), sedangkan yang perubahan dalam bidang EM dan perubahan pada saat ini (kecepatan elektron melayang ') baik merambat melintasi jarak pada tingkat jauh lebih tinggi daripada kecepatan arus yang sebenarnya.Anda dapat mendengar suara angin jauh lebih awal daripada kekuatan embusan mencapai Anda, tetapi Anda tidak mengamati perubahan dalam medan EM lebih awal daripada Anda dapat mengamati perubahan arus.

Ketika arus listrik dalam suatu material adalah sebanding dengan tegangan di atasnya,materi dikatakan "ohmik", atau untuk mematuhi hukum Ohm. Pandangan mikroskopismenunjukkan bahwa proporsionalitas ini berasal dari kenyataan bahwa medan listrik diterapkan superimposes kecepatan pergeseran kecil di elektron bebas dalam logam.Untuk arus biasa, ini kecepatan drift pada urutan milimeter per detik berbeda dengan kecepatan elektron sendiri yang berada di urutan satu juta meter per detik. Bahkankecepatan elektron itu sendiri kecil dibandingkan dengan kecepatan transmisi sinyal listrik ke kawat, yang pada urutan kecepatan cahaya, 300 juta meter per detik.

Kerapatan arus (arus listrik per satuan luas, J = I / A) dapat dinyatakan dalam halkepadatan elektron bebas sebagai

Jumlah atom per satuan volume (dan jumlah elektron bebas atom seperti tembaga yang memiliki satu elektron bebas per atom) adalah

Dari bentuk standar hukum Ohm dan ketahanan dalam hal resistivitas:

Langkah berikutnya adalah untuk menghubungkan kecepatan melayang dengan kecepatan elektron, yang dapat didekati oleh kecepatan Fermi:

Table

Kecepatan hanyut dapat dinyatakan dalam bentuk E medan listrik mempercepat,massa elektron, dan karakteristik waktu antara tabrakan.

Konduktivitas material dapat dinyatakan dalam hal kecepatan Fermi dan jalan bebas rata-rata dari sebuah elektron dalam logam.

Jumat, 16 Desember 2011

Neraca Massa

Neraca massa

Neraca Massa adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan massa dalam sebuah sistem. Dalam neraca massa, sistem adalah sesuatu yang diamati atau dikaji. Neraca massa adalah konsekuensi logis dari Hukum Kekekalan Massa yang menyebutkan bahwa di alam ini jumlah total massa adalah kekal; tidak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan. Contoh dari pemanfaatan neraca massa adalah untuk merancang reaktor kimia, menganalisa berbagai alternatif proses produksi bahan kimia, dan untuk memodelkan pendispersian polusi.

Penjelasan Umum

Massa yang masuk ke dalam suatu sistem harus keluar meninggalkan sistem tersebut atau terakumulasi di dalam sistem. Konsekuensi logis hukum kekekalan massa ini memberikan persamaan dasar neraca massa :

[massa masuk] = [massa keluar] + [akumulasi massa]

dengan [massa masuk] merupakan massa yang masuk ke dalam sistem, [massa keluar] merupakan massa yang keluar dari sistem, dan [akumulasi massa] merupakan akumulasi massa dalam sistem. Akumulasi massa dapat bernilai negatif atau positif. Pada umumnya, neraca massa dibangun dengan memperhitungkan total massa yang melalui suatu sistem. Pada perhitungan teknik kimia, neraca massa juga dibangun dengan memperhitungkan total massa komponen-komponen senyawa kimia yang melalui sistem (contoh: air) atau total massa suatu elemen (contoh: karbon). Bila dalam sistem yang dilalui terjadi reaksi kimia, maka ke dalam persamaan neraca massa ditambahkan variabel [produksi] sehingga persamaan neraca massa menjadi:

[massa masuk] + [produksi] = [massa keluar] + [akumulasi massa]

Variabel [produksi] pada persamaan neraca massa termodifikasi merupakan laju reaksi kimia. Laju reaksi kimia dapat berupa laju reaksi pembentukan ataupun laju reaksi pengurangan. Oleh karena itu, variabel [produksi] dapat bernilai positif atau negatif. neraca adalah alat pengukur massa pad asuatu benda,dan neraca memiliki beberapa jenis

Jenis Neraca Massa

Neraca massa dapat berjenis integral atau diferensial. Suatu neraca massa integral menggunakan pendekatan kotak hitam dan berfokus pada karakteristik menyeluruh dari sistem. Sementara itu, neraca massa diferensial berfokus pada detail yang terjadi dalam sistem (yang juga memengaruhi karakteristik menyeluruh). Untuk membuat suatu neraca massa integral, pada awalnya harus diidentifikasi batasan sistem, bagaimana sistem terhubung dengan lingkungan dan bagaimana lingkungan memengaruhi sistem. Pada beberapa sistem, batasan sistem dengan mudah dapat diidentifikasi. Contohnya adalah suatu tangki reaktor dengan dinding tangki sebagai batas sistem. Pada tangki reaktor ini, lingkungan memengaruhi sistem melalui saluran masuk tangki dan saluran keluar tangki. Untuk kasus seperti studi tanah perhutanan, penetapan vegetasi sebagai eksternal atau internal sistem (pendefinisian batasan sistem) sangat tergantung dari fokus dan tujuan studi yang dilakukan. Untuk membuat suatu neraca massa diferensial, pada awalnya perlu diidentifikasi detail yang ada dalam sistem. Reaksi yang terjadi dalam sistem dan senyawa kimia apa saja yang terlibat di dalamnya perlu dengan jelas diketahui.

B. Penyusunan Neraca Massa

Langkah penyusunan neraca massa yang menurut saya paling mudah adalah :
1. Menentukan basis perhitungan, misalnya basis perhitungan : umpan A 1000 kg/j.

2. Menghitung satu per satu per alat massa masing - masing senyawa berdasarkan ketentuan tiap alat, dari depan ke belakang sampai diperoleh produk akhir.

3. Hitung berapa produk akhir yang diperoleh berdasarkan basis, misalnya dengan basis umpan A 1000 kg/j diperoleh produk B 950 kg/j.

4. Hitung Ratio perhitungan
Ratio= produk sebenarnya diinginkan/produk didapat dari basis
Maka umpan A sebenarnya = Ratio x 1000 kg/j

6. Tinggal hitung ke belakang menggunakan umpan sebenarnya, atau kalikan massa semua yang telah hitung berdasarkan basis dengan Ratio perhitungan.

7. Cek neraca massa total overall pabrik, total masuk harus = total keluar

Sabtu, 03 Desember 2011

laju reaksi

Laju reaksi

Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi kimia yang berlangsung per satuan waktu. Laju reaksi menyatakan molaritas zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi. Perkaratan besi merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat, sedangkan peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat.
Laju reaksi dipelajari oleh cabang ilmu kimia yang disebut kinetika kimia.

Definisi formal

Untuk reaksi kimia
$aA + bB \rarr pP + qQ$
dengan a, b, p, dan q adalah koefisien reaksi, dan A, B, P, dan Q adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi, laju reaksi dalam suatu sistem tertutup adalah

$v = - \frac{1}{a} \frac{d[A]}{dt} = - \frac{1}{b} \frac{d[B]}{dt} = \frac{1}{p} \frac{d[P]}{dt} = \frac{1}{q} \frac{d[Q]}{dt}$

dimana [A], [B], [P], dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut.

Faktor yang mempengaruhi laju reaksi

Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

Luas permukaan sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Suhu

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu reaksi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil.

Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

$A + C \rarr AC$ ... (1)

$B + AC \rarr AB + C$ ... (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi :

$A + B + C \rarr AB + C$

Beberapa katalis yang pernah dikembangkan antara lain berupa katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitis yang paling dikenal adalah proses Haber, yaitu sintesis amonia menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik yang dapat menghancurkan produk emisi kendaraan yang paling sulit diatasi, terbuat dari platina dan rodium.

Molaritas

Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi.

Konsentrasi

Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat

Persamaan laju reaksi

Untuk reaksi kimia
$aA + bB \rarr pP + qQ$
hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah

$\,v = k[A]^{n}[B]^{m}$

dengan:

V = Laju reaksi
k = Konstanta laju reaksi
m = Orde reaksi zat A
n = Orde reaksi zat B

Orde reaksi zat A dan zat B hanya bisa ditentukan melalui percobaan.
2. Ungkapan Laju Reaksi untuk Sistem Homogen

Untuk sistem homogen, laju reaksi umum dinyatakan sebagai laju penguragan konsentrasi molar pereaksi atau laju pertambahan konsentrasi molar produk untuk satu satuan waktu, sebagai berikut:

Jika diketahui satuan dari konsentrasi molar adalah mol/L. Maka satuan dari laju reaksi adalah mol/L.det atau M/det.
3. Laju Rerata dan Laju Sesaat
a. Laju rerata
Laju rerata adalah rerata laju untuk selang waktu tertentu. Perbedaan antara laju rerata dengan laju sesaat dapat diandaikan dengan laju kendaraan. Misalnya suatu kendaraan menempuh jarak 300 km dalam 5 jam. Laju rerata kendaraan itu adalah 300 km/5 jam = 60 km/jam. Tentu saja laju kendaraan tidak selalu 60 km/jam. Laju sesaat ditunjukkan oleh speedometer kendaraan.

b. Laju Sesaat
Laju sesaat adalah laju pada saat tertentu. Sebagai telah kita lihat sebelumnya, laju reaksi berubah dari waktu ke waktu. Pada umumnya, laju reaksi makin kecil seiring dengan bertambahnya waktu reaksi. oleh karena itu, plot konsentrasi terhadap waktu berbentuk garis lengkung, seperti gambar di bawah ini. Laju sesaat pada waktu t dapat ditentukan dari kemiringan (gradien) tangen pada saat t tersebut, sebagai berikut.

Lukis garis singgung pada saat t
Lukis segitiga untuk menentukan kemiringan
laju sesaat = kemiringan tangen

Minggu, 06 November 2011

arus listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (

μ A

) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere(A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10^-7Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Fisika

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut.

i 1 + i 4 = i 2 + i 3

Untuk arus yang konstan, besar arus

I

dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:

$I = \frac{Q}{t},$

di mana

I

adalah arus listrik,

Q

adalah muatan listrik, dan

t

adalah waktu (time).

Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:

$I = \frac{dQ}{dt}.$

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga

t

melalui integrasi:

$Q = \int dQ = \int_0^t{i}\ dt.$

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan

Q

maupun waktu

t

merupakan besaran skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah, salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor. Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam sehingga

i 1 + i 4 = i 2 + i 3

. Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.

Arah arus

Definisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional. Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif. Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong oleh medan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional. Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.

Rapat arus

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar. Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m²).

$I = \int\mathbf{J} \cdot d\mathbf{A},$

di mana

I

adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen. Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:

$I = \int J\ dA = J \int dA = JA,$

maka

$J = \frac{I}{A},$

di mana

A

adalah luas penampang total dan

J

adalah rapat arus dalam satuan A/m².

Kelajuan hanyutan

Saat sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir melalui penghantar, elektron tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung hanyut sepanjang penghantar dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan aliran arus. Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed) dalam penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu antara 10^-5 dan 10^-4 m/s dibandingkan dengan sekitar 10⁶ m/s pada sebuah penghantar tembaga.

Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L

Tegangan permukaan zat cair (Fluida)

Tegangan permukaan (y) adalah besar gaya (F) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang (l)

y = F / 2l

Definisi tegangan permukaan zat cair

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Penyebab terjadinya Tegangan Permukaan Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya. partikel B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya, sampai pada permukaan zat cair terjadi tarik ke bawah.Penurunan Rumus Rumus tegangan permukaan Ƴ = F / d Dalam kasus ini d = 2l, sehingga Ƴ = F / 2 * l Keterangan: Ƴ = perbandingan antara gaya tegangan permukaan F = tegangan permukaan d = dimana gaya itu bekerja satuannya = N / m (atau N m-1) Percobaan yang Terkait Untuk lebih memahami Tegangan permukaan zat Dapat diamati pada percobaan dengan menggunakan gelas yang berisi air kemudian Diletakkan jarum diatasnya, maka jarum akan mengapung.Apabila dicampur dengan deterjen, maka jarum akan tenggelam. Dan juga dapat diamati pada percobaan dengan menyiapkan gabus yang dibentuk menyerupai perahu.Kemudian, bila berada sabun dilekukan perahu tersebut, maka perahu akan bergerak.Pengertian gejala kapiler Gejala yang disebabkan oleh gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dan tabung kaca. Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari: -mencuci dengan air panas jauh lebih bersih dibandingkan dengan air yang bersuhu normal -antiseptik yang dipakai untuk mengobati luka, selain dapat mengobati luka ini dapat membasahi seluruh luka.

Selasa, 01 November 2011

Asam Karboksilat dan Turunannya

Dalam kimia organik, turunan asam karboksilat adalah kelompok senyawa organik yang memiliki gugus karbonil dan memiliki sebuah atom elektronegatif (oksigen, nitrogen atau halogen yang terikat pada atom karbon karbonil. Turunan senyawa karboksilat berbeda dengan keton dan aldehida yang memiliki gugus karbonil tapi tidak terikat dengan atom elektronegatif. Keberadaan atom elektronegatif ini menyebabkan perubahan signifikan pada reaktivitas senyawa ini. Kelompok-kelompok senyawa yang termasuk turunan asam karboksilat adalah:

Asam alkanoat (atau asam karboksilat) adalah golongan asam organik [[alifatik] yang memiliki gugus karboksil (biasa dilambangkan dengan -COOH). Semua asam alkanoat adalah asam lemah. Dalam pelarut air, sebagian molekulnya terionisasi dengan melepas atom Hidrogen menjadi ion H⁺.
Asam karboksilat dapat memiliki lebih dari satu gugus fungsional. Asam karboksolat yang memiliki dua gugus karboksil disebut asam dikarboksilat (alkandioat), jika tiga disebut asam trikarboksilat (alkantrioat), dan seterusnya.
Asam karboksilat dengan banyak atom karbon (berantai banyak) lebih umum disebut sebagai asam lemak karena sifat-sifat fisiknya.

Dalam kimia, ester adalah suatu senyawa organik yang terbentuk melalui penggantian satu (atau lebih) atom hidrogen pada gugus hidroksil dengan suatu gugus organik (biasa dilambangkan dengan R'). Asam oksigen adalah suatu asam yang molekulnya memiliki gugus -OH yang hidrogennya (H) dapat menjadi ion H+.

Amida adalah suatu jenis senyawa kimia yang dapat memiliki dua pengertian. Jenis pertama adalah gugus fungsional organik yang memiliki gugus karbonil (C=O) yang berikatan dengan suatu atom nitrogen (N), atau suatu senyawa yang mengandung gugus fungsional ini. Jenis kedua adalah suatu bentuk anion nitrogen.

Dalam kimia, istilah asil halida atau asam halida adalah suatu senyawa yang diturunkan dari sebuah asam karboksilat dengan menggantikan gugus hidroksil dengan gugus halida.
Jika asam tersebut adalah asam karboksilat, senyawa tersebut mengandung gugus fungsional -COX, yang terdiri dari gugus karbonil terikat pada atom halogen seperti pada klorin. Rumus umum untuk sebuah asil halida dapat dituliskan dengan RCOX, di mana R dapat sebuah gugus alkil, CO adalah gugus karbonil, dan X menunjukkan atom halogen.

Gugus RCO- adalah sebuah asil halida. Asol klorida adalah asil halida yang sering digunakan. Asil halida dibuat dengan halogenasi sebuah asam karboksilat, maka dari itu dinamakan asam halida.

Esterifikasi

Pengertian ester
Ester diturunkan dari asam karboksilat. Sebuah asam karboksilat mengandung gugus -COOH, dan pada sebuah ester hidrogen di gugus ini digantikan oleh sebuah gugus hidrokarbon dari beberapa jenis. Disini kita hanya akan melihat kasus-kasus dimana hidrogen pada gugus -COOH digantikan oleh sebuah gugus alkil, meskipun tidak jauh beda jika diganti dengan sebuah gugus aril (yang berdasarkan pada sebuah cincin benzen).
Contoh ester umum – etil etanoat
Ester yang paling umum dibahas adalah etil etanoat. Dalam hal ini, hidrogen pada gugus -COOH telah digantikan oleh sebuah gugus etil. Rumus struktur etil etanoat adalah sebagai berikut:

Perhatikan bahwa ester diberi nama tidak sesuai dengan urutan penulisan rumus strukturnya, tapi kebalikannya. Kata "etanoat" berasal dari asam etanoat. Kata "etil" berasal dari gugus etil pada bagian ujung.
Contoh ester yang lain
Pada setiap contoh berikut, pastikan bahwa anda bisa mengerti bagaimana hubungan antara nama dan rumus strukturnya.

Perhatikan bahwa asam diberi nama dengan cara menghitung jumlah total atom karbon dalam rantai – termasuk yang terdapat pada gugus -COOH. Misalnya, CH₃CH₂COOH disebut asam propanoat, dan CH₃CH₂COO disebut gugus propanoat.
Pembuatan ester dari asam karboksilat dan alkohol
Sifat kimiawi reaksi
Ester dihasilkan apabila asam karboksilat dipanaskan bersama alkohol dengan bantuan katalis asam. Katalis ini biasanya adalah asam sulfat pekat. Terkadang juga digunakan gas hidrogen klorida kering, tetapi katalis-katalis ini cenderung melibatkan ester-ester aromatik (yakni ester yang mengandung sebuah cincin benzen).Reaksi esterifikasi berlangsung lambat dan dapat balik (reversibel). Persamaan untuk reaksi antara sebuah asam RCOOH dengan sebuah alkohol R’OH (dimana R dan R’ bisa sama atau berbeda) adalah sebagai berikut:

Jadi, misalnya, jika kita membuat etil etanoat dari asam etanoat dan etanol, maka persamaan reaksinya adalah:

Reaksi esterifikasi Fischer adalah reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks sebuah asam karboksilat bersama sebuah alkohol dengan katalis asam. Asam yang digunakan sebagai katalis biasanya adalah asam sulfat atau asam Lewis seperti skandium(III) triflat.
Pembentukan ester melalui asilasi langsung asam karboksilat terhadap alkohol, seperti pada esterifikasi Fischer lebih disukai ketimbang asilasi dengan anhidrida asam (ekonomi atom yang rendah) atau asil klorida (sensitif terhadap kelembapan). Kelemahan utama asilasi langsung adalah konstanta kesetimbangan kimia yang rendah. Hal ini harus diatasi dengan menambahkan banyak asam karboksilat, dan pemisahan air yang menjadi hasil reaksi. Pemisahan air dilakukan melalui distilasi Dean-Stark atau penggunaan saringan molekul.
Dalam sebuah penelitian ditemukan bahwa tetrabutilamonium tribromida (TBATB) adalah katalis yang amat efektif. Misalnya, asilasi 3-fenil propanol dengan asam asetat glasial dan TBATB dengan refluks menghasilkan ester dalam 15 menit, dengan rasio hasil 95%, tanpa harus memisahkan air. Para ahli percaya bahwa asam bromida yang dihasilkan oleh TBATB dapat memprotonasi alkohol terhadap asam karboksilat sehingga karboksilatnya-lah yang bertindak sebagai nukleofil, tidak seperti mekanisme esterifikasi standar.

Reaksi keseluruhan:

Mekanisme reaksi:

Keterangan:

A. Protonasi, aktivasi gugus karbonil

B. Adisi EtOH pada gugus aktif karbonil

C. Deprotonasi oxonium ion

D. Protonasi pada gugus hidroksi sehingga menghasilkan gugus pergi yang baik (air)

E. Eliminasi air dengan bantuan lone pair elektron dari oksigen

F. Deprotonasi, sebagai tahap terakhir.

Pada sesi selanjutnya akan dibahas bagaimana mekanisme reaksi esterifikasi dengan katalis basa, serta mekanisme reaksi yang lainnya.

Jumat, 30 September 2011

Pektin

Pektin

Pektin merupakan segolongan polimer heterosakarida yang diperoleh dari dinding sel tumbuhan darat. Pertama kali diisolasi oleh Henri Braconnot tahun 1825. Wujud pektin yang diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat terang. Pektin banyak dimanfaatkan pada industri pangan sebagai bahan perekat dan stabilizer (agar tidak terbentuk endapan).

Pektin pada sel tumbuhan merupakan penyusun lamela tengah, lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel tertentu, seperti buah, cenderung mengumpulkan lebih banyak pektin. Pektinlah yang biasanya bertanggung jawab atas sifat "lekat" (Jawa: pliket) apabila seseorang mengupas buah. Penyusun utama biasanya polimer asam D-galakturonat, yang terikat dengan α-1,4-glikosidik. Asam galakturonat memiliki gugus karboksil yang dapat saling berikatan dengan ion Mg²⁺ atau Ca²⁺ sehingga berkas-berkas polimer "berlekatan" satu sama lain. Ini menyebabkan rasa "lengket" pada kulit. Tanpa kehadiran kedua ion ini, pektin larut dalam air. Garam-garam Mg- atau Ca-pektin dapat membentuk gel, karena ikatan itu berstruktur amorf (tak berbentuk pasti) yang dapat mengembang bila molekul air "terjerat" di antara ruang-ruang.

Penggunaan pektin yang paling umum adalah sebagai bahan perekat/pengental (gelling agent) pada selai dan jelly. Pemanfaatannya sekarang meluas sebagai bahan pengisi, komponen permen, serta sebagai stabilizer untuk jus buah dan minuman dari susu, juga sebagai sumber serat dalam makanan.

· BAHAN

Kulit markisa
Larutan natrium bisulfit 1000 ppm. Untuk mendapatkan 10 liter larutan natrium bisulfit dilakukan dengan melarutkan 10 g natrium bislufit di dalam 10
liter air.
Larutan HCL 1 %
Etanol 95 %

· PERALATAN

Pengering. Alat ini digunakan untuk mengeringkan pektin baru. Berbagai tipe alat pengering dapat digunakan untuk keperluan tersebut.
Pengiling Basah. Alat ini digunakan untuk menghaluskan kulit markisa menjadi bubur markisa. Alat penggiling yang dapat digunakan adonan penggiling tipe cakram, dan penggiling tipe ulir. Untuk usaha rumah tangga dapat digunakan blender.
Penggilimgan kering. Alat ini digunakan untuk menghaluskan pektin kasar menjadi tepung pektin. Alat penggiling yang dapat digunakan adalah penggiling hammer mill. Untuk usaha rumah tangga dapat digunakan blender.
Panci tahan karat. Alat ini digunakan untuk merendam bubur markisa pada suhu hangat dan pH rendah.
Kain saring. Alat ini digunakan untuk menyaring bubur kulit markisa yang mengandung ekstrak pektin.
Wadah pengentalan. Wadah ini digunakan untuk mengentalkan fraksi pektin. Wadah berupa panci atau kotak bnermulut lebar.

Gambar 2. Wadah Pengentalan

· CARA PEMBUATAN

Persiapan

· Pelepasan albido . Albido (bagian dalam kulit markisa yang berwarna putih) dilepaskan dengan mengeroknya memakai sendok.

· Ekstraksi Pektin

Penggilingan albido. Albido digiling secara basah atau diblender dengan penambahan larutan natrium bisulfit 1000 ppm . Setiap 1 kg albido ditambah dengan 3 liter larutan natrium bisulfit. Hasil yang diperoleh disebut dengan bubur albido. Sebelum diolah lebih lanjut, bubur ini didiamkan selama 30 menit.
Ekstraksi

Bubur kulit jeruk diencerkan dengan air sebanyak 3 kali berat albido semula. Campuran diaduk sehingga menjadi bubur encer.
Bubur encer ditambah dengan larutan HCL 1 % sehingga pH-nya menjadi 1,5. Hasilnya disebut bubur asam.
Bubur asam dipanaskan sampai suhu 70-80 0 C sambil diaduk selama 60-90 menit.
Bubur asam yang telah dipanaskan, disaring dengan kain saring rapat, atau kain saring rangkap empat sambil diperas untuk memisahkan filtratnya. Filtrat ini disebut dengan filtrat pektin.

· Pengentalan
Filtrat pektin dipanaskan pada suhu 95-97 sambil diaduk secara interaktif sampai volumenya menjadi setengah volume semula. Hasil yang diperoleh disebut dengan filtrat pekat. Filtrat pekat ini didinginkan.

· Pengendapan Pektin

Penyiapan larutan pengendap. Larutan Etanol 95 % diasami dengan menambahkan 2 ml HCL pekat. Larutan ini disebut alkohol asam.
Pengendapan

Filtrat pekat ditambah dengan alkohol asam dan diaduk sampai rata. Setiap 1 liter filtrat pekat ditambah dengan 1,5 liter alkohol asam. Setelah itu, filtrat didiamkan selama 10-14 jam (semalam).
Endapan pektin dipisahkan dari filtrat dengan kain saring rapat (rangkap empat). Hasil yang diperoleh disebut dengan pektin masam.

· Pencucian Pektin Masam
Pektin masam ditambah dengan alkohol 95 % kemudian diaduk-aduk. Setiap 1 liter pektin masam ditambah dengan 1,5 alkohol 95 %. Setelah dilakukan penyaringan dengan kain saring rangkap empat. Hal ini dilakukan beberapa kali sampai pektin tidak bereaksi asam lagi. Hasil yang diperoleh disebut pektin basah. Pektin yang tidak beraksi asam ialah pektin yang tidak berwarna merah bila ditambah dengan indikator fenol ptalein.

· Pengeringan
Pektin basah dijemur samapi kering atau dikeringkan dengan pengeringan pada suhu 40-60 0 C selama 6-10 jam sampai kadar air di bawah 9 %. Hasil yang diperoleh · disebut pektin kering.

· Penggilingan Pektin Kering
Pektin kering digiling sampai halus (60 mesh) dengan mesin penggiling (hammer mill) atau dengan blender. Hasil diperoleh disebut dengan tepung pektin.

· Pengemasan
Tepung pektin dikemas di dalam kantong plastik, kotak plastik atau kotak kaleng yang tertutup rapat, dan disimpan pada tempat yang tidak panas.