Tugas

SEMINAR FISIKA

D

I

S

U

S

U

N

OLEH :

NAMA                 : DEWI FATMAWATI

NIM                      : 072244610038

JURUSAN           : FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIMED

2010

1.      ZELOIT ALAM

a.       Pengertian Zeloit

Kata “zeolit” berasal dari kata Yunani zein yang berarti membuih dan lithos yang berarti batu. Zeolit merupakan mineral hasil tambang yang bersifat lunak dan mudah kering. Warna dari zeolit adalah putih keabu-abuan, putih kehijau-hijauan, atau putih kekuning-kuningan. Ukuran kristal zeolit kebanyakan tidak lebih dari 10–15 mikron. Zeolit terbentuk dari abu vulkanik yang telah mengendap jutaan tahun silam. Sifat-sifat mineral zeolit sangat bervariasi tergantung dari jenis dan kadar mineral zeolit. Zeolit mempunyai struktur berongga biasanya rongga ini diisi oleh air serta kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki ukuran pori tertentu. Oleh karena itu zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekuler, senyawa penukar ion, sebagai filter dan katalis.

b.      Struktur Zeolit

Kerangka dasar struktur zeolit terdiri dari unit-unit tetrahedral [AlO₄] dan [SiO₄ yang saling berhubungan melalui atom O. 

 

Gambar 1.1 Kerangka utama zeolit

Dalam struktur tersebut Si⁴⁺ dapat diganti Al³⁺ (gambar 2), sehingga rumus umum komposisi zeolit dapat dinyatakan sebagai berikut :

M_x/n [(AlO₂)_x(SiO₂)_y] m H₂O (Lesley dkk, 2001 : 238)

Dimana : n = Valensi kation M (alkali / alkali tanah)

_{x, y} = Jumlah tetrahedron per unit sel

m = Jumlah molekul air per unit sel

M = Kation alkali / alkali tanah

Gambar 1.2 Unit pembangun zeolit

 

Gambar 1.3  Struktur penyusun zeolit

c.    Sifat – Sifat Zeolit

Zeolit mempunyai struktur berongga (gambar 4) yang biasanya diisi oleh air dan kation yang bisa dipertukarkan dan memiliki ukuran pori tertentu.

Gambar 1.4 Struktur Pori di dalam Zeolit

d.      Sifat Kimia Zeolit

Zeolit mempunyai sifat-sifat kimia, diantaranya :

1. Dehidrasi

Sifat dehidrasi zeolit berpengaruh terhadap sifat jerapannya. Keunikan zeolit terletak pada struktur porinya yang spesifik. Pada zeolit alam didalam pori-porinya terdapat kation-kation atau molekul air. Bila kation-kation atau molekul air tersebut dikeluarkan dari dalam pori dengan suatu perlakuan tertentu maka zeolit akan meninggalkan pori yang kosong.

2.   Penjerapan

Dalam keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air yang berada disekitar kation. Bila zeolit dipanaskan maka air tersebut akan keluar. Zeolit yang telah dipanaskan dapat berfungsi sebagai penjerap gas atau cairan.

3.   Penukar Ion

Ion-ion pada rongga berguna untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini dapat bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan muatan maupun jenis zeolitnya. Sifat sebagai penukar ion dari zeolit antara lain tergantung dari sifat kation, suhu, dan jenis anion.

4. Katalis

Zeolit sebagai katalis hanya mempengaruhi laju reaksi tanpa mempengaruhi kesetimbangan reaksi karena mampu menaikkan perbedaan lintasan molekular dari reaksi. Katalis berpori dengan pori-pori sangat kecil

akan memuat molekul-molekul kecil tetapi mencegah molekul besar masuk. Selektivitas molekuler seperti ini disebut molecular sieve yang terdapat dalam substansi zeolit alam.

5. Penyaring / pemisah

Zeolit sebagai penyaring molekul maupun pemisah didasarkan atas perbedaan bentuk, ukuran, dan polaritas molekul yang disaring. Sifat ini disebabkan zeolit mempunyai ruang hampa yang cukup besar. Molekul yang berukuran lebih kecil dari ruang hampa dapat melintas sedangkan yang berukuran lebih besar dari ruang hampa akan ditahan.

Zeolit adalah silikat hidrat dengan struktur sel berpori dan mempunyai sisi aktif yang mengikat kation yang dapat tertukar. Struktur inilah yang membuat zeolit mampu melakukan pertukaran ion. Zeolit alam merupakan mineral yang mempunyai sifat sebagai penjerap yaitu mampu menjerap ion-ion logam penyebab kesadahan air.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa zeolit alam mampu dimanfatkan sebagai adsorben limbah pencemar dari beberapa industri. Zeolit mampu menjerap berbagai macam logam, antara lain Ni, Np, Pb, U, Zn, Ba, Ca, Mg, Sr, Cd, Cu dan Hg.

Zeolit dibedakan menjadi 2 jenis yaitu zeolit alam dan zeolit buatan. Zeolit alam terbentuk karena adanya perubahan alam (zeolitisasi) dari bahan vulkanik dan dapat digunakan secara langsung untuk berbagai keperluan, namun daya jerap maupun daya tukar ion zeolit ini belum maksimal. Untuk memperoleh zeolit dengan daya guna tinggi diperlukan suatu perlakuan yaitu dengan aktivasi. Sedangkan zeolit buatan merupakan hasil rekayasa manusia secara proses kimia yang bisa dimodifikasi sesuai kebutuhan.

Proses aktivasi zeolit alam dapat dilakukan dengan 2 cara, yang pertama yaitu secara fisika melalui pemanasan dengan tujuan untuk menguapkan air yang terperangkap di dalam pori-pori kristal zeolit, sehingga luas permukaannya bertambah. Proses pemanasan zeolit dikontrol, karena pemanasan yang berlebihan kemungkinan akan menyebabkan zeolit tersebut rusak.

Yang kedua aktivasi zeolit secara kimia dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengotor dan mengatur kembali letak atom yang dapat dipertukarkan. Proses aktivasi zeolit dengan perlakuan asam HCl pada konsentrasi 0,1N hingga 11N menyebabkan zeolit mengalami dealuminasi dan dekationisasi yaitu keluarnya Al dan kation-kation dalam kerangka zeolit. Aktivasi asam menyebabkan terjadinya dekationisasi yang menyebabkan bertambahnya luas permukaan zeolit karena berkurangnya pengotor yang menutupi pori-pori zeolit. Luas permukaan yang bertambah diharapkan meningkatkan kemampuan zeolit dalam proses penjerapan. Menurut Hamdan yang dikutip oleh Dina tingginya kandungan Al dalam kerangka zeolit menyebabkan kerangka zeolit sangat hidrofilik. Sifat hidrofilik dan polar dari zeolit ini merupakan hambatan dalam kemampuan penjerapannya. Proses aktivasi dengan asam dapat meningkatkan kristalinitas, keasaman dan luas permukaan juga mengkaji aktivasi asam terhadap zeolit alam asal Ponorogo dan Wonosari. Asam yang dipergunakan adalah HCl, HNO₃, H₂SO₄ dan H₃PO_4. Hasilnya menunjukkan bahwa perlakuan asam terhadap zeolit alam asal Ponorogo dan Wonosari meningkatkan daya jerap zeolit terhadap limbah cair. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa perlakuan asam telah berhasil melepaskan alumunium dari kerangka zeolit dan mampu meningkatkan keasaman zeolit. Peningkatan keasaman zeolit disebutkan mampu memperbesar kemampuan penjerapan zeolit. Hal itu terjadi karena banyaknya pori-pori zeolit yang terbuka dan permukaan padatannya menjadi bersih dan luas.

    

e.       Proses Pemurnian Zeolit

Metode sederhana yang digunakan untuk memisahkan kotoran-kotoran berupa batu, pasir, krikil, akar pohon, plastik, logam dan lainnya adalah dengan cara mendispersikan kedalam air, kemudian dipisahkan dengan cara filtrasi. Setelah diperoleh filtrate berupa koloid dalam air, selanjutnya zeolit yang lebih murni dipisahkan terhadap pelarut air dengan cara sedimentasi dan dekantasi. Pelarut zeolit dapat ditingkatkan dengan cara menaikan pH larutan yang digunakan.

Untuk memisahkan air yang masih tersisa pada zeolit dan dekomposisi bahan-bahan organik, dilakukan proses kalsinasi. Berdasarkan analisis TG/DTA dapat diketahui bahwa bahan-bahan organik mulai terdekomposisi pada temperatur 250. Bahan-bahan organik itu akan terdekomposisi menjadi gas-gas O₂, CO₂ dan H₂O kemudian menguap, meninggalkan zeolit. Kebanyakan penelitian melakukan kalsinasi pada suhu 500 atau 600  agar diperoleh hasil yang sempurna karena jumlah dan tingkat ketebalan sampel yang diproses.

Aktivasi zeolit pada umumnya dilakukan dengan cara memberikan muatan positif dengan cara menambahkan H⁺ yang diperoleh dari asam sebagai donor protonnya. Beberapa asam yang dapat digunakan antara lain asam sulfat, asam klorida, asam florida dan lain-lain.

2.      Mengapa terjadi porositas pada bahan?

Porositas dapat diartikan sebagai fraksi ruang kosong di dalam padatan    berpori. Porositas dapat terjadi karena terbentuknya pori antar partikel dan pori di           dalam partikel, pori di dalam partikel terbentuk karena adanya bahan yang terlepas atau terurai pada saat pembakaran yang kemudian terisi oleh silika sebagai hasil dari proses pembakaran. Contoh induced porosity adalah rekahan (fracture) yang bisa terbentuk karena proses tektonik. Kemudian ada juga vugs (gerowong) yang terbentuk pada batuan karbonat karena larut oleh air/asam.

Porositas semen dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut ini :

Porositas=……………………………………(2.3)

Dengan :

mb : massa basah (gram)

mk : massa kering (gram)

: 1 gr/cm³

Vb : Volume basah cm³

3.      Pengertian sintering ?

Sinter adalah pemanasan kompak mentah sampai suhu tinggi dimana temperature pemanasnya dibawah unsure utama. Proses sintering dilakukan setelah serbuk menjadi padat. Proses sintering menyebabkan bersatunya partikel-partikel, sehingga akan menyebabkan kepadatan bertambah. Selama proses ini akan terbentuk batas-batas butir yang merupakan tahap permulaan rekristalisasi.

Sintering Keramik

Sintering adalah bagian dari proses pembakaran yang digunakan dalam pembuatan tembikar dan benda-benda keramik lainnya. Beberapa bahan baku keramik ialah yang memiliki  afinitas air lebih rendah dan  indeks plastisitasyang rendah misalnya tanah liat. Prosedur umum menciptakan objek keramik melalui sintering serbuk meliputi:

• Mencampur air, binder, deflocculant , dan bubuk keramik tidak dipecat untuk membentuk bubur
• Pengeringan semprot bubur
• Puting semprot kering bubuk ke dalam cetakan dan menekannya untuk membentuk tubuh hijau (item keramik unsintered)
• Pemanasan tubuh hijau pada suhu rendah untuk membakar bahan pengikat
• Sintering pada suhu tinggi untuk sekering partikel bersama-sama.

Mekanisme Sintering

Sintering terjadi melalui difusi atom melalui mikro. Difusi ini disebabkan oleh gradien potensial kimia bergerak - atom dari daerah potensial kimia lebih tinggi ke daerah potensial kimia yang lebih rendah. Jalur yang berbeda atom diperlukan untuk pergi dari satu tempat ke tempat lain adalah mekanisme sintering

4.      Apakah elektron dapat jatuh jatuh kedalam inti?

Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga    energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah maka akan memancarkan energi.

5.      Alat uji unsur

-          Spectrometri Serapan Atom atau Atomic Absorption Spectroscopy biasa disingkat AAS ini adalah type 6650 F product dari Shimadzu. AAS yang dimiliki oleh Laboratorium Pusat MIPA UNS dapat digunakan untuk menganalisa kandungan logam berat antara lain : Pb, Cd, Cu, Cr, Fe, Zn, Mn, Ni dan lain-lain, baik berupa sampel Padat, Cair, Gas Makanan dan Tanaman.

-          SEM merupakan alat yang menampilkan 3D yang berguna untuk memahami struktur permukaan sample.

-          NMR  adalah salah satu teknik utama yang digunakan untuk mendapatkan fisik, kimia, elektronik dan struktur informasi tentang molekul baik karena pergeseran kimia, efek Zeeman, atau Knight pergeseran efek, atau kombinasi keduanya, pada frekuensi resonansi inti hadir dalam sampel.

-          X-ray diffraction : untuk mengetahui unsur-unsur  penyusun yang terkandung dalam suatu bahan.

6.      Alat uji senyawa

-          Vickres tester untuk menguji kekerasan suatu bahan sample merujuk pada berbagai sifat materi dalam padat fase yang memberikan resistansi yang tinggi terhadap berbagai perubahan bentuk tetap ketika gaya diterapkan. Kekerasan adalah karakteristik dari padat bahan mengekspresikan ketahanan terhadap deformasi permanen. Kekerasan dapat diukur pada skala Mohs atau skala lainnya. \Beberapa skala lain yang digunakan untuk kekerasan lekukan di bidang teknik- Rockwell , Vickers , dan Brinell -dapat dibandingkan dengan menggunakan tabel konversi praktis . Ketika pengujian logam, kekerasan indentasi berkorelasi linear dengan kekuatan luluh. Untuk beberapa logam, ada juga ada hubungan dengan kekuatan tarik. Hubungan ini penting izin tak rusak pengujian penting ekonomis dari logam pengiriman massal dengan ringan, bahkan peralatan portabel, seperti diadakan Rockwell kekerasan-penguji tangan.

-          Pers hidrolik hidrolik alat uji mekanisme untuk menerapkan mengangkat besar atau kekuatan tekan. Hydraulic penekanan yang paling sering digunakan dan efisien bentuk tekan modern.

-          Flexure atau Bend strength tester adalah alat yang digunakan untuk  menguji kekuatan lenyur suatu bahan. Kemampuan bahan untuk menahan deformasi bawah beban. melintang yang lentur pengujian yang paling sering digunakan, di mana spesimen batang memiliki salah satu lingkaran atau empat persegi panjang melintasi bagian dibengkokkan sampai patah menggunakan titik uji lentur tiga teknik kekuatan lentur merupakan stress tertinggi dialami dalam materi pada momen pecah.

-          Tensile strength tester adalah alat yang digunakan untuk menguji kekuatan tarik suatu bahan. Cara standar untuk mengukur kekuatan tarik adalah dengan menggunakan bar kecil dengan lebar seragam (selain dari pada tepi tempat meningkatkan ketebalan) dan untuk 'menarik' pada setiap akhir untuk membuat grafik regangan stres, meskipun ada juga metode lain seperti plane strain uji kompresi . kekuatan tarik, bersama dengan modulus elastis dan tahan korosi , merupakan parameter yang penting bahan teknik yang digunakan dalam struktur dan perangkat mekanik. It is specified for materials such as alloys , composite materials , ceramics , plastics and wood . Hal ini ditetapkan untuk bahan seperti paduan , material komposit , keramik , plastik dan hutan.

-          Delamination Strength Tester alat yang digunakan untuk menguji karakteristik laminasi dari bahan sample. Hal ini sama dengan beban tarik diterapkan dibagi dengan lebar sampel dikalikan dengan sampel yang ketebalan. Delamination strength testing is common in the testing of adhesives, including aircraft parts and medical adhesives. pengujian kekuatan delaminasi adalah umum dalam pengujian perekat, termasuk bagian pesawat dan perekat medis.

-          Peel Strength Testing umumnya untuk mengukur kekuatan ikatan perekat material, biasanya dan perekat. Kekuatan peel adalah berat rata-rata perunit lebar garis obligasi yang dibutuhkan untuk memisahkan bahan berikat sudut mana pemisahan adlah 180^o C.

-          Coefficient of Friction Tester digunakan untuk menguji koefisien gesekan instrumen uji, dapat dikonfigurasi sesuai dengan kebutuhan pribadi Anda untuk ekonomis, pengujian kontrol kualitas sifat Gesekan produk film. Setiap instrumen dirancang untuk kemudahan penggunaan dan pemeliharaan, sementara memenuhi standar untuk pengujian ASTM. Film, Kertas, dan Spesial dapat diuji dengan instrumen tersebut bersama dengan Heat atau Kimia Stempel.

-          Tear Resistance Tester alat ini digunakan untuk menguji ketahanan sobek bahan sample. Ukuran kemampuan lembar atau film bahan untuk melawan robek. Untuk kertas, itu adalah gaya yang dibutuhkan untuk merobek sebuah kertas lapis tunggal setelah air mata telah dimulai. Tiga metode standar yang tersedia untuk menentukan ketahanan sobek film plastik: ASTM D-1004 rincian metode untuk menentukan ketahanan sobek pada tingkat rendah pembebanan; tes dalam ASTM D-1922 mengukur gaya yang dibutuhkan untuk menyebarkan celah precut di sebuah spesimen lembar , dan ASTM D-1038 memberikan metode untuk menentukan ketahanan sobek propagasi yang direkomendasikan untuk pengujian spesifikasi hanya penerimaan. Tear resistensi dari karet adalah gaya yang dibutuhkan untuk merobek sebuah spesimen tebal 1 inci di bawah kondisi yang diuraikan dalam ASTM D-624. Tear resistensi tekstil adalah gaya yang dibutuhkan untuk menyebarkan lidah tunggal-rip-jenis air mata (mulai dari memotong) dengan menggunakan alat pendulum jatuh.

DAFTAR PUSTAKA

Rakhmatullah, Dwi Karsa Agung, 2007, Pembuatan Adsorben dari Zeolit Alam Dengan Karakteristik Adsorption Properties Untuk Kemurnian Bioetanol, Website http://pub.bhaktiganesha.or.id/ITB

Srihapsari, Dwita, 2006,  Penggunaan Zeolit Alam yang Telah Diaktivasi dengan Larutan HCL untuk Menjerap Logam-Logam Penyebab Kesadahan Air , website : http://digilib.unnes.ac.id/gsdl/collect/skripsi/doc.pdf

Juniarti , dkk, 2009, Kandungan Senyawa Kimia, Uji Toksisitas (brine shrimp lethality

Test) dan Antioksidan (1,1-diphenyl-2-pikrilhydrazyl) dari Ekstrak Daun Saga (abrus precatorius l.), Vol 13, No 1, website : http://journal.ui.ac.id/upload/artikel

Anonimus, 2009, Flexural_Strength, website : http://en.wikipedia.org

Anonimus , 2010, Tensile Strength, website : http://en.wikipedia.org

Anonimus, 2008, Peel Strength Tester, website : http://www.lloyd-instruments.co.uk

Anonimus, 2008, Delamination Strength, website : http://www.lloyd-instruments.co.uk