Pengaruh Suhu dan Waktu Terhadap Laju Reaksi Difraksi Sinar X

2.5. Pengaruh Suhu dan Waktu Terhadap Laju Reaksi

Laju reaksi kimia adalah jumlah mol reaktan per satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu. Jadi, laju reaksi misalnya dapat dinyatakan dalam satuan mol dm -3 det -1 . Bila dibuat sebuah kurva penurunan konsentrasi reaktan sebagai fungsi waktu, maka akan diperoleh kurva yang bentuknya seperti pada Gambar 2.3., dimana dalam hal ini suhu selama reaksi berlangsung dianggap tetap. konsentrasi reaktan c o c mol dm -3 ● A t waktu detik Gambar 2.3. Kurva konsentrasi sebagai fungsi waktu pada suhu tetap dimana: c o = konsentrasi awal reaktan laju reaksi pada A = - �� �� Dari kurva terlihat bahwa slop kurva pada setiap titik selalu negatif karena konsentrasi reaktan selalu menurun. Jadi laju reaksi pada setiap titik sepanjang kurva sama dengan – dcdt. Tetapi, apabila laju reaksi dituliskan sebagai laju pembentukan produk, maka laju reaksi akan bernilai positif. Jika konsentrasi produk setelah reaksi berlangsung t detik adalah x mol dm -3 , maka laju reaksinya adalah + dxdt. Pengukuran kinetika reaksi pertama kali dilakukan oleh Wilhelmy pada tahun 1850. Beliau menyimpulkan bahwa laju reaksi pada setiap waktu sebanding dengan konsentrasi reaktan yang tersisa pada waktu itu c, secara matematik dapat ditulis: - �� �� = k 1 . c dimana : Universitas Sumatera Utara �� �� sering kali disebut sebagai differential rate expression k 1 adalah konstanta laju reaksi Bird, 1993 Entalpi H merupakan kalor yang diberikan sejumlah dengan perubahan dalam sifat termodinamika yang lain dari sistem pada tekanan tetap. Entalpi suatu zat bertambah jika zat itu dipanaskan. Oleh karena itu, entalpi reaksi berubah dengan perubahan temperatur karena entalpi setiap zat dalam suatu reaksi bervariasi dengan cara yang khas Atkins, 1996.

2.6. Difraksi Sinar X

Percobaan dengan menggunakan difraksi sinar X kebanyakan terbatas pada zat padat saja. Hasil yang paling baik akan diperoleh apabila digunakan satu kristal tunggal. Tetapi, percobaan difraksi sinar ini dapat pula dilakukan dengan menggunakan padatan dalam bentuk serbuk yang sebenarnya terdiri dari kristal-kristal yang sangat kecil. Atau dapat juga digunakan padatan dalam bentuk kumparan yang biasa digunakan untuk menentukan struktur molekul yang mempunyai ukuran sangat besar seperti DNA, protein, dan sebagainya. Alat yang digunakan untuk mengukur dan mempelajari difraksi sinar X dinamakan Goniometer. Pada metode kristal tunggal, sebuah Kristal yang berkualitas baik diletakkan sedemikian rupa sehingga dapat berotasi pada salah satu sumbu kristalnya. Ketika kristal itu diputar pada salah satu sumbu Kristal, seberkas sinar X monokhromatik dipancarkan kearah kristal. Ketika kristal berputar, perangkat-perangkat bidang yang ada dalam kristal secara berurutan akan memantulkan berkas sinar X. Berkas sinar X yang dipantulkan ini kemudian direkam pada sebuah piringan fotografik. Masalah utama dalam metoda difraksi sinar X ini adalah bagaimana menghubungkan pola spot yang diperoleh dengan posisi ion atau atom dalam unit sel. Memang dari jarak antar-spot, kita dapat mengetahui dimensi unit sel, tetapi letak atom atau ion dalam unit sel sangat sulit ditentukan. Salah satu cara untuk mengatasi hal diatas adalah dengan jalan mula- mula kita menduga struktur molekul dan kemudian memperkirakan difraksi sinar X yang mungkin diperoleh. Difraksi sinar X yang kita perkirakan kemudian kita bandingkan dengan hasil percobaan. Adanya perbedaan antara pola difraksi hasil perkiraan dan hasil percobaan Universitas Sumatera Utara menunjukkan struktur molekul yang kita perkirakan masih salah dan dengan membandingkan kedua pola difraksi, kita dapat membuat perbaikan-perbaikan sehingga akhirnya diperoleh struktur molekul yang tepat. Tetapi dalam beberapa kasus, misalnya apabila jumlah atom dalam unit sel sangat banyak, metoda diatas menjadi tidak praktis lagi. Dalam kasus seperti ini biasanya posisi atom atau ion ditentukan berdasarkan intensitas relatif dari spot yang dihasilkan. Ketika sinar X menumbuk kristal, sebenarnya electron yang terdapat disekeliling atom atau ionlah yang menyebabkan terjadinya pemantulan. Makin banyak jumlah electron yang terdapat disekeliling atom pada suatu bidang, makin besar intensitas pantulan yang disebabkan oleh bidang tersebut dan akan menyebabkan makin jelas spot yang terekam pada film. Dengan menggunakan suatu metoda yang dikenal dengan nama metoda sintesis Fourier, kita dapat menghubungkan intensitas spot dengan kepekatan distribusi elektron yang terdapat dalam unit sel. Dengan mengamati kepekatan distribusi elektron dalam unit sel, kita dapat menduga letak atom dalam unit sel tersebut. Atom akan terletak pada daerah-daerah yang mempunyai kepekatan distribusi elektron maksimum. Dengan menggunakan metoda difraksi sinar X, struktur molekul yang sangat kompleks dapat ditentukan. Misalnya saja struktur DNA yang sangat kompleks dapat ditentukan dengan metoda sinar X seperti yang telah dilakukan oleh Crick, Wilkins, dan Watson Bird, 1993. Ada beberapa faktor yang penting untuk dipertimbangkan dalam mempersiapkan sampel pada analisa kuantitatif XRD, yaitu : 1. Ukuran partikel atau ukuran kristal a. Disarankan kurang dari 5 mikrometer pada diameter idealnya 1 mikro b. Metode tidak harus mengubah struktur kristal misalnya akibat pemanasan dengan menggiling jika diperlukan c. Tidak ada kerugian material 2. Orientasi yang disukai mengubah intensitas puncak difraksi dapat berakibat buruk pada analisia kuantitatif a. Ukuran partikel Universitas Sumatera Utara b. Keadaan kristal lembaran silikat seperti mika c. Persentase dari orientasi mineral d. Pegangan kemasan sampel pada saat pengepakan kembali dan pada saat keadaan berguncang 3. Pencampuran yang baik dari setiap standar internal yang ditambahkan a. Penambahan sebelum penggilingan b. Pencampuran secara mekanik Verrall, 2013

2.7. Metode Kuantitatif dari Difraksi Sinar X