Antioksidan: Apa Yang Anda Ketahui Tentangnya!

Antioksidan, ya Antioksidan! Beberapa diantara Anda mungkin sudah mengenal dengan baik apa itu sebenarya antioksidan. Seberapa tahukah Anda tentang Antioksidan? Banyak, sedang, atau malah sedikit? Nah artikel ini akan membantu Anda untuk jauh lebih mengenali tentang apa, cara kerja, manfaat, dan jenis dari Antioksidan.

Apa itu Antioksidan?
Antioksidan dapat didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat menghambat / memperlambat proses oksidasi. Oksidasi adalah jenis reaksi kimia yang melibatkan pengikatan oksigen, pelepasan hydrogen, atau pelepasan elektron. Proses oksidasi adalah peristiwa alami yang terjadi di alam dan dapat terjadi dimana-mana tak terkecuali di dalam tubuh kita.

Manfaat Antioksidan
Berubahnya minyak menjadi tengik dan berubahnya warna coklat pada apel setelah dikupas adalah contoh proses oksidasi. Kedua hal tersebut dapat dicegah dengan pemberian antioksidan. Pencoklatan pada apel setelah dikupas atau pada just apel terjadi karena senyawa polifenol teroksidasi, bentuk polifenol teroksidasi ini nantinya dapat bergabung satu sama lain membentuk senyawa makromolekul berwarna coklat, dimana senyawa makromolekul ini nantinya bisa membuat jus apel menjadi keruh. Hal ini tentu saja tidak diinginkan di industri sebab akan mengurangi nilai estetika sebuah produk. Uraian diatas adalah contoh manfaat antioksidan bagi industri.

Lalu apa manfaat antioksidan bagi tubuh kita? Tubuh kita terdiri dari triliunan sel. Disetiap sel terjadi reaksi metabolisme yang sangat kompleks. Diantara reaksi metabolisme tersebut melibatkan oksigen, seperti yang kita ketahui oksigen adalah unsur yang sangat reaktif. Keterlibatan oksigen dalam reaksi metabolisme di dalam sel dapat menghasilkan apa yang disebut sebagai “reaktif spesies oksigen” seperti H2O2, radikal bebas hydroksil (·OH), dan anion superoksida ( O2-).

Molekul-molekul ini memang diperlukan tubuh misalnya untuk menjalankan sistem metabolisme dan memberi signal pada sistem syaraf akan tetapi apabila jumlahnya berlebihan seperti pengaruh gaya hidup (merokok, stress, konsumsi obat, polusi lingkungan, pengaruh zat kimia tertentu pada tubuh, radiasi, dll) maka dapat merusak sel dengan cara memulai reaksi berantai lipid, mengoksidasi DNA dan protein. Oksidasi DNA berakibat adanya mutasi dan timbulnya kanker sedangkan oksidasi protein mengakibatkan nonaktifnya enzim yang dapat menghambat proses metabolisme. Disinilah pentinganya kita engkonsumsi antioksidan.

Cara Kerja Antioksidan
Jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikal bebas yang lain yang siap menyerang molekul yang lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.

Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akan segera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidak berbahaya. Reaksi pun berhenti sampai disini.

Tanpa adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

* OH + (DNA,protein, lipid) -> Produk + Radikal bebas yang lain

Radikal bebas yang lain akan memulai reaksi yang sama dengan molekul yang ada diekitarnya.

Dengan adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

* OH + antioksidan -> Produk yang stabil

Mengapa antioksidan cenderung bereaksi dengan radikal bebas terlebih dahulu dibandingkan dengan molekul yang lain? Antioksidan bersifat sangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat disbanding dengan molekul yang lain. Jadi keefektifan antioksidan bergantung dari seberapa kuat daya oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudah teroksidasi maka semakin efektif antioksidan tersebut.

Jenis Antioksidan
Antioksidan dibagi dalam dua golongan besar yaitu yang larut dalam air dan larut dalam lemak. Setiap golongan dibagi lagi dalam grup yang lebih kecil. Sebagai contoh adalah antioksidan dari golongan vitamin, yang paling terkenal adalah Vitamin C dan Vitamin E. Vitamin C banyak kita peroleh pada buah-buahan sedangkan vitamin E banyak diperoleh dari minyak nabati.

Antioksidan dari golongan Enzim seperti golongan enzim Superoksida Dismutse (SODs), Katalase, dan Peroksidase. Antioksidan golongan Karotenoid seperti likopen dan Karoten yang banyak terdapat pada buah dan sayuran.

Golongan antioksidan lain yang terkenal adalah antioksidan dari senyawa polifenol dan yang paling banyak diteliti adalah dari golongan flavonoid yang terdiri dari flavonols, flavones, catechins, flavanones, anthocyanidins, dan isoflavonoids. Sumber senyawa polifenol adalah dari teh, kopi, buah-buahan, minyak zaitun, cinnamon, dan sebagainya.

Contohnya yang terkenal adalah Resveratrol yang ditemukan pada buah anggur, Epigalokatekingalat adalah contoh senyawa polifenol yang terdapat pada teh hijau, theaflavin pada teh hitam dan sebaginya.

Jadi antara satu makanan dengan yang lain tidak akan bisa kita simpulkan mana yang paling banyak mengandung antioksidan yang sangat potensial, sebab mungkin saja diantara kedua makanan tersebut mengandung jenis antioksidan yang berbeda. Lalu mana antioksidan yang terbaik? Saya rasa perpaduan diantara antioksidan adalah yang terbaik sebab memberikan efek sinergi jadi sebaiknya kita mengkonsumsi aneka buah dan sayuran.

Robert Burns Woodward, Pemenang hadiah Nobel Kimia tahun 1965

Robert Burns Woodward, Pemenang hadiah Nobel Kimia tahun 1965, dilahirkan di Boston pada tanggal 10 April 1917, sebagai satu-satunya anak Margaret Burns, seorang berkebangsaan Glasgow dan Arthur Woodward, pendatang di Inggris, yang meninggal pada bulan Oktober 1918 di usia 33 tahun.

Woodward tertarik dengan ilmu kimia di usia yang sangat muda, dan ia menurutkan keinginannya untuk belajar sains dalam aktivitas pribadi selama periode pendidikan SD dan SMP di sekolah negeri Quincy, di pinggiran kota Boston. Pada tahun 1933, ia masuk ke Institut Tekhnologi Massachussetts, yang mana ia dilarang melakukan kecerobohan selama masa studinya di waktu musim salju tahun 1934. Kewenangan Institut umumnya mengizinkannya untuk mendaftar ulang ketika musim salju tahun 1935, dan ia mendapatkan gelar Bachelor of Science (Sarjana Sains) pada tahun 1936 dan Dgelar Doktor Filosofi pada tahun 1937. Sejak saat itu, ia telah bergabung dengan Universitas Harvard, sebagai Penerima Beasiswa Pasca Doktoral (1937-1938), Anggota Himpunan Penerima Beasiswa (1938-1940), Instruktur Ilmu Kimia (1941-1944), Asisten Profesor (1944-1946), Rekanan Profesor (1946-1950), Profesor (1950-1953), Profesor Ilmu Kimia Morris Loeb (1953-1960), dan Profesor Sains Donner sejak tahun 1960. Sejak tahun 1963, ia berasumsi pada pendirian Institut Penelitian Woodward di Basel. Pada waktu itu, ia adalah anggota Korporasi Institut Tekhnologi Massachusetts (1966-1971), dan ia adalah anggota Dewan Gubernur Institut Sains Weizmann.

Woodward sangat beruntung karena memiliki kualitas kepribadian yang menonjol dan kemampuan ilmiah yang sangat tinggi dengan lebih dari 250 rekanan di Cambridge dan di Basel, yang lebih dari separuhnya memiliki jabatan akademik. Ia juga memiliki sejumlah jabatan yang dinikmatinya dan kerjasama yang luar biasa mampu menstimulasi dan penuh keberhasilan dengan ahli sains rekanan di laboratorium selain yang dimilikinya.

Ketertarikannya pada ilmu kimia sangat luas, tetapi bidang utama yang ditanganinya dalam penelitian adalah produk alam, yang menurutnya memiliki pesona tanpa batas, dengan ketersediaan yang tidak terbatas dan kesempatan yang tak ada bandingannya dalam penemuan, pengujian, pengembangan dan pemurnian prinsip utama.

Prof. Woodward memegang lebih dari 20 gelar kehormatan yang hanya sedikit saja yang ditampilkan di sini: D.Sc. dari Universitas Wesleyan pada tahun 1945;D.Sc. dari Universitas Harvard pada tahun 1957; D.Sc. dari Universitas Cambridge di Inggris pada tahun 1964; D.Sc. dari Universitas Brandeis pada tahun 1965; D.Sc. dari Institut Tekhnologi Israel di Haifa pada tahun 1966; D.Sc. dari Universitas Ontario Barat di Kanada pada tahun 1968; D.Sc. dari Universite de Louvain di belgia pada tahun 1970.

Sebagian dari penghargaan yang diberikan kepadanya adalah sebagai berikut: Medali John Scott (Institut Franklin dan kota Philadelphia) pada tahun 1945; Medali Backeland (Himpunan Kimia Amerika bagian North Jersey ) pada tahun 1955; Medali Davy (Royal Society) pada tahun 1959; Medali Roger Adams (Himpunan Kimia Amerika) pada tahun 1961; Medali Emas Pius XI (Akademi Sains Roma Katolik) pada tahun 1969; Medali Sains Nasional (Amerika Serikat) pada tahun 1964; Medali Willard Gibbs (Himpunan Kimia Amerika bagian Chicago) pada tahun 1967; Medali Lavoisier (Societe Chimique de France) pada tahun 1968; Medali Matahari Terbit Kelas Kedua (Kaisar Jepang yang mulia) pada tahun 1970; Medali Hanbury Memorial (Himpunan Farmasi Inggris Raya) pada tahun 1970; Medali Pierre Brnylants (Universitѐ de louvain) pada tahun 1970.

Woodward adalah anggota Akademi Sains Nasional; Penerima Beasiswa di Akademi Seni dan Sains Amerika; Anggota Kehormatan Himpunan Kimia Jerman; Penerima Beasiswa Kehormatan dari himpunan Kimia; Anggota Asing di Royal Society; Anggota Kehormatan Akademi Kerajaan Irlandia; Anggota Koresponden Akademi Sains Austria; anggota Himpunan Filosofi Amerika; Anggota Kehormatan Himpunan Kimia Swiss; Anggota Deutsche Akademie der Naturforscher (di Leopoldina); Anggota Asing Accademia Nazionale dei Lincei; Penerima Beasiswa Kehormatan Institut Sains Weizmann; Anggota Kehormatan Himpunan Farmasi Jepang.

Robert B. Woodward meninggal pada tanggal 8 Juli 1979.

Dampak Pencemaran Udara oleh Belerang Oksida (SOx)

Gas belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx terdiri atas gas SO2 dan gas SO3 yang keduanya mempunyai sifat berbeda. Gas SO2 berbau tajam dan tidak mudah terbakar, sedangkan gas SO3 bersifat sangat reaktif. Gas SO3 mudah bereaksi dengan uap air yang ada diudara untuk membentuk asam sulfat atau H2SO4. Asam sulfat ini sangat reaktif, mudah bereaksi (memakan) benda-benda lain yang mengakibatkan kerusakan, seperti proses perkaratan (korosi) dan proses kimiawi lainnya.

SOx mempunyai ciri bau yang tajam, bersifat korosif (penyebab karat), beracun karena selalu mengikat oksigen untuk mencapai kestabilan phasa gasnya. Sox menimbulkan gangguan sitem pernafasan, jika kadar 400-500 ppm akan sangat berbahaya, 8-12 ppm menimbulkan iritasi mata, 3-5 ppm menimbulkan bau.

Konsentrasi gas SO2 diudara akan mulai terdeteksi oleh indera manusia (tercium baunya) manakala kensentrasinya berkisar antara 0,3 – 1 ppm. Jadi dalam hal ini yang dominan adalah gas SO2. Namun demikian gas tersebut akan bertemu dengan oksigen yang ada diudara dan kemudian membentuk gas SO3 melalui reaksi berikut :

2SO2 + O2 (udara) -> 2SO3

Pemakaian batu bara sebagai bahan bakar pada beberapa kegiatan industri seperti yang terjadi di negara Eropa Barat dan Amerika, menyebabkan kadar gas SOx diudara meningkat. Reaksi antara gas SOx dengan uap air yang terdapat di udara akan membentuk asam sulfat maupun asam sulfit. Apabila asam sulfat dan asam sulfit turun ke bumi bersama-sama dengan jatuhnya hujan, terjadilah apa yang dikenal denagn Acid Rain atau hujan asam . Hujan asam sangat merugikan karena dapat merusak tanaman maupun kesuburan tanah. Pada beberapa negara industri, hujan asam sudah banyak menjadi persoalan yang sangat serius karena sifatnya yang merusak. Hutan yang gundul akibat jatuhnya hujan asam akan mengakibatkan lingkungan semakin parah.

Pencemaran SOx diudara terutama berasal dari pemakaian baru bara yang digunakan pada kegiatan industri, transportasi, dan lain sebagainya. Belerang dalam batu bara berupa mineral besi peritis atau FeS2 dan dapat pula berbentuk mineral logam sulfida lainnya seperti PbS, HgS, ZnS, CuFeS2 dan Cu2S. Dalam proses industri besi dan baja (tanur logam) banyak dihasilkan SOx karena mineral-mineral logam banyak terikat dalam bentuk sulfida. Pada proses peleburan sulfida logam diubah menjadi oksida logam. Proses ini juga sekaligus menghilangkan belerang dari kandungan logam karena belerang merupakan pengotor logam. Pada suhu tinggi sulfida logam mudah dioksida menjadi oksida logam melalui reaksi berikut :

2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2

2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2

Selain tergantung dari pemecahan batu bara yang dipakai sebagai bahan bakar, penyebaran gas SOx, ke lingkungan juga tergnatung drai keadaan meteorologi dan geografi setempat. Kelembaban udara juga mempengaruhi kecepatan perubahan SOx menjadi asam sulfat maupun asam sulfit yang akan berkumpul bersama awan yang akhirnya akan jatuh sebagai hujan asam. Hujan asam inilah yang menyebabkan kerusakan hutan di Eropa (terutama di Jerman) karena banyak industri peleburan besi dan baja yang melibatkan pemakaian batu bara maupun minyak bumi di negeri itu.
Sumber dan pola Paparan

Meskipun sumber alami (gunung berapi atau panas bumi) mungkin hadir pada beberapa tempat, sumber antropogenik, pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung sulfur, mendominasi daerah perkotaan. Ini termasuk :

* Sumber pokok (pembangkit tenaga listrik, pabrik pembakaran, pertambangan dan pengolahan logam)
* Sumber daerah (pemanasan domestik dan distrik)
* Sumber bergerak (mesin diesel)

Pola paparandan durasi sering menunjukkan perbedaan daerah dan musim yang signifikan, bergantung pada sumber dominan dan distribusi ruang, cuaca dan pola penyebaran. Pada konsentrasi tinggi, dimana berlangsung untuk beberapa hari selama musim dingin, bulan musim dingin yang stabil ketika penyebaran terbatas, masih terjadi pada banyak bagian dunia dimana batu bara digunakan untuk tempat pemanasan. Sumber daerah biasanya mendominasi pada beberapa peristiwa, hasil pada pola homogen konsentrasi dan paparan/pembukaan.

Sebaliknya, jarak peristiwa waktu-singkat dari menit ke jam mungkin terjadi sebagai hasil pengasapan, penyebaran atau arah angin dari sumber utama. Hasil pola paparan bervariasi secara substantial, tergantung pada ketinggian emisi, dan kondisi cuaca. Variabel sementara dari konsentrasi ambient juga sering tinggi pada keadaan tertentu, khususnya untuk sumber lokal.

Dampak Pencemaran oleh Belerang Oksida (SOx)

Sebagian besar pencemaran udara oleh gas belerang oksida (SOx) berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama batu bara. Adanya uap air dalam udara akan mengakibatkan terjadinya reaksi pembentukan asam sulfat maupun asam sulfit. Reaksinya adalah sebagai berikut :

SO2 + H2O -> H2SO3

SO3 + H2O -> H2SO4

Apabila asam sulfat maupun asam sulfit tersebut ikut berkondensasi di udara dan kemudian jatuh bersama-sama air hujan sehingga pencemaran berupa hujan asam tidak dapat dihindari lagi. Hujan asam ini dapat merusak tanaman, terkecuali tanaman hutan. Kerusakan hutan ini akan mengakibatkan terjadinya pengikisan lapisan tanah yang subur.

Walaupun konsentrasi gas SOx yang terdispersi ke lingkungan itu berkadar rendah, namun bila waktu kontak terhadap tanaman cukup lama maka kerusakan tanaman dapat saja terjadi. Konsentrasi sekitar 0,5 ppm sudah dapat merusakan tanaman, terlebih lagi bila konsentrasi SOx di Udara lingkungan dapat dilihat dari timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Kalau waktu paparan lama, maka daun itu akan gugur. Hal ini akan mengakibatkan produktivitas tanaman menurun.

Udara yang telah tercemar SOx menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernapasaannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan dan saluran napas yang lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena.
Lapisan SO2 dan bahaya bagi kesehatan

SO2 mempunyai pengaruh yang kuat terhadap kesehatan yang akut dan kronis. dalam bentuk gas, SO2 dapat mengiritasi sistem pernapasan; pada paparan yang tinggi (waktu singkat) mempengaruhi fungsi paru-paru.

SO2 merupakan produk sampingan H2SO4 yang mempengaruhi sistem pernapasan. Senyawanya, terdiri dari garam ammonium polinuklir atau organosulfat, mempengaruhi kerja alveoli dan sebagai bahan kimia yang larut, mereka melewati membran selaput lendir pada sistem pernapasan pada makhluk hidup.

Aerosol partikulat dibentuk oleh gas ke pembentukan partikel ditemukan bergabung dengan pengaruh kesehatan yang banyak.

Secara global, senyawa-senyawa belerang dalam jumlah cukup besar masuk ke atmosfer melalui aktivitas manusia sekitar 100 juta metric ton belerang setiap tahunnya, terutama sebagai SO2 dari pembakaran batu bara dan gas buangan pembakaran bensin. Jumlah yang cukup besar dari senyawa belerang juga dihasilkan oleh kegiatan gunung berapi dalam bentuk H2S, proses perombakan bahan organik, dan reduksi sulfat secara biologis. Jumlah yang dihasilkan oleh proses biologis ini dapat mencapai lebih 1 juta metric ton H2S per tahun.

Sebagian dari H2S yang mencapai atmosfer secara cepat diubah menjadi SO2 melaui reaksi :

H2S + 3/2 O2 SO2 + H2O

reaksi bermula dari pelepasan ion hidrogen oleh radikal hidroksil ,

H2S + HO- HS- + H2O

yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi berikut ini menghasilkan SO2

HS- + O2 HO- + SO

SO + O2 SO2 + O

Hampir setengahnya dari belerang yang terkandung dalam batu bara dalam bentuk pyrit, FeS2, dan setengahnya lagi dalam bentuk sulfur organik. Sulfur dioksida yang dihasilkan oleh perubahan pyrit melalui reaksi sebagai berikut :

4FeS2 + 11O2 2 Fe2O3 + 8 SO2

Pada dasarnya, semua sulfur yang memasuki atmosfer dirubah dalam bentuk SO2 dan hanya 1% atau 2% saja sebagai SO2

Walaupun SO2 yang dihasilkan oleh aktivitas manusia hanya merupakan bagian kecil dari SO2 yang ada diatmosfer, tetapi pengaruhnya sangat serius karena SO2 langsung dapat meracuni makhluk disekitarnya. SO2 yang ada diatmosfer menyebabkan iritasi saluran pernapasandan kenaikan sekresi mucus. Orang yang mempunyai pernapasan lemah sangat peka terhadap kandungan SO2 yang tinggi diatmosfer. Dengan konsentrasi 500 ppm, SO2 dapat menyebabkan kematian pada manusia.

Pencemaran yang cukup tinggi oleh SO2 telah menimbulkan malapetaka yang cukup serius. Seperti yang terjadi di lembah Nerse Belgia pada 1930, tingkat kandungan SO2 diudara mencapai 38 ppm dan menyebabkan toksisitas akut. Selama periode ini menyebabkan kematian 60 orang dan sejumlah ternak sapi.

Sulfur dioksida juga berbahaya bagi tanaman. Adanya gas ini pada konsentrasi tinggi dapat membunuh jaringan pada daun. pinggiran daun dan daerah diantara tulang-tulang daun rusak. Secara kronis SO2 menyebabkan terjadinya khlorosis. Kerusakan tanaman iniakan diperparah dengan kenaikan kelembaban udara. SO2 diudara akan berubah menjadi asam sulfat. Oleh karena itu, didaerah dengan adanya pencemaran oleh SO2 yang cukup tinggi, tanaman akan rusak oleh aerosol asam sulfat.

Kerusakan juga dialami oleh bangunan yang bahan-bahannya seperti batu kapur, batu pualam, dolomit akan dirusak oleh SO2 dari udara. Efek dari kerusakan ini akan tampak pada penampilannya, integritas struktur, dan umur dari gedung tersebut.

Kompres Panas dan Kompres Dingin

Ketika kaki atlete terkilir dalam sebuah latihan olahraga, seseorang segera pergi ke apotik untuk membeli sesuatu yang disebut Cold Pack. Mereka memijit kemudian mengocok isinya dan dalam sekejap menjadi dingin sekali untuk mengompresnya. Apa yang ada di dalam kemasan itu sehingga dapat melakukan kompres dingin dengan cepat?

Cold pack berisi kristal-kristal ammonium nitrat dan sekantung air di wadah yang mudah pecah. Ketika bungkusan itu di pijit, kantung air di dalamnya pecah dan sedikit mengocok kemasannya ammonium nitrat larut dalam air.

Ketika suatu bahan kimia larut dalam air, ada dua kemungkinan, bahan itu menyerap panas-membuat air menjadi dingin-atau menyumbang panas-membuat air menjadi panas. Ammonium nitrat adalah salah satu bahan dapat larut yang menyerap panas. Bahan itu langsung mengambil panas dari air dan menjadikannya dingin. Dan pendinginan yang terjadi tidak main-main. Cold pack dapat menghasilkan temperature beku air.

Karena dokter menggunakan kompres dingin dan kompres panas secara bergantian guna mengurangi rasa sakit, maka selain cold pack industry kesehatan juga menyediakan hot pack untuk kompres panas. Hot pack berisi salah satu bahan kimia yang melepaskan panas ketika terlarut dalam air, biasanya kristal kalsium klorida atau magnesium sulfat.

Tapi mengapa suatu bahan kimia menyerap atau melepaskan panas dalam proses sederhana seperti melarut dalam air? Bukan kah di rumah kita hampir selalu melarutkan kristal-kristal dua bahan kimia biasa, seperti garam-gula dalam air, namun sebagai contoh kita tidak pernah melihat gula membuat kopi panas kita menjadi dingin, atau menjadikan es panas. Faktanya adalah bahwa garam dan gula terkena pengecualian.

Ketika suatu bahan kimia larut dalam air, yang terjadi adalah sebuah proses dua tahap, pertama, struktur kimia yang padat dan berwujud kristal mengurai, dan selanjutnya sebuah reaksi terjadi antara air dan bahan kimia yang telah terurai. Tahap pertama di barengi efek pendinginan, sedangkan tahap kedua dibarengi efek pemanasan.

Jika tahap pertama yang menghasilkan dingin lebih lama dibandingkan tahap kedua yang menghadilkan panas, seperti dalam kasus ammonium nitrat, efek keseluruhan yang terjadi adalah pendinginan. Jika kebalikannya yang terjadi seperti pada pelarutan kalsium klorida dan magnesium sulfat, efek keseluruhan adalah pemanasan. Dalam kasus garam dan gula, kedua tahapan tadi kurang lebih sama, sehingga masing-masing saling meniadakan yang lainnya, akibatnya perubahan temperature sedikit sekali.

Berikut ini yang terjadi selama proses dua tahap pelarutan kristal padat dalam air.

Sebuah kristal adalah sebuah tatanan geometric partikel tiga dimensi yang kaku. Partikel-partikel itu mungkin atom, ion (atom bermuatan) atau molekul, tergantung pada zat yang dibicarakan, kita cukup mereka partikel.

Tahap 1, partikel-partikel mula-mula harus dilepaskan dari posisi kaku mereka dalam kristal agar dapat mengabut dengan bebas dalam air. Proses memecahkan struktur kaku ini memerlukan energy, sebagaimana orang memerlukan tenaga untuk memecahkan sebuah tembok dengan palu. Dengan demikian, selama prose melepaskan struktur kristal energy panas yang harus dipinjam dari air, maka air menjadi lebih sejuk.

Tahap 2, partikel-partikel yang telah bebas tidak hanya berenang di antara mereka sendiri. Mereka saling tertarik untuk bersekutu dengan molekul-molekul air. Andaikata tidak sedemikian, mereka tidak akan tarik untuk larut dalam air. Maka segera setelah gula dalam minuman, mereka betul-betul seperti dikeroyok oleh molekul-molekul air, yang bergegas mengerubuti mereka seperti magnet-magnet (atau molekul-molekul) tertarik kepada sesuatu, mereka mengeluarkan energy untuk bergegas menuju sasaran. Energu ini membuat air menjadi panas.

Sekarang tinggal mana yang lebih berkuasa, efek pendinginan akibat terutama teruarainya padatan atau efek penghangatan akibat ketertarikan molekul-molekul air. Jika pendinginan lebih besar, efek bersihnya adalah air menjadi lebih dingin ketika padatan terlarut. Itu yang terjadi dengan ammonium nitrat. Jika penghangatan lebih besar, efek bersihnya air menjadi lebih hangat ketika padatan terlarut. Itu yang terjadi dengan kalsium klorida dan magnesium sulfat.

Bagaimana dengan garam dan gula? Kebetulan sekali kedua efek di atas sama dan saling meniadakan, maka praktis tidak ada efek pendinginan atau penghangatan ketika garam atau gula dilarutkan ke dalam air (Sesungguhnya, garam atau natrium klorida membuat air lebih sejuk ketika terlarut, tetapi perubahan tersebut sedikit sekali).

Bila penasaran, coba deh suatu percobaan ini, ammonium nitrat adalah bahan yang lazim digunakan untuk pupuk, sedangkan kalsium klorida lazim digunakan untuk pengering, maka dijual untuk mengeringkan lemari atau ruang bawah tanah yang lembab. Anda mungkin mempunyai bahan kimia tersebut dirumah atau di ladang. Aduk ammonium nitrat dalam air, maka air akan menjadi sangat dingin (Jangan menutup atau mengocoknya, panas dapat membuat cairannya memercik). Untuk percobaan ini Anda cukup memakainya beberapa sendok makan padatan tersebut dalam segelas air.

Metode Pemisahan Standar

Tidak ada cara unik untuk memisahkan campuran menjadi komponennya. Satu-satunya cara adalah menggunakan perbedaan sifat kimia dan fisika masing-masing komponen. Titik kritisnya Anda dapat menggunakan perbedaan sifat yang sangat kecil.
a. Filtrasi

Filtrasi, yakni proses penyingkiran padatan dari cairan, adalah metoda pemurnian cairan dan larutan yang paling mendasar. Filtrasi tidak hanya digunakan dalam skala kecil di laboratorium tetapi juga di skala besar di unit pemurnian air. Kertas saring dan saringan digunakan untuk menyingkirkan padatan dari cairan atau larutan. Dengan mengatur ukuran mesh, ukuran partikel yang disingkirkan dapat dipilih.

Biasanya filtrasi alami yang digunakan. Misalnya, sampel yang akan disaring dituangkan ke corong yang di dasarnya ditaruh kertas saring. Fraksi cairan melewati kertas saring dan padatan yang tinggal di atas kertas saring. Bila sampel cairan terlalu kental, filtrasi dengan penghisapan digunakan. Alat khusus untuk mempercepat filtrasi dengan memvakumkan penampung filtrat juga digunakan.

Filtrasi dengan penghisapan tidak cocok bila cairannya adalah pelarut organik mudah menguap. Dalam kasus ini tekanan harus diberikan pada permukaan cairan atau larutan (filtrasi dengan tekanan).
b. Adsorpsi

Tidak mudah menyingkirkan partikel yang sangat sedikit dengan filtrasi sebab partikel semacam ini akan cenderung menyumbat penyaringnya. Dalam kasus semacam ini direkomendasikan penggunaan penyaring yang secara selektif mengadsorbsi sejumlah kecil pengotor. Bantuan penyaring apapun akan bisa digunakan bila saringannya berpori, hidrofob atau solvofob dan memiliki kisi yang kaku. Celit, keramik diatom dan tanah liat teraktivasi sering digunakan. Karbon teraktivasi memiliki luas permukaan yang besar dan dapat mengadsorbsi banyak senyawa organik dan sering digunakan untuk menyingkirkan zat yang berbau (dalam banyak kasus senyawa organik) dari udara atau air. Silika gel dapat mengadsorbsi air dan digunakan meluas sebagai desikan.

Lapisan-lapisan penyaring dalam unit pengolah air terdiri atas lapisan-lapisan material. Lapisan penyaring yang mirip untuk penggunaan domestik sekarang dapat diperoleh secara komersial.
c. Rekristalisasi

Sebagai metoda pemurnian padatan, rekristalisasi memiliki sejarah yang panjang seperti distilasi. Walaupun beberapa metoda yang lebih rumit telah dikenalkan, rekristalisasi adalah metoda yang paling penting untuk pemurnian sebab kemudahannya (tidak perlu alat khusus) dan karena keefektifannya. Ke depannya rekristalisasi akan tetap metoda standar untuk memurnikan padatan.

Metoda ini sederhana, material padayan ini terlarut dalam pelarut yang cocok pada suhu tinggi (pada atau dekat titik didih pelarutnya) untuk mendapatkan larutan jenuh atau dekat jenuh. Ketika larutan panas pelahan didinginkan, kristal akan mengendap karena kelarutan padatan biasanya menurun bila suhu diturunkan. Diharapkan bahwa pengotor tidak akan mengkristal karena konsentrasinya dalam larutan tidak terlalu tinggi untuk mencapai jenuh.

Walaupun rekristalisasi adalah metoda yang sangat sederhana, dalam praktek, bukan berarti mudah dilakukan. Saran-saran yang bermanfaat diberikan di bawah ini.

Saran untuk membantu rekristalisasi:

1.

Kelarutan material yang akan dimurnikan harus memiliki ketergantungan yang besar pada suhu. Misalnya, kebergantungan pada suhu NaCl hampir dapat diabaikan. Jadi pemurnian NaCl dengan rekristalisasi tidak dapat dilakukan.
2.

Kristal tidak harus mengendap dari larutan jenuh dengan pendinginan karena mungkin terbentuk super jenuh. Dalam kasus semacam ini penambahan kristal bibit, mungkin akan efektif. Bila tidak ada kristal bibit, menggaruk dinding mungkin akan berguna.
3.

Untuk mencegah reaksi kimia antara pelarut dan zat terlarut, penggunaan pelarut non-polar lebih disarankan. Namun, pelarut non polar cenderung merupakan pelarut yang buruk untuk senyawa polar. Kit a harus hati-hati bila kita menggunakan pelarut polar. Bahkan bila tidak reaksi antara pelarut dan zat terlarut, pembentukan kompleks antara pelarut-zat terlarut.
4.

Umumnya, pelarut dengan titik didih rendah umumnya lebih diinginkan. Namun, sekali lagi pelarut dengan titik didih lebih rendah biasanya non polar. Jadi, pemilihan pelarut biasanya bukan masalah sederhana.

d. Distilasi

Distilasi adalah seni memisahkan dan pemurnian dengan menggunakan perbedaan titik didih. Distilasi memiliki sejarah yang panjang dan asal distilasi dapat ditemukan di zaman kuno untuk mendapatkan ekstrak tumbuhan yang diperkirakan dapat merupakan sumber kehidupan. Teknik distilasi ditingkatkan ketika kondenser (pendingin) diperkenalkan. Gin dan whisky, dengan konsentrasi alkohol yang tinggi, didapatkan dengan teknik yang disempurnakan ini.

Pemisahan campuran cairan menjadi komponen dicapai dengan distilasi fraksional. Prinsip distilasi fraksional dapat dijelaskan dengan menggunakan diagram titik didih-komposisi (Gambar 12. 1). Dalam gambar ini, kurva atas menggambarkan komposisi uap pada berbagai titik didih yang dinyatakan di ordinat, kurva bawahnya menyatakan komposisi cairan. Bila cairan dengan komposisi l2 dipanaskan, cairan akan mendidih pada b1. Komposisi uap yang ada dalam kesetimbangan dengan cairan pada suhu b1 adalah v1. Uap ini akan mengembun bila didinginkan pada bagian lebih atas di kolom distilasi (Gambar 12.2), dan embunnya mengalir ke bawah kolom ke bagian yang lebih panas. Bagian ini akan mendidih lagi pada suhu b2 menghasilkan uap dengan komposisi v2. Uap ini akan mengembun menghasilkan cairan dengan komposisi l3.

Jadi, dengan mengulang-ulang proses penguapan-pengembunan, komposisi uap betrubah dari v1 ke v2 dan akhirnya ke v3 untuk mendapatkan konsentrasi komponen A yang lebih mudah menguap dengan konsentrasi yang tinggi.

Gambar 12.1 Diagram titik didih- komposisi larutan ideal campuran cauran A dan B. Komposisi cairan berubah dari l1 menjadi l2 dan akhirnya l3. Pada setiap tahap konsentrasi komponen B yang kurang mudah menguap lebih tinggi daripada di fasa uapnya.Contoh soal 12.1 Distilasi fraksional Tekanan uap benzen dan toluen berturut-turut adalah 10,0 x 104 N m-2 dan 4,0 x 104 N m-2, pada80°C. Hitung fraksi mol toluen dalam uap yang berada dalam kesetimbangan dengan cairan yang terdiri atas 0,6 mol toluen dan 0,4 molar benzen. Hitung fraksi mol toluen x dalam fas uap.Jawab Dengan bantuan hukum Raoult (bab 7.4(b)), komposisi uapnya dapat dihitung sebagai berikut. Jumlah mol toluen di uap /jumlah mol benzen di uap = [0,60 x (4,0 x 104)]/[0,40 x (10,0 x 104)] = 0,60.
Fraksi mol toluen di uap x adalah: x/(1 – x) = 0,60; x = 0,60 / (1,0 + 0,60) = 0,375.

Bila dibandingkan dengan komposisi cairan, konsentrasi toluen di fasa uap lebih besar menunjukkan bahwa adanya pengaruh distilasi fraksional.

Kolom distilasi yang panjang dari alat distilasi digunakan di laboratorium (Gambar 12.2) memberikan luas permukaan yang besar agar uap yang berjalan naik dan cairan yang turun dapat bersentuhan. Di puncak kolom, termometer digunakan untuk mengukur suhu fraksi pertama yang kaya dengan komponen yang lebih mudah menguap A. Dengan berjalannya distilasi, skala termometer meningkat menunjukkan bahwa komponen B yang kurang mudah menguap juga ikut terbawa. Wadah penerima harus diubah pada selang waktu tertentu.

Bila perbedaan titik didih A dan B kecil, distilasi fraksional harus diulang-ulang untuk mendapatkan pemisahan yang lebih baik. Produksi minyak bumi tidak lain adalah distilasi fraksional yang berlangsung dalam skala sangat besar.

e. Ekstraksi

Ekstraksi adalah teknik yang sering digunakan bila senyawa organik (sebagian besar hidrofob) dilarutkan atau didispersikan dalam air. Pelarut yang tepat (cukup untuk melarutkan senyawa organik; seharusnya tidak hidrofob) ditambahkan pada fasa larutan dalam airnya, campuran kemudian diaduk dengan baik sehingga senyawa organik diekstraksi dengan baik. Lapisan organik dan air akan dapat dipisahkan dengan corong pisah, dan senyawa organik dapat diambil ulang dari lapisan organik dengan menyingkirkan pelarutnya. Pelarut yang paling sering digunakan adalah dietil eter C2H5OC2H5, yang memiliki titik didih rendah (sehingga mudah disingkirkan) dan dapat melarutkan berbagai senyawa organik.

Ekstraksi bermanfaat untuk memisahkan campuran senyawa dengan berbagai sifat kimia yang berbeda. Contoh yang baik adalah campuran fenol C6H5OH, anilin C6H5NH2 dan toluen C6H5CH3, yang semuanya larut dalam dietil eter. Pertama anilin diekstraksi dengan asam encer. Kemudian fenol diekstraksi dengan basa encer. Toluen dapat dipisahkan dengan menguapkan pelarutnya. Asam yang digunakan untuk mengekstrak anilin ditambahi basa untuk mendaptkan kembali anilinnya, dan alkali yang digunakan mengekstrak fenol diasamkan untuk mendapatkan kembali fenolnya.

Bila senyawa organik tidak larut sama sekali dalam air, pemisahannya akan lengkap. Namun, nyatanya, banyak senyawa organik, khususnya asam dan basa organik dalam derajat tertentu larut juga dalam air. Hal ini merupakan masalah dalam ekstraksi. Untuk memperkecil kehilangan yang disebabkan gejala pelarutan ini, disarankan untuk dilakukan ekstraksi berulang. Anggap anda diizinkan untuk menggunakan sejumlah tertentu pelarut. Daripada anda menggunakan keseluruhan pelarut itu untuk satu kali ekstraksi, lebih baik Anda menggunakan sebagian-sebagian pelarut untuk beberapa kali ekstraksi. Kemudian akhirnya menggabungkan bagian-bagian pelarut tadi. Dengan cara ini senyawa akan terekstraksi dengan lebih baik. Alasannya dapat diberikan di bawah ini dengan menggunakan hukum partisi.

Perhatikan senyawa organik yang larut baik dalam air dan dalam dietil eter ditambahkan pada campuran dua pelarut yang tak saling campur ini. Rasio senyawa organik yang larut dalam masingmasing pelarut adalah konstan. Jadi,

ceter / cair = k (konstan) (12.1)

ceter dan cair adalah konsentrasi zat terlarut dalam dietil eter dan di air. k adalah sejenis konstanta kesetimbangan dan disebut koefisien partisi. Nilai k bergantung pada suhu.

Contoh soal 12.2

Efisiensi ekstraksi

Koefisien partisi k (untuk dietil eter dan air; ceter / cair) senyawa organik S adalah 40,0 pada suhu kamar. Andaikan anda mengekstraksi S dengan 50 cm3 dietil eter dari larutan 5,0 g S dalam 1 dm3 air. Hitung jumlah S yang terekstraksi bila Anda (1) menggunakannya dalam satu kali ekstraksi (2) dua kali ekstraksi (masing-masing 25 cm3).

Jawab

(1) Jumlah S terekstraksi, x1, dihitung sebagai berikut. k = ceter / cair = (x1/ 50,0) / (5,0 – x1) / 1000 = 40,0 x1 = 3,33 (g)

(2) Jumlah S terekstraksi, y1 dan y2, dalam tiap ekstraksi, dihitung sebagai berikut

k = ceter / cair = (y1/ 25,0) / (5,0 – y1) / 1000 = 40,0 y1 = 2,50 (g) k = ceter / cair = (y2/ 25,0) / (2,5 – y2) / 1000 = 40,0 y2 = 1,25 (g)

∴ y1 + y2 = 2,50 + 1,25 = 3,75 (g)

Jelas bahwa ekstraksi lebih menguntungkan bila dilakukan dengan berulang.

Bagaimana hukum partisi bekerja bila terdapat dua senyawa yang akan diekstraksi dalam larutan? Andaikan dua senyawa , 10,0 g A dan 10,0 g B, dilarutkan sejumlah cukup dalam air yang cukup. Koefisien partisi k = ceter / cair = 10,0 untuk A dan 0,10 untuk B.

Ekstraksi pertama dilakukan dengan volume dietil eter yang sama (seperti larutannya). Hasilnya adalah sebagai berikut.

Lapisan eter dipisahkan dan lapisan air diekstraksi lagi dengan volume dietil eter yang sama. Hasilnya adalah sebagai berikut.

Jelas bahwa konsentrasi A dalam lapisan air akan menurun dengan pengulangan ekstraksi. Contoh soal 12.3 Hukum partisi Konfirmasikan diskusi di atas dengan hukum partisi. Jawab Jumlah A dan B yang diekstraksi oleh ekstraksi pertama dan kedua adalah berturut-turut a1, b1 dan

a2, b2,. Hasil ekstraksi pertama adalah. untuk A; k = ceter / cair = a1 / (10,0 – a1) = 10,0 ∴ a1 = 9,09 (g)

untuk B; k = ceter / cair = b1 / (10,0 – b1) = 0,10 ∴ b1 = 0,909 (g)

Hasil ekstraksi kedua adalah untuk A; k = ceter / cair = a2 / (10,0 – a2) = 10,0 ∴ a2 = 0,83 (g)

untuk B; k = ceter / cair = b2 / (10,0 – b2) = 0,10 ∴ b1 = 0,83 (g)

Air

Air

Vitamin dan Mineral

Vitamin dan Mineral