LARUTAN ELEKTROLIT DAN NONELEKTROLIT

LARUTAN ELEKTROLIT DAN NONELEKTROLIT

1. 1.       Pengertian dan perbedaan larutan elektrolit dan larutan nonelekrolit
1. A.    Pengertian larutan

Larutan adalah campuran homogen antara zat terlarut dan pelarut. Zat terlarut adalah zat yang terdispersi ( tersebar secara merata ) dalam zat pelarut.Zat terlarut mempunyai jumlah yang lebih sedikit dalam campuran. Ini biasa di sebut dengan solute. Sedangkan zat pelarut adalah zat yang mendispersi atau ( fase pendispersi ) komponen – komponen zat terlarut. Zat pelarut mempunyai jumlah yang lebih banyak dalam campuran. Zat pelarut di sebut solvent.

1. B.     Pengertian larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit

-          Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan memberikan gejala berupa menyalanya lampu pada alat uji atau timbulnya gelmbung gas dalam larutan .Larutan yang menunjukan gejala – gejala tersebut pada pengujian tergolong ke dalam larutan elektrolit.

-          Larutan nonelektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dengan memberikan gejala berupa tidak ada gelembung dalam larutan atau lampu tidak menyala pada alat uji. Larutan yang menunjukan gejala – gejala tersebut pada pengujian tergolong ke dalam larutan nonelektrolit.

1. C.    Jenis – jenis larutan berdasrkan daya hantar listrik
1. Larutan elektrolit kuat

Laruta elektrolit kuat adalah larutan yang banyak menghasilkan ion – ion karena terurai sempurna, maka harga derajat ionisasi (ά ) = 1. Banyak sedikit elektrolit menjadi ion dinyatakan dengan derajat ionisasi ( ά ) yaitu perbandingan jumlah zat yang menjadi ion dengan jumlah zat yang di hantarkan. Yang tergolong elektrolit kuat adalah :

1. Asam – asam kuat
2. Basa – basa kuat
3. Garam – garam yang mudah larut

Ciri – ciri daya hantar listrik larutan elektrolit kuat yaitu lampu pijar akan menyala terang dan  timbul gelembung – gelembung di sekitar elektrode. Larutan elektrolit kuat terbentuk dari terlarutnya senyawa elektrolit kuat dalam pelarut air. Senyawa elektrolit kuat dalam air dapat terurai sempurna membentuk ion positif ( kation ) dan ion negatif (anion). Arus listrik merupakan arus electron. Pada saat di lewatkan ke dalam larutan elektrolit kuat, electron tersebut dapat di hantarkan melalui ion – ion dalam larutan, seperti ddihantarkan oleh kabel. Akibatnya lampu pada alat uji elektrolit akan menyala. Elektrolit kuat terurai sempurna dalam larutan. Contoh : HCl, HBr, HI, HNO_3, H₂SO₄, NaOH, KOH, dan NaCL.

1. Larutan elektrolit lemah

Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar 0 < ά > 1. Larutan elektrolit lemah mengandung zat yang hanya sebagian kecil menjadi ion – ion ketika larut dalam air. Yang tergolong elektrolit lemah adalah :

1. Asam – asam lemah
2. Garam – garam yang sukar larut
3. Basa – basa lemah

Adapun larutan elektrolit yang tidak memberikan gejala lampu menyala, tetapi menimbulkan gas termasuk ke dalam larutan elektrolit lemah. Contohnya adalah larutan ammonia, larutan cuka dan larutan H₂S.

1. Larutan non elektrolit

Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion – ion ( tidak mengion ). Yang tergolong jenis larutan ini adalah larutan urea, larutan sukrosa, larutan glukosa, alcohol dan lain – lain.

Tabel pengujian daya hantar listrik beberapa larutan

Larutan	Nyala Lampu		Gelembung Gas
	Ada	Tidak ada	Ada	Tidak Ada
Larutan Ureautan Larutan Anomia Laruran HCL Larutan Cuka Air aki Larutan alcohol Air laut Larutan H2S Air Kapur Larutan Glukosa	- - √ - √ - √ - √ -	√ √ - √ - √ - √ - √

 BAGAIMANA CARA MEMBEDAKAN LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT?

Membedakan Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit

Larutan elektrolit dan non elektrolit dapat dibedakan dengan jelas dari sifatnya yaitu kemampuan menghantarkan listrik.

 a) Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik.

Hal ini untuk pertama kalinya diterangkan oleh Svante August Arrhenius (1859-1927), seorang ilmuwan dari Swedia. Arrhenius menemukan bahwa zat elektrolit dalam air akan terurai menjadi partikel-partikel berupa atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Karena secara total larutan tidak bermuatan, maka jumlah muatan positif dalam larutan harus sama dengan muatan negatif.

Atom atau gugus atom yang bermuatan listrik itu dinamai ion. Ion yang bemuatan positif disebut kation, sedangkan ion yang bermuatan negatif disebut anion. Pembuktian sifat larutan elektrolit yang dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen. Zat-zat yang tergolong elektrolit yaitu asam, basa, dan garam. Contoh larutan elektrolit kuat : HCl, HBr, HI, HNO₃, dan lain-lain. Contoh larutan elektrolit lemah : CH₃COOH, Al(OH)₃ dan Na₂CO₃.

b)  Larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

     Adapun larutan non elektrolit terdiri atas zat-zat non elektrolit yang tidak dilarutkan ke dalam air tidak terurai menjadi ion (tidak terionisasi). Dalam larutan, mereka tetap berupa molekul yang tidak bermuatan listrik. Itulah sebabnya larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik. Pembuktian sifat larutan non elektrolit yang tidak dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen. Contoh larutan non elektrolit: Larutan Gula (C₁₂H₂₂O₁₁), Etanol (C₂H₅OH), Urea (CO(NH₂)₂), Glukosa (C₆H₁₂O₆), dan lain-lain.

 1.4       Kekuatan Elektrolit
Kekuatan suatu elektrolit ditandai dengan suatu besaran yang disebut derajat ionisasi (α)

 Keterangan :

Elektrolit kuat memiliki harga α = 1, sebab semua zat yang dilarutkan terurai menjadi ion

Elektrolit lemah memiliki harga α<1, sebab hanya sebagian yang terurai menjadi ion.

Adapun non elektrolit memiliki harga α = 0, sebab tidak ada yang terurai menjadi ion.

• Elektrolit kuat : α = 1(terionisasi sempurna)
• Elektrolit lemah : 0 < α < 1 (terionisasi sebagian)
• Non Elektrolit : α = 0 (tidak terionisasi)

Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat

Larutan yang dapat memberikan lampu terang, gelembung gasnya banyak, maka laurtan ini merupakan elektrolit kuat. Umumnya elektrolit kuat adalah larutan garam. Dalam proses ionisasinya, elektrolit kuat menghasilkan banyak ion maka α = 1 (terurai seluruhnya), pada persamaan reaksi ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan. Perlu diketahui pula elektrolit kuat ada beberapa dari asam dan basa.

Contoh :

• NaCl (aq) à Na⁺(aq) + Cl^-(aq)
• KI (aq) à K⁺ (aq) + I ^- (aq)
• Ca(NO₃)₂ (g) à Ca ²⁺ (aq) + 2NO₃ ^- (aq)

Di bawah ini diberikan kation dan anion yang dapat membentuk elektrolit kuat.

Kation : Na⁺, L⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, NH₄⁺
Anion   : Cl^‑, Br^-, I^-, SO₄^2-, NO₃-, ClO₄ ^-, HSO₄ ^-, CO₃ ^2-, HCO₃ ^-

Cobalah kamu buatkan 5 macam garam lengkap dengan reaksi ionisasinya sesuai dengan kation dan anion pembentuknya seperti di bawah ini.

No	Kation	Anion	Reaksi Ionisasi	Garam
1	Mg2+	Br -
2	Ca2+	ClO4 -
3	NH4+	Cl -
4	Mg2+	Br -
5	Ca2+	ClO4 -
6	Ba2+	NO3 -
7	Na+	SO42-

Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah

Larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya maka larutan ini merupakan elekrtolit lemah. Daya hantarnya buruk dan memiliki α (derajat ionisasi) kecil, karena sedikit larutan yang terurai (terionisasi). Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya tidak semua molekul terurai (ionisasi tidak sempurna)

 Contoh:

• CH₃COOH (aq) » CH₃COO ^- (aq) + H⁺(aq)
• NH₄OH(g) » NH₄⁺(aq) + OH ^- (aq)

Di bawah ini diberikan beberapa larutan elektrolit lemah, tuliskanlah reaksi ionisasinya.

No	Larutan Elektrolit Lemah	Reaksi Ionisasi
1.	H2S (aq)
2.	H3PO4 (aq)
3.	HF(g)
4.	HCOOH(aq)
5.	HCN(aq)

Jenis-jenis larutan berserta sifatnya sebagai kesimpulan dari penjelasan di atas diperlihatkan pada Tabel 1.1

 Tabel 1.1: Perbedaan sifat larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah dan non elektrolit

Jenis Larutan	Sifat dan Pengamatan Lain	Contoh Senyawa	Reaksi Ionisasi
Elektrolit Kuat	- terionisasi sempurna - menghantarkan arus listrik - lampu menyala terang - terdapat gelembung gas	NaCl, HCl, NaOH, H2SO4,KCl	NaCl  Na+ + Cl- NaOH  Na+ + OH- H2SO4  2 H+ + SO42- KCl  K+ + Cl-
Elektrolit Lemah	- terionisasi sebagian - menghantarkan arus listrik - lampu menyala redup - terdapat gelembung gas	NH4OH, HCN, Al(OH)3	NH4OH  NH4+ + OH- HCN  H+ + CN- Al(OH)3  Al3+ + 3OH-
Non Elektrolit	- tidak terionisasi - tidak menghantarkan listrik - lampu tidak menyala - tidak terdapat gelembung gas	C6H12O6, C12H22O11, CO(NH2)2 C2H5OH	C6H12O6,C12H22O11, CO(NH2)2  C2H5OH

 

jenis jenis top level domain

Jenis-jenis Top Level domain dan Arti Dibaliknya

Jika internet adalah bagian dari kegiatanmu sehari-hari, tentu spAcer pernah mendengar atau membaca kata ‘Domain’. Domain merupakan nama unik untuk mengidentifikasi nama server komputer agar pengguna internet dapat mengakses server dengan mudah tanpa harus menghapal IP yang terdiri dari deretan angka yang panjang. Jadi, dengan adanya domain, spAcer tinggal mengingat nama, bukan angka yang rumit.

Nah, lalu apakah Top Level Domain itu (TLD)? TLD merupakan kata-kata yang ada di belakang domain seperti misalnya .com, .net, .org. dan lain-lain. Kalau membaca contoh TLD tadi, spAcer pasti sudah langsung tahukan, mana dari nama alamat sebuah situs yang merupakan bagian dari TLD? Singkatnya sih seperti ini spAcer. Jika ada alamat situs: www.test.edu, maka .edu adalah TLD-nya.

TLD terbagi jadi dua, yaitu Global Top Level Domain (gTLD) dan Country Code Top Level Domain (ccTLD). TLD seperti .com, .edu, dan contoh lainnya masuk ke dalam gTLD, sedangkan yang masuk ke dalam ccTLD adalah TLD untuk tiap negara. Misalnya Indonesia punya kode ID (co.id atau or.id).

Masing-masing TLD sebenarnya bisa memberikan gambaran, apa sih isi dari situs tersebut. Beberapa contoh TLD dan peruntukannya adalah sebagai berikut spAcer:

.com : untuk komersial

.net : untuk jaringan

.biz :  untuk bisnis

.info : informasi

.org : untuk organisasi

.tv :untuk televisi

.edu : untuk pendidikan

.pro : untuk profesi

.ac.id : untuk lembaga akademik yang ada diIndonesia

.go.id : untuk organisasi pemerintah yang ada diIndonesia

.co.id : untuk perusahaan komersial yang ada diIndonesia

Penemu Virus HIV

HIV atau Human Immunology Virus merupakan virus yang dapat menyebabkan penyakit AIDS (Acquired Immunodeficiency Disease Syndrome). Virus ini menyerang sistem pertahanan tubuh manusia sehingga menurunkan reaksi tubuh terhadap penyakit-penyakit. Oleh karena itu, orang yang sudah terinfeksi virus HIV biasanya akan mudah untuk terkena penyakit karena pertahanan tubuhnya sudah rusak.

Françoise Barré-Sinoussi, seorang ilmuwan berkebangsaan Perancis yang lahir di Paris pada tanggal 30 Juli 1947. Penemuannya berawal dari ketertarikannya terhadap penellitian. Setelah kebingungannya terhadap masa depan apa yang akan ia jalani, antara dunia kedokteran atau biomedis, ia akhirnya memilih untuk memasuki Faculty of Sciences pada tahun 1966, University of Paris. Selain karena durasi pendidikan yang relatif lebih pendek, biaya pendidikan yang lebih murah juga menjadi pertimbangannya.

Menjelang akhir pendidikannya, ia mencari laboratorium untuk mendapatkan pengalaman. Setelah beberapa bulan pencariannya tidak menelurkan hasil, akhirnya seorang teman mengenalkannya pada sebuah grup yang bekerja dalam laboratorium.

Grup tersebut dipimpin oleh Jean-Claude Chermann di Institut Pasteur di Marnela-Coquette. Saat itu Chermann sedang mempelajari hubungan antara retrovirus dengan kanker pada tikus. Barré-Sinoussi menghabiskan waktunya lebih banyak di laboratorium dan hanya menunjukkan kehadiran di kampus untuk melakukan ujian. Sesaat setelah masuk ke dalam grup Chermann, Jean-Claude menawarkannya sebuah proyek PhD. Proyeknya untuk menganalisis kegunaan sintesis molekul yang dapat menghambat reverse transcriptase untuk mengontrol leukemia yang disebabkan oleh friend virus. Barré-Sinoussi menyelesaikan pendidikannya relatif cepat. ia dianugerahi gelar PhD di tahun 1974 oleh Faculty of Sciences, University of Paris.

Sel-T virus leukemia manusia tipe-1  (Human T-cell Leukemia Virus type-1 /HTLV-1), dan Virus HIV (Human immunodeficiency virus/HIV). (Gambar dari: http://en.wikipedia.org/)

Pada akhir 70-an dan awal 80-an, hanya sedikit grup laboratorium yang masih meneliti tentang hubungan antara retrovirus dan kanker. Pada tahun tersebut, lebih banyak orang yang tertarik untuk meneliti onkogen atau gen yang memiliki potensi untuk mengakibatkan kanker. Namun pada saat itu, Barré-Sinoussi tetap meneliti mengenai kontrol alamiah infeksi retroviral pada tubuh manusia.

Pada tahun 1982, Luc Montagnier, seorang ilmuwan, dihubungi oleh seorang ahli virologi asal Perancis. Ahli virologi tersebut bekerja sama dengan Will Rozenbaum, seorang klinisi yang menyadari adanya epidemiologi penyakit baru yang menyerang orang-orang homoseksual. Luc kemudian mengajak Barré-Sinoussi untuk bekerja sama meneliti fenomena baru ini. Luc membutuhkan bantuan Barré-Sinoussi untuk menentukan apakah retrovirus yang sedang ditelitinya dengan timnya memiliki pengaruh pada penyakit yang baru-baru itu muncul. Setelah mendapatkan persetujuan dari ketua timnya, akhirnya mereka bekerja dengan tekun untuk menentukan apakah retrovirus ditemukan pada pasien dengan penyakit baru tersebut (yang kemudian dikenal dengan AIDS).

Pada bulan desember 1982, diadakanlah pertemuan antara klinisi, grup tempat Barré-Sinoussi bekerja, dan Willy Rozenbaum. Berdasarkan observasi klinis, penyakit ini menyerang sel imun, namun turunnya kadar limfosit CD4 (sel pertahanan tubuh) sangat menghambat isolasi virus dari sel-sel yang jarang pada pasien dengan AIDS. Setelah menunggu isolasi limfosit dari biopsi kelenjar getah bening pasien, sel-sel itu dites untuk aktivitas reverse trancriptase. Pada minggu pertama, tidak terlihat adanya aktivitas virus, namun pada minggu kedua, terjadi penurunan level dari enzim tersebut dan sel limfosit T mati pada kultur tersebut. Untuk menyelamatkan kultur, dengan harapan dapat mengawetkan virus, mereka menambahkan limfosit dari donor ke kultur. Ternyata sesuai harapan, virus yang masih terdapat pada kultur, mulai menginfeksi limfosit baru yang mereka tambahkan dan mereka dapat kembali mendeteksi aktivitas reverse trancriptase. Mereka menamakan virus yang baru diisolasi tersebut sebagai Lymphadenopaty Associated Virus (LAV), yang kemudian dinamakan Human Immunodeficiency Virus (HIV). Setelah itu mereka berpikir untuk memvisualisasikan virus tersebut dan dengan bantuan mikroskop dari Charles Dauguet, gambaran awal dari virus diterbitkan pada Februari 1983.

Virus yang telah ditemukan kemudian diisolasi, diamplifikasi (diperbanyak), dan dikarakteristikan. Kemudian laporan pertama diterbitkan dalam Science pada bulan Mei 1983. Pada bulan-bulan berikutnya, penelitian mengenai virus ini diperdalam, melalui kerja sama dengan ahli biologi molekular dari Institute Pasteur, beserta klinisi-klinisi, akhirnya data-data yang terkumpul cukup menguatkan bahwa LAV atau HIV merupakan agen penyebab AIDS.

Tahun 1983 merupakan awal karir Barré-Sinoussi di Institut Pasteur sampai akhirnya beliau ditunjuk untuk menjadi Kepala Unit Biologi Retrovirus pada tahun 1992, yang kemudian berubah nama menjadi Unit Regulasi Infeksi Retroviral pada tahun 2005. Kunjungan pertamanya adalah ke Afrika pada tahun 1987, kemudian ke Vietnam tahun 1988 sebagai langkah awal kolaborasi dengan negara-negara di Asia. Kunjungan tersebut membuka matanya, betapa perbedaan kebudayaan dan keadaan yang mengerikan, menggerakannya untuk berkolaborasi dengan negara yang memiliki sumber daya terbatas. Kerjasama dengan Afrika dan Asia ke depannya menghasilkan pertukaran peneliti muda dari berbagai belahan dunia dengan peneliti dari Paris. Pada tahun 2008 lalu Françoise Barré-Sinoussi menerima anugerah Nobel dalam bidang kedokteran atas penemuannya terhadap virus yang bernama HIV.

Pada tanggal 27 Juli 2012, The International AIDS Society (IAS) dalam International AIDS Conference (AIDS 2012) di Washington-DC mengumumkan Françoise Barré-Sinoussi, PhD. ditunjuk sebagai Presiden IAS yang baru, dengan masa tugas selama 2 tahun

Read more: http://trussty-jasmine.blogspot.com/2013/01/penemu-virus-hiv.html#ixzz2kF7aVD5D

Mekanik Fluida

MEKANIK FLUIDA
Efek Bernoulli dalam mekanika fluida
Mekanika Fluida adalah cabang dari ilmu fisika yang mempelajari mengenai zat fluida (cair, gas dan plasma) dan gaya yang bekerja padanya. Mekanika fluida dapat dibagi menjadi statika fluida, ilmu yang mempelajari keadaan fluida saat diam; kinematika fluida, ilmu yang mempelajari fluida yang bergerak; dan dinamika fluida, ilmu yang mempelajari efek gaya pada fluida yang bergerak. Ini adalah cabang dari mekanika kontinum, sebuah subjek yang memodelkan materi tanpa memperhatikan informasi mengenai atom penyusun dari materi tersebut sehingga hal ini lebih berdasarkan pada sudut pandang makroskopik daripada sudut pandang mikroskopik. Mekanika fluida, terutama dinamika fluida, adalah bidang penelitian utama dengan banyak hal yang belum terselesaikan atau hanya sebagian yang terselesaikan. Mekanika fluida dapat menjadi sangat rumit secara matematika, dan sangat tepat untuk diselesaikan dengan metode numerik, biasanya dengan menggunakan perhitungan komputer. Dinamika Fluida Komputasi, adalah salah satu disiplin yang dikhususkan untuk penyelesaian masalah mekanika fluida dengan pendekatan numerik.
Asumsi Dasar
Seperti halnya model matematika pada umumnya, mekanika fluida membuat beberapa asumsi dasar berkaitan dengan studi yang dilakukan. Asumsi-asumsi ini kemudian diterjemahkan ke dalam persamaan-persamaan matematis yang harus dipenuhi bila asumsi-asumsi yang telah dibuat berlaku.
Mekanika fluida mengasumsikan bahwa semua fluida mengikuti:
 Hukum kekekalan massa
 Hukum kekekalan momentum
 Hipotesis kontinum, yang dijelaskan di bagian selanjutnya.
Kadang, akan lebih bermanfaat (dan realistis) bila diasumsikan suatu fluida bersifat inkompresibel. Maksudnya adalah densitas dari fluida tidak berubah ketika diberi tekanan. Cairan kadang-kadang dapat dimodelkan sebagai fluida inkompresibel sementara semua gas tidak bisa.
Selain itu, kadang-kadang viskositas dari suatu fluida dapat diasumsikan bernilai nol (fluida tidak viskos). Terkadang gas juga dapat diasumsikan bersifat tidak viskos. Jika suatu fluida bersifat viskos dan alirannya ditampung dalam suatu cara (seperti dalam pipa), maka aliran pada batas sistemnya mempunyai kecepatan nol. Untuk fluida yang viskos, jika batas sistemnya tidak berpori, maka gaya geser antara fluida dengan batas sistem akan memberikan resultan kecepatan nol pada batas fluida.
Hipotesis kontinum
Fluida disusun oleh molekul-molekul yang bertabrakan satu sama lain. Namun demikian, asumsi kontinum menganggap fluida bersifat kontinu. Dengan kata lain, properti seperti densitas, tekanan, temperatur, dan kecepatan dianggap terdefinisi pada titik-titik yang sangat kecil yang mendefinisikan REV (‘’Reference Element of Volume’’) pada orde geometris jarak antara molekul-molekul yang berlawanan di fluida. Properti tiap titik diasumsikan berbeda dan dirata-ratakan dalam REV. Dengan cara ini, kenyataan bahwa fluida terdiri dari molekul diskrit diabaikan.
Hipotesis kontinum pada dasarnya hanyalah pendekatan. Sebagai akibatnya, asumsi hipotesis kontinum dapat memberikan hasil dengan tingkat akurasi yang tidak diinginkan. Namun demikian, bila kondisi benar, hipotesis kontinum menghasilkan hasil yang sangat akurat.
Masalah akurasi ini biasa dipecahkan menggunakan mekanika statistik. Untuk menentukan perlu menggunakan dinamika fluida konvensial atau mekanika statistik, angka Knudsen permasalahan harus dievaluasi. Angka Knudsen didefinisikan sebagai rasio dari rata-rata panjang jalur bebas molekular terhadap suatu skala panjang fisik representatif tertentu. Skala panjang ini dapat berupa radius suatu benda dalam suatu fluida. Secara sederhana, angka Knudsen adalah berapa kali panjang diameter suatu partikel akan bergerak sebelum menabrak partikel lain.
Persamaan Navier-Stokes
Persamaan Navier-Stokes (dinamakan dari Claude-Louis Navier dan George Gabriel Stokes) adalah serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan dan gas. Persamaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum (percepatan) partikel-partikel fluida bergantung hanya kepada gaya viskos internal (mirip dengan gaya friksi) dan gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh karena itu, persamaan Navier-Stokes menjelaskan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada fluida.
Persamaan Navier-Stokes memiliki bentuk persamaan diferensial yang menerangkan pergerakan dari suatu fluida. Persaman seperti ini menggambarkan hubungan laju perubahan suatu variabel terhadap variabel lain. Sebagai contoh, persamaan Navier-Stokes untuk suatu fluida ideal dengan viskositas bernilai nol akan menghasilkan hubungan yang proposional antara percepatan (laju perubahan kecepatan) dan derivatif tekanan internal.
Untuk mendapatkan hasil dari suatu permasalahan fisika menggunakan persamaan Navier-Stokes, perlu digunakan ilmu kalkulus. Secara praktis, hanya kasus-kasus aliran sederhana yang dapat dipecahkan dengan cara ini. Kasus-kasus ini biasanya melibatkan aliran non-turbulen dan tunak (aliran yang tidak berubah terhadap waktu) yang memiliki nilai bilangan Reynold kecil.
Untuk kasus-kasus yang kompleks, seperti sistem udara global seperti El Niño atau daya angkat udara pada sayap, penyelesaian persamaan Navier-Stokes hingga saat ini hanya mampu diperoleh dengan bantuan komputer. Kasus-kasus mekanika fluida yang membutuhkan penyelesaian berbantuan komputer dipelajari dalam bidang ilmu tersendiri yaitu mekanika fluida komputasional
Bentuk umum persamaan
Bentuk umum persamaan Navier-Stokes untuk kekekalan momentum adalah :
di mana
 adalah densitas fluida,
adalah derivatif substantif (dikenal juga dengan istilah derivatif dari material)
 adalah vektor kecepatan,
 adalah vektor gaya benda, dan
 adalah tensor yang menyatakan gaya-gaya permukaan yang bekerja pada partikel fluida.
adalah tensor yang simetris kecuali bila fluida tersusun dari derajat kebebasan yang berputar seperti vorteks. Secara umum, (dalam tiga dimensi) memiliki bentuk persamaan:
di mana
 adalah tegangan normal, dan
 adalah tegangan tangensial (tegangan geser).
Persamaan di atas sebenarnya merupakan sekumpulan tiga persamaan, satu persamaan untuk tiap dimensi. Dengan persamaan ini saja, masih belum memadai untuk menghasilkan hasil penyelesaian masalah. Persamaan yang dapat diselesaikan diperoleh dengan menambahkan persamaan kekekalan massa dan batas-batas kondisi ke dalam persamaan di atas.
Fluida Newtonian vs. non-Newtonian
Sebuah Fluida Newtonian (dinamakan dari Isaac Newton) didefinisikan sebagai fluida yang tegangan gesernya berbanding lurus secara linier dengan gradien kecepatan pada arah tegak lurus dengan bidang geser. Definisi ini memiliki arti bahwa fluida newtonian akan mengalir terus tanpa dipengaruhi gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Sebagai contoh, air adalah fluida Newtonian karena air memiliki properti fluida sekalipun pada keadaan diaduk.
Sebaliknya, bila fluida non-Newtonian diaduk, akan tersisa suatu "lubang". Lubang ini akan terisi seiring dengan berjalannya waktu. Sifat seperti ini dapat teramati pada material-material seperti puding. Peristiwa lain yang terjadi saat fluida non-Newtonian diaduk adalah penurunan viskositas yang menyebabkan fluida tampak "lebih tipis" (dapat dilihat pada cat). Ada banyak tipe fluida non-Newtonian yang kesemuanya memiliki properti tertentu yang berubah pada keadaan tertentu.
Persamaan pada fluida Newtonian
Konstanta yang menghubungkan tegangan geser dan gradien kecepatan secara linier dikenal dengan istilah viskositas. Persamaan yang menggambarkan perlakuan fluida Newtonian adalah:
di mana
adalah tegangan geser yang dihasilkan oleh fluida
adalah viskositas fluida-sebuah konstanta proporsionalitas
adalah gradien kecepatan yang tegak lurus dengan arah geseran
Viskositas pada fluida Newtonian secara definisi hanya bergantung pada temperatur dan tekanan dan tidak bergantung pada gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Jika fluida bersifat inkompresibel dan viskositas bernilai tetap di seluruh bagian fluida, persamaan yang menggambarkan tegangan geser (dalam koordinat kartesian) adalah
di mana
adalah tegangan geser pada bidang dengan arah
adalah kecepatan pada arah
adalah koordinat berarah
Jika suatu fluida tidak memenuhi hubungan ini, fluida ini disebut fluida non-Newtonian.

by.A N I S

BIJIH LOGAM

BIJIH LOGAM
Kulit bumi mengandung banyak batu-batuan yang berbeda. Batuan
adalah campuran mineral dimana dari beberapa batuan tersebut
dapat dibuat senyawa-senyawa yang bermanfaat.
Mineral dapat berupa padatan logam atau nonlogam atau senyawa
yang ditemukan secara alami di kulit bumi.
Bijih logam adalah mineral atau campuran mineral yang dapat
diekstrak. Bijih logam biasanya berupa oksida, karbonat dan
sulfida. Kesemuanya merupakan sumber daya yang terbatas jadi
harus digunakan secara bijaksana.
Untuk mengekstrak logam, bijih atau senyawa logam harus
mengalami proses reduksi (misalnya, ion logam positif menerima
elektron negatif untuk membentuk atom logam netral, atau oksida
yang kehilangan oksigen, untuk membentuk atom logam bebas).
Senyawa yang kehilangan oksigen dari oksidanya disebut agen
pereduksi misalnya karbon,karbon monoksida atau kadang-kadang
hidrogen.
Umumnya metode ekstraksi tergantung pada posisi logam dalam
deret reaktivitas.
� Deret reaktivitas logam meliputi dua nonlogam, karbon dan
hidrogen, untuk membantu memprediksi metode mana yang
digunakan untuk mengekstrak logam.
Deret: rendah Pt Au Ag Cu (H) Pb Sn Fe Zn (C) Al Mg Ca Na K
tinggi.
o Aturan: Unsur-unsur yang lebih tinggi dalam deretdapat
menggantikan unsur-unsur lain yang lebih rendah.
� Logam di atas seng dan karbon dalam deret reaktivitas
biasanya tidak dapat diekstrak dengan karbon atau karbon
monoksida. Logam tersebut biasanya diekstrak dengan elektrolisis
lelehan bijih logam yang dimurnikan atau senyawa lain yang
sesuai.
o Misalnya, aluminium dari lelehan oksida aluminium atau
natrium dari lelehan natrium klorida.
o Bijih logam atau senyawa harus dilelehkan atau dilarutkan
dalam larutan dalam sel elektrolisis untuk mengalirkan ion
(arus listrik).
� Logam di bawah karbon dapat diekstrak dengan
memanaskan oksida dengan karbon atau karbon monoksida. Unsur
nonlogam karbon akan menggantikan logam yang kurang reaktif
dalam smelter atau blast furnace misal besi atau seng dan logam
yang lebih rendah dalam deret.
� Logam di bawah hidrogen tidak akan menggantikan
hidrogen dari asam. Oksidanya mudah direduksi menjadi logam
dengan pemanasan dalam aliran hidrogen, meskipun metode
ekstraksi ini sangat jarang digunakan dalam industri. Faktanya
hampir semua logam oksida di bawah karbon dapat direduksi
ketika dipanaskan dalam hidrogen, meskipun logam direaksikan
dengan asam.
� Beberapa logam sangat tidak reaktif sehingga tidak dapat
dikombinasikan dengan oksigen di udara atau unsur lain yang ada
di kulit bumi, dan ditemukan sebagai logam itu sendiri. Contohnya
emas (dan kadang-kadang tembaga dan perak) dan tidak
dibutuhkan pemisahan kimia atau ekstraksi. Faktanya semua logam
di bawah hidrogen dapat ditemukan sebagai unsur ‘bebas’ atau
‘asli’.
� Metode-metode lain dibutuhkan dalam kasus khusus
menggunakan aturan penempatan (displacement rules). Logam
yang lebih reaktif dapat digunakan untuk menggantikan dan
mengekstrak logam yang kurang reaktif.
� Kadang-kadang elektrolisis digunakan untuk memurnikan
logam yang kurang reaktif yang awalnya telah diekstrak
menggunakan karbon atau hidrogen (misal tembaga an seng).
� Kebutuhan untuk material mentah mempunyai impikasi
sosial, ekonomi dan lingkungan misal konservasi sumber mineral
dengan mendaur ulang logam, mengurangi polusi, dsb.
� Reaktivitas adalah ukuran mudahnya pembentukan
senyawa dan stabilitas (misal lebih reaktif, lebih mudah
membentuk senyawa stabil, lebih sulit untuk mereduksi logam).
o Logam yang paling tidak reaktif seperti emas, perak dan
tembaga telah digunakan selama 10000 tahun yang lalu
karena logam murni tersebut telah ditemukan secara alami.
o Logam yang sedikit reaktif seperti besi dan timah telah
diekstrak menggunakan karbon berbasis smelting selama
2000-3000 tahun yang lalu.
o Tetapi dalam 200 tahun terakhir ini logam yang sangat
reaktif seperti natrium atau aluminium telah diekstrak
dengan elektrolisis.
Ekstraksi Besi
� Bijih oksida besi ditambang di berbagai bagian dunia.
Contohnya haematite Fe2O3 dan magnetite Fe3O4.
� Campuran padatan bijih haematite, coke dan limestone
secara kontinu dimasukkan ke dalam blast furnace.
� Coke dibakar di dasar dan udara panas ditiupkan untuk
membakar coke (karbon) untuk membentuk karbon dioksida dalam
reaksi oksidasi (C menerima O).
� Energi panas dibutuhkan dalam reaksi eksotermik untuk
meningkatkan suhu blast furnace hingga di atas 1000 oC untuk
mempengaruhi reduksi bijih logam.
o karbon + oksigen � karbon dioksida
o C(s) + O2(g) � CO2(g)
� Pada suhu tinggi terbentuk karbon dioksida, bereaksi
dengan coke (karbon) lain untuk membentuk karbon monoksida
o karbon dioksida + karbon � karbon monoksida
o CO2(g) + C(s) � 2CO(g)
o (catatan: CO2 tereduksi dengan kehilangan O, C teroksidasi
dengan menerima O)
� Karbon monoksida adalah molekul yang benar-benar
mengusir oksigen dari bijih besi oksida. Ini adalah reaksi reduksi
(Fe2O3 kehilangan O, atau Fe3+ menerima tiga elektron untuk
membentuk Fe) dan CO dikenal sebagai agen pereduksi (pengusir
O dan teroksidasi dalam proses).
� Logam besi dilelehkan pada suhu blast furnace tinggi dan
menetes ke dasar blast furnace. Reaksi reduksi utama adalah ...
o Besi (III) oksida + karbon monoksida � besi + karbon
dioksida
o Fe2O3(s) + 3CO(g) � 2Fe(l) + 3CO2(g)
o Catatan, dalam kedua reaksi di atas, oksidasi dan reduksi
selalu terjadi bersamaan!
Reaksi reduksi bijih logam yang lain adalah …
Besi (III) oksida + karbon � besi + karbon monoksida
Fe2O3(s) + 3C(g) � 2Fe(l) + 3CO(g)
atau
besi (III) oksida + karbon � besi + karbon dioksida
2Fe2O3(s) + 3C(g) � 4Fe(l) + 3CO2(g)
Bijih logam asli mengandung acidic mineral impurities seperti
silika (SiO2, silikon dioksida). Ini bereaksi dengan kalsium karbonat
428(limestone) untuk membentuk molten slag missal dari kalium
silikat.
o kalsium karbonat + silika � kalsium silikat + karbon dioksida
o CaCO3 + SiO2 � CaSiO3 + CO2
o Kadang-kadang ditunjukkan dalam dua langkah:
� CaCO3 � CaO + CO2
� CaO + SiO2 � CaSiO3
� Molten slag membentuk lapisan di atas lelehan besi yang
lebih padat dan keduanya dapat dipisahkan, dan biasanya,
disalurkan ke luar. Besi didinginkan dan dicetak ke dalam pig iron
ingots atau ditransfer langsung ke furnace penghasil baja.
� Limbah gas dan debu dari blast furnace harus
diperlakukan dengan baik untuk menghindari polusi lingkungan.
o karbon monoksida yang sangat beracun dapat dibakar
untuk menghasilkan sumber energi panas, dan dalam reaksi
eksoterm dikonversikan menjadi karbon dioksida yang tidak
berbahaya.
� karbon monoksida + oksigen � karbon dioksida
� 2CO(g) + O2(g) � 2CO2(g)
o Gas asam seperti sulfur dioksida dari bijih sulfida, dapat
dihilangkan dengan bubbling melalui larutan alkali seperti
kalsium hidroksida ('limewater') yang dinetralkan dan
dioksidasi menjadi kalsium sulfat yang tidak berbahaya.
Pembersihan gas dengan cara ini disebut 'gas scrubbing'.
o Air yang terkontaminasi harus dibersihkan dari bahan kimia
berbahaya sebelum dilepaskan ke sungai atau didaur ulang
melalui water treatment plant.
o waste slag digunakan untuk konstruksi jalan atau menimbun
galian sehingga dapat ditanami.
� Besi dari blast furnace baik untuk obyek cast iron yang
sangat keras tetapi terlalu rapuh untuk aplikasi lainnya karena
kandungan karbon dari coke-nya terlalu tinggi. Jadi dikonversikan
menjadi steel alloy untuk range yang lebih luas.
Material mentah:
� bijih besi misal bijih haematite [besi (III) oksida, Fe2O3]
� coke (karbon, C)
� udara panas (untuk O2 di dalamnya)
� limestone (kalsium karbonat, CaCO3)
Ekstraksi Aluminium
� Aluminium diperoleh dari mineral bauksit
� Pemurnian bijih bauksit dari aluminium oksida dilakukan
secara kontinyu. Cryolite ditambahkan dalam titik leleh yang lebih
rendah dan melarutkan bijih.
� Ion-ion harus bebas bergerak menuju elektroda yang
disebut katoda (elektroda negatif) yang menarik ion positif,
misalnya Al3+ dan anoda (elektroda positif) yang menarik ion
negatif, misalnya O2-
� Ketika arus DC dilewatkan melalui plat aluminium pada
katoda (logam) maka aluminium akan diendapkan di bagian bawah
tangki.
� Pada anoda, gas oksigen terbentuk (non-logam). Ini
menimbulkan masalah. Pada suhu yang tinggi dalam sel elektrolit,
gas oksigen akan membakar dan mengoksidasi elektroda karbon
menjadi gas beracun karbon monoksida atau karbon dioksida.
Sehingga elektrode harus diganti secara teratur dan gas buang
dihilangkan.
� Hal tersebut merupakan proses yang memerlukan biaya
relatif banyak (6x lebih banyak dari pada Fe) karena dalam proses
ini membutuhkan energi listrik yang mahal dalam jumlah yang
banyak.
� Dua aturan yang umum :
o logam dan hidrogen (dari ion positif), terbentuk pada
elektroda negatif (katoda).
o Non-logam (dari ion negatif), terbentuk pada elektroda
positif (anoda).
� Bijih bauksit dari aluminium oksida tidak murni (Al2O3
terbentuk dari ion Al3+ dan ion O2-).
� Karbon (grafit) digunakan sebagai elektroda.
� Cryolite menurunkan titik leleh bijih dan menyimpan
energi, karena ion-ion harus bergerak bebas untuk membawa arus.
� Elektrolisis adalah penggunaan energi listrik DC yang
megakibatkan adanya perubahan kimia, misalnya dekomposisi
senyawa untuk membentuk endapan logam atau membebaskan
gas. Adanya energi listrik menyebabkan suatu senyawa akan
terbelah.
� Sebuah elektrolit menghubungkan antara anoda dan
katoda. Sebuah elektrolit adalah lelehan atau larutan penghubung
dari ion-ion yang bergerak bebas yang membawa muatan dari
sumber arus listrik.
Proses reaksi redoks yang terjadi pada elektroda :
� Pada elektroda negatif (katoda), terjadi proses reduksi
(penagkapan elektron) dimana ion aluminiun yang bermuatan
positif menarik elektron. Ion aluminuim tersebut menangkap tiga
elektron untuk mengubah ion aluminuim menjadi atom
� aluminium dalam keadaan netral.
Al3+ 3e- � Al
� Pada elektroda positif (anoda), terjadi proses oksidasi
(pelepasan elektron) dimana ion oksida negatif melepaskannya. Ion
oksida tersebut melepaskan dua elektron dan membentuk molekul
oksigen yang netral.
2O2
- � O2 + 4e-
Atau 2O2- - 4e- � O2
� Catatan : reaksi oksidasi maupun reduksi terjadi secara
bersama-sama.
� Reaksi dekomposisi secara keseluruhan adalah :
431
Aluminium oksida � aluminium + oksigen
2 Al2O3 � 4Al + 3O2
Dan reaksi diatas merupakan reaksi yang sangat endotermis,
banyak energi listrik yang masuk.
21.3.3 Ekstraksi dan Pemurnian Seng
� Seng diekstraksi dari seng blende/sphalerite (seng sulfide)
atau calamine/Smithsonite (seng karbonat).
� (1) Seng sulfide dibakar di udara untuk menghasilkan seng
oksida.
� 2ZnS(s) + 3O2(g) � 2ZnO(s) + 2SO2(g)
� Catatan: calamine dapat digunakan secara langsung dalam
lelehan seng karena dalam pemanasannya akan menghasilkan seng
oksida.
ZnCO3(s) � ZnO(s) + CO2(g) (dekomposisi termal endotermik)
� (2) Seng oksida tidak murni dapat dihilangkan dalam dua
cara untuk mengekstrak seng :
� (a) Seng oksida di baker dalam smelting furnace dengan
karbon (batu karang, agent pereduksi) dan limestone (untuk
menghilangkan pengotor asam). Reaksi kimia hampir sama dengan
besi dari blast furnace.
o C(s) + O2(g) � CO2(g) (sangat oksidasi eksotermik,
meningkatkan temperature)
o C(s) + CO2(g) � 2CO(g) (C dioksidasi, CO2 direduksi)
o ZnO(s) + CO(g) � Zn(l) + CO2(g) (seng oksida direduksi oleh CO,
Zn kehilangan O)
o Atau reduksi langsung oleh karbon : ZnO(s) + C(s) � Zn(l) +
CO(g) (ZnO direduksi, C dioksidasi)
o Karbon monoksida bertindak sebagai agent pereduksi yaitu
menghilangkan oksigen dari oksida.
o Seng tidak murni kemudian didistilasi frasional dari
campuran ampas biji dan logam lainnya seperti timah dan
cadmium yang keluar dari pembakaran tinggi pada atmosfer
yang kaya akan karbon monoksida dimana menghentikan
seng dioksidasi kembali menjadi seng oksida.
o Ampas biji dan timah (dengan logam lainnya seperti
cadmium) dari dua lapisan dapat ditahan pada dasar
furnace.
o Seng kemudian dapat dimurnikan lebih lanjut melalui
distilasi fraksional ke 2 atau dengan dilarutkan ke dalam
larutan asam sulfat dan dimurnikan secara elektrolit seperti
yang digambarkan sebelumnya
� (b) Tahapan yang ke dua
o (i) Dilarutkan dan dinetralisasi dengan larutan asam sulfat
untuk menghasilkan larutan tidak murni seng sulfat.
o ZnO(s) + H2SO4(aq) � ZnSO4(aq) + H2O(l)
o Atau menggunakan calamine/seng karbonat:
� ZnCO3(s) + H2SO4(aq) � ZnSO4(aq) + H2O(l)+ CO2(g)
o (ii) Seng murni dihasilkan dari larutan melalui elektrolisis.
Seng akan dapat terendapkan pada seng murni elektroda
negative (katoda) dengan jalan yang sama tembaga dapat
dimurnikan. Elektroda lainnya, harus inert, untuk percobaan
laboratorium, karbon (grafit) dapat digunakan dan oksigen
terbentuk.
� Zn2+
(aq) + 2e- � Zn(s)
� Proses reduksi, electron terbentuk, sebagai logam seng
yang terendapkan pada elektroda (-).
� Padatan seng oksida tidak dapat digunakan secara langsung
karena tidak larut dan ion harus bebas untuk membawa arus dan
pindah ke elektroda pada bagian lain larutan.
� Lebih jelasnya sistem elektrolisis digunakan, lihat
pemurnian tembaga (hanya menukar Zn untuk Cu pada
metoda/diagrktif)
� Harap dicatat: Pada produksi industri seng dengan
elektrolisis (disebut elektro-winning) katoda negative (-) dibuat
dari aluminium (Al, dimana seng terendapkan) dan elektroda
positif(+) dibuat dari campuran timah-perak (Pb-Ag, dimana
oksigen terbentuk). Kenapa elektroda ini digunakan dalam proses
eletrowinning saya tidak yakin, tetapi aluminium tidak reaktif
sehingga efektif inert, timah dan perak juga memiliki keaktifan
rendah, tetapi
21.3.4 Ekstraksi Elektrolit Natrium
Natrium, sama seperti banyak logam reaktif lainnya, dapat
diektrak dengan eletrolisis dari lelehan klorida. Hal ini dapat
dilakukan pada ‘Sel Down’s’ terlihat dalam diagram.
Ion natrium positif berpindah menuju elektroda katoda negative
dan direduksi dengan bertambahnya electron untuk membentuk
larutan atom natrium.
Na+ + e- � Na
Ion negative klorida berpindah menuju elektrona anoda positif dan
dioksidasi dengan kehilangan electron membentuk molekul gas
klorida.
2Cl- � Cl2 + 2e-