Peneliti dari Amerika telah mengembangkan cara yang efisien untuk memproduksi gas hidrogen dari urin – tentu saja hal ini menjadi salah satu alternative untuk sumber bahan bakar mobil dimasa depan melainkan juga menjadi cara untuk memperdayagunakan limbah yang dihasilkan oleh manusia.

Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari lingkuangan karena yang keluar hanya uap air. Akan tetapi salah satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas biaya produksi gas hydrogen.

Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber untuk menghasilkan gas hydrogen.

Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea. Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37 Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23 volt.

Selama proses yang terjadi urea teradsorbsi pada elektroda nikel, yang kemudian mengalirkan electron yang kemudian molekul urea terurai. Gas hydrogen murni terbentuk pada katoda, gas nitrogen dan sedikit gas oksigen dan hydrogen terbentuk di anoda. Gas karbondioksida juga dihasilkan pada saat elektrolisis akan tetapi gas ini tidak bercampur dengan gas yang dihasilkan pada anoda dan katoda disebabkan gas ini bereaksi dengan KOH membentuk kalium karbonat. “Perlu waktu bagi kami untuk menggunakan rine manusia sebagai percobaan sehingga kami bisa mempubilkasikan penelitian kami ini”, kata Botte.

Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.

Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.

Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa datang.

Sumber : http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/July/02070902.asp

Perkembangan teknologi lampu dioda (LED) menggunakan bahan inorganik yang fleksibel dan lentur telah mampu direalisasikan dengan menggunakan ZnO yang berbentuk benang nano yang bertindak sebagai komponen optis.

Diawali oleh emisi sinar ultra violet(uv) dengan panjang gelombang 393 nm dari benang nano ZnO, para peneliti kini telah menemukan spectrum yang berada pada rentang cahaya tampak hingga mendekati sinar infra merah (500-1100 nm) mampu dihasilkan oleh LED yang berbasiskan benang nano dari ZnO.

Gambar 1. Diagram dari struktur LED berbasis benang nano pada substrate plastik

Penemuan ini di pelopori oleh Prof. Rolf Könenkamp dari Portland State University in Oregon. Hasil penemuannya melaporkan bahwa LED dari bahan inorganik diprediksikan menjadi alternative masa depan untuk menggantikan semua perangkat elektronik dan photonic dari bahan organic.

Struktur dari divais LED berbasiskan benang nano yang lentur dapat di lihat pada gambar 1. Dari gambar tersebut benang nano ZnO ditumbuhkan diatas substrate polyethylene terephtalate (bahan plastic) yang telah dilapisi oleh indium tin okside (ITO). Kristal tunggal benang nano tersebut ditumbuhkan dengan metode elektrodeposisi dengan temperature 80^oC di atas ITO. Proses penumbuhan kira-kira memakan waktu satu jam dengan arah tumbuh vertical dan homogeny. Dari hasil karakterisasi, panjang benang nano rata-rata 2 m dan diameter 70-120 nm. Lalu benang-benang nano tersebut di lapisi dengan lapisan tipis polysterene sebagai isolator yang mengisi tiap celah diantara benang-benang nano. Lapisan tipis polysterene melapisi benang nano dengan ketebalan kira-kira 10 nm. Proses pengisian celah atau pelapisan benang-benang nano tersebut menggunakan metode spin coating. Lalu bagian atas dilapisi pula menggunakan poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PEDOT/PSS, selanjutnya dilapisi emas (sebagai kontak Ohmic) yang berperan sebagai anoda (elektroda positif).

Gambar 2. Benang-benang nano ZnO yang berada dilapisi oleh lapisan tipis polystyrene

Dari penelitian lebih lanjut, ternyata benang-benang nano ZnO tersebut melekat sangat kuat diatas substrate meskipun dibengkokan dengan jari-jari kelengkungan <10>

Dari sisi intensitas cahaya yang diemisikan, LED benang nano yang berada diatas substrate plastic memancarkan cahaya dengan intensitas lebih rendah dibandingkan diatas substrate gelas. Namun demikian distribusi spectrum cahaya yang teramati dari elektroluminisensi memiliki kemiripan yaitu berada di rentang cahaya tampak.

Penemuan ini mengindikasikan bahwa hibridisasi teknologi nano dengan polimer organic memiliki potensi untuk dikembangkan dalam ranah aplikasi optoelektronika di masa depan.

Sumber : http://www.chem-is-try.org

Manusia normal memiliki dua buah ginjal walaupun kadang-kadang terdapat orang yang dilahirkan hanya dengan satu ginjal saja, tetapi mereka dapat hidup normal pula. Selain menghasilkan urin, ginjal memiliki banyak fungsi, yaitu :

·Mengeluarkan kelebihan air dari tubuh dalam bentuk urin

·Mengeluarkan produk-produk sisa dari dalam tubuh

·Ikut berperanan dalam pembentukan darah

·Membantu mempertahankan integritas tulang

·Memegang peranan penting untuk mempertahankan tekan-an darah normal.

Walaupun demikian, seseorang dapat mengalami gagal ginjal, di mana kedua ginjal orang tersebut tidak dapat melakukan fungsinya oleh karena suatu proses penyakit. Pada umumnya seseorang mulai merasa sakit dan memerlukan cuci darah (dialisis) apabila fungsi ginjalnya telah turun sampai sekitar 5% dari keadaan normal. Gagal ginjal dapat timbul tiba-tiba (akut) ataupun perlahan-lahan (kronis). Pada umumnya gagal ginjal akut bersifat sementara dan reversibel, sedangkan gagal ginjal kronis bersifat permanen. Banyak macam penyakit yang dapat mengakibatkan gagal ginjal, tetapi akibat akhirnya pada umumnya sama, yaitu :

·Ginjal merupakan rute utama untuk mengeluarkan air, karena itu air tidak dapat dikeluarkan dari tubuh dengan baik pada penderita gagal ginjal yang berat, sehingga dapat mengakibatkan pembengkakan kaki dan bagian tubuh lainnya

·Ginjal tidak mampu mengeluarkan kelebihan natrium dan hal ini mengakibatkan tertahannya kelebihan air dalam tubuh. Akumulasi kalium dalam tubuh yang sangat membahayakan juga terjadi karena ginjal gagal untuk mengeluarkannya

·Tekanan darah pada gagal ginjal biasanya meningkat dan hal ini pada umumnya disebabkan oleh karena retensi garam dan air

·Terjadi akumulasi bermacam-macam produk sisa yang biasanya dikeluarkan oleh ginjal

·Pasien gagal ginjal biasanya pucat karena menurunnya kontribusi pembentukan darah oleh ginjal

·Penderita merasa lelah, mual dan hilangnya nafsu makan

·Rasa sakit pada tulang dan otot karena timbulnya penyakit tulang.

DIALISIS

Bila ginjal gagal melakukan fungsinya, sehingga bermacam-macam produk sisa termasuk garam dan air menumpuk dalam tubuh, perlu dilakukan dialisis untuk mengeluarkan produk-produk sisa tersebut. Proses dialisis sesungguhnya menggunakan sifat-sifat dari membran semi-permeabel, di

mana membran tersebut hanya dapat dilalui oleh zat-zat dengan berat molekul yang kecil dan tidak dapat ditembus oleh zat-zat dengan berat molekul besar. Melalui membran semi-permeabel tersebut kelebihan air, macam-macam produk s

isa yang me-numpuk dalam tubuh ataupun zat-zat toksik lainnya dapatdikeluarkan dari tubuh penderita gagal ginjal ataupun untuk meningkatkan kerja ginjal pada terapi keracunan. Untuk me-langsungkan proses dialisis diperlukan suatu cairan yang mirip dengan cairan ekstraseluler ideal. Cairan ini disebut cairan dialisis yang mengandung elektrolit dan dekstrosa. Pada proses dialisis, cairan dialisis dialirkan pada salah satu sisi permukaan dari membran semi-permeabel, sedangkan darah pasien dialir-kan dalam arah yang berlawanan terhadap aliran cairan dialisis pada sisi lain dari membran tersebut. Dalam proses tersebut akan terjadi pertukaran ion antara darah dan cairan dialisis. Dengan menaikkan osmolaritas, .cairan dialisis (menaikkan konsentrasi dekstrosa) dapat membantu mengeluarkan kelebih-an air dari dalam tubuh. Dengan mengurangi konsentrasi elektrolit tertentu dapat mengeluarkan elektrolit dalam darah dengan selektif, sehingga dapat mengoreksi keseimbangan elektrolit. Ada dua macam pengobatan dengan dialisis, yaitu hemodialisis dan dialisis intraperitoneal.

Dialisis Intraperitoneal

Pada proses dialisis intraperiotoneal, cairan dialisis dimasukkan dengan kateter ke dalam peritoneum, sehingga pertukaran ion terjadi sepanjang membran peritoneal. Pada interval waktu tertentu cairan dialisis tersebut harus diganti atau dapat disirkulasi kembali melalui suatu adsorbent chamber.

Hemodialisis

Pada proses ini digunakan membran buatan semi-permeabel yang berfungsi sebagai .ginjal buatan. Juga dipergunakan suatu mesin untuk mengalirkan darah pasien melalui salah satu sisi permukaan dari membran semi-permeabel sebelum dikembalikan ke sirkulasi darah tubuh pasien. Pada saat yang sama cairan hemodialisis dipompakan ke dalam mesin dan dialirkan melalui sisi lain dari permukaan ser i-permeabel, sehingga terjadi pertukaran ion antara darah pasien dengan cairan hemodialisis. Melalui membran semi-permeabel yang mengandung lubang-lubang kecil tersebut produk-produk sisa dari darah pasien seperti urea, kreatinin, fosfat, kalium dan lainnya termasuk kelebihan air serta garam dari tubuh kan lewat dan masuk ke dalam cairan hemodialisis yang mengalir dengan arah berlawanan dari aliran darah pasien. Walaupun demikian, protein dan sel-sel darah tidak dapat menembus melalui lubang-lubang kecil dalam membran semi-permeabel tersebut. Bakteri dan virus yang mungkin mengkontaminasi cairan hemodialisis juga tidak dapat masuk ke dalam aliran darah pasien melalui membran tersebut karena ukurannya lebih besar dari lubang-lubang kecil tersebut.

CAIRAN HEMODIALISIS

Walaupun tidak ada keharusan bahwa cairan hemodialisis harus steril, tetapi selama proses pembuatan dan pemakaian-nya harus dicegah kontaminasi bakteri seminimal mungkin karena sejumlah produk metabolik bakteri dapat melalui membran semi-permeabel, sehingga untuk idealnya cairan hemodialisis dapat dibuat steril dan bebas pirogen. Cairan hemodialisis dipasarkan dengan konsentrasi pekat (Concentrated Haemodialysis Solution) dan kadang-kadang berbeda dalam konpisisi serta jumlah air yang digunakan untuk mengencerkannya. Tetapi pada umumnya sebagai sumber bikarbonat dipergunakan Natrium Asetat yang lebih mudah larut dibandingkan dengan Natrium Bikarbonat. Sebagai contoh formula Cairan Hedodialisis pekat adalah sebagai berikut :

Tiap 1 liter mengandung :

• Natrium Klorida 199 g

• Natrium Asetat Tihidrat 174 g

• Dekstrosa Anhidrat 87,5 g

• Kalium Klorida 6,79 g

• Kalsium Klorida Dihidra 6,43 g

• Magnesium Klorida Heksanidrat 5,34 g

Konsentrasi ion-ion per liter apabila 3,43 liter Cairan Hemo-dialisis pekat tersebut diencerkan dengan air sampai 120 liter atau bila 1 bagian Cairan Hemodialisis pekat dicampur dengan 34 bagian air adalah sebagai berikut :

·Natrium............................................. 134,0 mEq/1

·Kalium.................................................. 2,6 mEq/l

·Kalsium ............................................... 2,5 mEq/1

·Magnesium ............................................ 1,5 mEq/l

·Klorida .............................................. 104,0 mEq/l

·Asetat ................................................ 36,6 mEq/l

·Dekstrosa Anhidrat .................................. 2500 mg/l

Pada masa lampau air leding dipergunakan untuk Cairan Hemodialisis pekat tersebut, tetapi kemudian disadari bahwa air leding banyak mengandung kotoran-kotoran seperti mineral-mineral tertentu dalam jumlah yang tinggi (misalnya kalsium, aluminium). Juga dapat mengandung bakteri dan pirogen. Hal ini perlu menjadi perhatian mengingat orang normal per harinya hanya memerlukan 1-3 liter air per hari, sedangkan pasien hemodialisis membutuhkan 150-200 liter air untuk setiap kali hemodialisis. Sisa-sisa logam seperti aluminium yang terdapat dalatn air untuk hemodialisis dapat membahayakan pasien.Oleh karena itu air yang dipergunakan untuk hemodialisis harus dibersihkan terlebih dahulu dari kotoran-kotoran tersebut di atas, misalnya dengan "Reverse Osmosis System" (RO. System) atau dengan "Deioniser System". Seperti telah disinggung di atas, Cairan Hemodialisis pekat sebelurn dipergunakan harus diencerkan terlebih dahulu, biasanya 35 atau 40 kalinya. Ada 3 macam metode untuk pengencerannya yaitu : batch blending, fixed proportioning dan flexible proportioning. Cairan hemodialisis dapat dikemas dalam wadah gelas atau plastik dengan syarat tidak boleh melepaskan ion-ion atau substansi yang berbahaya ke dalam cairan hemodialisis. Cairan hemodialisis merupakan cairan yang tidak berwama, tetapi pada penyimpanan (terutama pada temperatur panas) dapat ' berubah menjadi kuning pucat sampai kuning sawo karena cairan tersebut mengandung dekstrosa. Perubahan warna tersebut tidaklah mempengaruhi efektivitas cairan hemodialisis. Dekstrosa yang teroksidasi selama penyimpanan dapat menurunkan pH produk sampai di bawah 6,8. Apabila diperlukan, pH dapat diatur kembali dengan penambahan Natrium Hidroksida. Produk ini harus disimpan pada temperatur kamar atau di bawah temperatur kamar. Hindari temperatur di atas 40°C dan hindari pula menyimpan produk tersebut pada temperatur di bawah 4°C karena akan mengakibatkan kristalisasi garam-garam yang terlarut.

Para peneliti di Universitas California Reverside telah sukses menciptakan satu kelas baru dari senyawa karbene yang bersifat sangat reaktif dan dapat digunakan sebagai katalis. Hingga sekarang para kimiawan percaya bahwa senyawa karbene ini yang biasanya disebut sebagai “karbene dengan abnormal N-heterosiklik” atau NHCs sangat tidak mungkin untuk disintesis.

Karbene dibuat dari atom karbon yang tidak umum yang biasanya terikat pada atom logam untuk membentuk kompleks logam-karbene dimana dapat dipakai sebagai katalis yang banyak dibakai di industri farmasi, satu hal lagi yang perlu diketahui adalah bahwa senyawa karbene memiliki sifat yang tidak stabil.

Kompleks logam-karbene dapat dibuat dengan menggunakan dua cara: (a)kompleks dibuat menggunakan satu langkah yaitu tanpa pembuatan karbene terlebih dahulu, dan (b) logam dan senyawa karbene yang telah dibuat terlebih dahulu direaksikan untuk membentuk kompleks logam-karbene.

Pada umumnya jenis logam yang dipakai dalam kompleks logam-karbene adalah rodium, emas, platinum, atau palladium-semua loga ini sangat mahal dan diantaranya bersifat toksik oleh sebab itulah pembuatan senyawa karbene yang dibuat tanpa melibatkan senyawa logam akan tetapi masih bersifat sebagai katalis merupkan salah satu cara untuk menekan biaya pembuatan katalis ini.

Hingga sekaranag, NHCs yang dipakai adalah NHCs yang menggunakan kompleks logam-karbene, dan belum pernah ada yang hanya menggunakan senyawa karbene saja. Para kimiawan berasumsi bahwa NHCs tidak dapat berada dalam bentuk bebasnya, dimana hal ini membuat mereka percaya bahwa NHCs tanpa logam sangat tidak mungkin di buat. Akan tetapi sekarang UC Riverside’s Guy Bertrand, seorang professor kimia telah membalik asumsi tersebut disebabkan dia telah mampu menciptakan NHCs yang bebas logamdan senyawa ini dapat dipakai untuk membuat berbagai macam senyawa kompleks yang lain.

“Berbagai macam spesies kimia dipercaya menjadi tidak stabil disebabkan mereka tidak memenuhi hukum-hukum kestabilan yang telah kita pelajari di sekolah dan akhirnya kepercayaan ini menyebabkan tak seorangpun mencoba untuk membuatnya,” kata Bertrand, yang telah memimpin penelitian ini.

“Bagaimanapun juga tugas seorang peneliti adalah untuk membuka rahasia alam yang kita piker tidak mungkin seperti yang telah kami lakukan untuk membuat NHCs ini dan akhirnya kami pun berhasil”

Senyawa NHCs yang kami ciptakan ini stabil pada suhu ruang baik dalam bentuk padatan maupun larutan, hal ini berarti aplikasi senyawa bebas logam ini sangat luas di dunia industri untuk diaplikasikan pada berbagai macam jenis reaksi baru. Penelitian ini telah dipublikasikan pada “Science 23 Oktober 2009”. Publikasi ini melaporkan bahwa sintesis dan karakteristik senyawa NHCs bebas logam secara keseluruhan akan membuka pandangan baru di dunia katalis kata John Schwab. “aplikasi yang sangat potensial untuk penemuan obat dan proses manufaktur yang nyata disebabkan katalis akan menurunkan biaya produksi dan ramah lingkungan,” katanya lagi.

Betrand sangat tertarik dengan sintesis NHCs yang dapat dibuat secara komersil. “Kami berharap akan banyak kimiawan yang dapat menggunakan karbene ini untuk menemukan berbagai macam aplikasi yang baru,”katanya. Kantor UCR telah mendaftarkan hak paten atas teknologi ini dan sekarang masih mencari partner dari industri yang akan mengembangan teknologi ini secara komersial. Betrand melakukan penelitian ini bersama Eugenia Aldeco-Perez, Amos J. Rosenthal, dan Bruno Donnadieu of UCR; dan Gernot Frenking dan Pattiyil Parameswaran of Phillips-Universitat Marburg, Germany, dan penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan Nasional.

Sumber : http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/karbene-untuk-katalis-industri-masa-depan/

Sudah tahukah anda, bahwa sel bahan bakar kendaraan yang kita gunakan untuk kebutuhan sehari-hari teryata dapat dihasilkan juga oleh enzim yang mengkonsumsi selulosa dari rumput atau woodchips (potongan kayu kecil) dan hembusan hidrogen. Peneliti di Virginia Tech, Oak Ridge National Laboratory (ORNL), dan University of Georgia telah menghasilkan gas hidrogen murni dengan daya yang cukup baik untuk sebuah sel bahan bakar dengan melakukan proses pencampuran 14 enzymes, yaitu antara lain: satu coenzyme, cellulosic dari bahan bukan makanan, dan air dengan temperature sekitar (32 derajat Celcius).

Dan hasilnya Grup penelitian ini mengumumkan tiga kemajuan dari “satu panci” proses: 1) sebuah novel kombinasi enzim, 2) meningkatkan laju generasi hidrogen – untuk secepat proses fermentasi hidrogen, dan 3) dan dimana kimia energi output lebih besar dari energi kimia disimpan dalam gula - hidrogen tertinggi hasil laporan adalah dari material cellulosic. “Selain konversi energi kimia dari gula, proses juga mengubah suhu rendah menjadi energi panas berkualitas tinggi energi hidrogen – seperti Prometheus mencuri api,” kata Percival Zhang, asisten profesor dari biologi sistem rekayasa di College Pertanian dan Life Sciences di Virginia Tech.

“Hal ini menarik karena menggunakan selulosa pati yang dapat diperbaharui memperluas sumber daya yang ada untuk memproduksi hidrogen disertakan sebagai biomas,” kata Jonathan Mielenz, pemimpin dari Bioconversion Sains dan Teknologi di ORNL Group.

Para peneliti menggunakan cellulosic terisolasi dari bahan kayu chips, potongan rumput bekas dapat juga digunakan. “Jika pecahan kecil tersebut, 2 atau 3% dari biomas tahunan yang digunakan untuk produksi gula ke sel bahan bakar hidrogen digunakan untuk transportasi, maka kita bisa mencapai kebebasan transportasi untuk bahan bakar,” ujar Zhang. (Dia menambahkan bahwa 3 persen adalah angka global untuk kebutuhan transportasi. AS akan benar-benar perlu mengkonversi sekitar 10 persen dari biomassanya – yang akan menjadi 1,3 miliar ton biomassa yang akan bermanfaat).

Penelitian ini didukung oleh Air Force Office of Scientific Research; Zhang dari DuPont Profesor Young Award, dan Departemen Energi AS.

Sumber : http://www.ccnmag.com/article/hydrogen_fuel_from_woodchips_and_other_non-food_sources

Pada jurnal Angewandte Chemi, para peneliti dari IBN (Institute of Bioengineering and Nanotechnology) di Singapura melaporkan bahwa dengan menggunakan organokatalis, mereka dapat mengaktivasi CO₂ dengan proses yang aman menjadi metanol yang sangat berguna untuk industri dan sel bahan bakar.

Organokatalis adalah katalis yang menggunakan unsur nonlogam yang ditemukan dalam senyawa organik seperti NHC (N-heterocyclic carbenes), sebagai contoh IME (1,3-bis-(2,4,6 trimethylphenyl) imidazolylidene adalah bentuk organokatalis yang stabil dan aman dalam penyimpanan. Senyawa ini tidak memiliki unsur logam berat yang beracun dan dapat diproduksi secara mudah dan murah.

Para ilmuwan ini mereaksikan CO₂ dengan menggunakan NHC. Bila dibandingkan dengan katalis anorganik , yang beracun dan tidak stabil, NHC ini sangat stabil dan bahkan dalam ruangan terbuka yang kontak dengan oksigen. Dengan kelebihan-kelebihan ini NHC dapat bereaksi dengan CO₂ dalam kondisi ruang yang kering.

Para ilmuwan di IBN juga menunjukan bahwa hanya sebagian kecil dari NHC yang dibutuhkan untuk menginduksi CO₂. Salah satu peneliti senior IBN, Siti Nurhana Riduan, mengatakan bahwa usaha mereka dapat berkontribusi pada pengurangan CO₂ di lingkungan dan mengubahnya menjadi methanol yang dapat bermanfaat bagi industri dan sumber bahan bakar.

Pada reaksi ini, hydrosiline yang merupakan kombinasi dari silika dan hidrogen ditambahkan pada NHC yang teraktifasi oleh CO₂ dan produk dari reaksi ini adalah metanol dengan proses hidrolisis. Yugen Zhang (salah satu peneliti IBN) mengatakan bahwa hydrosiline menyediakan sumber hidrogen yang berikatan dengan CO₂ pada proses reduksi. Karbon dioksida ini direduksi secara efisien oleh NHC sehingga metanol dapat dengan mudah didapatkan dari reaksi ini.

Penelitian mereka sebelumnya pada NHC juga telah menyimpulkan bahwa aplikasi yang luas dari NHC juga dapat digunakan sebagai antioksidan kuat yang dapat mencegah penyakit degeneratif dan juga mengkatalisa gula menjadi sumber energi alternatif. Saat ini, mereka telah menerapkannya untuk produksi metanol dengan bahan baku dari gas yang sangat melimpah di bumi ini..

Penelitian-penelitian sebelumnya yang bertujuan mengurangi jumlah CO₂ menjadi produk yang berharga seperti metanol juga pernah dilakukan tapi dalam penelitian tersebut membutuhkan energi yang tinggi, reaksi yang lambat, dan katalis yang tidak stabil dari logam transisi.

Direktur eksekutif IBN, Jackie Y. Ying, Ph.D, mengatakan bahwa dalam penelitian tersebut, IBN telah menghasilkan metode yang inovatif dengan menggunakan bahan baku yang dapat mengurangi polusi udara dari CO₂. Hal ini juga dapat mengurangi efek pemanasan global sehingga menjadi solusi untuk energi alternatif ditengah-tengah krisis energi dan lingkungan saat ini.

Sumber:

Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore (2009, April 17).

Carbon Dioxide Transformed Into Methanol. ScienceDaily. from http://www.sciencedaily.com­ /releases/2009/04/090416102247.htm

Tim peneliti dari “Virginia Commonwealth University (VCU)” telah menemukan “Superatom Magnetik Baru VCs8″ dimana superatom magnetik ini menurut para peneliti tersebut meniru atom Mangan (Mn). Dengan penemuan ini dimungkinkan akan membuka cakrawala baru dalam pembuatan peralatan elektronik molekular yang akan membawa kita menuju generasi computer yang lebih cepat dan memiliki kapasitas memori yang besar.

Apa itu superatom? Superatom didefinisikan sebagai suatu cluster yang dibangun dari banyak atom dimana sifat cluster ini meniru berbagai macam unsur yang terdapat dalam sistem periodic. (Bila kamu tidak bisa membayangkan bagaimana bentuk cluster maka salah satu contohnya adalah fuleren yang dibangun dari atom karbon). Superatom adalah stabil dan sifatnya tergantung dari jumlah atom dalam cluster tersebut sebagai contoh Al_l7 sifatnya seperti atom Germanium, Al₁₃ sifatnya mirip atom halogen, dan Al₁₄ mirip logam alkali.

Superatom magnetik VCS8 yang diciptakan oleh para peneliti di VCU dibangun dari satu atom Vanadium sebagai atom pusatnya dan delapan atom Cesium, cluster ini dapat bertindak seperti magnet kecil layaknya atom Mangan yang ada dalam medan magnet. Melalui sejumlah studi secara teoritis yang sangat kompleks, Shiv N. Khanna, Ph.D, professor departemen Fisika VCU, bersama dengan Asosiate postdoctoral VCU, J. Ulises Reveles, A.C. Reber, dan siswa program pascasarjana, P. Clayborne, dan para peneliti dari Research Laboratory in D.C., serta peneliti dari Harish-Chandra Research Institute in Allahabad, India, para peneliti tersebut menganalisa sifat elektronik dan magnetis dari superatom VCs8 tersebut.

Para peneliti menyatakan bahwa superatom magnetic VCs8 ini memperoleh kestabilannya dengan cara mengisi keadaan dasar sususan konfigurasi elektron valensinya. Seperti yang kita ketahui bahwa atom yang stabil akan cenderung mengisi konfigurasi elektronya seperti atom-atom gas mulia, sehingga konsekuensi dari cluster yang terdiri dari delapan atom Cesium ini akan bergabung satu sama lain dengan cara melepaskan atau menerima electron dari atom yang lain. Dengan cara ini maka cluster memperoleh bentuk konfigurasi yang stabil.

Khana menyatakan bahwa superatom yang diciptakannya memiliki momen magnetik seitar 5 Bohr Magneton. Momen magnetik adalah ukuran sifat kemagnetisan internal cluster. Besarnya momen magnetik ini adalah dua kali lebih besar dari atom Besi yang terdapat pada besi padat. Atom Mangan juga memiliki momen magnetik yang besarnya sekitar 5 Bohr Magneton dan susunan konfigurasi elektron penuh, oleh sebab itulah Khanna menyatakan bahwa superatom VCs8 meniru sifat dari atom Mangan.

“Pandangan obyektif yang sangat penting dari penelitian ini adalah untuk menemukan kombinasi atom apa yang lebih stabil pada saat kita memasukan atom-atom yang lain untuk menyusun cluster tersebut. Selain itu kombinasi sifat magnetis dan penghantar juga perlu untuk diperhitungkan. Cesium adalah konduktor yang baik , inilah alasan mengapa kita memakai Cesium untuk mendapatkan sifat penghantar sekaligus sifat magnetis dari cluster baru ini”, kata Khanna.

“Kombinasi hal-hal tersebut diatas nantinya akan membawa perkembangan bidang “molekular elektronik” ke arah yang lebih spektakuler, yaitu bidang dimana para ilmuwan mempelajari aliran listrk yang mengalir melalui molekul kecil. Peralatan molekular ini diperkirakan akan membantu dalam menyimpan data yang non-volatil, proses data yang lebih cepat dan manfaat yang lain.

Khanna dan timnya telah membawa kita kepenelitian awal terhadap superatom dan nantinya akan membawa manfaat dalam bidang spintronik. Spintronik adalah proses yang memanfaatkan putaran elektron untuk mensintesis peralatan baru untuk tujuan penyimpan data dan data prosesing.

Para peneliti juga telah menunjukkan bahwa dengan menggabungkan atom Emas (Au) dan Mangan (Mn) akan dapat dihasilkan superatom yang memiliki momen magnetis akan tetapi tidak dapat menghantarkan arus listrik. Superatom ini memiliki potensial untuk aplikasi biomedis seperti proses pencitraan, sensor, dan mengamati peredaran obat-obatan dalam tubuh.

Disadur dan diceritaka dari http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090615153120.htm dan http://en.wikipedia.org/wiki/Superatom

Adakah efek samping?

Sebuah studi dari Dartmouth College menemukan, chromium picolinate bisa merusak materi genetik pada sel-sel hewan hamster. Studi lain yang dilakukan oleh Dr. John Vincent dari University of Alabama di Tuscaloosa menemukan, chromium picolinate akan masuk ke dalam sel-sel secara langsung dan tinggal di sana, dan menimbulkan gangguan. Chroium picolinate berinteraksi dengan vitamin C serta antioksidan lain di dalam sel untuk memproduksi bentuk turunan dari chromium yang bisa menyebabkan mutasi DNA, materi genetik. Kombinasi chromium dan picolinate (khsusnya bentuk turunannya) bisa meproduksi komponen berbahaya. Selain itu, picolinate akhirnya akan pecah dan menimbulkan efek yang merugikan.

Chromium Picolinate merupakan chromium generasi baru yang telah dipatenkan dan lebih mudah diserap oleh tubuh. Chromium berperan penting pada metabolisme dan penggunaan karbohidrat, sintesa asam lemak, kolesterol dan protein. Makanan ala modern yang banyak dikonsumsi masyarakat saat ini sangat sedikit kandungan Chromiumnya. Kekurangan Cromium dapat menyebabkan kelelahan, kegelisahan, diabetes, gangguan metabolisme asam amino dan meningkatkan resiko aterosklerosis.

Bagaimana cara kerjanya?

Mekanisme kerja chromium picolinate dalam meningkatkan efisiensi insulin masih belum bisa dijelaskan dari hasil penelitian ini. Akan tetapi, ada beberapa yang mengklaim peningkatan efisiensi insulin menyebabkan peningkatan produksi serotonin, yang secara perlahan akan mengurangi selera makan. Ada juga yang menemukan kalau chromium berfungsi mengatur proses produksi lemak dalam tubuh, sehingga mencegah pembentukan lemak berlebih. Satu hipotesis menyatakan kalau chromium picolinate meningkatkan sintesis protein, yang selanjutnya akan menstimulasi pertumbuhan otot. Manfaat Chromium picolinate :

1. Menjaga keseimbangan kadar gula darah dan meningkatkan efisiensi kerja insulin.

2. Chromium sering disebut sebagai “Glucose Tolerance Factor” (faktor pengendali kadar gula darah) dibutuhkan pada proses pengolahan glukosa menjadi energi.

3. Membantu menurunkan berat badan dengan cara membakar lemak menjadi energi.

4. Menurunkan kolesterol dan trigliserid sehingga dapat menjaga kesehatan jantung.

5. Meningkatkan massa otot sehingga dapat membentuk otot yang ideal.

6. Membantu sintesa kolesterol, lemak dan protein serta meningkatkan jaringan otot.

Suplementasi membantu Anda untuk membantu metabolisme tubuh. Bagi para penderita diabetes, suplementasi ditujukan untuk membantu metabolisme karbohidrat dan lemak dengan lebih baik. Suplementasi dengan Chromium Picolinate mampu meningkatkan sensitifitas insulin tubuh sehingga membantu mencerna gula atau karbohidrat dengan lebih baik yang mutlak diperlukan bagi penderita diabetes. Selain itu Chromium Picolinate berguna untuk mengurangi rasa lapar dan nafsu makan.

Membantu Sensitifitas Insulin

Salah satu permasalahan utama pada penderita diabetes adalah kurangnya sensitifitas insulin, sehingga insulin tidak bekerja dengan baik. Suplementasi Chromium Picolinate mampu memperbaiki kinerja insulin dalam tubuh sehingga dapat mengontrol gula darah dengan lebih baik.

Kromium termasuk logam mineral yang jumlahnya sedikit, baik dalam makanan maupun pada tubuh manusia, tetapi sangat penting bagi kesehatan. Nutrien ini tergolong essential trace mineral (mineral penting yang dibutuhkan dalam jumlah kecil) karena tidak dapat diproduksi oleh tubuh sehingga harus dipasok dari makanan sehari-hari. Karena sedikitnya kebutuhan kromium ini hingga sering tak diperhitungkan padahal zat ini sangat diperlukan bagi hampir semua jaringan tubuh manusia, termasuk kulit, otak, otot, limpa, ginjal dan testis.
Kromium berasal dari bebatuan dalam perut bumi dan hanya tumbuh-tumbuhan yang bisa langsung menyerap mineral dari tanah. Kandungan kromium yang ada dalam tanah di mana tumbuhan tumbuh menentukan kadar zat itu. Cukup konsumsi “makanan hidup” seperti buah-buahan segar dan sayuran dan makanan alami lainnya setiap hari dapat menghindari resiko kekurangan kromium. Tetapi karena banyaknya penggunaan zat-zat kimia dan pengoalahan yang berlebihan menyebabkan jumlah kromium berkurang, sehingga kebutuhan ini perlu dibantu dengan mengkonsumsi suplemennya.
Sumber kromium bisa didapatkan dari wholegrains (beras merah, raw oats, kedelai,dsb), buah dan sayuran segar, kentang, ikan laut, jamur reishishiitake, dan kuning telur (jangan berlebihan).
atau Kromium berperan untuk mengendalikan metabolisme insulin dalam tubuh, sehingga faktor pengendali kadar gula darah (glucose tolerance factor / GTF). Dengan adanya kromium ini pemanfaatan insulin tubuh lebih efisien dan keseimbangan kadar gula darah terjaga. Kromium juga membantu proses pencernaan protein dan lemak. Penelitian membuktikan bahwa kromium dapat menurunkan kadar trigliserid dan kelebihan total kolesterol darah, sekaligus memperbaiki rasio LDL (kolesterol ‘jahat’) dan HDL (kolesterol ‘baik’).
Sejumlah penelitian di Amerika memperlihatkan pemberian suplemen kromium dengan dosis 2 mg per hari dapat menurunkan kadar kolesterol 15 persen. Selain itu juga menunjukkan bahwa kromium dapat memperbaiki kadar kolesterol dalam darah, mengurangi pengapuran (pembentukan plak) dalam pembuluh darah.
Suplemen kromium umumnya digunakan dalam terapi penyakit yang berkaitan dengan gangguan penyerapan dan metabolisasi gula darah seperti hipoglikemia (tekanan gula darah terlalu rendah) dan diabetes militus. Bagi pengidap resistensi insulin dapat mencegah resiko penyakit diabetes. Lonjakan gula darah yang tak terkendali diketahui dapat mengurangi produksi seretonin (hormon yang mengendalikan emosi, rasa sakit, pola makan) di otak. Kromium dapat mengatasi sakit kepala dan sejumlah gangguan emosi akibat hipoglikemia.
Penyerapan kromium oleh tubuh cenderung lamban, tetapi keluarnya dari tubuh malah sebaliknya, sangat mudah. Karena itu resiko kelebihan atau keracunan jarang terjadi.walaupun belum ada angka resmi kecukupan kromium, tetapi kemampuan tubuh menyerap kromium hanya 2 % sehingga sedikitnya diperlukan 100-200 mcg kromium per hari dari makanan. Anak-anak hanya perlu sedikit dari jumlah tersebut.
Kebanyakan suplemen dijual dalam bentuk dosis 200 mcg, berupa kapsul, softgel, tablet atau cairan. Dosis tersebut merupakan dosis maksimalyang cukup aman. Dapat digunakan untuk kesehatan umum atau bagian terapi penurunan berat badan, juga terapi hipoglikemia (tekanan gula darah terlalu rendah).

Kromium harus dikonsumsi bersama makanan atau segelas penuh air atau jus buah. Jika dikonsumsi dengan perut kosong dapat mengakibatkan iritasi pada lambung. Kromium lebih mudah diserap dengan suplemen vitamin C atau makanan yang kaya vitamin C. Hindari konsumsi kalsium karbonat atau antacid (obat maag) pada saat yang bersamaan karena dapat menurunkan kualitas penyerapan kromium. Kebanyakan kromium dijual sebagai chromium picolinate atau polynicotinate.
Untuk penderita diabetes sebaiknya konsultasi dulu dengan dokter sebelum memutuskan memakai suplemen kromium, karena dapat mengubah kebutuhan akan insulin dan berbagai obat penyakit diabetes lainnya.

1. Kubus Sederhana

r = jari-jari atom
a = 2 r^3
volume kubus

= a^3
= (2 r )^3
= 8 r^3
volume atom
= 4/3 . 3,14 . r^3
= 4,19 r^3

volume rongga

= 8 r^3 – 4,19 r^3
= 3,81 r^3

% rongga

= (3,81 r^3 : 8 r ^3) x 100%
= 47,66 %

2. Kubus Berpusat Badan

(4 r)^2 = 3 a^2

a^3 = 12,31 r^3

volume rongga = volume kubus - volume atom

= a^3 - 2 . (4/3 . 3,14 . r^3)

= 12,31 r^3 - 8,37 r^3

= 3,94 r^3

% rongga = (3,94 r^3 : 12,31 r^3) x 100%

= 32,01 %

3. Kubus Pusat Muka

(4 r)^2 = 2 a^2

volume rongga = volume kubus - volume atom

= a^3 - 4 (4/3 . 3,14 . r^3)

= 22,63 r^3 - 16,75 r^3

= 5,88 r^3

% rongga = (5,88 r^3 : 22,63 r^3) x 100%

= 25,97 %

Setiap unsur logam memiliki permukaan yang mengkilat. Permukaan mengkilat tersebut umumnya berwarna putih seperti perak atau biasa disebut putih keperakan. Akan tetapi ada pengecualian bagi emas dan tembaga. Emas bukan berwarna putih keperakan melainkan bersifat warna kuning emas sedangkan tembaga adalah logam yang berwarna kemerahan.

Emas yang berlambang Au mempunyai nomor atom 79 yang berarti mempunyai 79 proton pada intinya. Konfigurasi elektron bagi emas adalah [Xe] 4f14 5d10 6s1 sehingga 4f14 5d10 6s1 merupakan susunan elektron terluar dari emas. Warna kuning emas mempunyai keterkaitan dengan susunan elektron tersebut. Warna logam terbentuk berdasarkan transisi elektron diantara ikatan-ikatan energinya. Kemampuan menyerap cahaya pada panjang gelombang untuk menghasilkan warna emas yang khas terjadi karena transisi ikatan d yang melepaskan posisi di ikatan konduksi.

Warna yang terdapat pada emas juga disebabkan oleh frekuensi plasmon emas yang terletak pada julat penglihatan sehingga terjadi pemantulan warna merah dan kuning sedangkan warna biru diserap. Koloid perak mempunyai interaksi yang sama terhadap cahaya, tetapi dalam frekuensi yang lebih pendek, sehingga menyebabkan warna koloid perak menjadi kuning.

Tembaga mempunyai nomor atom 29 dan mempunyai lambang Cu. Konfigurasi elektron tembaga yaitu [Ar]3d10 4s1. Warna tembaga adalah kemerahan karena struktur jalurnya, yaitu ia memantulkan cahaya merah dan jingga dan menyerap frekuensi-frekuensi lain dalam spektrum tampak. Coba bandingkan ciri-ciri optik ini dengan ciri-ciri optik perak, emas.

Tembaga (Cu) memperlihatkan warna kemerahan (merah tembaga), emas (Au) memperlihatkan warna kuning bersinar (kuning keemasan), sedangkan perak (Ag) memperlihatkan warna putih bersinar (putih keperakan). Kebanyakan orang menyebut warna logam tembaga, perak, dan emas yaitu dengan nama logam itu sendiri. Karena memang warna-warna yang diperlihatkan tersebut merupakan warna khas dari logam tembaga, perak, dan emas.

Mari kita perhatikan susunan elektron terluar dari tembaga, perak dan emas. Seperti kita ketahui di atas bahwa susunan elektron terluar tembaga adalah 3d10 4s1, emas adalah 4f14 5d10 6s1 dan perak adalah 4d10 5s1. Susunan elektron ini berkaitan dengan sifat warna merah tembaga, perak, dan kuning emas. Warna logam terbentuk berdasarkan transisi elektron diantara ikatan-ikatan energinya. Kemampuan menyerap cahaya pada panjang gelombang untuk menghasilkan warna yang khas terjadi karena transisi ikatan d yang melepaskan posisi di ikatan konduksi.

Jika orbital -d dari sebuah kompleks (senyawa koordinasi) berpisah menjadi dua kelompok, maka ketika molekul tersebut menyerap foton dari cahaya tampak, satu atau lebih elektron yang berada dalam orbital tersebut akan meloncat dari orbital-d yang berenergi lebih rendah ke orbital-d yang berenergi lebih tinggi, menghasilkan keadaan atom yang tereksitasi. Perbedaan energi antara atom yang berada dalam keadaan dasar dengan yang berada dalam keadaan tereksitasi sama dengan energi foton yang diserap dan berbanding terbalik dengan gelombang cahaya. Karena hanya gelombang-gelombang cahaya (λ) tertentu saja yang dapat diserap (gelombang yang memiliki energi sama dengan energi eksitasi), maka senyawa-senyawa tersebut akan memperlihatkan warna komplementer (gelombang cahaya yang tidak terserap).

Sumber: www.wikipedia.org

Tugas Kimia Anorganik II

Dosen: Prof. AK. Prodjo Santoso. Ph.D

Ika Sri Rahayu (07307141015)

Pada umumnya struktur senyawa anorganik lebih sederhana daripada senyawa organik. Sintesis senyawa anorganik telah berkembang dengan cukup pesat dari awal kimia modern. Banyak pengusaha dan inventor secara ekstensif mengeksplorasi sintesis berbagai senyawa yang berguna. Dengan kata lain sintesis senyawa anorganik bermanfaat besar secara aktif dilakukan sebelum strukturnya atau mekanisme reaksinya diklarifikasi. Beberapa contoh khas diberikan di bawah ini.