BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Bahan Baku utama dalam proses elektrolisis aluminium. bayer. Proses bayer terdiri dari tiga tahap yaitu :

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Baku utama dalam proses elektrolisis aluminium 2.1.1 Alumina Alumina ( Al2O3 ) diperoleh dari pengolahan biji bauksit dengan proses bayer. Proses bayer terdiri dari tiga tahap yaitu : 1. Proses Ekstraksi Al2O3. X H2O + 2 NaOH

2 NaAlO2 + ( x + 1 ) H2O …….( 1 )

2. Proses Dekomposisi 2 NaAlO2 + 4 H2O

2 NaOH + Al2O3. 3 H2O ……..( 2 )

3. Proses kalsinasi Al2O3 . 3 H2O + kalor

Al2O3 + H2O

..............( 3 )

Pada proses kalsinasi akan dihasilkan jenis alumina sandy jika operasi berlangsung pada temperature rendah dan jenis alumina floury untuk operasi pada temperature tinggi . P.T INALUM tidak menghasilkan alumina sendiri tetapi diperoleh dari Negara lain terutama dari Australia. ( Bagian SRC. INALUM , 2009 ) 2.1.2 Anoda Carbon Anoda karbon berfungsi sebagai reduktor dalam proses elektrolisis alumina menjadi aluminium.Anoda Karbon diproduksi pada pabrik karbon ( karbon plant ) komposisi karbon terdiri dari 60 % kokas minyak , 15 % hard pich dan 20 % puntung anoda ( butt ). Sifat – sifat anoda karbon yang dipakai adalah sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

1.Tahan terhadap perubahan panas sehingga sulit retak saat beroperasi pada temperature tinggi. 2. Angka muai panas yang rendah agar anoda sulit terlepas dari tangkai anoda pada temperature tinggi. 3.Konduktivitas panas yang tinggi agar segera mencapai temperature tinggi pada proses pemanasan. (Bagian SRC. INALUM , 2009) 2.1.3 Kriolit ( Bath ) Kriolit mengandung

senyawa CaF3 dan

AlF3. Aluminium fluoride

berfungsi menjaga keasamaan bath ( kriolit ) yang ditambahkan secara manual. Fungsi utamanya adalah menurunkan temperature liquid bath , sehingga pot tungku reduksi tempat elektrolisis aluminium biasa dioperasikan pada temperature yang rendah.

(Bagian SRC. INALUM , 2009 )

2.2 Fungsi Penambahan AlF3 Kriolit ( Na3AlF6 ) adalah pelarut utama yang tersusun atas aluminium fluorida.AlF3 digunakan sebagai zat aditif dalam proses elektrolisis alumina menjadi aluminium bersama dengan cryolite sehingga menurunkan titik lebur dibawah 1000o C. Kriolit memiliki sifat yang unik, yaitu mampu melarutkan semua oksida dengan baik. Sifat – sifat kriolit diantaranya : •

Kemampuan melarutkan alumina dengan baik

•

Tegangan komposisi lebih tinggi.

•

Konduktifitas elektrolitnya cukup tinggi.

•

Titik lelehnya relatif rendah.

•

Tidak dapat bereaksi dengan aluminium dan karbon.

•

Cukup encer sebagai pelarut.


•

Massa jenisnya cukup rendah, bila dalam keadaan samasama cair.

• Kriolit

Tekanan uapnya relatif rendah.

sendiri

sangat

mudah

menguap

menjadi

natrium

tetrafluoroaluminate , karena kriolit merupakan spesies garam. Dari hasil analisa kandungan free AlF3 dalam elektrolit dengan menggunakan alat instrumen x- ray difraksi ( XRD ) maka akan diperoleh nilai keasamaan yang dilambangkan dengan Sa. Keasamaan elektrolit dalam hal ini berarti kandungan free AlF3 dalam elektrolit tersebut. Standart keasaman dalam tungku adalah 6,3 – 6,5 %. Pengontrolan keasaman tersebut ditentukan oleh pemasukan aluminium fluorida yang berguna menetralkan natrium oksida yang masuk bersama alumina. AlF3 yang ditambahkan harus memiliki parameter – parameter yang perlu diperhatikan, diantaranya adalah kandungan impuritisnya seperti silika yang dapat memberikan nilai yang tidak baik sehingga aluminium ingot yang dihasilkan kualitasnya tidak baik sehingga tidak sesuai dengan standart Jis / Japan International Standart . ( Bagian SRC. INALUM , 2009 ) 2.3 Proses Pembuatan Aluminium Fluorida Mayoritas cara pembuatan aluminium fluorida terutama dihasilkan dengan memperlakukan alumina dengan asam hexafluorosilicic, berdasarkan reaksi : H2SiF6

+ 2 Al2O3

2 AlF3 + H2O + SiO2 …….. ( 4 )

Dalam skala kecil aluminium fluorida juga dapat dibuat dengan mereaksikan aluminium hidroksida. Asam hexafluorosilicic dipanaskan pada suhu 80

o

C

sedangkan alumina dikeringkan untuk mengurangi kadar airnya. Asam hexafluorosilicic kemudian direaksikan didalam reaktor batch berpengaduk pada


suhu 100

0

C dengan waktu ± selama 13 menit. Produk yang dihasilkan yaitu

silika dan aluminium fluorida, dan silika kemudian dipisahkan dengan cara mengeluarkannya dari sistem filtrat dan dikirim ke unit crystallizer. Diunit cristallizer temperatur dijaga 98 – 100 kristal

yang

terbentuk

o

C selama 4 sampai 5 jam. Kemudian

dipisahkan

dari

larutan

induknya.

( Http : // www.ti.itb.ac.id) 2.4 Aturan- aturan ketetapan kriolit ( Bath ) Molten cryolite merupakan suatu bahan utama dari hall- heroult elektrolit. Zat aditif ini digunakan untuk meningkatkan mutu / kualitas bahan- bahan kimia tersebut dan fisika juga. Zat aditif yang ideal dapat berkurang terhadap larutan yang dihasilkan dengan proses pemanasan dan cairan dengan temperature rendah untuk meningkatkan efesiensi faraday. Aditif seharusnya dapat meningkatkan ataupun berkurang didalam larutan alumina. Peningkatan konduktivitas elektrik lebih baik digunakan untuk efesiensi yang kuat, pengurangan densitas dapat disertai dengan pemisahan yang lebih Antara aluminium dan garam molten dan penurunan tekanan uap dapat memminimalkan / mencegah terjadinya kehilangan fluoride. Seharusnya hal tersebut tidak perlu diperhatikan, atau pun menyebabkan pelepasan ion dengan potensial terendah dimana aluminium sebagai kation dan oksigen sebagai anion, tidak ada aditif yang ideal namun AlF3 sering ditambahkan untuk meningkatkan efesiensi faraday. Pada tahun 1886 charles Martin Hall di USA dan Paul L.T. Heroult diprancis menemukan banyak sekali penemuan mengenai suatu proses untuk reduksi suautu elektrolit dari alumina Yang tidak bercampur atau terpisah didalam


molten cryolite. Hall mensyahkan penemuannya tersebut diamerika dan Heroult di prancis. Hall menyelidiki banyak sekali aditif dilaboraturium dan menemukan kegunaan aluminium fluorida dan calsium fluorida, berikut adalah perlakuan keduanya pada temperatur rendah untuk peningkatan efesiensi yang terjadi. Calsium fluorida disebabkan adanya debu – debu dan karbon dari anoda menguap dan terbakar dan yang lebih bahaya sehingga menyebabkan elektrolit terlepas. Hall memilih suatu bath dari cryolit plus 28% AlF3 dan CaF216 % untuk sell sel industri lainnya. Kita dapat menyimpulkan bahwa bath mempunyai suatu cairan pada suhu 8800 Cdan 4,2 watt dengan % larutan alumina pada suhu 980

0

C. Sel

tersebut tidak akan menyebabkan terjadinya kerusakan. Alumina sekelompok daripada larutan dengan konsentasi rendah didalam larutan tertentu dan perlakuan tertentu. Bath analisis digunakan untuk AlF3 yang dibutuhkan untuk dibawa keluar menurut suatu tabel yang diperlukan, hal ini juga digunakan untuk memonitoring campuran CaF2 yang dipercaya untuk menstabilkan komponem AlF3 itu sendiri didalam bath. ( Warren Haupin, 1995 ) 2.5 Jenis - jenis Silika Walaupun silika

bebas hanya terdapat dialam, silika tetrahedra

didominasikan dalam struktur primer dan sekunder seperti silika mineral yang terdapat didalam kombinasi dengan aluminium ataupun dengan besi dan mangan, jumlah ini sangat banyak terutama dalam bentuk mineral. Silikon hanya yang kedua setelah oksigen dalam kelimpahannya dialam ( kira – kira 28 % dari kerak bumi ) dan terdapat beragam dalam mineral silikat dan sebagai kuarsa , SiO2. Silikon diperoleh dalam pembentukan komersial biasa


dengan reduksi silikon dengan karbon atau CaC2 dalam tungku pemanas listrik. Silikon biasanya agak kurang reaktif. Ia diserang oleh halogen menghasilkan tetrahalida , dan oleh basa menghasilkan larutan silikat. Ia tidak dapat diserang oleh asam kecuali hidrofluorida, diperkirakan bahwa disini kestabilan SiF6 menyebabkan gaya dorong. Silika murni terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk kuarsa dan kristobalit. Silika selalu terikat secara tetrahedral kepada empat atom oksigen namun ikatan – ikatannya mempunyai sifat ionik yang cukup. Dalam kristobalit atom – atom silikon ditempatkan seperti halnya atom – atom karbon dalam intan , dengan atom – atom oksigen berada ditengah dari setiap pasangan. Dalam kuarsa terdapat heliks , sehingga terjadi kristal enansiomorf, dan hal ini dapat dengan mudah dikenali dan dipisahkan secara mekanik. Silika hanya membentuk anion – anion fluoro , biasanya SiF6 dengan tetapan pembetukan yang tinggi , di perhitungkan untuk hidrolisis tak sempurna SiF4 dalam air. Ionnya biasanya dibuat dengan melarutkan SiO2 dalam larutan HF dan stabil meskipun dalam larutan basa. (Cotton F. Albert , 1989 ) 2.6 Metode Pengukuran Silika Hampir kebanyakan prosedur kolorimetri untuk silikon didalam larutan didasarkan pada bentuk kompleks dari molybdenum biru. Secara Detail persamaan itu dapat diikuti untuk metode pengukuran phosporus.Gangguan dalam phosporus dapat dicegah dengan mengontrol pH dan kehadiran dari oxalic atau asam tartat. 2.6.1 Metode Molybdenum Biru Metode ini dengan menggunakan molybdate sehingga terbentuk asam molybdosilikat dapat menghasilkan kompleks berwarna biru. Metode ini dapat


digunakan untuk tanah dan tanaman setelah campuran dari 2 reaksi yaitu 2 bentuk dari asam molybdosilikat yaitu β dan α dimana ini tergantung dari aciditas dan faktor – faktor lain. Bentuk alfa merupakan hasil terbaik dengan menggunakan sebuah reagent daripada asam stannous dan bentuk beta dengan menggunakan asam amino – naphtol. ( Allen Stewart. E , 1985 ) 2.6.2 Metode Gravimetri A. Penetapan silika dapat larut Silika – silika yang dapat diuraikan oleh asam

seperti asam klorida

dengan membentuk asam silikat dan garam – garam dari logam – logam. Silika yang masuk dalam klasifikasi ini adalah ortosilikat – ortosilikat yang terbentuk atas unit – unit SiO44- yang bergabung dengan hanya satu atau dua kation. Proses penetapannya silika yaitu dengan menambahkan asam klorida 1 : 1 dan diuapakan hingga kering pada suhu 100 -1100 C. Basahi residu dengan asam klorida pekat tambahkan air. Panaskan untuk mengekstraksi garam yang dapat larut dan saring melalui sehelai kertas saring yang baru tetapi ukurannya lebih kecil. Cuci dengan asam klorida encer hangat , dan akhirnya dengan sedikit air panas. Lipat saringan yang basah dan diletakkan dalam krus platinum yangtelah ditimbang. Keringkan kertas dengan nyala kecil, arangkan kertas dan bakar habis karbon itu diatas nyala kecil, dijaga agar tidak ada bubuk halus keluar. Bila semua karbon teroksidasi, tutup krus dan panaskan selama 1 jam pada temperatur meker. Biarkan mendingin dalam desikator dan ditimbang. ( Vogel, 1994 ) B. Penetapan Silika yang tak dapat larut Silia –silika yang tak dapat larut umunya dilebur dengan natrium karbonat dan lelehan itu yang mengandung silikat itu yang dapat diuraikan oleh asam lalu


diolah dengan asam klorida. Larutan yang asam dari silikat yang telah diuraikan diuapkan sampai kering diatas penangas air untuk memisahkan asam silikat yang seperti gelatin, sebagai silika yang tak dapat larut residu dipanaskan pada suhu 110 -1200 C untuk menhidrasi parsial silika itu. ( Vogel , 1994 ) 2.7 Spektrofotometri Sudah lama sekali ahli kimia menggunakan warna sebagai suatu pembantu dalam mengidentifikasi zat kimia. Spektrofotometri dapat dibayangkan sebagai suatu perpanjangan dari penilikan visual dimana studi yang lebih terinci mengenai pengabsorpsian energi cahayaoleh spesies kimia memungkinkan kecermatan yang lebih besar dalam pencirian dan pengukuran kuantitatif. Dengan mengganti mata manusia dengan detectoor – detector radiasi lain, dimungkinkan studi absorbsi diluar daerah spektrum tampak dan seringkali eksperimen spektrofotometri dilakukan secara automatik. Dalam penggunaan dewasa ini istilah spektrofotometri menyiratkan pengukuran jauhnya pengabsorpsian energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi, demikian pula pengabsorpsian yang menyendiri pada suatu panjang gelombang tertentu. Untuk memahami spektrofotometri, memperhatikan interaksi radiasi dengan spesies kimia dengan cara yang elemeter, dan secara umum mengurus apa kerja instrument – instrumennya. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.7.1 Spektrum elektromagnetik Berbagai eksperiment dalam laboraturium fisika paling baik ditafsirkan dengan menggunakan

gagasan bahwa cahaya dirambatkan dalam bentuk


gelombang transversal. Dengan pengukuran yang tepat, gelombang-gelombang ini dapat di cirikan menurut panjang gelombangnya, kecepatan, dan besaran-besaran yang dapat digunakan untuk memberikan gerakan gelombang apa saja. Kecepatan cahaya kira-kira adalah 3x1010 cm/detik. Berbagai satuan digunakan untuk panjang gelombang, bergantung pada daerah spektrum : untuk radiasi ultraviolet dan cahaya tampak, satuan amstrong dan nanometer digunakan secara meluas. Sedangkan micrometer merupakan satuan yang lazim untuk daerah inframerah. Satuan mikrometer, ( μm ) didefenisikan sebagai 10-6 m dan satu nanometer ( nm ), 10-9 m atau 10-7 cm. Satu satuan amstrong ( Å ) adalah 110-10 m atau 10-8 cm. jadi 1 nm = 10 Å . Bilangan gelombang sering digunakan oleh ahli kimia sebagai satuan frekuensi karena memiliki nilai numerik yang nyaman. Teori gelombang dari cahaya

menjelaskan gejala optis, seperti

pemantulan, pembiasan dan lenturan ( difraksi ), namun ada hasil – hasil eksperiment seperti efek fotolistrik, yang paling baik ditafsirkan menurut gagasan bahwa seberkas cahaya adalah aliran paket – paket energi butiran yang disebut foton. Masing – masing partikel memiliki energi karakteristik yang dihubungkan dengan frekuensi cahaya oleh persamaan sebagai berikut : E= h v Dimana h adalah tetapan planck. Cahaya dengan frekuensi tertentu ( atau panjang gelombang tertentu ) dikaitkan dengan foton –foton, yang masing – masing memiliki kuantitas yang terpastikan. Seperti diterangkan dibawah ini kuantitas energi yang dimiliki foton inilah yang menetapkan apakah suatu spesies molekul tertentu akan menyerap ataukah meneruskan cahaya dengan panjang gelombang padanannya.


Disamping energi biasa dari gerakan translasi, yang tidak diperhatikan disini , molekul memiliki energi dalam yang dapat dibagi lagi dalam tiga kelas. Pertama molekul memiliki dapat berotasi mengelilingi berbagai sumbu dan memiliki kuantitas energi rotasi. Kedua, atom – atom atau gugus – gugus atom dalam molekul dapat bergetar, artinya bergerak secara berkala satu terhadap yang lain disekitar posisi – posisi kesetimbangan mereka, dengan memberikan energi getaran kepada molekul itu. Akhirnya, sebuah molekul memiliki energi elektronik. Salah satu gagasan dasar teori kuantum adalah bahwa sebuah molekul tak boleh memiliki energi dalam dengan kuantitas sebarang apa saja, tetapi molekul itu hanya dapat ada dalam keadaan energi diizinkan yang tertentu. Jika sebuah molekul harus menyerap suatu energi antara tingkat – tingkat yang diperbolehkan. Kuantisasi energi molekul ini, yang digandengkan dengan konsep bahwa poton memiliki kuantitas enenrgi yang terpastikan, meletakkan dasar keselektifan dalam pengabsorpsian energi radiasi oleh molekul – molekul. Bila molekul – molekul disinari dengan banyak panjang gelombang, mereka akan mengambil dari dalam berkas masuk, panjang – panjang gelombang yang berpadanan dengan foton – foton yang energinya tepat untuk peralihan ( transisi ) energi molekul dan panjang – panjang gelombang lain akan diteruskan begitu saja. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.7.2 Spektrofotometri Ultraviolet – Cahaya Tampak ( UV – Vis ) Spektrum elektronik senyawa dalam fase uap kadang – kadang menunjukkan struktur halus dimana sumbangan vibrasi individu dapat teramati namun dalam fase – fase mampat, tingkat energi molekul demikian tergangu oleh tetanga – tetangga dekatnya, sehingga seringkali hanya tampak pita lebar. Semua


molekul dapat mengabsorpsi riadiasi dalam daerah UV – tampak karena mereka mengandung elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi. Panjang gelombang dimana absorpsi itu terjadi, bergantung pada berapac kuat elektron itu terikat dalam molekul tersebut. Elektron dalam suatu ikatankovalen tunggal terikat dengan kuat dan diperlukan radiasi berenergi tinggi atau panjang gelombang pendek untuk eksitasinya. Misalnya , alkana yang mengandung ikatan tunggal C – H

dan C-C tak

menunjukkan absorbpsi diatas 160 nm. Metana menunjukkan suatu puncak pada 122 nm yang ditandai sebagai transisi —

*

ini berati bahwa suatu elektron

dalam orbital ( bonding ) sigma dieksitasikan ke orbital anti – ikatan ( anti bonding ) sigma. Jika suatu molekul mengandung sebuah atom seperti klor yang mempunyai pasangan elektron menyendiri, sebuah elektron tak terikat ( nonbonding ) dapat dieksitasikan ketingkat energi yang lebih tinggi, karena elektron non bonding tak terikat terlalu kuat seperti elektron bonding – sigma, maka absorbsinya terjadi pada panjang gelombang yang lebih panjang. Kebanyakan penerapan spektrofotometri ultraviolet dan cahaya tampak pada senyawaan organik yang didasarkan pada transisi n- π * atau pun π-π* dan karenanya memerlukan hadirnya gugus kromoforat dalam molekul itu. Transisi ini terjadi dalam daerah spektrum ( sekitar 200 hingga 700 nm ) yang praktis untuk digunakan dalam eksperiment. Spektrofotometer UV – V15 yang komersial biasanya beroperasi dari sekitar 175 atau 200 hingga 1000 nm. Identifikasi kualitatif senyawa organik dalam daerah ini jauh lebih terbatas daripada dalam daerah inframerah. Ini karena pita absorbsi terlalu lebar dan kurang lebih terinci.


Tetapi , gugus gugus fungsional tertentu seperti karbon, nitro dan sisterm terkonjugasi menunnjukkan puncak yang karakteristik. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.7.3 Hukum bouguer – Beer Hubungan antara absorpsi radiasi dan panjang gelombang lintasan melewati medium yang menyerap mula –mula dirumuskan oleh Bouger ( 1729 ), meskipun kadang – kadang dikaitkan kepada lambert ( 1768 ). Jika dibayangkan suatu medium pengabsorbsi yang homogen seperti suatu larutan kimia terbai dalam lapisan lapisan imajiner yang sama tebalnya. Jika suatu berkas radiasi monokromatis

yakni radiasi dengan panjang gelombang tunggal ) diarahkan

menembus medium itu, ternyata bahwa tiap lapisan menyerap fraksi radiasi yang sama besar.Anggaplah sebagai contoh bahwa lapisan pertama menyerap separuh radiasi yang keluar dari lapisan kedua ini akan menjadi seperempat dari daya aslinya dari lapisan ketiga seperdelapan dan seterusnya. Penentuan bouguer dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut dimana p0 adalah daya radiasi masuk dan P daya yang keluar dari suatu lapisan medium sebesar b satuan.

-

= k1P

Tanda minus menandakan bahwa daya itu berkurang karena mengalami pengabsorbsian. Berkurangnyadaya radiasi per ketebalan satuan dari medium yang menyerap adalah berbanding lurus dengan daya radiasi itu. Menurut Beer hubungan antara konsentrasi spesies pengabsorbsian dan tingkat absorbsi dirumuskan oleh beer dalam tahun 1859. Hukum Beer analog


dengan hukum bouguer dalam memerikan berkurangnya secara eksponen soal daya radiasi yang diteruskan dengan pertambahan secara aritmatik konsentrasi. Hukum Beer dapat diterapkan benar –benar hanya untuk radiasi monokromatik dan dimana sifat dasar spesies pengabsorpsian tak berubah sepanjang jangka konsentrasi yang diselidiki. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.7.4 Penyimpangan Hukum Bouguer dan Beer Menurut hokum bouguer dan beer suatu plot absorbans vs konsentrasi molar akan berupa garis lurus dengan arah kemiringan

, tetapi seringkali

pengukuran terhadap sistem kimia riil menghasilkan plot hokum beer yang tidak linar sepanjang seluruh rentang konsetrasi yang diminati. Kelengkungan seperti ini menyarankan bahwa

bukanlah suatu ketetapan, yang tak bergantung pada

konsentrasi, untuk sistem semacam ini, namun pemahaman yang lebih mendalam menimbulkan suatu pandangan yang agak lebih canggih. Nilai

diharapkan

bergantung pada sifat dasar spesies pengabosrpsian dalam larutan dan pada panjang gelombang radiasi. Kebanyakan penyimpangan dari hukum beer yang dijumpai dalam praktik. Analitis dapat dibebankan pada kegagalan atau ketidakmampuan mengawasi kedua aspek ini, dan karena itu dapat dikatakan sebagai penyimpangan semu karena penyimpangan ini lebih mencerminkan kesukaran eksperiment daripada semua kekurangan dari hukum beer itu sendiri. Penyimpangan berdasarkan instrument dapat terjadi karena karekteristik instrument yang digunakan dalam mengukur nilai absorbansi. Dulu simpangan semacam ini kadang – kadang diakibatkan oleh efek kelelahan detector, ketidaklinearan penguat dan piranti baca serta ketidakstabilan sumber –sumber


energi cahaya ( radiasi )dan sebagian besar masalah ini telah dipecahkan dalam instrument spektrofotometrik modern.( Underwood. R . A, 1996 ) 2.8 Instrumentasi Spektrofotometri Sebuah spektrofotometer adalah instrumentasi untuk mengukur transmitan atau absorbansi suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal dapat pula dilakukan. Instrumentasi semacam ini dapat dikelompokkan secara manual atau merekam atau sebagai berkas tunggal atau berkas rangkap. Dalam praktik, instrumen berkas – tunggal biasanya dijalankan secara manual, dan instrumentasi berkas rangkap umumnya mencirikan perekaman automatik terhadap spektra absorbsi, namun dimungkinkan untuk merekam suatu spektrum dengan instrumentasi berkas tunggal. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.8.1 Sumber energi Cahaya Sumber energi radiasi yang biasa untuk daerah tampak ( dari ) spektrum itu maupun daerah ultraviolet dekat dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram. Pada Kondisi operasi biasa, keluaran lampu wolfram ini memadai dari sekitar 325 atau 350 nm hingga sekitar 3 μm. Energi yang dipancarkan oleh kawat yang dipanaskan itu beraneka sekali menurut panjang gelombangnya. Distribusi energi merupakan fungsi temperatur kawat, yang selanjutnya bergantung pada voltase yang disuplai kepada lampu. Kenaikan temperatur operasi menaikkan energi total dan menggeser puncak kepanjang gelombang yang lebih pendek. Dibawah kira – kira 350 nm keluaran lampu wolfram itu – tak memadai untuk spektrofotometer dan haruslah digunakan sumber yang berbeda. Paling


lazim adalah lampu tabung discas ( discharge tube ) hidrogen ( atau deuterium ) yang digunakan kira –kira 175 ke 375 atau 400 nm. Bila suatu discas antara dua elektroda mengeksitasi pancaran cahaya oleh suatu sampel gas seperti hidrogen, akan diperoleh suatu karakteristik spektrum garis yang taksinambung dari gas itu, asal saja tekanannya relatif rendah. Dengan dinaikkannya tekanan hidrogen, garis – garis itu melebar dan akhirnya tumpang tindih sampai dipancarkan spektrum yang berkesinambungan pada tekanan yang relatif tinggi. Tekanan yang diperlukan dalam tabung discas hidrogen lebih rendah daripada dengan gas – gas tertentu lainnya tabung itu juga bekerja dengan lebih dingin. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.8.2 Monokromator Monokromator adalah piranti optis untuk mengisolasi suatu berkas radiasi dari suatu sumber berkesinambungan, Berkas mana mempunyai kemurnian spektral yang tinggi dengan panjang gelombang apa saja yang diinginkan. Komponen – komponen yang hakiki dari sebuah monokromator adalah suatu sistem celah dan suatu unsur dispersif. Radiasi dari sumber difokuskan kecelah masuk, kemudian disejajarkan oleh sebuah lensa atau cermin sehingga suatu berkas sejajar jatuh ke unsur pendispersi yang berupa prisma atau suatu kisi difraksi. Dengan memutar prisma atau kisi secara mekanis aneka porsi spektrum yang dihasilkan oleh unsur dispersi dipusatkan pada celah keluar, dari situ , lewat jalan optis lebih jauh, porsi – porsi itu menjumpai sampel. Kemurnian spektral dari radiasi yang keluar dari dalam monokromator itu bergantung pada daya dispersi dari prisma dan lebar celah keluar. Tanpa berfikir panjang orang mungkin menduga bahwa kemonokromatikan dapat dihampiri


sedekat yang diinginkan dengan semata –mata mengurangi lebar celah secukupnya namun tak demikian halnya. Akhirnya celah itu akan begitu sempit sehingga efek – efek difraktif sampai kepinggir-pinggirnya hanya menciptakan kehilangan daya radiasi tanpa pertambahan kemurnian spektral. Sebenarnya sebelum batas ini didekati dalam spektrofotometer yang khas, celah yang disempitkan itu tidak cukup melewatkan energi untuk mengaktifkan detektor. Dengan monokromator prisma, lebar celah tertentu tidak menghasilkan derajat kemonokroatikan yang sama sepanjang spektrum itu. Ketergantungan panjang gelombang dalam dispersi suatu prisma adalah sedemikian rupa sehingga panjang gelombang dalam spektrum itu tidak seragam penebarannya dan dapat mengakibatkan ganguan kesalahan dalam analisis. Dispersi besar untuk panjang gelombang yang lebih pendek, dan karenanya celah yang lebih lebar disini akan mencapai derajat kemurnian spektral yang sama seperti celah yang sempit pada panjang gelombang yang lebih panjang. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.8.3 Sel ( Kuvet ) Kebanyakan

spektrofotometri

melibatkan

larutan,

dan

karenanya

kebanyakan wadah sampel adalah sel untuk meletakkan cairan kedalam berkas cahaya spektrofotometer. Sel itu haruslah meneruskan energi radiasi dalam daerah spektral yang diminati. Jadi sel kaca melayani daerah tampak, sel kuarsa dan kaca silika tinggi istimewa untuk daerah ultraviolet dan garam dapur alam untuk inframerah. Sel –sel harus diisi sedemikian rupa sehingga berkas cahaya menembus larutan, dengan meniskus terletak seluruhnya diatas berkas. Umumnya sel –sel ditahan pada posisinya dengan desain kinematik dari pemegangnya atau


dengan jepitan berpegas yang memastikan bahwa posisi tabung dalam ruang sel dari instrumen itu reprodusibel. Sel tampak dan ultraviolet yang khas mempunyai panjang lintasan 1 cm, namun tersedia sel dengan ketebalan yang sangat beraneka, mulai dari lintasan yang sangat pendek, kurang arpada 1 milimeter, sampai 10 cm atau bahkan lebih. Dapat diperoleh mikrosel yang istimewa, dengan mana larutan dengan volume kecil sekali dapat menghasilkan panjang lintasan yang biasa, dan juga tersedia sel – sel yang bisa diubah –ubah sehingga panjang lintasannya variabel, terutama untuk penelitian inframerah. ( Underwood. R . A, 1996 ) 2.8.4 Detektor Dalam sebuah detektor untuk suatu spektrofotometer, kita menginginkan kepekaan yang tinggi dalam daerah spectral yang diminati, respons yang linear terhadap daya radiasi, waktu respons yang cepat dapat digandakan, dan kestabilan tinggi atau tingkat noise yang rendah, meskipun dalam praktiknya perlu untuk mengkompromikan faktor – faktor ini. Kepekaan ysng tinggi misalnya, dapat dicapai hanya dengan menerima noise yang meningat. Macam – macam deteksi yang telah digunakan paling meluas, didasarkan pada perubahan fotokimia, efek fotolistrik, dan efek termolistrik. Fotografi tidak lagi digunakan dalam spektrofotometri biasa, secara umum, detektor fotolistrik digunakan dalam daerah tampak dan ultraviolet dan detektor yang didasarkan pada efek termal digunakan dalam inframerah. Detektor fotolistrik yang paling sederhana adalah tabung foto. Ini berupa tabung hampa udara, dengan jendela yang tembus cahaya, yang berisi sepasang elektroda, melintas dimana potensial dijaga, Permukaan ini bila permukaan itu


dicahayai dengan foton – foton yang energinya cukup. Elektron – elektron dipercepat kearah eketroda positif, ketika melintasi selisih potensial itu dan mengalirkan arus dalam rangkaian itu. Apakah elektron akan dipancarkan atau tidak, bergantung pada daya radiasi. Tersedia aneka ragam tabung foto yang berbeda bahan permukaan katodanya dan karenany berbeda dalam respons mereka terhadap radiasi yang frekuensinya beragam itu. Sejumlah spektrofotometer memungkinkan saling ditukarnya detektor itu sehingga didapat dijaga respons yang baik sepanjang jangkauan panjang gelombang yang lebar. Tabung pengganda foto ( photomultiplier ) lebih peka daripada tabung foto biasa karena penggandaan yang tinggi dicapai dengan tabung itu sendiri. Tabung semacam itu mempunyai sederatan elektroda – elektroda yang potensial positifnya relative terhadap katoda makin besar. Geometri tabung itu sedemikian sehingga fotoelektron primer difokuskan menjadi suatu berkas dan dipercepat kearah suatu elektroda yang katakana 50 – 90 V lebih positif daripada katodanya.Keluaran pengganda poto itu masih digandakan lebih lanjut dengan suatu penguat elektronik dari luar. ( Underwood. R.A, 1999 )


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Bahan Baku utama dalam proses elektrolisis aluminium. bayer. Proses bayer terdiri dari tiga tahap yaitu :

Recommend Documents