Makalah Fotokimia [PDF]

Citation preview

MAKALAH PROSES FOTOKIMIA DAN FOTO FISIKA



Oleh: Kelompok 1



JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PAPUA 2021



DAFTAR ISI



DAFTAR ISI............................................................................................................2 BAB I PENDAHULUAN........................................................................................2 A. Latar Belakang............................................................................................2 B. Rumusan Masalah.......................................................................................3 C. Tujuan.........................................................................................................3 BAB II PEMBAHASAN.........................................................................................4 A. Pengetian Fotokimia...................................................................................4 B. Proses Fotokimia Dan Fotofisika................................................................5 C. Contoh Reaksi Fotokimia...........................................................................8 BAB III PENUTUP...............................................................................................10 A. Simpulan...................................................................................................10 B. Saran.........................................................................................................10 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................12



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Salah satu cara untuk memulai reaksi adalah dengan absorpsi sinar. Konsep interaksi sinar dengan materi berkembang sejak ditemukan konsep kuantisasi energi. Sejumlah reaksi baik reaksi rantai maupun bukan rantai dapat dimulai dengan absorpsi foton. Banyak reaksi dapat didefinisikan dengan absorpsi sinar. Hal yang paling terpenting adalah proses fotokimia yang menangkap energi pancaran matahari. Beberapa reaksi ini menyebabkan pemanasan atmosfer pada siang hari karena absorpsi berada dalam daerah ultra ungu. Tanpa fotokimia dunia ini hanya akan merupakan batuan steril yang hangat. Dalam fotokimia akan dibahas masalah perubahan kimia yang dihasilkan sebagai absorpsi cahaya. Fotokimia merupakan bidang ilmu kimia yang mempelajari reaksi-reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya. Kajian tentang dampak cahaya terhadap sistem kimia memberikan informasi tentang mekanisme dan laju reaksi. Oleh karena itu fotokimia sering dimasukkan ke dalam kajian kinetika kimia. Ada beberapa yang sering dikaburkan dengan bidang fotokimia karena batas kajiannya memang tidak terlalu tegas. Bidang yang dimaksud adalah kimia radiasi, radiokimia, dan kimia inti. Kimia radiasi mempelajari dampak radiasi energi (sinar X, sinar gamma, partikel α, partikel β atau elektron, proton, netron, dan fragmen fisi) terhadap sistem kimia. Radiokimia membahas aspek kimia dari unsur-unsur radioaktif dan pengukuran keradioaktivan serta penggunaanya. Kimia inti mengkaji transformasi inti, terutama hasil fisi dan unsur transuranium.



B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, maka rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Apa pengertian dari fotokimia? 2. Bagaimana proses fotokimia dan fotofisika? C. Tujuan Berdasarkan dari rumusan masalah yang telah disebutkan sebelumnya, adapun tujuan dari makalh ini yakni sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui apa pengertian dari fotokimia, 2. Untuk mengetahui bagaimana proses fotokimia dan fotofisika,



BAB II PEMBAHASAN A. Pengetian Fotokimia Definisi fotokimia sendiri adalah sebuah ilmu yang mempelajari berbagai reaksi kimia yang disebabkan oleh induksi sinar matahari baik secara langsung maupun tidak. Dalam keadaan gelap, reaksi termal yang terjadi mendapatkan energi pengaktifan dari tumbukan antar molekul yang acak dan berurutan. Penyerapan foton cahaya oleh molekulnya ini akan menghasilkan energi pengaktifan. Karenanya hanya reaksi tertentu saja yang bisa memungkinkan terjadi pada fotokimia, berbeda dengan pengaktifan pada reaksi biasa (termal). Molekul dengan kondisi elektronik akan berinteraksi dan menghasilkan energi dengan distribusi elektron yang berbeda dari keadaan dasarnya. Hal ini akan membuat sifat kimianya juga akan berbeda. Keadaan elektronik molekul yang tereksitasi mempunyai energi dan distribusi elektron yang berbeda dari keadaan dasar, sehingga sifat kimianya pun berbeda (Alberty, 1984). Reaksi fotokimia adalah reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya atau radiasi ultraviolet. Foton yang masuk diserap oleh molekul pereaksi menghasilkan molekul tereksitasi atau molekul radikal bebas, yang selanjutnya bereaksi lagi (Alberty, 1984). Studi mengenai fotokimia sendiri mencakup semua hal pada fenomena yang berhubungan dengan absorpsi dan emisi radiasi oleh sintesis kimia. Dalam hal ini flouroscence dan phosphorescence yang masuk dalam sebagian besar fenomena spektroskopik juga termasuk. Pengaruh cahaya terhadap sistem kimia mungkin saja kecil atau justru besar. Apabila kuanta cahaya energinya tidak cukup untuk menghasilkan efek besar seperti disosiasi molekul



maka energi tersebut akan didegradasi menjadi panas / termal. Melalui proses penyerapan cahaya oleh suatu sistem tertentu dapat menghasilkan efek cahaya baik itu besar atau kecil. Hal ini pertama kali disadari oleh Grotthus dan Drape pada awal abad ke-19, karenanya disebut sebagai hukum Grotthus dan Drape. D. Proses Fotokimia Dan Fotofisika Suatu reaksi kimia dapat terjadi akibat dari radiasi elektromatik, dapat pula terjadi akibat reaksi termal, dimana energi yang diperlukan untuk melampaui rintangan pengaktifan sebagai akibat dari gerakan termal molekul-molekul atau radikal-radikal. Selain terdapat radiasi elektromagnetik, terdapat pula radiasi partikel. Radiasi elektromagnetik adalah radiasi yang tidak memiliki massa sedangkan radiasi partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa. Berikut contoh kedua radiasi tersebut: Radiasi elektromagnetik Radiasi infra merah Cahaya tampak Radiasi ultraviolet Sinar-X Sinar-γ



Radiasi partikel Partikel α (inti He) Partikel β (electron) Radiasi ultraviolet Sinar katode (electron) Berkas electron, proton, deuterium dsb Yang dihasilkan dalam suatu accelerator



Reaksi kimia akibat dari kedua jenis radiasi tersebut dikenal sebagai reaksi radiasi kimia atau reaksi fotokimia. Reaksi fotokimia adalah reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya atau radiasi ultraviolet. Foton yang masuk diserap oleh molekul pereaksi menghasilkan molekul tereksitasi atau molekul radikal bebas yang selanjutnya bereaksi lagi. Reaksi fotokimia melibatkan radikal atau ion yang biasanya tidak mudah diamati dengan metode konvensional. Reaksi termal biasa yang berlangsung dalam gelap memperoleh energy pengaktifannya melalui



tunbukan antar molekul yang acak dan berurutan. Reaksi fotokimia menerima energy pengaktifannya dari penyerapan foton cahaya oleh molekul-molekulnya. Karena itu reaksi ini memberikan kemungkinan untuk reaksi tertentu saja. Jadi tahap pengaktifan dalam reaksi fotokimia cukup berbeda dan lebih selektif dibandingkan pengaktifan reaksi biasa (termal). Keadaan elektronik molekul yang tereksitasi mempunyai energy dan ditribusi electron yang berbeda dari keadaan dasar, sehingga sifat kimianyapun berbeda (Alberty. 1984: 219). Foteksitasi adalah langkah pertama dalam proses fotokimia di mana reaktan dinaikkan ke keadaan energi yang lebih tinggi, keadaan tereksitasi . Hukum pertama fotokimia, yang dikenal sebagai hukum Grotthuss-Draper, menyatakan agar reaksi fotokimia berlangsung maka cahaya harus diserap oleh zat kimia.  Jika cahaya memasuki medium dengan Intensitas (I0), sebagian akan terpantulkan pada permukaan (Ir)dan diserap oleh media (Ia) maka intensitas cahaya yang muncul (It) dari media yang dilalui : I Total =I 0 −I a −I r Kelemahan : Tidak dapat menggambarkan radiasi yang tidak diserap tetapi dapat mendorong molekul tereksitasi untuk memancarkan sinar. Selanjutnya, Johannes Stark dan Albert Einstein kemudian mengusulkan bahwa, hanya satu foton diserap/diabsorpsi oleh partikel tunggal untuk menyebabkan reaksi fotokimianya. Berarti, Satu foton hanya diserap oleh satu molekul yang berperan dalam proses fotokimia primer. Akan tetapi berbagai proses dapat terjadi setelah molekul tereksitasi karena mengabsorpsi radiasi. Selanjutnya Eintein-Stark menyatakan bahwa jika suatu spesies menyerap radiasi maka satu partikel tereksitasi untuk



setiap kuantum radiasi yang di serap. Sehingga ada hubungan satu lawan satu antara jumlah foton yang diserap dengan jumlah molekul yang dieksitasi secara elektronik. Berdasarkan hukum ini, maka produk suatu reaksi fotokimia dapat diprediksi dari jumlah foton yang terserap atau terabsorpsi. Jumlah molekul yang dihasilkan dalam reaksi fotokimia sesuai dengan jumlah foton yang terserap Hukum ini merupakan hukum fotokimia II. Menurut hukum kedua fotokimia, yang dikenal sebagai hukum StarkEinstein (untuk fisikawan Johannes Stark dan Albert Einstein ), untuk setiap foton cahaya yang diserap oleh sistem kimia, tidak lebih dari satu molekul yang diaktifkan untuk reaksi fotokimia, seperti yang didefinisikan dengan hasil kuantum. Hukum fotokimia kedua merupakan dasar perhitungan dari hasil kuantum  untuk suatu proses tertentu. Hasil dari kuantum dapat didefinisikan sebagai jumlah mol reaktan yang hilang atau jumlah mol produk yang terproduksi per einstein cahaya yang terserap. φ=



Jumlah molekul yang mengalami proses Jumlah kuanta yang diserap



Sebaliknya, hasil kuantum dinyatakan sebagai berikut: φ=



Laju proses Laju dari penyerapan radiasi E. Contoh Reaksi Fotokimia Fotokimia banyak dimnfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh



utama adalah fotosintesis, di mana sebagian besar tanaman menggunakan energi matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa, membuang oksigen sebagai produk samping. Manusia mengandalkan fotokimia untuk



pembentukan vitamin D dengan sinar matahari. Namun, perlu kita ingat juga fotokimia dapat sangat merusak. Contohnya, botol obat sering dibuat dengan kaca gelap untuk mencegah obat dari teroksidasi dan mencegah cahaya masuk ke dalam botol yang menyebabkan aroma obat yang cepat menguap ketika kena cahaya. Berikut beberapa contoh penerapan reaksi fotokimia: 1.



Fotosintesis :



tumbuhan



menggunakan



energi



matahari



untuk



mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. 2.



Produksi vitamin D secara alami oleh tubuh manusia ketika terkena paparan sinar matahari secara langsung. Tubuh akan memproduksi vitamin D dengan membakar kolesterol yang ada di sel kulit.



3.



Bioluminescence, misalnya yang terjadi pada kunang-kunang. Kunangkunang menghasilkan reaksi kimia di dalam tubuhnya, sehingga memungkinkan tubuh mereka menyala atau menghasilkan cahaya.



4.



Fotodegradasi pada banyak zat, misalnya pada polivinil klorida dan Fp. Contohnya yaitu pada botol obat yang sering dibuat dengan kaca yang digelapkan untuk mencegah obat dari fotodegradasi.



5.



Cetak putih, yaitu reproduksi dokumen yang dihasilkan dengan menggunakan proses kimia diazo. Proses ini juga dikenal sebagai proses garis biru karena hasilnya adalah garis biru pada latar belakang bewarna putih.



6.



Teknologi fotoresis yang mikroelektronika.



digunakan



dalam



produksi



komponen



BAB III PENUTUP A. Simpulan Dari pembahasan di atas dapat ditarik sebuah kesimpulan bahwa Fotokimia adalah bidang ilmu kimia yang mempelajari reaksi-reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya,dimana umumnya fotokimia menggunakan sistem satuan SI atau metrik. Reaksi fotokimia adalah reaksi kimia yang disebabkan oleh cahaya atau radiasi ultraviolet. Dalam fotokimia terdapat dua hukum yang menjadi dasar hukum fotokimia. Pertama, hukun fotokimia yang di kemukakan oleh Grotthus dan draper yang menyatakan bahwa perubahan fotokimia hanya dapat ditimbulkan oleh cahaya yang diserap. Radiasi yang tidak diserap tetapi dapat mendorong molekul tereksitasi untuk memancarkan sinar. Kedua, hukum fotokimia yang di kemukakan oleh Einstein dan Stark yang mennyatakan bahwa hanya satu foton diserap/diabsorpsi oleh partikel tunggal untuk menyebabkan reaksi fotokimianya. Sehingga, untuk menentukan bilangan kuantum digunakan rumus: φ=



Jumlah molekul yang mengalami proses Jumlah kuanta yang diserap Penerapan fotokimia dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat dari



proses



fotosintesis,



pembentukan



vitamin



D,



Bioluminescence,



Terapi



fotodinamik dan lain sebagainya. F. Saran Tentunya masih bnayak hal yang belum dibahas yang berkaitan dengan masalah yang ada di makalah ini. Oleh karena itu, kami berharap kita semua tidak hanya puas dengan materi ini saja, marilah kita mencoba mencari lagi dan menguak ilmu



ini agar kita tidak termasuk dalam orang-orang yang mudah heran dengan suatu fotokimia.



DAFTAR PUSTAKA



Ilmu Kimia, 2010. 14 Juni. Mekanisme Reaksi Fotokimia. http://ilmu-kimiakimia.blogspot.com/2010/06/mekanisme-reaksi-fotokimia-br2.html. Diakses pada 6 April 2021 Jannah, Miftahul. 2019. Fotokimia. Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Mataram Ni’mah, Umi Sofyatun, dkk. 2010. Fotokimia Reduksi Ion Besi (III). Deprtemen Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Diponegoro Ulinnuha.



2020. 27 Oktober. Pengertian Fotokimia Dan Contohnya. https://atago.id/pengertian-fotokimia-dan-contohnya/. Diakses pada 6 April 2021



Wikipedia, 2020. 21 September. Fotokimia. https://id.wikipedia.org/wiki/Fotokimia. Diakses pada 6 April 2021