Home >Documents >UNIMED Undergraduate 22371 BAB II

UNIMED Undergraduate 22371 BAB II

Date post:07-Nov-2015
Category:
View:25 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Description:
zinc
Transcript:
  • 7BAB IITINJAUAN PUSTAKA

    2.1 Senyawa ZnOKebanyakan metaloid dan non logam dapat membentuk senyawa biner

    dengan zinc, terkecuali gas mulia. Oksida ZnO merupakan bubuk berwarna putihyang hampir tidak larut dalam larutan netral. Ia bersifat amfoter dan dapat larutdalam larutan asam dan basa kuat. Dalam larutan basa lemah yang mengandungion Zn2+, hidroksida dari seng Zn(OH)2 terbentuk sebagai endapan putih. Dalamlarutan yang lebih alkalin, hidroksida ini akan terlarut dalam bentuk [Zn(OH)4]2-Senyawa nitrat Zn(NO3)2, klorat Zn(ClO3)2, sulfat ZnSO4, fosfat Zn3(PO4)2,molibdat ZnMoO4, sianida Zn(CN)2, arsenit Zn(AsO2)2, arsenat Zn(AsO4)2.8H2Odan kromat ZnCrO4 merupakan beberapa contoh senyawa anorganik zinc. Salahsatu contoh senyawa organik paling sederhana dari zinc adalah senyawa asetatZn(COOCH3)2.

    Tabel 2.1 Karakterisasi ZnOKarakterisasi

    Rumus molekul ZnOMassa molar (berat molekul) 81,408 g / molPenampilan Putih solidBau tanpa bauKepadatan 5,606 g / cm 3Titik lebur (melting point) 1975 C (terurai)Titik didih (boiling point) 2360 CKelarutan dalam air 0,16 mg/100 mL (30 C)Band gap 3,3 eVIndeks bias (n D) 2.0041(Wikipedia, 2011)

  • 8Suatu ion (molekul) kompleks terdiri dari suatu atom pusat dengansejumlah ligan yang terikat pada atom pusat tersebut. Banyaknya ligan yangterikat dengan atom pusat dinyatakan dengan bilangan koordinasi. Denganmemberlakukan hukum aksi massa maka dapat dinyatakan tetapan disosiasi atautetapan ketidakstabilan kompleks (instabilitas). Semakin tinggi nilai tetapanketidakstabilan larutan, Kinst semakin besar kemungkinan hasil kali kelarutanendapan, maka endapan akan mulai terbentuk.

    Pembentukn ZnO melibatkan beberapa tahap yaitu zinc asetat dipisahkansebagai berikut :

    Zn(CH3COO)2 Zn2+ + 2CH3COOH- .............. (1)Salah satu faktor yang berpengaruh dalam proses pengendapan ZnO

    adalah keasaman medium elektrolit. Pengaturan pH larutan elektrolit dilakukandengan penambahan amonium hidroksida. Pada proses ini, amonium hidroksidaterurai menjadi :

    NH4OH NH4+ + OH- .............. (2)Dengan pencampuran dari kedua bahan diatas, maka dapat terbentuk

    endapan Zn(OH)2, kemudian Zn(OH)2 bereaksi dengan molekul air untukmembentuk pertumbuhan unit Zn(OH)42- dan ion hidrogen (2H+) sebagai berikut :

    Zn(OH)2 + 2H2O Zn(OH)42- + 2H+ ............... (3)Zn(OH)42- ZnO + H2O + 2 OH- ................(4)

    2.1.1 Sifat fisik ZnOa. Sifat mekanikZnO adalah material yang relatif lunak dengan kekerasan perkiraan 4,5

    pada skala Mohs. Konstanta elastisnya lebih kecil dari semikonduktor III-V,seperti GaN. Kapasitas panas dan konduktivitas panasnya tinggi, ekspansi termalrendah dan suhu lebur ZnO tinggi yang bermanfaat untuk keramik.

    Di antara semikonduktor tetrahedral, ZnO memiliki tensor piezoelektriktertinggi atau setidaknya sebanding dengan GaN dan AlN. Sifat ini membuat

  • 9bahan ini merupakan teknologi penting bagi banyak aplikasi piezoelektrik , yangmembutuhkan elektromekanis dengan kopling yang besar.

    b. Struktur kristalSeng oksida mengkristal dalam tiga bentuk : wurtzite heksagonal,

    zincblende kubik, dan jarang diamati kubik rocksalt. Struktur wurtzite palingstabil dan dengan demikian yang paling umum pada kondisi stabil. Bentukzincblende dapat distabilkan dengan ZnO yang tumbuh pada substrat denganstruktur kisi kubik. Dalam kedua kasus, seng dan oksida tetrahedral. Pada jenisrocksalt, struktur NaCl ini hanya diamati pada tekanan relatif tinggi - ~ 10 Gpa.Kisi ZnO heksagonal dan zincblende tidak memiliki simetri inversi (refleksi darikristal relatif pada suatu titik tertentu tidak mengubahnya menjadi dirinya sendiri).Kisi simetri lainnya mempunyai sifat piezoelektrik menghasilkan blende yangheksagonal.

    Struktur heksagonal memiliki grup jalur 6 mm (Hermann-Mauguin notasi)atau C6v (Schoenflies notasi), dan kelompok ruang P63 mc atau C6v. Konstanta kisia = 3,25 dan c = 5,2 ; rasio c / a ~ 1,60 dekat dengan nilai yang ideal untuk selheksagonal c / a = 1,633. Kebanyakan pada golongan II-VI, dalam ZnO sebagianbesar adalah ikatan ion, yang menjelaskan kuat piezoelektrik. Karena bidangionicity ini, seng dan oksigen bermuatan listrik (positif dan negatif). Oleh karenaitu, untuk menjaga netralitas listrik, bidang-bidang kembali pada tingkat atomdalam bahan relatif besar, tapi tidak dalam ZnO, permukaannya adalah atomdatar, stabil dan menunjukkan tidak ada rekonstruksi. Anomali ZnO ini belumsepenuhnya dijelaskan.

  • 10

    Struktur wurtzite Struktur Zinc blendeGambar 2.1 Struktur ZnO (Behera, 2008)

    2.1.2 Sifat kimia ZnOZnO terjadi sebagai bubuk putih umumnya dikenal sebagai seng putih atau

    sebagai zincite mineral. Mineral yang biasanya berisi sejumlah unsur mangan danlainnya dan umumnya berwarna kuning hingga merah. Kristal seng oksidaberubah dari putih ke kuning bila dipanaskan dan di udara beralih ke putih padaproses pendinginan. Hal ini disebabkan oleh kerugian yang sangat kecil darioksigen pada suhu tinggi untuk membentuk non-stoikiometrik Zn1 + xO, di manapada 800C, x = 0,00007. Seng oksida adalah oksida amfoter yaitu hampir tidaklarut dalam air dan alkohol, tetapi larut dalam (terdegradasi oleh) kebanyakanasam, seperti asam klorida:ZnO + 2 HCl ZnCl2 + H2O:Juga reaksinya terhadap basa dapat dilihat dari reaksi di bawah ini:ZnO + 2NaOH + H2O Na2(Zn(OH)4)

    ZnO bereaksi lambat dengan asam lemak dalam minyak untukmenghasilkan karboksilat yang sesuai, seperti oleat atau stearat. ZnO berbentukserbuk bila dicampur dengan larutan berair dari seng klorida yang pekat dan inipaling baik sebagai hidroksi zinc klorida. Ini dapat digunakan dalam kedokterangigi. ZnO juga membentuk serbuk seperti jika direaksikan dengan asam fosfat,dan ini membentuk dasar zinc fosfat digunakan dalam kedokteran gigi.Komponen utama zinc fosfat yang dihasilkan oleh reaksi ini adalah hopeite, Zn3(PO4) 2.4H2O.

  • 11

    ZnO terurai menjadi uap seng dan oksigen hanya pada sekitar 1975C,cukup mencerminkan stabilitas. Pemanasan dengan karbon mengubah oksidamenjadi uap seng:ZnO + C Zn + CO

    2.1.3 Sifat Optik ZnOZnO memiliki band gap relatif besar dari ~3,3 eV pada suhu kamar,

    karena itu ZnO murni tidak berwarna dan transparan. Keuntungan yang terkaitdengan band gap yang besar termasuk tegangan yang tinggi, kemampuan untukmempertahankan medan listrik yang besar, suara elektronik yang lebih rendah,dan suhu yang tinggi dan tingginya daya operasi. Celah pita ZnO lebih lanjutdapat disetel dari ~3-4 eV oleh paduan dengan magnesium oksida atau oksidakadmium. Kebanyakan ZnO memiliki karakteristik tipe-n, bahkan tanpa adanyapendopingan.

    Pendopingan tipe-n mudah dicapai dengan menggantikan Zn dengankelompok unsur golongan III yaitu Al, Ga, In atau menggantikan oksigen dengankelompok unsur golongan VII yaitu klorin atau yodium. Pendopingan ZnO yangmemiliki karakteristik tipe-p sulit dilakukan. Masalah ini berasal dari dopan tipe-p dengan kelarutan yang rendah dan itu adalah tidak hanya berlaku untuk ZnO,tetapi juga untuk senyawa seperti GaN dan ZnSe.

    Adanya ZnO tipe-p tidak membatasi aplikasi elektronik dan aplikasioptoelektronik yang biasanya membutuhkan sambungan tipe-n dan material jenisp. Dikenal dopan tipe-p yaitu termasuk kelompok unsur Li, Na, K, kelompok-Vunsur N, P dan As; serta tembaga dan perak. Mobilitas elektron ZnO sangatbervariasi terhadap suhu dan memiliki maksimum ~ 2000 cm2/ (V S) pada~ 80Kelvin. Data mobilitas lubang dengan nilai dalam kisaran 5 -30 cm2/ (VS).(Behera, 2008)

    2.1.4 Aplikasi ZnOAplikasi bubuk seng oksida sangat banyak, dan yang utama adalah

    diringkas di bawah ini. Kebanyakan aplikasi mengeksploitasi reaktivitas oksida

  • 12

    sebagai prekursor untuk senyawa seng lainnya. Untuk aplikasi ilmu material, sengoksida memiliki indeks bias tinggi, konduktivitas panas yang tinggi, dan materialperlindungan dari UV. Karena itu, seng oksida dapat ditambahkan ke dalamberbagai bahan dan produk, termasuk plastik, keramik, kaca, semen, karet,pelumas, cat, salep, perekat, pigmen, makanan, baterai, dll.

    1. Industri karetSekitar 50% dari penggunaan ZnO dalam industri karet. Seng oksida

    bersama dengan asam stearat mengaktifkan vulkanisasi, yang dinyatakan tidakmungkin terjadi sama sekali. Seng oksida dan asam stearat adalah bahan dalampembuatan karet. Campuran dua senyawa memungkinkan karet lebih cepat danlebih terkendali. ZnO juga merupakan bahan aditif untuk karet ban mobil.Vulkanisasi katalis berasal dari seng oksida, dan itu sangatmeningkatkan konduktivitas termal , yaitu sangat penting untuk mengurangi panasyang dihasilkan oleh deformasi ketika ban berputar. Zat aditif ZnO jugamelindungi karet dari jamur (lihat aplikasi medis) dan sinar UV.

    2. KedokteranSeng oksida sebagai campuran dengan sekitar 0,5% besi (III) oksida

    (Fe 2 O 3) disebut kalamin digunakan dalam lotion kalamin. Ada juga duamineral, zincite dan hemimorphite, disebut kalamin.

    Partikel ZnO merupakan partikel oksida yang dapat menghilangkan baudan antibakteri dan juga dapat ditambahkan ke dalam berbagai bahan termasukkain katun, karet, kemasan makanan, dll..

    Seng oksida banyak digunakan untuk mengobati berbagai jenis kondisikulit, seperti produk bedak bayi dan krim pelindung, krim kalamin, shampo anti-ketombe , dan salep antiseptik. Zinc oksida juga dapat digunakan oleh atletsebagai perban untuk mencegah kerusakan jaringan lunak selama latihan.

    Ketika digunakan sebagai bahan dalam tabir surya , seng oksida hanyaberada di permukaan kulit dan tidak terserap ke dalam kulit, dan melindungi darikedua sinar UVA (320-400 nm) dan UVB (280-320 nm) yang merupakan sinar

  • 13

    ultraviolet . Karena seng oksida (juga pada umumnya, titanium dioksida ) tidakterserap ke dalam kulit, maka material ini tidak menyebabkan iritasi.

    3. Filter rokokZinc oksida merupakan konstituen dari fi