Mengubah CO2 Menjadi METANOL

Dalam laporan tertulis yang dimuat di International Chemistry Journal Angewandte Chemie, para ilmuwan Singapore Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) telah sukses memanfaatkan gas karbondioksida (CO2) untuk diubah menjadi methanol ( CH3OH ) dengan meggunakan organokatalis. “Hasil kerja kami telah berkontribusi dalam penggunaan CO2 yang terdapat di alam untuk diubah menjadi produk yang lebih menjanjikan yaitu methanol” kata Siti Nurhanna Riduan, salah satu staf senior IBN.

Hal yang sangat menarik dari penelitian yang dilakukan oleh peneliti IBN adalah reaksi perubahan karbondioksida menjadi methanol tidak dilakukan dalam kondisi yang ekstrim, seperti misalnya suhu dan tekanan tinggi serta kondisi lingkungan reaksi yang terkontrol akan tetapi reaksi tersebut dapat dijalankan pada suhu kamar dan tekanan biasa, dan yang lebih menarik lagi katalis yang terlibat dalam reaksi perubahan CO2 menjadi CH3OH relatif murah, stabil, mudah disimpan, dan tidak mengandung logam berat sehingga ramah terhadap lingkungan.

Diharapkan dengan menggunakan teknik yang dilakukan para peneliti IBN nantinya kita akan dapat memanfaatkan karbondioksida yang sangat berlimpah keberadaannya menjadi aternatif sumber energi industri yang murah.

Katalis yang dipergunakan oleh para peneliti IBN disini adalah dari golongan N-heterocyclic carbenes (NHCs).

Yegn Zhang, Ph.D, pemimpin team peneliti IBN menerangkan bahwa karbondiaksida akan bereaksi dengan NHCs membentuk NHCs-CO2 yang teraktifasi, CO2 yang teraktifasi ini akan tereduksi oleh Hidrosilan yang berfungsi sebagai penyedia hydrogen. Kemudian hasil reaksinya dihidrolisis menggunakan air sehingga dihasilkan methanol.
Penelitian kami sebelumnya menunjukan bahwa NHCs dapat dipergunakan lebih banyak lagi misalnya sebagai antioksidan untuk melawan proses degeneratif, dan sekarang kami sukses telah menggunakan NHCs untuk mengubah CO2 menjadi metanol yang membantu untuk mengurangi efek CO2 pada lingungan.

Di IBN kami banyak melakukan inovasi guna menemukan proses reaksi yang menggunakan energi yang bersih dengan bantuan “green chemistry” dan nanoteknologi, untuk menghadapi polusi lingkungan, pemanasan global, dan meningkatkan penggunaaan energi yang tidak berbasis bahan bakar fosil, kami berharap dapat menyediakan energi alternatif untuk industri kata direktur eksekutif IBN Jackie Y. Ying, Ph.D

Referensi:
Diterjemahkan dan diceritakan ulang dari ScienceDaily.com

ANTIOKSIDAN

Antioksidan, ya Antioksidan! Beberapa diantara Anda mungkin sudah mengenal dengan baik apa itu sebenarya antioksidan. Seberapa tahukah Anda tentang Antioksidan? Banyak, sedang, atau malah sedikit? Nah artikel ini akan membantu Anda untuk jauh lebih mengenali tentang apa, cara kerja, manfaat, dan jenis dari Antioksidan.

Apa itu Antioksidan?
Antioksidan dapat didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat menghambat / memperlambat proses oksidasi. Oksidasi adalah jenis reaksi kimia yang melibatkan pengikatan oksigen, pelepasan hydrogen, atau pelepasan elektron. Proses oksidasi adalah peristiwa alami yang terjadi di alam dan dapat terjadi dimana-mana tak terkecuali di dalam tubuh kita.

Manfaat Antioksidan
Berubahnya minyak menjadi tengik dan berubahnya warna coklat pada apel setelah dikupas adalah contoh proses oksidasi. Kedua hal tersebut dapat dicegah dengan pemberian antioksidan. Pencoklatan pada apel setelah dikupas atau pada just apel terjadi karena senyawa polifenol teroksidasi, bentuk polifenol teroksidasi ini nantinya dapat bergabung satu sama lain membentuk senyawa makromolekul berwarna coklat, dimana senyawa makromolekul ini nantinya bisa membuat jus apel menjadi keruh. Hal ini tentu saja tidak diinginkan di industri sebab akan mengurangi nilai estetika sebuah produk. Uraian diatas adalah contoh manfaat antioksidan bagi industri.

Lalu apa manfaat antioksidan bagi tubuh kita? Tubuh kita terdiri dari triliunan sel. Disetiap sel terjadi reaksi metabolisme yang sangat kompleks. Diantara reaksi metabolisme tersebut melibatkan oksigen, seperti yang kita ketahui oksigen adalah unsur yang sangat reaktif. Keterlibatan oksigen dalam reaksi metabolisme di dalam sel dapat menghasilkan apa yang disebut sebagai “reaktif spesies oksigen” seperti H2O2, radikal bebas hydroksil (·OH), dan anion superoksida ( O2-).

Molekul-molekul ini memang diperlukan tubuh misalnya untuk menjalankan sistem metabolisme dan memberi signal pada sistem syaraf akan tetapi apabila jumlahnya berlebihan seperti pengaruh gaya hidup (merokok, stress, konsumsi obat, polusi lingkungan, pengaruh zat kimia tertentu pada tubuh, radiasi, dll) maka dapat merusak sel dengan cara memulai reaksi berantai lipid, mengoksidasi DNA dan protein. Oksidasi DNA berakibat adanya mutasi dan timbulnya kanker sedangkan oksidasi protein mengakibatkan nonaktifnya enzim yang dapat menghambat proses metabolisme. Disinilah pentinganya kita engkonsumsi antioksidan.

Cara Kerja Antioksidan
Jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikal bebas yang lain yang siap menyerang molekul yang lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.

Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akan segera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidak berbahaya. Reaksi pun berhenti sampai disini.

Tanpa adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

• OH + (DNA,protein, lipid) -> Produk + Radikal bebas yang lain

Radikal bebas yang lain akan memulai reaksi yang sama dengan molekul yang ada diekitarnya.

Dengan adanya antioksidan

Reaktan -> Produk + ·OH

• OH + antioksidan -> Produk yang stabil

Mengapa antioksidan cenderung bereaksi dengan radikal bebas terlebih dahulu dibandingkan dengan molekul yang lain? Antioksidan bersifat sangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat disbanding dengan molekul yang lain. Jadi keefektifan antioksidan bergantung dari seberapa kuat daya oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudah teroksidasi maka semakin efektif antioksidan tersebut.

Jenis Antioksidan
Antioksidan dibagi dalam dua golongan besar yaitu yang larut dalam air dan larut dalam lemak. Setiap golongan dibagi lagi dalam grup yang lebih kecil. Sebagai contoh adalah antioksidan dari golongan vitamin, yang paling terkenal adalah Vitamin C dan Vitamin E. Vitamin C banyak kita peroleh pada buah-buahan sedangkan vitamin E banyak diperoleh dari minyak nabati.

Antioksidan dari golongan Enzim seperti golongan enzim Superoksida Dismutse (SODs), Katalase, dan Peroksidase. Antioksidan golongan Karotenoid seperti likopen dan Karoten yang banyak terdapat pada buah dan sayuran.

Golongan antioksidan lain yang terkenal adalah antioksidan dari senyawa polifenol dan yang paling banyak diteliti adalah dari golongan flavonoid yang terdiri dari flavonols, flavones, catechins, flavanones, anthocyanidins, dan isoflavonoids. Sumber senyawa polifenol adalah dari teh, kopi, buah-buahan, minyak zaitun, cinnamon, dan sebagainya.

Contohnya yang terkenal adalah Resveratrol yang ditemukan pada buah anggur, Epigalokatekingalat adalah contoh senyawa polifenol yang terdapat pada teh hijau, theaflavin pada teh hitam dan sebaginya.

Jadi antara satu makanan dengan yang lain tidak akan bisa kita simpulkan mana yang paling banyak mengandung antioksidan yang sangat potensial, sebab mungkin saja diantara kedua makanan tersebut mengandung jenis antioksidan yang berbeda. Lalu mana antioksidan yang terbaik? Saya rasa perpaduan diantara antioksidan adalah yang terbaik sebab memberikan efek sinergi jadi sebaiknya kita mengkonsumsi aneka buah dan sayuran.

Referensi:
Ditulis dari berbagai sumber. Sumber foto dari www.sxc.hu

KIMIA Kembang Api

Pernahkah kamu melihat pertunjukan kembang api? Siapa sih yang tidak suka melihat pertunjukkan kembang api yang penuh dengan kemilau warna-warni cahaya dengan berbagai bentuk? Indahnya….:-)

Dalam hati kamu pasti sempat bertanya, bagaimana sih cara kerja dan cara membuat kembang api itu? Kembang api berada dalam golongan “Low Explosive” yang dipergunakan untuk tujuan hiburan. Kembang api diyakini berasal dari China pada abad ke 12 sebagai hasil samping penemuan bubuk hitam (gundpowder) dan pada saat itu dipakai untuk mengusir roh jahat dan mengisi perayaan tahun baru China dan festival bulan.

Kembang api umumnya terbuat dari kertas atau tanah liat berbentuk silinder atau bola. Kembang api berbentuk silinder didalamya kemungkinan terdapat silinder-silinder kertas lagi, dan disusun sedemikian rupa sehingga apabila kembang api tersebut disulut maka akan diperoleh bentuk, warna, dan suara yang diinginkan

Komposisi Kembang Api

Terdapat 5 komposisi utama kembang api yaitu: Binder, Oksidator, Reduktor, Agen Pemberi Warna, dan Regulator. Fungsi masing-masing dijelaskan sebagai berikut:

Binder
Binder berfungsi untuk agen pengikat sehingga seluruh bahan pembuat kembang api dapat dijadikan campuran berbentuk pasta. Binder yang sering dipergunakan adalah dextrin.

Regulator
Logam biasanya ditambahkan untuk mengatur kecepatan terjadinya reaksi pada kembang api. Semakin besar luas permukaan logam maka semakin cepat reaksi akan berlangsung.

Fuel
Karbon atau thermit umumnya dipakai sebagai fuel pada kembang api. Fuel akan melepaskan elektron pada oksidator. Menyebabkan oksidator tereduksi, selama proses ini berlangsung maka akan terjadi ikatan antara fuel dan oksigen membentuk produk yang lebih stabil, peristiwa pembakaran ini hanya memerlukan sedikit energi agar reaksinya berlangsung, dan ketika proses pembakaran dimulai maka akan dihasilkan energi yang cukup banyak untuk melelehkan dan menguapkan material lain sehingga terjadi percikan api yang menyebabkan terbentuknya cahaya kembang api.

Oksidator
Oksidator diperlukan sebagai penghasil oksigen untuk memulai proses pembakaran. Bahan oksidator yang dipakai biasanya dari golongan nitrat, klorat, ataupun perklorat. Awalnya nitrat dipakai sebagai bahan oksidator dan senyawa yang sering dipakai adalah kalium nitrat. Penguraian kalium nitrat adalah sebagai berikut:

2 KNO3 -> K2O + N2 + 2.5 O2

Tidak semua oksigen dari KNO3 diubah menjadi oksigen, dan reaksi berjalan tidak begitu ekstrim sehingga mudah di control. Hal ini menyebabkan nitrat dipakai sebagai reaksi awal penyulutan kembang api agar kembang api sampai di angkasa.

Untuk mendapatkan reaksi yang ekstrim (dalam arti kecepatan dan menghasilkan panas yang cukup) maka diperlukan oksidator yang lebih kuat dibandingkan nitrat. Ingat agar kembang api dapat menghasilkan kilatan cahaya maka kita harus membuat ion logam agen pemberi warna tereksitasi untuk itulah diperlukan suhu yang tinggi.

Klorat merupakan oksidator yang lebih baik dibandingkan dengan nirat, reaksi yang terjadi sangat ekplosif dan menghasilkan suhu yang tinggi selain itu semua oksigen dalam klorat dapat diubah menjadi oksigen. Memberikan oksigen dengan jumlah yang cukup untuk proses pembakaran pada kembang api.

2 KClO3 -> 2KCl + 3 O2

Sayangnya klorat tidak stabil dan diperlukan penanganan khusus dalam proses pembuatan kembang api, beberapa senyawa klorat dapat meledak ketika dijatuhkan ke tanah. Oleh sebab itu penggunaan klorat digantikan oleh perklorat. Perklorat sekarang banyak dipakai pada industri kembag apai karena stabil dan bereaksi sama ekstrimnya dengan klorat.

KClO4 -> KCl + 2O2

Reduktor
Reduktor bereaksi dengan oksigen yang dihasilkan oleh oksidator membentuk gas yang bertemperatur tinggi dan mengembang dengan cepat. Reduktor yang dipakai biasanya adalah belerang dan karbon.

S + O2 -> SO2

C + O2 -> CO2

Agen Pemberi Warna

Warna kembang api dihasilkan dari pemanasan senyawa logam tertentu. Atom logam menyerap energi yang dihasilkan dari reaksi oksidator dan reduktor diatas dan kemudian dia melepaskan energi itu kembali dalam bentuk cahaya dengan warna tertentu.

Energi yang diserap menyebabkan electron logam melompat dari tingkat energi standarnya ke tingkat energi yang lebih tinggi, dinamakan dengan istilah tereksitasi kemudian electron terebut kembali ke tingkat energi semula dengan membebaskan energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Ion logam yang dipakai untuk memberi warna pada kembang api diantaranya adalah:

Merah:
Garam stronsium atau garam lithium. Contohnya adalah litium karbonat Li2CO3 yang memberikan warna merah dan Stronsium karbonat yang memberikan warna merah cerah.

Oranye
Garam kalsium contohnya kalsium klorida CaCl2

Kuning
Garam natrium contohnya natrium lorida NaCl.

Hijau
Garam barium atau senyawa yang dapat menghasilkan gas Cl2. Contoh garam bariumnya adalah BaCl2.

Biru
Senyawaan tembaga contohnya tembaga(I) klorida CuCl.

Ungu
Campuran antara garam stronsium dan garam tembaga. Karena stronsium memberikan warna merah dan tembaga memberikan warna biru maka campuran kedua garam ini akan menghasilkan warna ungu.

Putih/Silver
Logam magnesium, titanium, ataupun aluminium.

Mengapa kita selalu melihat percikan kembang api terlebih dahulu kemudian baru suara ledakkannya?

Hal ini terjadi dikarenakan kecepatan cahaya lebih cepat satu juta kali dibandingkan dengan kecepatan suara. Jika kamu melihat kembang api yang jaraknya sekitar 1 kilometer dari tanah tempatmu berdiri maka diperlukan sekitar 3 detik untuk mendengar suara ledakan kembang api setelah kamu melihat percikan cahaya kembang api tersebut.

Referensi:

http://en.wikipedia.org/wiki/Fireworks

http://scifun.chem.wisc.edu/CHEMWEEK/fireworks/fireworks.htm

http://www.ch.ic.ac.uk/local/projects/gondhia/composition.html

http://www.pyrouniverse.com/consumer/howtheywork.htm