18 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Periode Jumlah Unsur Nomor Atom 1 2 1-2 2 8 3-10 3 8 11-18 4 18 19-36 5 18 37-54 6 32 55-86 7 32 87-118 Periode 1, 2, dan 3 disebut periode pendek karena berisi relatif sedikit unsur, sedangkan periode 4 dan seterusnya disebut periode panjang. ii. GOLONGAN Kolom-kolom vertikal dalam sistem periodik disebut golongan. Sistem periodik terdiri atas 18 kolom vertikal. Terdapat dua cara penamaan golongan, yaitu : Sistem 8 Golongan Menurut cara ini, sistem periodik dibagi menjadi 8 golongan yang masing-masing terdiri atas golongan utama (golongan A) dan golongan tambahan (golongan B). unsur-unsur golongan B disebut juga unsur transisi. Nomor golongan ditulis dengan angka Romawi. Golongan-golongan Bterletak antara golongan IIA dan IIIA. Golongan VIIIB terdiri atas 3 kolom vertical.
19 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Sistem 18 Golongan Menurut cara ini, sistem periodik dibagi ke dalam 18 golongan , yaitu golongan 1 samapai golongan 18, dimulai dari kolom paling kiri. Unsur-unsur transisi terletak pada golongan 3 – 12. Kedua cara tersebut diberikan pada gambar 3. Anda sebaiknya menghafalkan hubungan nomor golongan menurut dua acara tersebut. Tabel 3. Hubungan sistem periodik penamaan 8 golongan dan 18 golongan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VII VIIIA iii. UNSUR TRANSISI DAN TRANSISI DALAM Unsur Transisi Sebelumnya telah disebutkan bahwa unsur-unsur yang terletak pada golongangolongan B, yaitu golongan IIIB hingga IIB (golongan 3 sampai dengan 12) disebut unsur transisi atau unsur peralihan. Unsur-unsur tersebut merupakan peralihan dari
20 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 golongan IIA ke golongan IIIA, yaitu unsur-unsur yang harus dialihkan hingga ditemukan unsur yang mempunyai kemiripan sifat dengan golongan IIIA. Unsur Transisi Dalam Dua baris unsur yang ditempatkan di bagian bawah sistem periodik disebut unsur transisi dalam, yaitu terdiri dari : • Lantanida, yang beranggotakan nomor atom 57 – 70 (14 unsur). Ke-14 unsur ini mempunyai sifat yang mirip dengan lantanium (La), sehingga disebut lantanoida atau lantanida. • Aktinida, yang beranggotakan nomor atom 89 – 102 (14 unsur). Ke-14 unsur ini sangat mirip dengan actinium, sehingga disebut aktinoida atau aktinida. Semua unsur transisi dalam senyawa sebenarnya menempati golongan IIIB, yaitu lantanida pada periode 6 dan aktinida pada periode 7. Jadi, golongan IIIB (golongan 3) periode 6 dan 7 masing-masing berisi 15 unsur. Unsur-unsur transisi dalam memiliki sifat-sifat yang sangat mirip sehingga ditempatkan dalam satu kotak. e. HUBUNGAN KONFIGURASI ELEKTRON DENGAN SISTEM PERIODIK Kita telah mempelajari bahwa sifat-sifat tertentu berulang secara periodik ketika unsur disusun berdasarkan massa atom relatif atau nomor atomnya. Bagaimanakah hal itu dapat dijelaskan ? Mengapa unsur halogen selalu diikuti oleh suatu unsur gas mulia dan setelah gas mulia selalu diikuti oleh suatu logam alkali ? pertanyaan tersebut kini dapat dijelaskan, yaitu berdasarkan konfigurasi elektron. Kini diketahui bahwa sifat-sifat unsur bergantung pada konfigurasi elektronnya, terutama pada jumlah elektron valensinya. Perhatikan dua hal berikut ini. Mengapa unsur-unsur segolongan mempunyai kemiripan sifat ? Seperti yang telah disebutkan, kemiripan sifat-sifat unsur terjadi karena kesamaan elektron valensi. Ternyata unsur-unsur segolongan mempunyai elektron valensi yang sama, sehingga menunjukkan kemiripan sifat. Sebagai contoh, perhatikan konfigurasi elektron unsur golongan IA berikut.
21 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Unsur Nomor Atom Kulit K L M N O P Q H 1 1 Li 3 2 1 Na 11 2 8 1 K 19 2 8 8 1 Rb 37 2 8 18 8 1 Cs 55 2 8 18 18 8 1 Fr 87 2 8 18 32 18 8 1 Mengapa sifat-sifat unsur berulang secara periodik ? Oleh karena sistem periodik disusun berdasarkan kenaikan nomor atom, maka jumlah elektron valensi akan meningkat secara beraturan hingga mencapai 8, kemudian berulang. Perhatikanlah konfigurasi elektron unsur periode kedua berikut. Unsur Li Be B C N O F Ne Nomor Atom 3 4 5 6 7 8 9 10 Kulit K 2 2 2 2 2 2 2 2 Kulit L 1 2 3 4 5 6 7 8 Unsur berikutnya, yaitu Na (nomor atom 11) akan mempunyai 1 elektron valensi, sehingga mempunyai sifat yang mirip dengan litium, dan seterusnya. Dengan demikian, dapat dijelaskan mengapa sifat-sifat tertentu berulang secara periodic Dari pembahasan diatas, dapat diketahui hubungan antara letak unsur dalam sistem periodik dengan konfigurasi elektronnya. Hubungan tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut. ❖ Nomor periode sama dengan jumlah kulit ❖ Nomor golongan sama dengan jumlah elektron valensi (khusus golongan A) Hubungan diatas berlaku untuk semua unsur golongan utama (A), kecuali helium (He) yang terletak pada golongan VIIIA dan mempunyai elektron valensi 2. Unsur-unsur golongan transisi dan transisi dalam mempunyai konfigurasi elektron yang rumit. Kedua golongan unsur ini akan dibahas pada kelas 11.
22 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Perhatikan beberapa contoh berikut. Unsur Nomor Atom Konfigurasi Elektron Periode Golongan Li 3 2 1 2 IA Mg 12 2 8 2 3 IIA Br 35 2 8 18 7 4 VIIA Sn 50 2 2 8 18 18 4 5 IVA Oleh karena itu, letak unsur dalam sistem periodik dapat ditentukan berdasarkan konfigurasi elektronnya, atau sebaliknya, konfigurasi elektron dapat ditentukan berdasarkan letak unsur dalam sistem periodik. CONTOH SOAL (1) Tentukan letak (periode dan golongan) dari unsur-unsur berikut dalam sistem periodik. (a) Oksigen (Periode 2, Golongan VIA) (b) Natrium (Periode 3, Golongan IA) (c) Titanium (Periode 4, Golongan IVB) (2) Unsur apakah yang terdapat pada : (a) Periode 3 golongan IVA (Unsur Si) (b) Periode 4 golongn IIIB (Unsur Sc) (c) Periode 5 golongan VIIA (Unsur I) (3) Ditentukan konfigurasi elektron beberapa unsur berikut. A 2 8 4 X 2 8 8 1 Q 2 8 18 18 7 Tentukan letak masing-masing unsur tersebut dalam sistem periodic Pembahasan ➢ Jumlah kulit sama dengan nomor periode ➢ Jumlah elektron valensi sama dengan nomor golongan Unsur Konfigurasi Elektron Periode Golongan A 2 8 4 3 IVA X 2 8 8 1 4 IA Q 2 8 18 18 7 5 VIIA
23 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 (4) Ditentukan letak unsur dalam sistem periodik sebagai berikut UNSUR PERIODE GOLONGAN A 2 IA B 3 VA X 4 IIA Q 5 IIIA Tentukan konfigurasi elektron dari masing-masing unsur tersebut Pembahasan Menentukan Letak Kulit setiap Unsur ❖ Unsur A terletak pada periode 2, sehingga berakhir pada kulit L ❖ Unsur B terletak pada periode 3, sehingga berakhir pada kulit M ❖ Unsur X terletak pada periode 4, sehingga berakhir pada kulit N ❖ Unsur Q terletak pada periode 5, sehingga berakhir pada kulit O Menentukan Elektron Valensi setiap Unsur ❖ Unsur A berada pada golongan IA, sehingga elektron valensinya adalah 1 ❖ Unsur B berada pada golongan VA, sehingga elektron valensinya adalah 5 ❖ Unsur X berada pada golongan IIA, sehingga elektron valensinya adalah 2 ❖ Unsur Q berada pada golongan IIIA, sehingga elektron valensinya adalah 3 Unsur Kulit K L M N O A ? 1 B ? ? 5 X ? ? ? 2 Q ? ? ? ? 3 Telah dijelaskan bahwa kulit L akan diisi setelah kulit K penuh,dan kulit M akan diisi setelah kulit L penuh. Dengan demikian, konfigurasi unsur-unsur diatas dapat disempurnakan melalui pengisian kulit K dan kulit L sebagai berikut. Unsur Kulit K L M N O A 2 1 B 2 8 5
24 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 X 2 8 ? 2 Q 2 8 ? ? 3 Selanjutnya untuk unsur-unsur periode 4 dan seterusnya berlaku : Untuk golongan IA dan IIA, kulit kedua terluarnya kan berisi 8 elektron, sedangkan untuk golongan IIIA sampai dengan golongan VIIIA, kulit kedua terluarnya akan berisi 18 elektron. Dengan demikian, konfigurasi elektron unsur X dan Q dapat dilengkapi sebagai berikut. Unsur Kulit K L M N O A 2 1 B 2 8 5 X 2 8 8 2 Q 2 8 ? 18 3 Kulit M dari unsur Q tentu terisi penuh karena kulit N sudah berisi 18 elektron. Dengan demikian, konfigurasi lengkap dari setiap unsur adalah sebagai berikut Unsur Kulit K L M N O A 2 1 B 2 8 5 X 2 8 8 2 Q 2 8 18 18 3 4. JARI-JARI ATOM SEBAGAI SIFAT KEPERIODIKAN UNSUR Melalui konfigurasi elektron dari atom suatu unsur kita juga bisa mengetahui sifat kimia dan fisika yang spesifik pada unsur itu. Hal ini dinamakan sifat keperiodikan unsur. Salah satu sifat keperiodikan unsur yang dibahas pada bab ini adalah jari-jari atom. Bagaimana cara menghitung jari-jari atom? Pada Gambar 2 terdapat simbol “r” yaitu jari-jari dan “d” merupakan diameter.
25 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Adapun jari-jari atom dinyatakan dalam satuan Angstrom (Å). 1 Å = 100 pm (pikometer). Satu pm besarnya sama dengan 10-12 m. Ukuran jari-jari atom berkisar 30 - 300 pm 1) JARI-JARI ATOM Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai kulit terluar. Nilai jari-jari atom dari unsur-unsur dalam sistem periodik dapat disimak pada gambar berikut. Pada gambar 3 ditunjukkan kecenderungan jari-jari atom dalam sistem periodik. Berdasarkan gambar tersebut dapat disimpulkan kecenderungan jarijari atom sebagai berikut. ❖ Dari atas ke bawah dalam satu golongan, jari-jari atom semakin besar. ❖ Dari kiri ke kanan dalam satu periode, jari-jari atom semakin kecil. Bagaimanakah kita menjelaskan kecenderungan jari-jari atom tersebut ? Besar kecilnya jarijari atom terutama ditentukan oleh dua faktor, yaitu jumlah kulit dan muatan inti. Semakin banyak kulit atom akan menyebabkan bertambahnya jari-jari atom. Sebaliknya, semakin besar muatan inti, semakin kuat gaya tariknya terhadap elektron dan menyebabkan berkurangnya jari-jari atom.
26 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Dalam satu golongan, terlihat bahwa pengaruh jumlah kulit lebih menentukan. Dari atas ke bawah jumlah kulit bertambah sehingga mengakibatkan pertambahan jari-jari atom. Dalam satu periode, jumlah kulit sama, tetapi muatan inti semakin besar. Akibatnya, gaya Tarik inti bertambah sehingga jari-jari atom semakin kecil. CONTOH SOAL Diantara unsur-unsur A, B, C, D, dan E berturut-turut dengan nomor atom 2, 9, 12, 15, dan 19, unsur manakah yang mempunyai jari-jari atom paling besar ? PEMBAHASAN Letak unsur dalam sistem periodik dapat ditentukan dari konfigurasi elektronnya. Unsur Nomor Atom Konfigurasi Elektron Periode Golongan A 2 2 1 IIA B 9 2 7 2 VIIA C 12 2 8 2 3 IIA D 15 2 8 5 3 VA E 19 2 8 8 1 4 IA
27 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Jadi, posisi relatif unsur-unsur itu dalam sistem periodik adalah sebagai berikut Periode IA IIA VA VIIA 1 A 2 B 3 C D 4 E Unsur yang mempunyai jari-jari atom paling besar adalah E, karena terletak paling kiri dan paling bawah 2) JARI-JARI ION Ion (tunggal) dapat terbentuk dari atom netralnya karena pelepasan atau penyerapan elektron. Ion positif (kation) terjadi karena pelepasan elektron, sedangkan ion negatif (anion) terjadi karena penyerapan elektron. Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata (signifikan) jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya. Ion positif mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion negatif mempunyai jari-jari yang lebih besar.
28 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Untuk membandingkan jari-jari ion positif dengan jari-jari atom netralnya, marilah kita perhatikan jari-jari atom Natrium (Na) dan jari-jari ion Na+ . Ion Na+ mempunyai jari-jari yang lebih kecil karena faktor : 1) Berkurangnya jumlah kulit atom. Atom Na mempunyai 3 kulit, sedangkan ion Na+ hanya mempunyai 2 kulit. 2) Berkurangnya tolak-menolak antarelektron. 3) Berkurangnya jumlah elektron yang melindungi elektron pada kulit terluar terhadap tarikan inti. Pada atom natrium, elektron kulit terluar (pada kulit M) dilindungi oleh 10 elektron (yaitu elektron pada kulit K dan kulit L). sementara itu, elektron kulit terluar pada ion Na+ (yaitu elektron pada kulit L) hanya dilindungi oleh 2 elektron (elektron kulit L). Semakin banyak
29 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 elektron yang melindungi, semakin lemah gaya tarik inti yang dialami elektron valensi. Jadi, elektron pada kulit L mengalami tarikan inti yang jauh lebih besar daripada elektron pada kulit M. Selanjutnya, untuk membandingkan jari-jari ion negatif terhadap jari-jari atomnya, marilah kita perhatikan jari-jari atom klorin (Cl) dan jari-jari ion klorida (Cl− ). Ion klorida mempunyai jari-jari yang lebih besar karena beberapa faktor berikut : 1) Pertambahan jumlah elektron menyebabkan tolak-menolak antarelektron bertambah 2) Efek perlindungan yang dialami elektron valensi selalu sama Spesi-spesi yang mempunyai konfigurasi elektron yang sama disebut isoelektronik. Contohnya adalah O2−, F− , Ne, Na+ , dan Mg2+ yang masingmasing mempunyai 10 elektron (2 di kulit K dan 8 di kulit L). Meski mempunyai jumlah elektron yang sama, spesi-spesi itu mempunyai jari-jari yang berbeda sebagai berikut Spesi O 2− F − Ne Na+ Mg2+ Jari-jari (Å) 1,4 1,33 0,51 0,99 0,65 CONTOH SOAL Manakah yang mempunyai jari-jari lebih besar ? a. Atom Na atau atom Mg b. Ion F− atau ion Cl− c. Ion Al2+ atau ion Al3+ PEMBAHASAN a. Jari-jari atom Na lebih besar dibandingkan jari-jari atom Mg karena unsur Na berada di sebelah kiri unsur Mg (dalam satu periode). b. Jari-jari ion F− lebih kecil dibandingkan jari-jari ion Cl− karena unsur Cl berada di bawah unsur F (dalam satu golongan). c. Jari-jari ion Mg+ lebih besar dibandingkan jari-jari ion Mg2+ .
30 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Perhatikan tabel berikut. Ion Kulit K L M 13Al2+ 2 8 13Al3+ 2 8 1 Ion Al2+ memiliki 3 kulit, sedangkan ion Al3+ hanya memiliki 2 kulit 5. KONSEP STRUKTUR ATOM PADA BAHASAN NANOMATERIAL Nanomaterial adalah salah satu aplikasi nanoteknologi. Mengapa struktur atom menjadi konsep penting dalam bahasan nanomaterial? Sifat material sangat dipengaruhi oleh ukuran partikel yaitu atom maupun molekul penyusunnya. Material berukuran nano pada batasan 1-100 nm memiliki sifat antara lain titik lebur, konduktivitas listrik, permeabilitas magnetik, warna, optis, dan reaktivitas kimia yang unik dan berbeda dibandingkan material pada ukuran makroskopik. Bagaimana konsep pembentukan material menjadi berukuran nano? Sintesis nanomaterial antara lain dapat dilakukan dengan metode yaitu : i) METODE TOP-DOWN Metode top-down merupakan sintesis secara fisika. Pada metode ini partikel besar dipecah menjadi partikel berukuran nanometer. Penggilingan/penggerusan adalah salah satu ciri khas dalam membuat nanopartikel. Ketidaksempurnaan struktur permukaan menjadi kendalanya. Teknik topdown konvensional seperti litografi dapat menyebabkan kerusakan kristalografi yang signifikan pada proses fabrikasi dan cacat tambahan dapat terjadi bahkan selama proses etsa. Misalnya, kawat nano yang dibuat dengan teknik litografi tidak mulus dan mungkin mengandung banyak kotoran dan cacat struktural di permukaan. Ketidaksempurnaan seperti itu akan memiliki dampak yang signifikan pada sifat fisik dan kimia permukaan struktur nano dan material nano, karena rasio volume permukaan atas dalam struktur nano dan material nano sangat besar. Ketidaksempurnaan permukaan akan menyebabkan konduktivitas berkurang karena hamburan permukaan inelastik, yang pada akhirnya menghasilkan panas yang berlebihan dan dengan demikian perlu inovasi ekstra pada desain dan fabrikasi perangkat. Terlepas dari ketidaksempurnaan permukaan dan cacat lain yang mungkin dihasilkan dengan pendekatan top-
31 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 down, Teknik ini akan terus memainkan peran penting dalam sintesis dan pembuatan struktur nano dan material nano. ii) METODE BOTTOM-UP Metode bottom-up merupakan proses sintesis nanopartikel secara kimia dengan melibatkan reaksi kimia dari sejumlah material awal sehingga dihasilkan material lain yang berukuran nanometer. Dispersi koloid adalah contoh metode yang digunakan dengan pendekatan bottom-up. Pendekatan bottom-up sering muncul dalam berbagai literatur nanoteknologi. Sintesis material yang umum adalah untuk membangun atom demi atom dalam skala yang sangat besar, dan telah digunakan di industri selama lebih dari seabad. Contohnya produksi garam dan nitrat dalam industri kimia, pertumbuhan kristal tunggal dan pengendapan film dalam industri elektronik. Untuk sebagian besar bahan, tidak ada perbedaan dalam sifat fisik bahan terlepas dari metode sintesis, asalkan komposisi kimia, kristalinitas, dan mikrostruktur bahan tersebut identik. Pendekatan bottom-up mengacu pada penumpukan material dari bawah: atom-demi-atom, molekul demi molekul, atau cluster by cluster. Dalam ilmu kimia organik, kita tahu polimer disintesis dengan menghubungkan masing-masing monomer. Pada penumbuhan kristal, atom, ion dan molekul akan berkumpul menjadi struktur kristal satu demi satu dimulai dari dasar permukaan substrat. Konsep perubahan sifat material pada ukuran nano didasari oleh dua aspek yaitu ukuran material dan luas permukaan material. UKURAN MATERIAL Kalian telah mempelajari bahwa salah satu sifat keperiodikan unsur adalah jari-jari atom. Ukuran atom ditentukan oleh jari-jarinya. Semakin pendek jarijari atom maka ukuran atom makin kecil. Material yang merupakan gabungan atom jika direduksi menjadi skala nano dapat menunjukkan sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan apa yang ditampilkan pada skala makro. Ukuran skala nano (1-100 nm) merupakan ukuran partikel dimana efek kuantum menentukan perilaku dan karakteristik partikel. Pada skala ini, sifat material sangat dipengaruhi ukuran. Sifat nanomaterial seperti titik lebur, konduktivitas listrik, permeabilitas magnetik, warna, dan reaktivitas kimia
32 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 merupakan fungsi dari ukuran partikel. Contohnya antara lain (1) tembaga adalah zat buram namun bisa menjadi transparan (2) platina adalah bahan inert yang berubah menjadi katalis (3) aluminium merupakan bahan yang sulit terbakar ternyata dapat menjadi mudah terbakar (4) emas yang tadinya padatan dapat berubah menjadi cairan pada suhu kamar (5) silikon yang bersifat isolator ternyata dapat bersifat konduktor. LUAS PERMUKAAN MATERIAL Material berskala nano memiliki luas permukaan yang relatif lebih besar jika dibandingkan material nonnano untuk massa yang sama. Hal ini dapat dijelaskan dari teori tumbukan yang akan Kalian pelajari lebih lanjut di kelas XI nanti. Teori ini menyatakan bahwa makin kecil ukuran material menyebabkan jumlah sisi aktif material untuk bereaksi secara kimia menjadi bertambah. Pertambahan jumlah sisi aktif merujuk pada makin luasnya permukaan sisi aktif partikel sehingga karakteristik nanomaterial meningkat dibandingkan ukuran makroskopisnya. Material menjadi lebih reaktif secara kimiawi ketimbang material nonnano. Dalam rangka mensintesis atom demi atom maka harus terjadi tumbukan antarpartikel untuk menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan yang menghasilkan reaksi kimia harus terjadi pada sisi aktif. Oleh karenanya makin luas permukaan partikel akan memberi peluang terjadinya reaksi kimia karena bertambahnya sisi aktif. 6. PENGERTIAN DAN PENTINGNYA NANOTEKNOLOGI Nanoteknologi merupakan salah satu bidang sains terapan terutama pada bidang kimia dan fisika yang menekankan pada struktur, sintesis kimia, karakterisasi, dan penggunaan bahan-bahan dan peranti-peranti pada skala (molekuler) nanometer atau sepermilyar meter. Jumlah atom, jenis atom, maupun cara penyusunan atomatom tersebut dapat dikontrol yang berimplikasi pada pengontrolan/rekayasa sifat material yang dihasilkan. Dengan kata lain, kita dapat membuat material dengan sifat yang benar-benar baru.
33 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Nanoteknologi ditemukan pada tahun 1959 oleh ilmuwan Richard Feynman yang memprediksi kemungkinan memanipulasi atom. Richard Feynman menyatakan : “There is plenty room at the bottom”, bahwa seorang fisikawan mampu membuat senyawa kimia dengan struktur apapun yang diinginkan seorang kimiawan, dengan cara menyusun atomatom yang diperlukan, dan merangkainya berdasarkan prinsip-prinsip mekanis. Nanoteknologi merupakan salah satu teknologi yang dianggap sebagai pendorong utama pertumbuhan industri kimia baru dengan rekayasa atom-atom secara molekuler. Perkembangan nanoteknologi dalam kimia dan fisika yang pesat sehingga dapat mengubah wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu serta dapat mengubah sistem perekonomian secara global. Hal seperti ini patut disyukuri, karena ilmu pengetahuan yang dimiliki adalah salah satu anugrah yang sangat besar diberikan oleh Tuhan YME kepada manusia, agar manusia selalu berpikir bagaimana membuat sesuatu yang bisa membawa manfaat yang baik di dalam kehidupan. Dengan kehendak-Nya, ilmu pengetahuan pun berkembang seiring jaman, manusia dapat merekayasa atom-atom secara molekuler membangun sebuah teknologi nano yang ditujukan untuk mengatasi permasalahan kebutuhan di kehidupan.
34 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Pada tahun 1981, para ilmuwan dari IBM menciptakan alat pertama untuk memanipulasi atom yang dinamakan mikroskop tunneling. Dengan bantuan mikroskop tunneling, para ilmuwan tidak hanya dapat melihat atom, tetapi juga mengangkat dan memindahkan atom tersebut. Atom dapat disusun kembali dengan cara yang menarik, seperti menyusun blok lego. Pada bidang kesehatan, para ilmuwan mencoba untuk membuat mesin kecil yang bisa dengan mudah diarahkan dalam tubuh untuk menempatkan obat di dalam darah, memperbaiki kerusakan sel dan bahkan memperbaiki patah tulang. Nanoteknologi juga membantu produsen membuat gadget elektronik lebih kecil. Kecenderungan perkembangan kimia ke arah nanoteknologi (nanotechnology) terjadi di akhir abad ke-19 ketika Kimia Koloid mulai tumbuh dengan pesat. Walaupun tidak dirujuk sebagai "nanoteknologi" ketika itu, teknikteknik yang sama masih digunakan pada hari ini. Ide awal nanoteknologi ini dicetuskan di Caltech pada Tahun 1959 oleh Fisikawan pemenang Nobel, Richard Feynman. Pada ceramahnya yang berjudul “There is plenty room at the bottom”, ia mengemukakan bahwa, seorang fisikawan mampu membuat senyawa dengan struktur apapun yang diinginkan seorang kimiawan, dengan cara Menyusun atom-atom yang diperlukan, dan merangkainya berdasarkan hukum fisika. Feynman menguraikan sebuah proses dalam upaya untuk memanipulasikan setiap atom dan molekul. Prosesnya melibatkan secara berkesinambungan satu set alat yang tepat untuk mengatur dan mengendalikan lagi sebuah set yang lebih kecil mengikuti ukuran/skala yang diperlukan. Visi Feynman tentang nanoteknologi tergambar dalam ungkapannya (Mike Treder, 2005) : I want to build a billion tiny factories, models of each other, which are manufacturing simultaneously. Coba Anda bayangkan, atom-atom yang begitu kecil dapat diatur sedemikian dan direkayasa untuk suatu kebutuhan atau produk yang diinginkan,
35 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Maha Besar Tuhan Pencipta Alam dengan segala rahmat-Nya yang mampu menjadikan zat dari kumpulan atom-atom sekaligus juga menciptakan manusia yang mampu berpikir dan terampil memanipulasi atomatom tersebut menjadi suatu teknologi yang bermanfaat. Jadi, area nanoteknologi adalah teknik bagaimana menciptakan mesin-mesin seukuran molekul untuk memanipulasi dan mengontrol sebuah objek. Melalui nanoteknologi, material dapat didesain sedemikian rupa untuk memperoleh sifat dan material yang diinginkan tanpa memboroskan atom-atom yang tidak diperlukan. Ingatlah bahwa salah satu prinsip kimia hijau adalah atom ekonomi. Oleh karena itu nanoteknologi merupakan salah satu penerapan prinsip kimia hijau untuk tujuan pelestarian lingkungan. Pengembangan nanoteknologi di Indonesia dilakukan sudah sejak lama. Inovasi nano teknologi telah menumbuhkan bidang usaha baru instrumentasi yang mampu menembus pasar dunia. Hal ini sangat membanggakan kita sebagai bangsa Indonesia, bahwa bangsa ini tidak kalah bersaing dengan bangsa lain mengenai teknologi yang penerapannya bisa mengubah kehidupan masyarakat. Pada dunia kimia, nanoteknologi adalah manipulasi atom-atom dan molekulmolekul, atau melalui teknologi penelitian berkaidah action and reaction (interaction) antara atom dan molekul dalam fenomena alam semesta. Ini adalah prinsip nanoteknologi. Rekayasa ini dilakukan oleh "mesin-mesin" seukuran molekul yang diciptakan khusus untuk tujuan tersebut. Manipulasi materi pada skala atomik dan skala molekular. Diameter atom berkisar antara 62 pikometer (atom Helium) sampai 520 pikometer (atom Cesium), sedangkan kombinasi dari beberapa atom membentuk molekul dengan kisaran ukuran nano. Deskripsi awal memanipulasi atom dan molekul untuk membuat produk berskala makro.
36 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Lebih lanjut, materi dapat disusun atau diubah dengan cara memanipulasi dan menggabungkan atomatom pembentuknya. Misalnya, dengan nanoteknologi kita dapat membuat materi, seperti kayu, dengan merangkai sejumlah atom untuk menggantikan kayu alam yang persediaannya kian menurun . Selanjutnya, potensi setiap molekul atau benda yang dibentuk oleh nanoteknologi dapat dikembangkan sehingga dapat dikelola menjadi bahan baku sintetik, yang sesuai dengan kebutuhan beragam produk high-tech. Perubahan struktur molekul dengan komposisi penggabungan atom yang berbeda akan menimbulkan sifat, fungsi, atau manfaat yang berbeda. Pengelolaan material kimia yang berkaitan dengan nanoscaledesigned materials salah satunya yaitu Teknik ultra thin molecular coating yang dapat mengubah sifat tekstil menjadi tahan bocor dan tahan kotor. Juga pada berbagai nanomaterials yang dapat bersifat tahan gores dan abrasi, bahkan menggunakan zeolite molecule sieves (saringan yang dibuat dengan molekul zeolite) yang memiliki lubanglubang dan saluran- saluran dalam ukuran nanoscale yang sangat berguna bagi petroleoum refinery, oxygen separation dari udara atau water softening. Saat ini, penemuan nanoteknologi kimia yang paling menonjol adalah Carbon Nanotube (CNT) yang hanya tersusun dari atom-atom karbon. Diameter tube ini sekitar 1 sampai 20 nm tetapi memilki kekuatan dan kekerasan 60 kali lebih kuat dari baja. Perkembangan nanoteknolgi yang pesat mengubah wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu. Kecenderungan Ilmu kimia serta disiplin ilmu lain sedang memasuki Era Baru. Era tersebut dapat kita lihat melalui peristiwa-peristiwa penting yang terjadi secara global, antara lain perkembangan teknologi informasi dan komunikasi serta fenomena perkembangan masyarakat dunia yang terjadi beberapa dasawarsa terakhir ini.
37 EVIE BERLIANTI HERMINA, S.Pd Selasa, 27 Juni 2023 Semuanya itu menunjukkan bahwa tatanan masyarakat dunia secara global telah berubah menjadi Masyarakat Informasi (information society), serta keunggulan dan dominasi dalam persaingan ditentukan oleh teknologi dan ilmu pengetahuan. Pada abad ke-21 ini terdapat 3 fenomena yang perlu dicermati dan menjadi landasan guna mengambil langkah-langkah untuk menghadapinya. Fenomena itu adalah : ❖ Revolusi teknologi di beberapa negara berakibat pada meningkatnya produktivitas dan pertumbuhan ekonomi yang pesat sehingga pola hidup manusia mengalami perubahan. Struktur ekonomi masyarakat juga mengalami perubahan dari masyarakat industri menjadi masyarakat informasi. ❖ Perkembangan teknologi yang pesat merupakan tantangan berat sekaligus merupakan peluang yang menjadikan ilmu pengetahuan sebagai sumberdaya utama menggantikan modal, kekayaan alam ataupun tenaga kerja. ❖ Digitalisasi, globalisasi dan futurisasi sedang berkembang menuju pluralisasi sehingga persaingan antar negara beralih ke pertarungan kemampuan ilmu, teknologi dan kekuatan lainnya yang terpadu. Sebagai gambaran pentingnya nanoteknologi mari kita lihat kembali potensi Lumpur Lapindo. Sebelum diketahui bahwa terdapat kandungan LTJ, penelitian sebelumnya mengungkapkan adanya silika dalam lumpur Lapindo yang telah diproses menggunakan mesin ball mill untuk menghasilkan nanosilika. Silika ukuran nano ini berguna untuk memperkuat bahan bangunan yaitu batako atau batubata. Nanosilika yang berasal dari lumpur Lapindo dicampur dengan semen masing-masing dengan perbandingan 50 persen. Pada penggunaannya sebagai bahan bangunan ternyata hanya dengan komposisi 10 persen nanosilika dari berat total semen maka kekuatannya bisa mencapai dua hingga tiga kali dari desain batu bata atau batako yang dibuat tanpa teknologi nano. Sampai saat ini, nanoteknologi telah diterapkan pada area ilmu atau industri, antara lain: nanomaterials, Nanobiomedical, Nanosensors, Nanoelectronics, Nanooptics, Nanoenergy, Nanofactory dan Nanofabrication.