eksitasi – Bisakimia

Pernah melihat benda yang bersinar di area gelap?
Ternyata beberapa unsur memiliki kemampuan untuk berpendar dalam kegelapan.
Unsur apa saja ya?
Biasanya unsur yang dapat berpendar dalam kegelapan adalah unsur-unsur radioaktif, terutama ketika isotop memiliki waktu paruh pendek, pada saat disintegrasi atom nya.

Beberapa contohnya adalah aktinium (Z = 89), Curium (Z = 96), Plutonium (Z = 94), Amerisium (Z = 95), Einsteinium (Z = 99). Selain unsur radioaktif ada juga fosfor putih (P4).

Ditinjau dari ilmu kimia, suatu zat bisa menyala dalam gelap diawali dari akibat adanya eksitasi elektron yang terjadi di dalam zat tersebut karena menerima energi dari luar (seperti terkena gelombang cahaya), kemudian saat elektronnya kembali ke orbital dasarnya, terjadi pelepasan energinya kembali (emisi) dalam bentuk gelombang yang tampak berupa cahaya/pendar.

Proses yang terjadi pada zat yang dapat menyala dalam gelap dimulai eksitasi elektron yang melibatkan dua orbital dengan tingkat energi berbeda. Pada saat elektron tereksitasi, elektron berpindah dari orbital berenergi lebih rendah ke orbital yang berenergi lebih tinggi, yang merupakan reaksi yang non-spontan (dibutuhkan sejumlah energi aktivasi untuk menyebabkan sebuah elektron tereksitasi, misalnya terkenanya gelombang cahaya/elektromagnetik dengan energi sejumlah x kJ).

Tereksitasinya elektron ini menyebabkan keadaan tidak stabil, sehingga menyebabkan elektron cenderung kembali ke keadaan orbital dasar elektron tersebut.

Pada saat elektron yang tereksitasi kembali ke orbital asalnya (yang memiliki energi lebih rendah), energi sejumlah x kJ dilepaskan kembali. Energi yang dilepaskan ini berada dalam bentuk gelombang, yang panjang gelombangnya berada di range visible/tampak (10 nm – 103 nm), sehingga terlihat menyala di dalam gelap.

Sebenarnya zat fosfor / fluoresens itu berpendar sepanjang terkena terhadap gelombang cahaya (misalnya: cahaya matahari).

Namun, cahaya yang dihasikan dari hasil eksitasi elektron dari zat fosfor kalah terang dari cahaya (matahari), sehingga zat tersebut tidak terlihat sedang berpendar/memancarkan cahaya. Hal inilah yang menyebabkan fosfor terlihat berpendar pada ruang gelap atau pada malam hari.
sumber

Luminescence ini disebabkan oleh oksidasi lambat dengan adanya oksigen atmosfer: P4 + 5 O2 = P4O10.

Apa itu luminescense?
Luminesens (Luminescense) adalah kemampuan suatu zat untuk berpendar / menyala dalam gelap. Kemampuan zat seperti ini dibagi menjadi beberapa jenis.
Namun ada dua di antaranya yang cukup dikenal, yaitu fosforesensi (phosphorescence) and fluororesensi (fluororescence). Biasanya banyak terjadi kesalahpahaman antara fosforesensi dengan fluororesensi. Perbedaan antara Fosforesensi dengan fluororesensi adalah dalam hal lama waktunya zat tersebut menyimpan cahaya mereka.
Fosforesens dapat menyimpan energi lebih lama, sehingga akan memancarkan cahaya (berpendar) lebih lama dari pada fluorosens.

Pada fluorosens, setelah energi yang digunakan untuk mengeksitasi elektron dihilangkan (biasanya berupa sinar UV) maka zat fluorosens tidak akan dapat menyala dalam gelap. Dengan kata lain zat berfluororesensi hanya dapat terlihat menyala apabila dikenai dengan sinar ultraviolet di dalam gelap, dan tidak dapat berpendar ketika sinar ultravioletnya dimatikan.

Hal ini berkaitan dengan cepat dan lambatnya elektron kembali ke orbital energi tingkat dasar, semakin cepat elektron kembali ke orbital maka semakin cepat pula hilang berpendarnya.

Penjelasan tentang fosforesensi (phosphorescence) and fluororesensi (fluororescence) dan aplikasinya dilanjutkan di artikel berikutnya yah.

Tahukah kalian selain padatan yang memiliki sifat tidak mudah berubah bentuk, mempunyai susunan yang tetap, dan tidak mudah berpindah atapun zat cair yang mempunyai sifat membentuk sesuai dengan tempatnya, mempunyai tegangan permukaan dan mudah berpindah juga gas yang memiliki sifat tidak terlihat dan bergerak bebas ada sebuah fase yang disebut plasma?

Apa itu plasma?

Bagaimana bentuknya?

Bagaimana sifatnya?

Plasma adalah gas yang terionisasi, artinya gas tersebut sudah kehilangan elektron-elektronnya. Kita tahu bahwa sebuah unsur terdiri atas elektron dan nukleus (yang terdiri atas proton dan neutron).

Nah dalam plasma, unsur-unsur tersebut tidak lagi bersatu membentuk molekul, dan unsur2 tersebut kehilangan elektron-elektronnya. Karena plasma memiliki banyak elektron bebas, maka plasma dapat menjadi konduktor yang baik sekali. Contoh plasma adalah lampu neon atau display komputer.

Mirip dengan gas, plasma tidak memiliki bentuk atau volume yang tetap kecuali jika terdapat dalam wadah, tetapi berbeda denga gas, plasma membentuk struktur seperti filamen, pancaran dan lapisan-lapisan jika dipengaruhi medan elektrommagnet. Plasma yang umum ditemui antara lain adalah bintang dan lampu pendar.

Namun, sesungguhnya plasma lebih banyak terdapat di luar angkasa. Debu-debu kosmik yang menjadi cikal-bakal bintang berwujud plasma. Materi penyusun angin surya (solar wind), inti Matahari, bahkan planet Jupiter sebagian besar berwujud plasma. Karena banyaknya plasma mengisi ruang di luar angkasa, plasma menjadi salah satu kunci untuk mempelajari alam semesta kita.

Bagaimana terbentuknya plasma?

Selain ionisasi, menurut Nur (2011) ada beberapa proses yang dapat menyebabkan terbentuknya plasma yaitu dissosiasi dan eksitasi. Dissosiasi, berdasarkan kamus ilmiah diartikan sebagai proses pemecahan molekul melalui proses kimiawi maupun fisika (Partanto, Albarry, 1994). Menurut Nur (2011) dissosiasi diartikan sebagai pemisahan molekul menjadi atom-atom penyusunnya. Partikel gas yang terdissosiasi dapat terionisasi menjadi ion positif dan ion negatif.

Eksitasi adalah perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi dari tumbukan dengan elektron luar. Kebalikan dari eksitasi disebut relaksasi atau deeksitasi dengan memancarkan foton. Plasma merupakan gas yang terionisasi. Tapi tidak semua gas yang terionisasi disebut plasma. Suatu gas yang terionisasi harus memenuhi persyaratan seperti kerapatan, temperatur, panjang debye dan energi, untuk bisa dikatakan sebagai plasma (Nur, 2011).

Komposisi normal udara kering adalah: 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 1% gas lainnya (Arty, 2005).Dengan komposisi nitrogen pada udara yang mencapai 78 %, ini berpotensi menghasilkan ion N⁺ apabila diradiasi dengan plasma. Ion N⁺diharapkan dapat menyusup kesuatu bahan, di mana penyusupan ion nitrogen terhadap suatu bahan dapat merubah struktur mikro bahan, hal tersebut dapat menyebabkan perubahan sifat-sifat kimia maupun fisik bahan.sumber

Dilihat dari skemanya adalah padat —dipanaskan–> cair —dipanaskan—> gas —dipanaskan–> plasma jadi plasma tidak masuk dalam padat/cair/gas, karena itu plasma dianggap sebagai wujud ke empat.

Setujukah kalian?

Tag: eksitasi

LUMINESCENSE

PLASMA