Rabu, 12 Desember 2012
Minggu, 09 Desember 2012
Pengaruh Pendinginan dan Pembekuan pada makanan
pengaruh pendinginan dan pembekuan
Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel
bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air.
Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan.
Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak.
Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.
Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C
akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam
bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel
bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu
–9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa
terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air.
Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan.
Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan.
Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak.
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak.
Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.
Pengertian Pendinginan atau Pemekuan
Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua.
Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC.
Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun.
Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba.
1. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
2. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC
3. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC
Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan.
Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya.
Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum.
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan.
Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua.
Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC.
Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun.
Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba.
1. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
2. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC
3. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC
Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan.
Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya.
Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum.
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan.
Pengeringan Bahan Pangan
Teknologi Pengeringan Bahan Makanan
Vacuum Belt Dryer
Teknologi pemrosesan bahan pangan terus
Teknologi pemrosesan bahan pangan terus berkembang dari waktu ke waktu. Perkembangan teknologi ini didorong oleh kebutuhan pangan manusia yang terus meningkat yang diakibatkan oleh semakin meningkatnya jumlah penduduk dunia. Pada saat yang sama, luas lahan penghasil bahan pangan makin menyempit. Hal tersebut menyebabkan dibutuhkannya teknologi-teknologi pemrosesan pangan yang mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas produk makanan; salah satunya adalah teknologi pengeringan bahan makanan.
Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap cairan (Sumber: Treybal, 1980).Pengeringan makanan memiliki dua tujuan utama. Tujuan pertama adalah sebagai sarana pengawetan makanan. Mikroorganisme yang mengakibatkan kerusakan makanan tidak dapat berkembang dan bertahan hidup pada lingkungan dengan kadar air yang rendah. Selain itu, banyak enzim yang mengakibatkan perubahan kimia pada makanan tidak dapat berfungsi tanpa kehadiran air (Sumber : Geankoplis, 1993). Tujuan kedua adalah untuk meminimalkan biaya distribusi bahan makanan karena makanan yang telah dikeringkan akan memiliki berat yang lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil.
Pengeringan merupakan proses penghilangan sejumlah air dari material. Dalam pengeringan, air dihilangkan dengan prinsip perbedaan kelembaban antara udara pengering dengan bahan makanan yang dikeringkan. Material biasanya dikontakkan dengan udara kering yang kemudian terjadi perpindahan massa air dari material ke udara pengering.
Dalam beberapa kasus, air dihilangkan secara mekanik dari material padat dengan cara di-press, sentrifugasi dan lain sebagainya. Cara ini lebih murah dibandingkan pengeringan dengan menggunakan panas. Kandungan air dari bahan yang sudah dikeringkan bervariasi bergantung dari produk yang ingin dihasilkan. Garam kering mengandung 0.5% air, batu bara mengandung 4% air dan produk makanan mengandung sekitar 5% air. Biasanya pengeringan merupakan proses akhir sebelum pengemasan dan membuat beberapa benda lebih mudah untuk ditangani.
Klasifikasi Pengeringan
Ditinjau dari pergerakan bahan padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua, yaitu pengeringan batch dan pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah pengeringan dimana bahan yang dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan didiamkan selama waktu yang ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk secara sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering.Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: (Sumber: Geankoplis, 1993)
- Pengeringan kontak langsung
Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini uap yang terbentuk terbawa oleh udara. - Pengeringan vakum
Menggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah. - Pengeringan beku
Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku.
Mekanisme Pengeringan
Ketika benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara simultan, yaitu :- Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di permukaan benda padat
Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi , radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembapan, laju dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan. Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi uap dari permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara - Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan
Ketika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur sehingga air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat. Struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air.
- Diffusi
Pergerakan ini terjadi bila equilibrium moisture content berada di bawah titik jenuh atmosferik dan padatan dengan cairan di dalam sistem bersifat mutually soluble.
Contoh: pengeringan tepung, kertas, kayu, tekstil dan sebagainya. - Capillary flow
Cairan bergerak mengikuti gaya gravitasi dan kapilaritas. Pergerakan ini terjadi bila equilibrium moisture content berada di atas titik jenuh atmosferik.
Contoh: pada pengeringan tanah, pasir, dll.
Batch Tray Dryer (Batch Drying)
Batch Tray Dryer
Udara panas yang masuk dari sebelah bawah ruang menyebabkan material yang ada kolom yang paling bawah menjadi yang paling pertama kering. Setelah tenggat waktu tertentu, tray akan dikeluarkan dan material yang telah kering diambil. Material lain yang ingin dikeringkan dimasukkan dan prosedur terjadi berulang-ulang.
Solar Dryer (Continuous Drying)
Solar Dryer
Metode solar drying sering digunakan untuk mengeringkan padi. Namun karena pada prinsipnya pengeringan adalah untuk mengurangi jumlah air (kelembaban) bahan, maka metode ini juga bisa diaplikasikan untuk bahan makanan lain.
Cara kerja solar dryer adalah sebagai berikut:
Bahan yang ingin dikeringkan dimasukkan ke dalam bilik yang berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Udara sekitar masuk melalui saluran yang dibuat lebih rendah daripada bilik pemanasan dan secara otomatis terpanaskan oleh sinar matahari secara konveksi pada saat udara tersebut mengalir menuju bilik pemanasan. Udara yang telah terpanaskan oleh sinar matahari kemudian masuk kedalam bilik pemanas dan memanaskan bahan makanan. Pengeringan bahan makanan jadi lebih efektif karena pemanasan yang terjadi berasal dari dua arah, yaitu dari sinar matahari secara langsung (radiasi) dan aliran udara panas dari bawah (konveksi). (Sumber: http:// www.appropedia.org/Solar_drying)
Spray Dryer (Continuous Drying)
Spray Dryer
Bagian-bagian dari unit spray dryer:
- feed pump
- atomizer
- Pemanas uap (air heater)
- Pendispersi udara (air disperse)
- drying chamber
- recovery powder system
- pembersih udara keluaran
Pertama-tama seluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke dalam bentuk butiran-butiran air dengan cara diuapkan menggunakan atomizer. Air dari bahan yang telah berbentuk tetesan-tetesan tersebut kemudian di kontakan dengan udara panas. Peristiwa pengontakkan ini menyebabkan air dalam bentuk tetesan-tetesan tersebut mengering dan berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan antara uap panas dengan serbuk dilakukan dengan cyclone atau penyaring. Setelah di pisahkan, serbuk kemudian kembali diturunkan suhunya sesuai dengan kebutuhan produksi.
Pengertian Fermentasi
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.
Sejarah
Ahli Kimia Perancis,
Louis Pasteur
adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi
dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi
(pernapasan) tanpa udara".
Pasteur melakukan penelitian secara
hati-hati dan menyimpulkan, "Saya berpendapat bahwa fermentasi alkohol
tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel
secara simultan..... Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan
dekomposisi dari gula tersebut... Saya benar-benar tidak tahu".
Ahli kimia Jerman, Eduard
Buchner, pemenang Nobel
Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan
oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.
Penelitian yang dilakukan ilmuan
Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan brewing
(cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari
berkembangnya biologi molekular.
Fermentasi ada tiga, yaitu :
1.
Fermentasi alkohol
Fermentasi alkohol merupakan suatu
reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida.
Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan
tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP
2.
Fermentasi asam laktat
Fermentasi asam laktat adalah
respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen
tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat
Di dalam sel otot asam laktat dapat
menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk
limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut
oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.
3
Fermentasi asam cuka
Merupakan suatu contoh fermentasi
yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini dilakukan oleh bakteri
asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5
kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara
anaerob.
Reaksi
Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda
tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara
singkat, glukosa
(C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana
, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH).
Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.
Jalur biokimia yang terjadi,
sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya
melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada
sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk
akhir yang dihasilkan.
Sumber
energi dalam kondisi anaerobik
Fermentasi diperkirakan menjadi cara
untuk menghasilkan energi pada organisme purba sebelum oksigen berada pada
konsentrasi tinggi di atmosfer seperti saat ini, sehingga fermentasi merupakan bentuk
purba dari produksi energi sel.
Produk fermentasi mengandung energi
kimia yang tidak teroksidasi penuh tetapi tidak dapat mengalami metabolisme
lebih jauh tanpa oksigen atau akseptor elektron lainnya (yang lebih highly-oxidized)
sehingga cenderung dianggap produk sampah (buangan). Konsekwensinya adalah
bahwa produksi ATP dari fermentasi menjadi kurang effisien dibandingkan oxidative
phosphorylation, di mana pirufat teroksidasi penuh menjadi karbon dioksida.
Fermentasi menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa bila dibandingkan
dengan 36 ATP yang dihasilkan respirasi aerobik.
"Glikolisis aerobik" adalah
metode yang dilakukan oleh sel otot untuk memproduksi energi intensitas rendah
selama periode di mana oksigen berlimpah. Pada keadaan rendah oksigen, makhluk
bertulang belakang (vertebrata) menggunakan "glikolisis anaerobik"
yang lebih cepat tetapi kurang effisisen untuk menghasilkan ATP. Kecepatan
menghasilkan ATP-nya 100 kali lebih cepat daripada oxidative phosphorylation.
Walaupun fermentasi sangat membantu dalam waktu pendek dan intensitas tinggi
untuk bekerja, ia tidak dapat bertahan dalam jangka waktu lama pada organisme
aerobik yang kompleks. Sebagai contoh, pada manusia, fermentasi asam laktat
hanya mampu menyediakan energi selama 30 detik hingga 2 menit.
Tahap akhir dari fermentasi adalah
konversi piruvat
ke produk fermentasi akhir. Tahap ini tidak menghasilkan energi tetapi sangat
penting bagi sel anaerobik karena tahap ini meregenerasi nicotinamide
adenine dinucleotide (NAD+), yang diperlukan untuk glikolisis.
Ia diperlukan untuk fungsi sel normal karena glikolisis merupakan satu-satunya
sumber ATP dalam kondisi anaerobik.
Fermentasi
makanan
Pembuatan tempe dan tape (baik tape ketan
maupun tape singkong atau peuyeum) adalah proses fermentasi yang sangat dikenal di Indonesia.
Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari
makanan sampai obat-obatan. Proses fermentasi pada makanan yang sering
dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe, yoghurt,
dan tahu.
STOIKIOMETRI
Dalam ilmu kimia, stoikiometri (kadang disebut stoikiometri reaksi untuk membedakannya dari stoikiometri komposisi) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion (elemen) dan metriā (ukuran).
Stoikiometri didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda.
Stoikiometri gas adalah suatu bentuk khusus, dimana reaktan dan produknya seluruhnya berupa gas. Dalam kasus ini, koefisien zat (yang menyatakan perbandingan mol dalam stoikiometri reaksi) juga sekaligus menyatakan perbandingan volume antara zat-zat yang terlibat. a. Tahap awal stoikiometri
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.
Salah satu contoh melibatkan teori flogiston. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis, pembakaran adalah pelepasan zat dapat etrbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar. Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun, perubahan massa logam ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta. Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston bermassa negatif.
Filsuf dari Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan pandangan saat ini, hipotesis dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului zamannya.
Di akhir abad 18, kimiawan Jerman Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) menemukan konsep ekuivalen (dalam istilah kimia modern ekuivalen kimia) dengan pengamatan teliti reaksi asam/basa, yakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam reaksi netralisasi. Ekuivalen Richter, atau yang sekarang disebut ekuivalen kimia, mengindikasikan sejumlah tertentu materi dalam reaksi. Satu ekuivalen dalam netralisasi berkaitan dengan hubungan antara sejumlah asam dan sejumlah basa untuk mentralkannya. Pengetahuan yang tepat tentang ekuivalen sangat penting untuk menghasilkan sabun dan serbuk mesiu yang baik. Jadi, pengetahuan seperti ini sangat penting secara praktis.
Pada saat yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.
b. Massa atom relatif dan massa atom
Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jakob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon digunakan. Dalam metoda ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Soal Latihan 1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan menggunakan satu tempat desimal.
Jawab.
Massa atom hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0
Massa atom hampir semua unsur sangat dekat dengan bilangan bulat, yakni kelipatan bulat massa atom hidrogen. Hal ini merupakan kosekuensi alami fakta bahwa massa atom hidrogen sama dengan massa proton, yang selanjutnya hampir sama dengan massa neutron, dan massa elektron sangat kecil hingga dapat diabaikan. Namun, sebagian besar unsur yang ada secara alami adalah campuran beberapa isotop, dan massa atom bergantung pada distribusi isotop. Misalnya, massa atom hidrogen dan oksigen adalah 1,00704 dan 15,9994. Massa atom oksigen sangat dekat dengan nilai 16 agak sedikit lebih kecil.
Contoh Soal 1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan distribsui isotop berikut: 24Mg: 78,70%; 25Mg: 10,13%, 26Mg: 11,17%.
Jawab:
0,7870 x 24 + 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))
Massa atom Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).
Perbedaan kecil dari massa atom yang ditemukan di tabel periodik (24.305) hasil dari perbedaan cara dalam membulatkan angkanya.
Massa molekul dan massa rumus
Setiap senyawa didefinisikan oelh rumus kimia yang mengindikasikan jenis dan jumlah atom yang menyususn senyawa tersebut. Massa rumus (atau massa rumus kimia) didefinisikan sebagai jumlah massa atom berdasarkan jenis dan jumlah atom yang terdefinisi dalam rumus kimianya. Rumus kimia molekul disebut rumus molekul, dan massa rumus kimianya disebut dengan massa molekul.5 Misalkan, rumus molekul karbon dioksida adalah CO2, dan massa molekularnya adalah 12 +(2x 6) = 44. Seperti pada massa atom, baik massa rumus dan massa molekul tidak harus bilangan bulat. Misalnya, massa molekul hidrogen khlorida HCl adalah 36,5. Bahkan bila jenis dan jumlah atom yang menyusun molekul identik, dua molekul mungkin memiliki massa molekular yang berbeda bila ada isostop berbeda yang terlibat.
Tidak mungkin mendefinisikan molekul untuk senyawa seperti natrium khlorida. Massa rumus untuk NaCl digunakan sebagai ganti massa molekular.
Contoh Soal 1.3 Massa molekular mokelul yang mengandung isotop.
Hitung massa molekular air H2O dan air berat D2O (2H2O) dalam bilangan bulat.
Jawab
Massa molekular H2O = 1 x 2 + 16 = 18, massa molekular D2O = (2 x 2) + 16 = 20
Perbedaan massa molekular H2O dan D2O sangat substansial, dan perbedaan ini sifat fisika dan kimia anatara kedua jenis senyawa ini tidak dapat diabaikan. H2O lebih mudah dielektrolisis daripada D2O. Jadi, sisa air setelah elektrolisis cenderung mengandung lebih banyak D2O daripada dalam air alami.
d. Kuantitas materi dan mol
Metoda kuantitatif yang paling cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi yang sedang dibahas. Namun, untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat sangat sukar. Alih-alih menghitung jumlah partikel secara langsung jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel. Kemudian, bagaimana sejumlah tertentu bilangan dipilih? Untuk
menyingkat cerita, jumlah partikel dalam 22,4 L gas pada STP (0℃, 1atm) dipilih sebagai jumlah standar. Bilangan ini disebut dengan bilangan Avogadro. Nama bilangan Loschmidt juga diusulkan untuk menghormati kimiawan Austria Joseph Loschmidt (1821-1895) yang pertama kali dengan percobaan (1865).
Sejak 1962, menurut SI (Systeme Internationale) diputuskan bahwam dalam dunia kimia, mol digunakan sebagai satuan jumlah materi. Bilangan Avogadro didefinisikan jumlah atom karbon dalam 12 g 126C dan dinamakan ulang konstanta Avogadro.
Ada beberapa definisi “mol”:
(i) Jumlah materi yang mengandung sejumlah partikel yang terkandung dalam 12 g 12C. (ii) satu mol materi yang mengandung sejumlah konstanta Avogadro partikel.
(iii) Sejumlah materi yang mengandung 6,02 x 1023 partikel dalam satu mol.
e. Satuan massa atom (sma)
Karena standar massa atom dalam sistem Dalton adalah massa hidrogen, standar massa dalam SI tepat 1/12 massa 12C. Nilai ini disebut dengan satuan massa atom (sma) dan sama dengan 1,6605402 x 10–27 kg dan D (Dalton) digunakan sebagai simbolnya. Massa atom didefinisikan sebagai rasio rata-rata sma unsur dengan distribusi isotop alaminya dengan 1/12 sma 12C.
Stoikiometri didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda.
Stoikiometri gas adalah suatu bentuk khusus, dimana reaktan dan produknya seluruhnya berupa gas. Dalam kasus ini, koefisien zat (yang menyatakan perbandingan mol dalam stoikiometri reaksi) juga sekaligus menyatakan perbandingan volume antara zat-zat yang terlibat. a. Tahap awal stoikiometri
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.
Salah satu contoh melibatkan teori flogiston. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis, pembakaran adalah pelepasan zat dapat etrbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar. Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun, perubahan massa logam ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta. Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston bermassa negatif.
Filsuf dari Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan pandangan saat ini, hipotesis dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului zamannya.
Di akhir abad 18, kimiawan Jerman Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) menemukan konsep ekuivalen (dalam istilah kimia modern ekuivalen kimia) dengan pengamatan teliti reaksi asam/basa, yakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam reaksi netralisasi. Ekuivalen Richter, atau yang sekarang disebut ekuivalen kimia, mengindikasikan sejumlah tertentu materi dalam reaksi. Satu ekuivalen dalam netralisasi berkaitan dengan hubungan antara sejumlah asam dan sejumlah basa untuk mentralkannya. Pengetahuan yang tepat tentang ekuivalen sangat penting untuk menghasilkan sabun dan serbuk mesiu yang baik. Jadi, pengetahuan seperti ini sangat penting secara praktis.
Pada saat yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.
b. Massa atom relatif dan massa atom
Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jakob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon digunakan. Dalam metoda ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Soal Latihan 1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan menggunakan satu tempat desimal.
Jawab.
Massa atom hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0
Massa atom hampir semua unsur sangat dekat dengan bilangan bulat, yakni kelipatan bulat massa atom hidrogen. Hal ini merupakan kosekuensi alami fakta bahwa massa atom hidrogen sama dengan massa proton, yang selanjutnya hampir sama dengan massa neutron, dan massa elektron sangat kecil hingga dapat diabaikan. Namun, sebagian besar unsur yang ada secara alami adalah campuran beberapa isotop, dan massa atom bergantung pada distribusi isotop. Misalnya, massa atom hidrogen dan oksigen adalah 1,00704 dan 15,9994. Massa atom oksigen sangat dekat dengan nilai 16 agak sedikit lebih kecil.
Contoh Soal 1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan distribsui isotop berikut: 24Mg: 78,70%; 25Mg: 10,13%, 26Mg: 11,17%.
Jawab:
0,7870 x 24 + 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))
Massa atom Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).
Perbedaan kecil dari massa atom yang ditemukan di tabel periodik (24.305) hasil dari perbedaan cara dalam membulatkan angkanya.
Massa molekul dan massa rumus
Setiap senyawa didefinisikan oelh rumus kimia yang mengindikasikan jenis dan jumlah atom yang menyususn senyawa tersebut. Massa rumus (atau massa rumus kimia) didefinisikan sebagai jumlah massa atom berdasarkan jenis dan jumlah atom yang terdefinisi dalam rumus kimianya. Rumus kimia molekul disebut rumus molekul, dan massa rumus kimianya disebut dengan massa molekul.5 Misalkan, rumus molekul karbon dioksida adalah CO2, dan massa molekularnya adalah 12 +(2x 6) = 44. Seperti pada massa atom, baik massa rumus dan massa molekul tidak harus bilangan bulat. Misalnya, massa molekul hidrogen khlorida HCl adalah 36,5. Bahkan bila jenis dan jumlah atom yang menyusun molekul identik, dua molekul mungkin memiliki massa molekular yang berbeda bila ada isostop berbeda yang terlibat.
Tidak mungkin mendefinisikan molekul untuk senyawa seperti natrium khlorida. Massa rumus untuk NaCl digunakan sebagai ganti massa molekular.
Contoh Soal 1.3 Massa molekular mokelul yang mengandung isotop.
Hitung massa molekular air H2O dan air berat D2O (2H2O) dalam bilangan bulat.
Jawab
Massa molekular H2O = 1 x 2 + 16 = 18, massa molekular D2O = (2 x 2) + 16 = 20
Perbedaan massa molekular H2O dan D2O sangat substansial, dan perbedaan ini sifat fisika dan kimia anatara kedua jenis senyawa ini tidak dapat diabaikan. H2O lebih mudah dielektrolisis daripada D2O. Jadi, sisa air setelah elektrolisis cenderung mengandung lebih banyak D2O daripada dalam air alami.
d. Kuantitas materi dan mol
Metoda kuantitatif yang paling cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi yang sedang dibahas. Namun, untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat sangat sukar. Alih-alih menghitung jumlah partikel secara langsung jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel. Kemudian, bagaimana sejumlah tertentu bilangan dipilih? Untuk
menyingkat cerita, jumlah partikel dalam 22,4 L gas pada STP (0℃, 1atm) dipilih sebagai jumlah standar. Bilangan ini disebut dengan bilangan Avogadro. Nama bilangan Loschmidt juga diusulkan untuk menghormati kimiawan Austria Joseph Loschmidt (1821-1895) yang pertama kali dengan percobaan (1865).
Sejak 1962, menurut SI (Systeme Internationale) diputuskan bahwam dalam dunia kimia, mol digunakan sebagai satuan jumlah materi. Bilangan Avogadro didefinisikan jumlah atom karbon dalam 12 g 126C dan dinamakan ulang konstanta Avogadro.
Ada beberapa definisi “mol”:
(i) Jumlah materi yang mengandung sejumlah partikel yang terkandung dalam 12 g 12C. (ii) satu mol materi yang mengandung sejumlah konstanta Avogadro partikel.
(iii) Sejumlah materi yang mengandung 6,02 x 1023 partikel dalam satu mol.
e. Satuan massa atom (sma)
Karena standar massa atom dalam sistem Dalton adalah massa hidrogen, standar massa dalam SI tepat 1/12 massa 12C. Nilai ini disebut dengan satuan massa atom (sma) dan sama dengan 1,6605402 x 10–27 kg dan D (Dalton) digunakan sebagai simbolnya. Massa atom didefinisikan sebagai rasio rata-rata sma unsur dengan distribusi isotop alaminya dengan 1/12 sma 12C.
Reaksi Kimia
Reaksi
kimia adalah suatu proses dimana zat – zat baru yaitu produk / hasil
reaksi terbentuk dari beberapa zat aslinya, yang disebut pereaksi.
Biasanya suatu reaksi kimia disertai oleh kejadian – kejadian fisis,
seperti perubahan warna, pembentukan endapan atau timbulnya gas.
Secara umum dikenal 5 macam reaksi yaitu :
1. Reaksi kombinasi
Reaksi dua zat atau lebih zat (baik unsur atau senyawa) yang bereaksi membentuk satu hasil reaksi.
Beberapa jenis reaksi kombinasi
a. Logam + bukan logam → senyawa biner
b. Bukan logam + oksigen → oksida bukan logam
c. Oksida logam + air → hidroksida logam (basa)
2. Reaksi pertukaran
Kebanyakan dari jenis reaksi salah satu pereaksinya adalah logam yang akan menggantikan ion logam lain dari larutan. Contoh :
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
3. Reaksi netralisasi
Reaksi
netralisasi terjadi pada suatu asam atau oksida asam bereaksi dengan
basa atau oksida basa membentuk garam dan air. Contoh :
Asam + Basa → Garam + Air
4. Metatesis
Reaksi penggantian ganda, yang mana dua senyawa saling berganti ion atau ikatan untuk membentuk senyawa yang berbeda.
NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl
Ciri – ciri terjadinya reaksi :
o Menghasilkan endapan
o Menghasilkan perubahan warna
o Menghasilkan gas / gelembung
o Perubahan suhu
o Baunya
Ada
empat jenis reaksi yang dilakukan dalam percobaan ini yaitu reaksi
kombinasi, reaksi dekomposisi, reaksi substitusi dan reaksi metatesis
(penggantian ganda).
Percobaan
pertama adalah reaksi kombinasi. Alat dan bahan yang digunakan adalah
aluminium foil. Cara kerjanya yaitu aluminium foil dibakar sisinya
dengan pembakar spiritus. Sisi yang lainnya dijepit dengan gegep.
Setelah dibakar terjadi perubahan pada aluminium foil, dimana terlihat
perubahan warna yang menandakan terjadinya reaksi yaitu dari sebelumnya
berwarna perak berubah menjadi abu – abu keemasan.
Percobaan kedua adalah reaksi dekomposisi. Alat dan bahan yang digunakan adalah pembakar spiritus, tabung reaksi, gegep, KBrO3 dan KBr dan korek api sebagai penanda terjadinya reaksi. Cara kerjanya adalah masukkan KBrO3
dan KBr dalam masing – masing tabung reaksi secukupnya, lalu dijepit
dengan gegep dan kemudian dibakar diatas pembakar spiritus, dinyalakan
korek api dan disimpan diatas tabung reaksi dan dilihat apakah terjadi
reaksi. Reaksi yang terjadi pada korek api yang disimpan diatas KBrO3, nyala api dari korek api semakin besar, sedangkan KBr menyala seperti biasa saja. Hal ini terjadi akibat KBrO3 tadi bereaksi menghasilkan KBr + O2, dimana O2
inilah yang menyebabkan nyala api lebih membesar dan juga terlihat
adanya uap pada tabung reaksi yang membuat sampel terlihat terangkat
keatas. Pada KBr tidak terjadi perubahan pada nyala api karena
senyawanya tidak mengandung O2.
Percobaan ketiga yaitu reaksi substitusi. Alat dan bahan yang digunakan adalah 6 buah tabung reaksi, Fe + H2SO4, Fe + NaOH, Fe + HCl, Al + H2SO4,
Al + NaOH, Al + HCl. Cara kerjanya adalah dimasukkan masing – masing
sampel pada tabung reaksi, lalu dikocok dan diamati perubahan yang
terjadi. Pada sampel Fe + H2SO4 terjadi perubahan timbul gelembung / gas dan terdapat endapan perak, hal ini terjadi karena Fe + H2SO4 → Fe SO4 + 2H+. Pada sampel Fe + NaOH tidak terjadi perubahan warna karena Fe + NaOH → Fe(OH)3 + Na+.
Pada sampel Fe + HCl terjadi reaksi dilihat dengan adanya gelembung /
gas, warnanya berubah menjadi abu – abu dan pada tabung reaksi berubah
menjadi panas. Pada sampel Al + H2SO4 terjadi
reaksi yaitu ditandai dengan bau menyengat yang keluar dari tabung
reaksi. Pada sampel Al + HCl tidak terjadi reaksi apa – apa .
Percobaan
keempat yaitu reaksi metatesis. Alat dan bahan yang digunakan adalah 6
tabung reaksi untuk menyimpan sampel dimana sampel yang digunakan adalah
HCl + NaOH, FeCl + NaOH, KBr + AgNO3, NaCl + AgNO3, CaCl2 + H2SO4, AgNO3 + HCl, rak tabung reaksi untuk menyimpan tabung reaksi, pipet tetes untuk mengambil dan menyimpan sampel pada tabung reaksi.
Adapun
cara kerja dari reaksi metatesis, pertama – tama disiapkan alat dan
bahan yang akan digunakan. Diambil 6 btabung reaksi dan masing – masing
tabung reaksi diberi label yang bertuliskan berbagai reaksi – reaksi
berikut : HCl + NaOH, FeCl + NaOH, KBr + AgNO3, NaCl + AgNO3, CaCl2 + H2SO4 dan AgNO3 +
HCl. Diambil masing – masing sampel diatas dengan menggunakan pipet
tetes lalu dimasukkan kedalam masing – masing tabung reaksi. Dan
dikocok, lalu didiamkan pada rak tabung reaksi selama beberapa menit dan
diamati perubahan yang terjadi, apakah terjadi reaksi atau tidak dan
dicatat hasilnya. Hasil yang didapatkan untuk sampel HCl + NaOH tidak
terjadi reaksi karena HCl + NaOH → NaCl + air (H2O), pada sampel FeCl + NaOH → Fe(OH)3 + NaCl, pada tabung reaksi berubah menjadi sedikit panas. Pada sampel KBr + AgNO3 terjadi perubahan reaksi ditandai dengan warna menjadi hijau dan terjadi endapan. Reaksi KBr + AgNO3 → KNO3 + AgBr. Pada sampel NaCl + AgNO3 terjadi reaksi ditandai dengan adanya endapan putih dan tabung reaksi terasa panas. Pada sampel NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl. Pada sampel CaCl2 + H2SO4 terjadi
perubahan reaksi ditandai dengan perubahan warna pada sampel dimana
dari bening menjadi putih dan tabung reaksi terasa panas. Pada sampel
ini terjadi reaksi CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HCl. Pada sampel AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3 tidak terjadi reaksi.
Pada
reaksi kombinasi, Aluminium foil setelah dibakar berubah menjadi abu –
abu keemasan, hal ini berarti Al sudah bereaksi dengan O2 sehingga menjadi Al2O3 (4Al + 3O2 → 2Al2O3). Hal ini serupa dengan literatur yakni Aluminium foil dibakar akan menghasilkan senyawa baru yaitu Al2O3.
Pada
reaksi dekomposisi, untuk amonium karbonat setelah dipanaskan dan
diletakkan kertas lakmus dimulut tabung reaksi akan berubah kertas
lakmus merah menjadi biru dan juga bau amonia muncul, hal ini menandakan
(NH3)2CO2 sudah bereaksi dan berubah menjadi 2NH3 + CO2 dimana NH3 bersifat basa. Untuk KBrO3, nyala api makin membesar ketika dipanaskan. Hal ini berarti KBrO3 terdekomposisi menjadi KBr + O2 sehingga O2 membesarkan nyala api sedangkan pada KBr terdekomposisi menjadi K+ + B- (tidak ada O2).
Pada reaksi substitusi, untuk Fe + H2SO4 terjadi reaksi ditandai dengan gelembung dan ada endapan perak dimana membuktikan Fe + H2SO4 tersubstitusi menjadi FeSO4 + 2 H+
(A + BC → AC + B). Untuk Fe + NaOH ≠ karena Fe tidak bisa mereduksi Na
yang ada disebelah kanan. Pada sampel Fe + HCl terjadi perubahan warna
menjadi warna abu – abu. Hal ini menandakan bahwa Fe + HCl bereaksi
menjadi FeCl3 + H+. Pada sampel Al + H2SO4 terjadi reaksi dilihat dari bau yang menyengat (Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H+). Pada sampel Al + NaOH → Al(OH)3 + Na+ dilihat dari hasil reaksinya dimana adanya gelembung. Dan pada Al + HCl ≠.
Pada
sampel HCl + NaOH, larutan terlihat jernih dan seakan – akan tidak
terlihat bereaksi. Hal ini disebabkan karena apabila HCl ditambahkan
NaOH maka akan menjadi NaCl + H2O dimana NaCl adalah garam
yang larut dalam air sehingga praktikan tidak dapat membedakan apakah
sudah terjadi reaksi atau belum. Kita dapat melihat HCl + NaOH bereaksi
apabila konsentrasinya 0,6 M maka reaksi yang akan terjadi menyebabkan
tabung reaksi panas.
Pada sampel AgNO3 + HCl, larutan terlihat jernih dan seakan – akan tidak terlihat bereaksi. Hal ini disebabkan karena apabila AgNO3 ditambahkan HCl maka akan menjadi AgCl + HNO3 dimana AgCl adalah garam dan HNO3 adalah senyawa asam. Jadi kedua larut sehingga tidak terlihat reaksinya.
Deret Volta
K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cu, Fe, N, CO, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, dan Au.
Ket
: semakin kekanan semakin mudah direduksi dan sukar dioksidasi.
Sebaliknya semakin kekiri, semakin mudah dioksidasi dan sukar direduksi.
Tanda – tanda terjadinya reaksi kimia adalah sebagai berikut :
1. Terjadi perubahan warna
Pada
reaksi kimia, reaktan diubah menjadi produk. Perubahan yang terjadi
dapat disebabkan adanya pemutusan ikatan – ikatan antar atom reaktan dan
pembentukan ikatan baru yang membentuk produk. Untuk memutuskan ikatan
diperlukan energi. Untuk membentuk ikatan yang
baru dilepaskan sejumlah energi. Jadi pada reaksi kimia terjadi
perubahan energi seperti pada reaksi substitusi dimana Fe + H2SO4 menjadi warna perak. Pada reaksi metatesis yaitu pada sampel KBr + AgNO3 warna menjadi hijau, reaksi kombinasi Alfol dari warna perak menjadi abu- abu keemasan.
2. Terjadi perubahan suhu
Reaksi
kimia yang menghasilkan energi dalam bentuk panas disebut dengan reaksi
eksotermia, sedangkan reaksi yang menyerap panas disebut reaksi
endotermia. Pada reaksi eksotermis, terjadi perpindahan energi panas
dari sistem ke lingkungan. Pada reaksi endotermis terjadi perpindahan
energi panas dari lingkungan ke sistem. Seperti pada reaksi substitusi,
sampel Fe + HCl, tabung reaksi dirasakan panas, pada reaksi metatesis
sampel NaCl + AgNO3, CaCl2 + H2SO4
tabung reaksi dirasakan panas. Hal ini berarti terjadi pengikatan
energi yang mengakibatkan tabung reaksi panas / terjadi reaksi
(endotermis). Sedangkan pada Al + NaOH tabung reaksi dingin, hal ini
berarti terjadi proses eksotermis.
3. Terjadi endapan
Ketika
mereaksikan dua larutan dalam sebuah tabung reaksi, kadang – kadang
terbentuk suatu senyawa yang tidak larut, berbentuk padat, dan terpisah
larutannya. Padatan itu disebut dengan endapan (prespitat) seperti pada
reksi substitusi yaitu pada sampel Fe + H2SO4 terdapat endapan, pada sampel KBr + AgNO3 terdapat endapan.
4. Terjadi pembentukan gas
Secara
sederhana, dalam reaksi kimia adanya gas yang berbentuk ditunjukkan
dengan adanya gelembung – gelembung dalam larutan yang direaksikan.
Adanya gas dapat diketahui dari baunya yang khas seperti pada reaksi
substitusi yaitu pada sampel Fe + H2SO4, pada sampel Fe + HCl, pada sampel Al + NaOH dan Al + H2SO4.
Adapun
kesalahan – kesalahan yang sering digunakan dalam percobaan adalah
kesalahan dalam pemasukan jumlah sampel contohnya pada reaksi metatesis
sampel dimasukkan adalah 1 : 1, kesalahan pengamat yang kurang teliti
dalam melihat perubahan reaksi yang terjadi
Adapun
hubungan jenis – jenis reaksi kimia dengan farmasi yaitu dalam
pembuatan obat – obat sintetik seperti yang kita ketahui bahwa sumber
daya alam sekarang ini sudah menipis, sehingga diciptakanlah obat
sintetis dimana obat tersebut adalah hasil reaksi senyawa – senyawa yang
menghasilkan senyawa baru yang digunakan sebagai obat dan adapun setelah
dikonsumsi, obat tersebut akan bereaksi dalam tubuh dengan cara gugus –
gugus yang ada pada obat akan diterima oleh reseptor, kemudian akan
berefek pada sumber rasa sakit.
Langganan:
Postingan (Atom)