Gambar Sampul Kimia · Kimia Material
Kimia · Kimia Material
Yayan Sunarya, Agus Setiabudi

29/08/2021 16:10:35

SMA 10 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman
175Kimia TerapanTujuan ditumbuhkembangkannya ilmu Kimia adalah untukmeningkatkan taraf hidup manusia melalui penemuan dan pengembanganmaterial-material baru (new materials) sehingga tercapai kesejahteraan,kenyamanan, dan keindahan yang didambakan setiap individu. Denganberkembangnya material-material baru, hidup terasa menjadi serba praktis,mudah, dan instan. Namun, pengembangan material baru perlu didukungoleh teknologi sehingga terjalin kerja sama antara perkembangan ilmuKimia dan teknologi secara sinergi.Dalam kehidupan sehari-hari, manusia sangat bergantung padaproduk-produk yang mengandung komposisi kimia tertentu untukmemenuhi kebutuhannya. Apakah kegunaan dari senyawa kimia yangterkandung di dalam produk sehari-hari? Pelajarilah bab ini dengan baikagar Anda dapat memahaminya.A. Kimia MaterialB. Kimia dalamPertanianC. Kimia dalamMakanandan Obat-obatanmenjelaskan kegunaan dan komposisi senyawa hidrokarbon dalam kehidupansehari-hari dalam bidang pangan, sandang, papan, perdagangan, seni dan estetika.Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:memahami sifat-sifat senyawa organik atas dasar gugus fungsi dan senyawamakromolekul.Hasil yang harus Anda capai:Bab10Material-material baru diciptakan agar hidup manusia lebih praktis.Sumber:Sougou Kagashi
176Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XA.Kimia MaterialSejak dimulainya era kimia modern pada abad ke-19, para pakarkimia telah mengembangkan material baru dan juga memproses materialyang terdapat di alam (natural product) untuk dijadikan fiber, pelapis,perekat, dan material-material dengan sifat-sifat listrik, magnetik, danoptik tertentu. Saat ini, kita telah memasuki era millennium denganteknologi tinggi. Teknologi ini dapat dimanfaatkan guna menemukandan mengembangkan material baru yang berguna. Beberapa contohmaterial baru yang dapat memengaruhi kehidupan dan peradaban manusiapada masa sekarang dan akan datang, misalnya sebagai berikut.1.Display panel datar yang menggantikan tabung sinar katode (CRT)pada televisi dan monitor komputer.2.Bahan berskala nanometer (nanomaterial) yang mampu menyimpaninformasi besar dengan volume kecil (seperti: hardisk, flashdisk).3.Material pengganti bagian-bagian tubuh (biomaterial), seperti penguat(penyambung) lutut dan pinggul.4.Baterai generasi baru dan desain sel bahan bakar yang memungkinkanmunculnya mobil bertenaga listrik yang hemat energi dan ramahlingkungan.1.Kristal CairKristal cair merupakan materi yang sangat menarik dengan sifat-sifat di antara cairan sejati dan kristal padat. Kristal cair yang dikenalsekarang merupakan hasil pekerjaan seorang peneliti Austria, FrederickReinitzer beberapa abad lalu. Pada beberapa tahun terakhir, kristal cairmasih terus dikembangkan oleh kalangan praktisi untuk diterapkan mulaiuntuk sensor suhu, layar kalkulator, sampai monitor televisi dan komputer(LCD = liquid crystal display) (perhatikan Gambar 10.1).a.Gejala Kristal CairZat padat kristalin umumnya memiliki struktur molekul yang teratur.Jika zat padat ini dipanaskan sampai mencair, gaya antarmolekul akanpecah dan molekul-molekul bergerak secara acak (random).Pada 1888, Reinitzer menemukan bahwa senyawa organik, kolesterolbenzoat memiliki sifat yang tidak wajar. Jika kolesterol benzoat dipanaskansampai meleleh pada suhu 145°C, terbentuk cairan seperti susu. Pada179°C, cairan seperti susu itu tiba-tiba bening. Ketika didinginkan terjadiproses sebaliknya. Pada 179°C, cairan bening berubah menjadi sepertisusu dan memadat pada 145°C (perhatikan Gambar 10.2).Perubahan fasa dari padat menjadi cair dari kolesterol benzoat tidaklangsung, tetapi melalui fasa antarmadya dahulu. Fasa antarmadya adalahfasa kristal cair, yaitu sebagian molekul memiliki struktur padat danGambar 10.1Material kristal cair dipakai padalayar monitor laptop.Sumber:Chemistry The Central Science, 20001.Tuliskan kandungan senyawa-senyawa dalam obat sakit kepala.2.Tuliskan kandungan senyawa dalam makanan ringan, penyedap rasa, danpenambah aroma.3.Tuliskan kandungan senyawa dalam pupuk dan pestisida.4.Apakah yang Anda ketahui tentang polimer?Tes Kompetensi Awal
177Kimia Terapanb.Jenis Fasa Kristal cairFasa-fasa yang terjadi pada kristal cair bergantung pada suhu. Jenis-jenis fasa kristal cair adalah sebagai berikut.1)Fasa nematik, yaitu fasa pada kristal cair yang paling sederhana danterbentuk kali pertama ketika didinginkan. Dalam fasa inikecenderungan molekul (orientasi) sejajar pada arah tertentu, tetapiujung-ujungnya molekul tidak beraturan, seperti pada cairan biasa.2)Fasa smektik, yaitu fasa kedua dari kristal cair. Bentuk orientasismektik bisa bermacam-macam. Dua di antaranya adalah bentuksmektik A dan smektik C , seperti yang ditunjukkan pada Gambar10.3. Dalam fasa smektik terdapat orientasi yang beraturan.3)Fasa kolesterik, yaitu fasa ketiga dari kristal cair. Nama fasa diambildari fakta bahwa kristal ini umumnya berasal dari molekul kolesterol.Pada suhu rendah, kristal cair akan membeku membentuk padatankristalin. Orietansi molekul membentuk kisi kristal tiga dimensi yangberaturan.Orientasi molekul berubah secara beraturan dari bidang ke bidangmembentuk susunan heliks. Jarak antara bidang dan orientasi yang samadinamakan bumbungan (pitch, P).(a)(b)Gambar 10.2a.Lelehan kolesterol benzoatdi atas 179°C (bening)b.Kolesterol benzoat antarasuhu 179°C dan 145°C,terbentuk fasa kristal cairseperti susuSumber:Chemistry The Central Science, 2000sebagian bergerak bebas seperti cairan. Oleh karena beraturan sebagian,kristal cair dapat menjadi sangat kental dan memiliki sifat-sifatantarmadya antara fasa padat dan fasa cair. Daerah antarmadya iniditandai oleh suhu transisi yang tegas, seperti yang dilakukan Reinitzer.Pemanfaatan kristal cair ini didasarkan pada fakta bahwa gaya antar-molekul lemah yang mempertahankan molekul tetap bersama di dalam kristalcair. Kristal cair sangat mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu, tekanan, danmedan magnet.Cairan normalFasa smektik CFasa nematikFasa smektik AGambar 10.3Jenis fasa kristal cairSumber:Chemistry The Central Science, 2000Kata KunciFasa antarmadyaFasa nematikFasa smektikFasa kolesterikKristal cairSusunan heliks
178Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XGambar 10.4Pitch (P) adalah jarak bidangdengan orientasi sama.Sumber:Chemistry The Central Science, 2000Fasa kristal cair kolesterol dapat mendifraksi cahaya sangat kuatdengan panjang gelombang sebanding dengan bumbungan. Jika suhuberubah, nilai bumbungan juga berubah sehingga warna cahaya yangterdifraksi dapat digunakan sebagai sensor suhu.Struktur molekul kristal cair umumnya memiliki bentuk molekul yangmemanjang dan bersifat tegar. Artinya, tidak membentuk lipatan-lipatan,seperti ditunjukkan pada Gambar 10.5.CH3OHCNC4H9H2CHNCOC2H5OH3COO COCOOOCH3Gambar 10.5Struktur molekul kristal cairpada kolesterol benzoatSumber:Chemistry The Central Science, 2000c.Prinsip Kerja Kristal CairOrientasi tertentu dari kristal cair sangat peka, terutama padapermukaan yang bersentuhan atau adanya medan listrik dan medanmagnet. Kepekaan ini menjadi dasar penggunaan kristal cair dalam bahanlayar elektronik.Jika kristal cair nematik ditempatkan dalam suatu sel denganorientasi tertentu, filter polarisasi ditempatkan agar hanya cahaya denganpolarisasi tertentu yang dapat melewatinya. Tanpa medan listrik, cahayaakan dilewatkan melalui kristal cair dan filter. Cahaya ini akandirefleksikan oleh cermin sehingga tayangan yang muncul berwarna putihseperti pada Gambar 10.6 (a).Jika medan listrik diterapkan ke dalam bagian yang akan ditayangkan,orientasi molekul akan diperkuat dalam daerah itu dan menimbulkanperbedaan polarisasi cahaya. Cahaya yang berotasi ditahan oleh filterkedua dan pada bagian yang akan ditayangkan muncul warna hitam,seperti pada Gambar 10.6 (b).Gambar 10.6a. Prinsip kerja kristal cair sebelumdiberi medan listrikb. Prinsip kerja kristal cair setelahdiberi medan listrikBidang polarisasiFilter polarisasiBaterai (voltage)CerminCermin(a)(b)
179Kimia Terapan2.PolimerMenurut Jons Jacob Berzelius, senyawa dengan rumus empiris sama,tetapi massa molekulnya berbeda dinamakan polimer. Polimer didefinisikansebagai senyawa dengan massa molekul besardan merupakan gabungan darimonomer-monomer pembentuknya.Polimer yang berasal dari alam disebut polimer alam. Polimer yangdapat dibuat di laboratorium maupun diproduksi dalam jumlah besar diindustri, dikenal dengan polimer sintetik.a.Polimer AlamPolimer yang terjadi secara alami dikenal sebagai polimer alam, sepertiselulosa, protein, dan karet alam. Berikut dibahas secara lebih terperincimengenai polimer alam.1) SelulosaSelulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dindingsel tanaman. Selulosa merupakan polimer yang terbentuk dari monomerβ–D–glukosa melalui ikatan β(14) glikosidik. Panjang rantai beragam,dari ratusan sampai ribuan unit glukosa.Kayu mengandung sekitar 50% berat selulosa dan kapas hampir 90%mengandung selulosa. Selulosa dari serat kayu mengandung banyak pengotoryang dapat dimurnikan dengan cara melarutkannya ke dalam campuranNaOH dan CS2. Dalam proses pelarutan ini akan terbentuk cairan kental.Jika cairan kental itu dimasukkan ke dalam pipa berpori pada bak asam,dihasilkan fiber selulosa yang dikenal sebagai rayon. Proses serupa digunakanuntuk membuat film tipis selulosa yang dikenal sebagai kertas selofan.Pada setiap monomer selulosa mengandung tiga gugus –OH yang dapatbereaksi dengan asam nitrat membentuk ester nitrat dan dikenal denganselulosa nitrat. John Wesley Hyatt (1869) menemukan bahwa campuranselulosa nitrat dan yang dilarutkan dalam alkohol menghasilkan plastikyang dinamakan seluloid. Selulosa nitrat atau seluloid digunakan sebagaibahan baku pembuatan sisir hingga bola bilyar. Selulosa nitrat mudahterbakar sehingga saat ini sudah banyak digantikan oleh plastik jenis lain.Mengapa layar monitor laptop tidak boleh disentuh? Hubungkan dengan strukturmolekul dari kristal cair.Kegiatan InkuiriJika medan listrik dimatikan, molekul kristal cair kembali ke orientasisemula secara cepat dan tayangan kembali putih. Jam digital, kalkulator,monitor komputer laptop, layar TV lebar, dan bahan tayangan lainmenggunakan aplikasi seperti ini.CCCCOCHHHCH2OHHHOHOHOHCCOCCCHHHOHOCH2OHHHHOCCCCOCHHHCH2OHHHOHOHCCOCCCHHHOHCH2OHHHHOOHOHOHCCCCOCOHHHOHHCH2OHOHHHOGambar 10.7Monomer selulosa(β-D-glukosa).SekilasKimiaCharles Goodyear(1800–1860)Charles Goodyear merupakanseorang penemu asal Amerika. Diamemanaskan karet dengan sulfurdan menemukan bahwa karet initetap fleksibel pada kisarantemperatur tertentu. Diamenamakan proses ini dengan"vulkanisasi", diambil dari namadewa Romawi yangmenggambarkan api (vulcan).Sumber:Jendela Iptek: Kimia, 1997
180Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XDiskusikan dengan teman-teman Anda, persamaan dan perbedaan antara selulosadan pati (amilum).Kegiatan Inkuiri2) Karet AlamKaret alam tersusun atas satuan monomer cis–1,4–isoprena denganpanjang rantai rata-rata sekitar 5.000 satuan isoprena. Masalah utama karetalam adalah taktisitas atau cara penyusunan polimer yang teratur (isotaktik).Masalah taktisitas karet alam dapat diselesaikan oleh CharlesGoodyear (1839). Dia menemukan metode vulkanisasi karet alam denganbelerang sehingga karet alam dapat diubah elastisitasnya. Vulkanisasi karetalam melibatkan pembentukan ikatan silang –S–S– di antara rantaipoliisoprena. Vulkanisasi karet berguna untuk menghasilkan karet alamdengan derajat elastisitas sesuai harapan.Pada vulkanisasi karet alam, penyisipan rantai-rantai pendek dariatom belerang akan mengikat secara silang di antara dua rantai polimerkaret alam. Jika jumlah ikatan silang relatif besar, polimer dari karetalam menjadi lebih tegar.b.Polimer SintetikHampir semua peralatan terbuat dari bahan polimer, mulai dari alat-alat dapur sampai alat picu jantung buatan. Sampai saat ini, penelitiandan pengembangan bahan polimer masih terus dilakukan dalam upayamenemukan aneka penerapan bahan polimer. Sesuai dengan mekanismepembuatannya, polimer sintetik tinggi dapat digolongkan menjadi polimeradisi dan polimer kondensasi.1) Polimer AdisiPolimer adisi adalah polimer yang terjadi melalui reaksi adisi, yaitureaksi yang melibatkan senyawa yang mengandung ikatan rangkap,kemudian diubah menjadi ikatan tunggal. Contoh polimer adisi adalahCH2CCH3CHH2CCH2CH3CCH2CHCH2CH3CCH2CHCH2CCH3CH2CHH2CCCH3CHCH2cis-1,4-isoprenaH2CCH3CSCSH2CHH2CCH3CCHH2CSCSCH2CH3CHH2CH2CCH3CCH2CHGambar 10.8Pada vulkanisasi karet alam,makin banyak ikatan silang,makin tegar karet yangterbentuk
181Kimia Terapanpolietilen (PE), polipropilen (PP), politetrafluoroetilen, polivinilklorida (PVC),dan akrilik.a) Polietilen (PE)Secara kimia, PE sangat inert. Polimer ini tidak larut dalam pelarutapapun pada suhu kamar, tetapi dapat menggembung dalam cairanhidrokarbon (bensin) dan karbon tetraklorida (CCl4). PE tahan terhadapasam dan basa, tetapi dapat rusak oleh asam nitrat pekat. Jika dipanaskansecara kuat, PE membentuk ikatan silang yang diikuti oleh pemutusanikatan secara acak pada suhu lebih tinggi, tetapi tidak terdepolimerisasi.PE dibagi menjadi dua jenis, yaitu PE kerapatan tinggi (HDPE) dan PEkerapatan rendah (LDPE) seperti di tunjukkan pada Gambar 10.9. PlastikHDPE bersifat kenyal, tidak mudah sobek, dan tahan terhadap kelembapan.Bahan kimia plastik HDPE banyak digunakan untuk pembungkus, dus, isolatorlistrik, pelapis kabel, dan lain-lain.Gambar 10.9LDPE dan HDPEb) Polipropilen (PP)Plastik PP bersifat tegar dan stabil terhadap panas, tekanan,rengkahan, dan bahan kimia. Plastik PP lebih kuat dari PE. PP banyakdigunakan untuk botol kemasan karena dapat dibentuk lebih tipis. Kursiplastik yang dapat ditumpuk juga terbuat dari PP.LDPEHDPEH2CH2CSumber:Heinemann Advance Science: Chemistry, 2000Struktur polietilenDapat dipotong dengan mudahTidak pecahDapat dilipatTenggelam dalam airMenjadi lunak akibat panasSifatHDPETabel 10.1Sifat-Sifat Fisik Polietilen×××LDPE×PolietilenF2CF2CH2CHCCH3c) Politetrafluoroetilen (Teflon)Politetrafluoroetilen tahan terhadap korosi dan pelarut organik. Darihasil pengujian, hanya lelehan logam alkali atau alkali yang dilarutkandalam amonia yang dapat mendegradasi polimer ini. Politetrafluoroetilenbanyak digunakan untuk insulator listrik, peralatan kimia, dan peralatanrumah seperti pada Gambar 10.10 sebab tahan terhadap air dan suhutinggi hingga 350°C.Struktur polipropilenStruktur politetra fluoroetilenTerdapat lima buah polimer:1. polivinilasetat;2. selulosa;3. poliisoprena;4. polivinilklorida;5. polietena.Polimer alam adalah ...A.1 dan 2B.1 dan 3C.2 dan 3D.3 dan 4E.4 dan 5Pembahasan1.Polimer sintetik2.Polimer alam3.Polimer alam4.Polimer sintetik5.Polimer sintetikJadi, nomor 1 dan 2 adalah polimeralam. Jawaban adalah (C)Ebtanas 2000Kata KunciBakelitMonomerTaktisitasMahir Menjawab
182Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas Xd) Polivinilklorida (PVC)Sekitar 20% klorin digunakan untuk membuat monomer vinilklorida(CH2=CHCl), sebagai bahan baku plastik poliviliklorida (PVC).Substituen klorin pada rantai polimer menjadikan PVC lebih tahanterhadap api dibandingkan PE.Plastik PVC memiliki gaya tarik antara rantai polimer sehinggameningkatkan kekerasan plastik jenis ini. Sifat-sifat PVC dapatdivariasikan sesuai fungsinya dengan cara mengubah sifat keplastisan,stabilisasi, pengisi, dan celupannya sehingga menjadikan PVC sebagaiplastik serbaguna.e) Polimetilmetakrilat (Polimer Akrilik)Salah satu polimer akrilik adalah polimetilmetakrilat (PMMA),dikomersialkan dengan nama dagang Lucite dan Plexiglass. PMMA berupakristal bening yang sangat ringan sehingga banyak digunakan untukjendela pesawat terbang dan lensa cahaya. PMMA yang sangat transparandigunakan untuk contact lens seperti pada Gambar 10.11.Gambar 10.10TeflonSumber:Sougou KagashiPEPPPVCPS (polistiren)Te f l o nPMMAPolimerTabel 10.2Produk dari Polimer SintetikKantong plastik, lembaran plastik, dan alat-alat dapurBotol, jeriken, dan kursiPipa air, waterproof, isolasi listrik, dan rak susunKemasan (tempat minum) bantalan, dan styrofoamPot, alat dapur, dan wadahPengganti gelas/kacaProdukPPMAGambar 10.11PPMA digunakan untuk lensakontak.Sumber: Sougou KagashiH2CCCH3COOCH32) Polimer KondensasiPolimer kodensasi yaitu polimer yang terbentuk melalui reaksikondensasi. Reaksi ini melibatkan pembentukan senyawa tidak jenuhdari senyawa jenuh. Plastik sintetis pertama adalah bakelit, yangdikembangkan oleh Baekland (1905). Monomer bakelit merupakan hasilreaksi formaldehid (H2CO) dan fenol (C6H5OH) membentuk fenoltersubstitusi. Pada suhu di atas 100°C, fenol-fenol ini terkondensasimembentuk polifenoksi. Polifenoksi digunakan untuk membuat asesoris,seperti gantungan kunci. Untuk pengerasnya digunakan katalis.Carothers dan koleganya (1920) menemukan rumpun polimerkondensasi yang dikenal sebagai poliamida dan poliester. Poliamida diperolehmelalui reaksi diasilklorida dan diamina.Alkohol merupakan senyawa organikyang mengandung gugus –OHterikat pada atom karbon.Alcohol is organic compound whichhave –OH function groups bondingto carbon atom.NoteCatatan
183Kimia TerapanFiber sintetik yang pertama dibuat adalah nilon. Fiber ini dapat dilihatdengan cara menuangkan larutan heksametilen diamina dalam pelarutair ke dalam larutan adipoilklorida dalam pelarut CH2Cl2. Heksametilendiamin AdipoilkloridaHN(CH2)6NHC(CH2)4COOnNilon–6,6Polimer nilon-6,6 terbentuk pada antarmuka antara kedua fasapereaksi membentuk film tipis. Jika film itu disentuh, kemudian ditarik,akan tampak serat nilon seperti benang (perhatikan Gambar 10.12).Polimer tersebut dinamakan nilon–6,6 sebab polimer dibentuk daridiamin yang memiliki enam atom karbon dan adipoil yang jugamengandung enam atom karbon.Polikarbonat terbentuk melalui polimerisasi esterkarbonat dan suatualkohol. Polikarbonat yang dihasilkan dipasarkan dengan nama dagang Lexan.Lexan memiliki ketahanan tinggi terhadap panas dan cuaca sehinggabanyak digunakan untuk pengaman gelas, rangka jendela, dan helm.H2N (CH2)6 NH2+(CH2)4CCOOClClPoliester dibuat melalui reaksi alkil diasilklorida dengan dihidroksi.Reaksi polimerisasinya adalah sebagai berikut.FasaSumber: Sougou KagashiGambar 10.12Nilon–6,6.PolikarbonatOCOOCHOOHCH3CH3OCOCOOCH3CH3+⎯⎯SekilasKimiaWallace H. Carothers(1896–1937)Carothers menggunakan dualarutan kimia (asam dan diamin)untuk membuat nilon-6,6. Jika kedualarutan ini dipertemukan, cairantersebut dapat ditarik menjadibenang-benang yang lebih kuatdaripada serat-serat alami.Penemuan ini memberidukungan besar terhadap industritekstil dan mengakibatkan terjadinyarevolusi dalam pabrik kain.Sumber:Jendela Iptek: Kimia, 1997(CH2)xH2NNH2(CH2)xCCOOClCl(CH2)xHNNH C(CH2)xOCO+Alkilen diaminaAlkilen diasilkloridapoliamida+(CH2)xHOOH(CH2)xCCOOClCl(CH2)xOOC(CH2)xCOOAlkilen dihidroksiAlkilen diasilkloridaPoliester3.KeramikKeramik adalah material-material padat anorganik nonlogam.Material tersebut dapat berupa kristalin atau nonkristalin. Keramiknonkristalin meliputi gelas dan material lain dengan struktur tidakberaturan (amorf), sedangkan yang kristalin memiliki struktur beraturan.Bagaimana terjadinya reaksi adisi dan reaksi kondensasi dalam senyawa organik?Diskusikan dengan teman sekelas Anda.Kegiatan Inkuiri
184Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XKeramik dapat memiliki struktur jaringan kovalen, ikatan ion, ataugabungan keduanya. Secara umum bersifat keras, getas, dan stabilterhadap suhu sangat tinggi. Contoh umum keramik, misalnya semen,keramik cina, bata tahan api, insulator listrik, dan suku cadang mesinseperti Gambar 10.11.Bahan-bahan keramik berasal dari berbagai bahan kimia meliputisilikat, oksida logam, karbida (karbon dan logam), nitrida (nitrogen danlogam), atau alumina (Al2O3). Simak Tabel 10.13 untuk mengetahuisifat-sifat bahan keramik.Al2O3SiCZrO2BeOBaja lunakMaterialTabel 10.3Sifat-Sifat Bahan Keramik dengan Baja Lunak Sebagai Pembanding20502800266025501370Titik Leleh(°C)3,83,25,63,07,9Kerapatan(g/cm3)99895Kekerasan(Mohs)3465244017ModulusElastisitas8,14,36,610,415KoefisienTermalGambar 10.13Suku cadang mesin yang dibuatdari keramik silikon nitride(Si3N4) menggantikan logam.Sumber:Chemistry The Central Science,2000a.Aplikasi KeramikObjek-objek keramik banyak yang lebih tegar dan kuat ketikadibentuk dari campuran kompleks dua atau lebih material. Campuranseperti ini dinamakan komposit. Komposit lebih efektif dibentuk melaluipenambahan fiber keramik ke dalam material keramik. Pembentukan fiberkeramik dapat diilustrasikan, misalnya dengan silikon karbida (SiC) ataukarborundum.Komposit keramik secara luas digunakan sebagai alat pemotong logam.Misalnya, alumina diperkuat dengan silikon karbida yang digunakanuntuk memotong dan pengeras logam paduan berbasis nikel. Materialkeramik juga digunakan untuk roda penggiling dan ampelas sebabmemiliki kekerasan yang tinggi.Beberapa keramik, seperti kuarsa (kristal SiO2) merupakan piezoelektric. Kuarsa ini dapat membangkitkan potensial listrik jika bahantersebut ditekan secara mekanik.Salah satu kegunaan material keramik yang sangat populer adalahkeramik untuk lantai (tile ceramic) dengan permukaan mengkilap. Selainmemiliki nilai estetika yang indah, keramik juga dapat melindungi panasdari bumi sehingga lantai tetap terasa dingin.b.Keramik SuperkonduktorSuperkonduktor adalah bahan yang kehilangan tahanan listrik jikadidinginkan sampai suhu tertentu. Ini berarti, arus listrik yang mengalirpada bahan superkonduktor tidak akan kehilangan panas, tidak sepertiarus listrik dalam bahan konduktor biasa (banyak panas terbuang).Sekali arus dilewatkan ke dalam bahan superkonduktor, secara terus-menerus listrik mengalir tanpa batas dan tanpa hambatan. Sifat menariklainnya dari superkonduktor adalah memiliki diamagnetis sempurna yangmenolak semua medan magnet secara sempurna.SekilasKimiaKereta MagnetikKereta magnetik dengan materialsuperkonduktor mampu melajudengan kecepatan 450 km per jamdan penumpang merasa seakan-akannaik pesawat terbang. Keretamagnetik dapat dibuat berkattemuan material super-konduktorsuhu tinggi yang memiliki sifatdiamagnetik sempurna, menolakmedan magnet sehingga pergerakankereta tidak menempel pada relmelainkan melaju dengan melayang.Sumber:Chemistry The Central Science, 2000Sumber:Chemistry The Central Science, 2000
185Kimia TerapanSenyawa, seperti itrium-barium-tembaga oksida (YBa2Cu3O7) bersifatsuperkonduktor pada 95 K dan HgBa2Ca2Cu3O8+x memiliki tahanan nol pada1 atm dan 133 K. Superkonduktor dengan sifat-sifat dapat menghantarkanarus listrik dengan tahanan nol dapat menghemat energi di dalam banyakaplikasi, seperti generator listrik, motor listrik, dan pada chip komputeryang lebih cepat dan lebih kecil (perhatikan Gambar 10.14).Gambar 10.14Sel satuan dari superkonduktorYBa2Cu3O7 diaplikasikan padachip komputer.Sumber:Chemistry The Central Science, 2000Sumber:Chemistry For You, 20014.Film TipisFilm tipis kali pertama dikembangkan untuk tujuan seni dekorasiseperti pada Gambar 10.15. Pada abad ke-17, para seniman mempelajaribagaimana mengecat pola pada objek keramik dengan larutan garamperak, kemudian dipanaskan agar garam terurai meninggalkan film tipis.Saat ini, film tipis digunakan untuk tujuan dekorasi dan proteksi,membentuk konduktor, resistor, dan jenis-jenis film lainnya dalam sirkuitmikroelektronik. Film tipis dapat dikembangkan dari bahan-bahan meliputilogam, oksida logam, dan bahan organik.Film tipis tidak memiliki batasan dengan ketebalan tertentu, tetapiumumnya memiliki ketebalan antara 0,1–300 μm. Hal ini berbeda denganpelapisan seperti cat dan vernis yang secara umum lebih tebal.Agar film tipis berguna harus memiliki beberapa sifat-sifat berikut:a.harus stabil secara kimia dalam lingkungan yang diterapkan;b.melekat baik pada permukaan yang dilapisi;c.memiliki ketebalan yang homogen;d. dapat dimurnikan secara kimia atau komposisi kimianya dapatdikendalikan;e.memilki kerapatan imperfeksi rendah.Film tipis sangat penting dalam mikroelektronik, terutama digunakanuntuk konduktor, resistor, dan kapasitor. Film tipis secara luas digunakansebagai pelapis optik pada lensa untuk mengurangi refleksi cahaya daripermukaan lensa, sekaligus melindungi lensa (perhatikan Gambar 10.16a).Gambar 10.15Bangunan futuroscope (Prancis)dibuat dari kaca yang dilapisidengan film tipis logam untukmerefleksikan cahaya yang jatuhpadanya.Sumber:Sougou KagahiItriumBariumTembagaOksigenLapisan konduksi