384
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
Paralel F
APLIKABILITAS METODE DIFRAKSI SINAR-X UNTUK KARAKTERISASI PARTIKELNANO Suyanta Jurusan Kimia FMIPA UGM Sekip utara Kotak Pos 21 BlsYogyakarta 55281 e-mail :
[email protected] Hp: 085729639243 Abstrak Partikelnano adalah suatu partikel dengan ukuran 1-100 nm, yaitu antara ukuran atom atau molekul dengan ukuran material mikroskopik. Sifat-sifatnya yang unik menyebabkan bahan tersebut sangat prospektif karena dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang. Para peneliti terdahulu menegaskan bahwa tanpa adanya ligan penstabil partikelnano hanya dapat disintesis di dalam bahan inang (host material) yang memiliki struktur pori, rongga ataupun ruang antar lapis yang dapat membatasi pertumbuhan kristalnya. Dalam hal ini penulis berpendapat bahwa pada kondisi tertentu (misalnya konsentrasi prekursor yang relatif kecil) partikelnano juga bisa terbentuk di luar bahan inang walaupun tanpa ligan penstabil. Metode difraksi sinar-X dapat digunakan sebagai ”sidik jari” dalam identifikasi bahan-bahan yang memiliki keteraturan kisi, misalnya senyawa-senyawa kristal. Beberapa peneliti terdahulu belum sepakat mengenai aplikabilitas metode difraksi sinar-X untuk karakterisasi partikelnano, sebagian menyatakan bahwa partikelnano bisa dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X, sebaliknya sebagian yang lain menyatakan bahwa partikelnano tidak bisa dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X. Pendapat penulis bahwa partikelnano yang berukuran relatif besar masih dapat di deteksi dengan metode XRD, sedang yang sangat kecil (mendekati 1 nm) tidak lagi bisa dikarakterisasi dengan metode XRD sesuai dengan sebagian literatur. Kata kunci : Partikelnano, karakterisasi, Difraksi sinar-X.
PENDAHULUAN Partikelnano adalah suatu partikel dengan ukuran 1-100 nm, yaitu antara ukuran atom atau molekul dengan ukuran material mikroskopik. Sifat-sifatnya yang unik menyebabkan bahan tersebut sangat prospektif karena dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang. Partikelnano pada umumnya disintesis dengan menggunakan ligan penstabil untuk mencegah aglomerasi atau dengan menggunakan bahan inang yang memiliki struktur pori, rongga ataupun ruang antar lapis yang dapat membatasi pertumbuhan kristal. Metode difraksi sinar-X dapat digunakan sebagai ”sidik jari” dalam identifikasi bahanbahan yang memiliki keteraturan kisi, terutama senyawa-senyawa kristalin. Beberapa peneliti terdahulu berbeda pendapat mengenai aplikabilitas metode difraksi sinar-X untuk karakterisasi partikelnano. Sebagian peneliti berpendapat bahwa partikelnano bisa dikarakterisasi dengan [1,2,3,4] metode difraksi sinar-X , sebaliknya sebagian yang lain menyatakan bahwa partikelnano tidak [5,6,7,8] bisa dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X . Tentunya hal ini membingungkab dan perlu klarifikasi TUJUAN Berdasarkan pada uraian singakat pada pendahuluan tersebut di atas, maka kajian literatur dalam paper ini adalah bertujuan melakukan klarifikasi berdasarkan logika dan dengan menelusuri lebih banyak literatur untuk mengetahui apakah partikelnano dapat dikarakterisasi dengan metode XRD ataukah tidak. PEMBAHASAN Untuk mempermudah pemahaman masalah utama yang akan dibahas yaitu aplikabilitas metode difraksi sinar-x untuk karakterisasi partikelnano, maka terlebih dahulu perlu diingat kembali beberapa hal mendasar terkait dengan hal tersebut, yaitu mengenai prinsip dasar metoda difraksi sinarX dan masalah partikelnano. Metode difraksi sinar-X merupakan metode yang paling umum digunakan sebagai
”sidik jari” dalam identifikasi bahan-bahan kristalin. Metode ini menyediakan banyak informasi, yaitu yang terkait dengan dimensi sel satuan serta stuktur dan kemurnian [9] kristal . Informasi tersebut tersaji dalam suatu pola difraksi yang merupakan plot intensitas sinar difraksi sebagai fungsi sudut difraksi (2θ). Gelombang sinar-X yang biasa digunakan adalah radiasi karakteristik Kα dengan panjang gelombang λ = 1.5418 Å, yang dipancarkan oleh Cu. Bila suatu sampel dikenai sinar-X, maka atom-atom atau ion-ion dalam sampel tersebut akan menghamburkan sinar-X tersebut dengan berfungsi sebagai [10] sumber titik sekunder . Menurut Bragg, kristal tersusun atas lapisan-lapisan atau bidang-bidang yang masing-masing berkelakuan sebagai cermin semitransparan. Suatu berkas sinar-X dipantulkan oleh suatu bidang kristal dengan sudut pantul yang sama besar dengan sudut
ISBN : 979-498-547-3
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
385
Paralel F
datang, berkas lainnya diteruskan untuk dipantulkan oleh bidang kristal yang ada pada lapisan berikutnya, seperti tampak pada Gambar 1. Dalam hal ini akan mengikuti Persamaan Bragg, nλ = 2 d sin θ, dengan λ = panjang gelombang sinar-X, d = jarak antara bidang kristal, dan θ = sudut datang sinar-X [10] pada bidang kristal . Sebagaimana telah disebutkan di atas, metode difraksi sinar-X biasanya hanya digunakan untuk mendapatkan informasi mengenai struktur dan kristalinitas materimateri yang bersifat kristal, dan jarang diaplikasikan untuk karakterisasi materi-materi amorf. Walaupun demikian, persyaratan suatu materi untuk dapat dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X adalah adanya keteraturan struktur pada materi tersebut, jadi tidak harus kristalin. Bahan silikat mesopori, seperti MCM-41 dan SBA-15 lebih bersifat amorf, namun memiliki keteraturan kisi yang baik, yaitu kemasan heksagonal berdimensi-1 (menyerupai rumah lebah) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2, oleh karenanya dapat dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X. Geometri kisi MCM-41 dapat diindeks dengan sel satuan heksagonal di mana a = b, sedang c = ∞. Karena parameter a dan b berada dalam order nanometer dan bukan dalam puluhan nanometer sebagaimana yang umum dijumpai pada kristal, maka sinar-X terdifraksi pada sudut-sudut yang kecil saja. Dengan demikian dapat dipahami bahwa karakterisasi MCM-41 dengan metode difraksi sinar-X menghasilkan difraktogram dengan jumlah pantulan yang relatif sedikit, biasanya meliputi bidang-bidang (100), (110), (200) dan (210) yang semuanya berada pada suduto [11, 12] sudut kecil, 2θ < 7 . Salah satu contoh
difraktogram sinar-X MCM-41 disajikan pada Gambar 3. Partikelnano adalah suatu partikel dengan ukuran 1-10 nm, yaitu antara ukuran atom atau molekul dengan ukuran material [13] mikroskopik . Sebagian ahli yang lain menyatakan bahwa partikelnano berukuran 1100 nm dan mengandung sekitar 10 hingga 6 [14] 10 atom atau molekul tiap partikel . Sejak sekitar dua dasawarsa terakhir kajian mengenai partikelnano telah menarik perhatian para peneliti karena material tersebut sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam berbagai bidang diantaranya: semikonduktor, penyimpan informasi, pendingin magnetik, komputer optik, keramik, isolator, logam superkeras, prekursor film, sel surya, sel kering, sintesis obat, teknologi pengobatan, pelabelan DNA, pemurnian dan dekontaminasi air, adsorben distruktif, katalis, [15] sensor, elektroda, dan polimer . Hal tersebut disebabkan oleh karena partikelnano memiliki sifat-sifat unik yang tidak dimiliki oleh material fasa ruahnya, yaitu perilaku optoelektronik yang ditandai dengan munculnya gejala [16,17,18] quantum sized effect ; serta perilaku [19,20,21] supraparamagnetik . Partikelnano merupakan bidang ilmu yang relatif baru yang terletak di antara ilmu kimia dan fisika zat [22] padat tradisional . Salah satu cara agar partikelnano dapat dihasilkan adalah sintesis dengan menggunakan ligan penstabil yang dapat mencegah terjadinya aglomerasi antar partikel. Beberapa ligan penstabil yang telah diteliti dan dapat dimanfaatkan untuk maksud tersebut adalah P(styrene co acrylic acid), P(styrene co butyl acrylicat) dan [23] styrenebutadiene ruber , glukosa [24] oksidase ,
Gambar 1 Pemantulan sinar-X pada bidang-bidang kristal
ISBN : 979-498-547-3
386
Makalah Pendamping: Kimia
SN SN-KPK II 13 Maret 2010 Paralel F
(lihat Gambar 4) merupakan bukti terbentuknya partikelnano α-Fe2O3 dalam pori MCM-41.
Gambar 2 TEM (Transmission Transmission electron micrographs)) silikat mesopori MCM-41 MCM
Gambat 4 Difraktogram α-Fe2O3/MCM-41
Gambar 3 Difraktogram sinar-X sinar MCM-41 [25]
ß-siklodekstrin , stirene stirene-divinil[26] [27] benzen , poly(D,L-latide-co co-glycolide) , dan sebagainya. Partikelnano juga dapat disintesis dalam bahan inang (host material) yang memiliki struktur pori, rongga ataupun ruang antar lapis yang dapat membatasi pertumbuhan kristalnya. Beberapa bahan yang memenuhi syarat dan telah dimanfaatkan sebagai ebagai inang dalam sintesis [28] partikelnano diantaranya silika , [29] [30] [31] organosilan , gelas berpori , resin , [32] [33] mormorilonit ,dan zeolit Beberapa peneliti terdahulu berbeda pendapat mengenai aplikabilitas metode difraksi sinar-X untuk mendetekasi ndetekasi suatu [1] partikelnano. Bhaumik et al. dalam penelitian tentang sintesis partikelnano αFe2O3 terkapsul dalam pori MCM-41 MCM (αFe2O3/MCM-41) 41) menyatakan bahwa keberadaan puncak difraktogram pada sudut difraksi (2θ)) yang karakteristik untuk α-Fe2O3
Pernyataan juga dikemukakan oleh Crowley [2] [3] [4] et al. , Li et al. , dan Chen et al. . Crowley [2] et al. menyatakan bahwa partikelnano Fe3O4 terbentuk dalam pori SBA-15 SBA dengan alasan adanya puncak difraktogram difraktogr pada sudut difraksi yang karakteristik untuk Fe3O4 (lihat [3] Gambar 5), Li et al. menyatakan bahwa keberadaan partikelnano Ba2SiO4 dalam pori MCM-41 41 ditandai dengan munculnya puncakpuncak puncak difraktogram yang karakteristik untuk Ba2SiO4 (lihat Gambar 6), 6) sedang Chen et [4] al. melaporkan terbentuknya puncak difraktogram partikelnano Fe2O3 dalam pori NH2-MCM-41 41 (Gambar 7).
Gambar 5 Difraktogram Fe3O4/SBA-15
ISBN : 979-498-547-3 979
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
387
Paralel F
Gambar 6 Difraktogram Ba2SiO4/MCM-41
aktogram (a) magMCM-41, magMCM NH2-magMCM-41, Fe-magMCM magMCM-41 (b) MCM-41, Gambar 7 Difraktogram magMCM-41, Fe-magMCM magMCM-41 dan (c) Fe2O3 fasa ruah dan partikelnano Fe2O3/MCM-41
ISBN : 979-498-547-3
388
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
Paralel F
Gambar 8 Difraktogram -FexOy /AlMCM-41 (i) : 2θ=1,5-20 dan (ii): 2θ=15-75. (a) o o o tersintesis, (b) kalsinasi pada 300 C, (c) kalsinasi pada 500 C, (d) kalsinasi pada 800 C. [5]
Di pihak lain Dapurkar et al. , [6] [7] Dapurkar and Selvam , Zhang et al. dan [8] Park et al. memberikan penafsiran yang [5] berbeda. Dapurkar et al. dalam penelitian tentang sintesis partikelnano Fe2O3/MCM-41 dan Fe2O3/MCM-48 menyatakan bahwa ketiadaan puncak karakteristik untuk Fe2O3 (lihat Gambar 8) menandai tidak terbentuknya Fe2O3 fasa ruah pada permukaan luar MCM41/MCM-48, dengan kata lain, jika terdeteksi puncak difraktogram yang karakteristik untuk Fe2O3 berarti terbentuk Fe2O3 fasa ruah pada permukaan luar MCM-41/MCM-48. Dapurkar [6] and Selvam bahkan menegaskan bahwa munculnya puncak difraktogram yang karakteristik untuk Fe2O3 berarti terbentuk Fe2O3 fasa ruah pada permukaan luar MCM[7] 41/MCM-48. Zhang et al. dalam penelitian tentang sintesis nanoklaster maghemit (γFe2O3) dalam pori matriks aluminosilikat mendapatkan data bahwa tidak ada puncakpuncak tambahan pada sudut difraksi tinggi o (2θ=15-75 ) yang berhubungan dengan kristal γ-Fe2O3 walaupun sampel dikalsinasi pada o suhu 300, 500 dan 800 C (lihat Gambar 8). [7] Hal ini, oleh Zhang et al. ditafsirkan sebagai tetap terjaganya ukuran partikelnano klaster oksida besi oleh peningkatan suhu [8] kalsinasi. Adapun Park et al. dalam penelitian tentang sintesis dan karakterisasi partikelnano vanadium dalam MCM-41 juga berpendapat bahwa ketiadaan puncak karakteristik untuk V2O5 menunjukkan bahwa kristal V2O5 tidak terbentuk. Dengan demikian, menurut Bhaumik [1] [2] [3] et al ., Crowley et al. , Li et al. , dan Chen [4] et al. . partikelnano bisa dideteksi dengan metode difraksi sinar-X, sebaliknya menurut
[5]
[6]
Dapurkar et al. , Dapurkar and Selvam , [7] [8] Zhang et al. dan Park et al. . partikelnano tidak bisa dideteksi dengan metode difraksi sinar-X. Tentunya hal ini membingungkan dan perlu diklarifikasi dengan logika dan penelusuran pustaka lebih lanjut. Sebagaimana dikemukakan pada bagian awal paper ini, partikelnano memiliki kisaran ukuran yang cukup lebar, yaitu 1-100 nm (sebagian para ahli berpendapat 1-10 nm). Berdasarkan lebarnya kisaran ukuran ini, maka dapat dipahami bahwa ada partikelnano yang dapat dideteksi dengan metode XRD, namun ada pula partikelnano yang tidak terdeteksi oleh XRD. Lebih jelasnya, penulis berpendapat bahwa partikelnano yang ukurannya cukup besar masih terdeksi oleh XRD, akan tetapi yang sangat kecil (mendekati 1 nm) sudah tidak lagi terdeteksi oleh alat tersebut. Selain itu, literatur terdahulu yang menyatakan bahwa tanpa adanya ligan penstabil partikelnano hanya dapat terbentuk di dalam inang yang memiliki struktur pori, rongga ataupun ruang antar lapis yang dapat membatasi pertumbuhan kristal, juga perlu dikoreksi. Penulis berpendapat bahwa pada kondisi tertentu (misalnya jika konsentrasi prekursor relatif kecil) maka partikelnano dapat saja terbentuk di luar pori, rongga ataupun ruang antar lapis. Dalam hal ini pembatas pertumbuhan kristal tidak diperlukan karena tidak akan terjadi aglomerasi mengingat konsentrasi prekursor yang relatif kecil. Berdasarkan dua pendapat penulis tersebut, perbedaan penafsiran para ahli mengenai aplikabilitas metode XRD untuk
ISBN : 979-498-547-3
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
389
Paralel F
mendetaksi partikelnano dapat dijelaskan, yaitu : • Puncak-puncak difraktogram tambahan o pada 2-theta 25-80 yang terdeteksi pada [1] eksperimen Bhaumik et al. , Crowley et [2] [3] [4] al. dan Li et al. dan Zhang et al. bukan berasal dari partikelnano yang terbentuk di dalam pori MCM-41 maupun SBA-15, melainkan dari partikelnano yang terbentuk di luar pori sehingga dapat memiliki ukuran yang cukup besar (masih dalam skala nanometer) dan dengan demikian terdeteksi oleh XRD. • Ketiadaan puncak-puncak difraktogram o tambahan pada 2θ=25-80 menunjukkan bahwa partikelnano hanya terbentuk di dalam pori sehingga berukuran relatif kecil (ingat diameter pori MCM-41 hanya sekitar 3 nm), sehingga tidak terdeteksi oleh XRD. Pendapat penulis tersebut sesuai dengan hasil eksperimen yang dilaporkan [34] yang menyatakan bahwa oleh Hou et al. partikelnano oksida besi dapat terdeteksi oleh XRD dimana puncak difraktogram akan semakin tajam jika ukuran partikelnano tersebut semakin besar, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 9. Pada gambar tersebut terlihat jelas bahwa partikelnano FeO berukuran 100 nm memiliki puncak dengan intensitas yang cukup tajam, intensitas ini semakin berkurang seiring dengan semakin kecilnya ukuran paartikelnano. Selain itu, [35] peneliti lain juga menyatakan bahwa ketiadaan puncak difraktogram pada 2θ = 25o 80 mengindikasikan tidak terbentuknya kristal oksida besi, atau kalaupun terbentuk berukuran amat kecil (kurang dari 3 nm) sehingga tidak terdeteksi oleh XRD.
ISBN : 979-498-547-3
Gambar 9 Difraktogram partikelnano FeO dengan ukuran 14 nm (a), 32 nm (b), 53 nm (c) dan 100 nm (d). KESIMPULAN Berdasarkan uraian pada pembahasan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa : 1. Para peneliti terdahulu menegaskan bahwa tanpa adanya ligan penstabil partikelnano hanya dapat disintesis di dalam bahan inang (host material) yang memiliki struktur pori, rongga ataupun ruang antar lapis yang dapat membatasi pertumbuhan kristalnya. 2. Penulis berpendapat bahwa pada kondisi tertentu (misalnya konsentrasi prekursor yang relatif kecil) partikelnano juga bisa terbentuk di luar bahan inang walaupuin tanpa ligan penstabil. 3. Beberapa peneliti terdahulu belum sepakat mengenai aplikabilitas metode difraksi sinar-X untuk karakterisasi partikelnano, sebagian menyatakan bahwa partikelnano bisa dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X, sebaliknya sebagian yang lain menyatakan bahwa partikelnano tidak bisa dikarakterisasi dengan metode difraksi sinar-X. 4. Pendapat penulis bahwa partikelnano yang berukuran relatif besar masih dapat di deteksi dengan metode XRD, sedang yang sangat kecil (mendekati 1 nm) tidak lagi bisa dikarakterisasi dengan metode XRD sesuai dengan sebagian literatur.
Daftar Pustaka 1. Bhaumik, A., Samanta, S., and Mal, N.K., 2005, Iron Oxide Nanoparticles Stabilized Inside Highly Ordered Mesoporous Silica, Pramana- J. Phys., 65(5), 855-862. 2. Crowley, T.A., Ziegler, K.J., Lyons, D.M., Erts, D., Olin, H., Moris, M.A., and Holmes, J.D., 2003, Synthesis of Metal and Metal Oxide Nanowire and Nanotube Arrays within a Mesoporous Silica Template, Chem. Matter., 15, 3518-3522. 3. Li, Tiefu, Deng,Y., Song,X., Jin,Z., 2003, The Formation of Magnetite Nanoparticle in Ordered System of the Soybean Lechitin, Bull. Korean Chemical Society, 24, 958-960. 4. Chen, X., Lam,K.F., Zhang,Q., Pan,B., Arruebo,M. and Yeung, K.L., 2009, Synthesis of Highly Selective Magnetic Mesoporous Adsorbent, J. Phys. Chem. C , 113, 9804–9813.
390
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
Paralel F
5. Dapurkar, S.E., Badamali, S.K., and Selvam, P., 2001, Nanosized Metal oxides in The Mesoporous of MCM-41 and MCM-48 Silicates, Catalysis Today,68, 63-68. 6. Dapurkar, S.E., dan Selvam, P., 2001, Encapsulation of Fe2O3 Nanoparticles in Periodic Mesoporous Materials, Mater. Phys. Mench., 4, 13-16. 7. Zhang, L., Papaefthymiou, G.C., and Jackie Y. Ying, J.Y. 2001, Synthesis and Properties of γ-Fe2O3 Nanoclusters within Mesoporous Aluminosilicate, J. Phys. Chem. B , 105, 7414-7423 8. Park, D.H., Cheng, C.P., He, H., and Klinowski, J., 1997, Sintesis and Characterization of Vanadosilicate Mesoporous Molecularsieves MCM-41, 7(1), 159-162. 9. McCusker, L.B., 2001, Product Characterization by X-ray Diffraction. In: Robson, H. ed. Verified Syntheses of Zeolitic Materials. New York: John Wiley and Sons Inc. 47-49;. 10. West, A.R., 1988, Basic Solid State Chemistry. New York: John Wiley and Sons Inc. 11. Wold, A. and Dwight, K., 1993, Solid State Chemistry; Synthesis, Structure, and Properties of Selected Oxides and Sulfides. New York: Chapman and Hall Inc.. 12. Huo, Q., Margolese, D.I., and Stucky, G.D., 1996, Chem. Mater., 8, 1147. 13. Tartaj, P., Morales, M.P., VeintemillasVerdaguer, S., Gonzalez-Carreno, T. dan Serna, C.J., 2003, The Preparation of Magnetic Nanoparticles for Application in Biomedicine, Journal of Physics D: Applied Physics, 36, R182R187. 14. Tolles, W.M., “Nanosciencs and Nanotechnology: A Perspective with Chemistry Examples” in Nanotechnology Moledularly Designed Materials, Eds. Chow, G.M. dan Gonsalves, K.E., American Chemical Society, Washington D.C., 1996, 1-18. 15. Klabunde, K.J., “Introduction to Nanotechnology” in Nanoscale Materials in Chemistry, Ed. Klabunde, K.J., John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001, 1-13. 16. Borreli, N.F., Hall, D.W., Holland, H.J., dan Smith, D,W., 1987, Quantum Confinement Effect of Semiconducting Microcrystallite inGlass, J.Appl. Phys., 61 (12), 5399-5409. 17. Shipway, A.N. dan Willner, I., 2001,Nanoparticles as Structural and
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
Fuctional Units in Surface-Confined Architecture, Chem. Commun., 20352045. Zhao,X. S., Lu, G. Q. dan Millar, G. J., 1996a, Encapsulation of Transition Metal Species into Zeolites and Molecular Sieves as Redox Catalyst, Journal of Porous Material,3, 61-66. Ibrahim, M.M., Edward, G. dan Seehra, M.S., 1994, Magnetism and Spin Dynamic of Nano Scale FeOOH particles, J. Appl. Phys., 75(10), 58735875. Ennas, G., Musinu, A., Piccaluga, G., Zedda, D., Gatteschi, D., Sangregorio, C., Stanger, J.L., Concas, G., dan Spano, G.,1998, Characterization of Iron Oxide Nanoparticles in a Fe2O3SiO2 Composite Prepared by Sol-Gel Method, Chem. Mater., 10, 495-502. Gonsalves, K.E., Carlson, G., Benaissa, M., Jose-Jocaman, M. dan Kumar, J., 1997, Magneto-Optical Properties of Nanostructured Iron, J. Mater. Chem., 7(5), 703-704. Morales, M.P., Veintemillas-Verdauger, S., Montero, I. dan Serna, C.J., 1999, Surface and Internal Spin Canting in γ– Fe2O3 Nanoparticles, Chem. Mater., 11, 3059-3064. Omi, S., Kanetaka, A., Shimamori, Y., Supsakulchai, A., Nagai, M., and Ma, G.H., 2001, Magnetite (Fe3O4) Microcapsules Prepared Using a Glass Membrane and Solvent Removal, Journal of Microsncapsulation, 18(6), 749-765. Rossi, L.M., Quach, A.D. and Rosenzweig, Z., 2004, Glucose Oxidase-Magnetite Nanoparticle Bioconjugate for Glucose Sensing, http://www.springerlink.comp/app/home /contribution. Bocanegra-Diaz, A., Mohallem, N.D.S. and Sinisterra, R.D., 2003, Preparation of Ferrofluid Using Cyclodextrine and Magnetite, Journal of Brazil Chemical Society, 14(6), 936-941. Morais, P.C., Garg, V.K., Oliveira, A.C., Azevedo, R.B., Rabelo, D., Lima, E.C.D., 2003, Synthesis and Characterization of Magnetite Nanoparticles Embedded in Copolymer Microspheres, Europian Cells and Materials, 3(2), 173-175. Lee, S.J., Jeong,J.R., Shin, S.C., Kim, J.C., Chang, Y.H., Lee, K.H., and Kim,J.D., 2005, Magnetic Enhancement of Iron Oxide Nanoparticles Encapsulated With
ISBN : 979-498-547-3
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
391
Paralel F
28.
29.
30.
31.
32.
Poly(D,L-latide-co-glycolide), Colloids and surfaces A: Physiochem. Eng. Aspects, 255, 19-25. Cao, J., Wang, Y., Yu, J., Xia, J., Zhang, C., Yin, D. and Hafeli U.O., 2004, Preparation and Radolabeling of Surface-Modified Magnetic Nanoparticles With Rhenium-188 for Magnetic Targeted Radiotherapy, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 277, 165-174. Yamaura, M., Camilo, R.L., Rodrigues, I.S., Perin, T.R., Junior Hauy,E., Moura, E, Santos, B.Z.Wada, L.Y., and Ribetro, F.C., 2001, Synthesis, Characterization and Performance of Magnetic Nanoparticle, Chemical and Environmental Technology Centre, Progress Report, 25. Ekimov, A. I., Efros,A. L. and Anuchenko,A. A., 1985, Quantum Size Effect in Semiconductor Microcrystals, Solid State Comunications, 56(11), 921-924. Navratil, J.D., 2001, Advances in Treatment Methods for Uranium Contaminated Soil and Water, Archive of Oncology, 9(4), 257-260. Miyoshi, H. and Yoneyama, H., 1989, Photochemical of Iron Oxide
ISBN : 979-498-547-3
Incorporeted in Clay Interlayers, J. Phys. Chem., Faraday Trans., 1, 85(7), 1873-1880. 33. Liu, X., Lu, K.K., and Thomas, J.K., 1993, Preparation, Characterization and Photoreactivity of Titanium(IV) Oxide Encapsulated in Zeolites, J. Chem. Soc., Faraday Trans., 89(11), 18611865. 34. Hou, Y., Xu, Z., and Sun, S., 2007, Controlled Synthesis and Chemical Conversions of FeO Nanoparticles, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 35. Samanta, S., Giri, S. , Sastry, P. U. , Mal, N. K. , Manna, A.,and Bhaumik, A., 2003, Synthesis and Characterization of Iron-Rich Highly Ordered Mesoporous Fe-MCM-41, Ind. Eng. Chem. Res. , 42, 3012-3018. TANYA JAWAB Penanya : Mudjijono (UNS) Pertanyaan : XRD yang cocok untuk nano? Jawaban : • XRD yang kita gunakan baru yang berasal dari radiasi Cu dengan λ = 1,518 A • Kami belum punya alat lain.
392
SN-KPK II 13 Maret 2010
Makalah Pendamping: Kimia
Paralel F
BEBERAPA TABEL PERIODIK UNSUR ALTERNATIF Suyanta Jurusan Kimia FMIPA UGM Sekip utara Kotak Pos 21 BlsYogyakarta 55281 e-mail :
[email protected] Hp: 085729639243
Abtrak Tabel Periodik Unsur (TPU) merupakan salah satu penemuan besar dalam bidang kimia. Dengan menggunakan TPU tersebut struktur, sifat dan reaksi unsur maupun senyawanya dapat dikaji dengan lebih mudah dan sistematis. TPU yang lazim digunakan dalam pembelajaran kimia dewasa ini, yaitu TPU bentuk panjang merupakan hasil penyempurnaan dari TPU-TPU yang sudah diusulkan sebelumnya, akan tetapi ternyata masih menyimpan beberapa persoalan, diantaranya : (a) penomoran golongan, yang walaupun sudah ditetapkan oleh IUPAC masih tetap belum memuaskan, (b) unsur hidrogen yang seringkali ditempatkan di dua golongan, yaitu golongan 1 (alkali) dan golongan 7 (halogen), atau di luar tabel, (c) tidak adanya tempat untuk deret lantanida dan aktinida di dalam tabel, (d) dll. Berkaitan dengan hal tersebut, hingga sekarang para peneliti masih terus mengusahakan penyempurnaan TPU. Dalam makalah ini disajikan dan dibahas beberapa TPU alternatif yang telah diusulkan oleh para peneliti, diantaranya : TPU spiral, TPU pohon 3 dimensi, TPU Piramida, TPU 8 periode, dll. Diharapkan hal ini dapat menambah wawasan para pengajar dan peneliti dalam bidang kimia. Kata kunci : Tabel Periodik Unsur, Mendeleev, penemuan.
PENDAHULUAN Sebagai sebuah alat bantu pembelajaran yang memuat sejumlah besar informasi, Tabel Periodik Unsur (TPU) merupakan salah satu hasil temuan besar dalam ilmu pengetahuan, khususnya Ilmu Kimia [1]. Menurut Scerri [2], urgensi TPU dapat disejajarkan dengan Teori Evolusi Darwin dalam bidang Biologi. Pendapat tersebut beralasan mengingat TPU memberikan kerangka klasifikasi, sistematika dan komparasi unsur berdasarkan sifat-sifatnya sehingga sangat membantu dalam pembelajaran ilmu kimia [1,2]. Cara penyajian sistem periodik unsur dalam bentuk tabel telah berkembang dari waktu ke waktu. Sejak Mendeleev dan Lothar Meyer mengemukakan hasil rancangannya, lebih dari 100 bentuk TPU telah disarankan oleh para peneliti, tiap tabel dirancang untuk menunjukkan berbagai kecenderungan dan hubungan yang dianggap oleh penciptanya sebagai hal yang paling penting [3,4]. TPU yang umum digunakan sekarang nampaknya juga belum final dan masih akan ada penyempurnaan atau bahkan muncul versi lain mengikuti dinamika perkembangan iptek. Dalam makalah ini akan dibahas secara singkat perkembangan TPU yang telah terjadi termasuk kemunculan beberapa TPU alternatif yang karakteristik. Hal ini terutama bertujuan untuk menambah wawasan para pengajar dan peneliti dalam bidang kimia. PEMBAHASAN Para kimiawan pada umunya mengakui bahwa TPU merupakan hasil rancangan dua ahli, yaitu D.I. Mendeleev (Rusia) dan J.
Lothar Meyer (Jerman) pada tahun 1869. Dua orang yang tidak saling mengenal tersebut secara terpisah dan dalam waktu yang hampir bersamaan mengemukakan pendapat bahwa sifat unsur-unsur merupakan fungsi periodik dari berat atomnya [5]. TPU Mendeleev yang dikomunikasikan dalam serangkaian pertemuan Himpunan Kimia Rusia pada tahun 1869-1871 disajikan pada Gambar 1, sedang TPU Meyer yang diterbitkan oleh Liebieg’s Annalen pada tahun 1869 disajikan pada Gambar 2. Atas jasanya, pada tahun 1882 Royal Society menganugerahkan medali Davy kepada dua tokoh tersebut. Temuan Mendeleev dan Meyer itu tetap dianggap sebagai terobosan besar, walaupun harus segera dikoreksi oleh fakta bahwa sifat unsur-unsur bukanlah fungsi periodik dari berat atomnya, melainkan nomor atomya, yaitu setelah H. G.J. Mosley pada tahun 1913 mengkaji spektra sinar-X karakteristik yang dipancarkan oleh berbagai unsur[5]. Sebagaimana penemuan-penemuan lainnya, penemuan TPU juga tidak terjadi sesaat; melainkan melalui serangkaian pemikiran yang telah dikemukakan oleh para pendahulu. Menurut Stewart [6], setidaknya ada 4 pendahulu yang ikut melapangkan jalan penemuan TPU, yaitu Newlands, Odling, Beguyer de Chancourtois dan Hinrichs. Sedang menurut Kauffman [7], orang-orang yang memberikan kontribusi paling signifikan adalah Dŏbereiner (Jerman, 1780-1849) yang mengusulkan aturan “triad” (1829), Beguyer de Chancourtois (Perancis, 1820-1886) yang menemukan ‘telluric helix” (1862), dan Newlands (Inggris, 1827-1898)
ISBN : 979-498-547-3