MAKALAH
INTERKALASI
Disusun
untuk memenuhi tugas mata kuliah Sintesis Anorganik
Dosen
Pengampu : Jumaeri, M.Si
Oleh :
1.
Zumrotus Sa’adah (4311409039)
2.
Tri Novita Sari (4311409051)
3.
Dewi Anggun R N (4311409054)
4.
Ervina Nur Hidayati (4311409063)
5.
Eni Nurhayati (4311409067)
JURUSAN
KIMIA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
NEGERI SEMARANG
2012
INTERKALSI
Asal
Usul Interkalasi
Pertama kali ditemukan oleh orang Cina pada 600-700M. ketika mereka memproduksi porselen
dari interkalasi ion logam alkali ke dalam mineral yang
umumnya ditemukan senyawa alami seperti felspar dan
kaolin. Kaolin biasanya disebut clay
yang digunakan untuk keramik dan refraktori.
Nama kaolin berasal dari nama Gunung di Cina yaitu Kao-Ling. Pertama kali
dijelaskan oleh C.Schafhautul pada tahun 1840,penelitiannya yaitu melarutkan
grafit dalam asam sulfat. Namun,
munculnya subyek penelitian tersebut dari tahun 1926 ketika Karl Fredenhegen
dan Gustav cadenbach menjelaskan cepatnya penguapan potasium menggunakan
grafit. Sejak laporan mereka, reaksi interkalasi telah dikagumi oleh kimia
anorganik, organik, dan organometalik, dan akhir tahun 1992an lebih dari 5000 karya ilmiah yang telah
dipublikasikan menjelaskan tentang sintesis, reaksi, dan karakterisasi fisik
dari senyawa interkalasi anorganik. Pembaruan edisi kedua telah meliputi
referensi sampai akhir tahun 1995. Bidang ini muncul menjadi meningkat dan
berkembang luas dengan lebih dari 1600 karya ilmiah telah diterbitkan sejak
1992’.
Secara harfiah, akhir dari interklasi mengacu pada aksi
dari pemasukan kedalam kalender beberapa
interval waktu ekstra. Kini, penggunaan dari pengakhiran
digunakan oleh para ahli kimia untuk menggambarkan insersi (reversibel) dari spesies
pendatang yang bergerak (atom, molekul,ion) ke dalam kisi kristal yang bertidak sebagai
tuan rumah yang mengandung sistem interkoneksi dari bagian kisi yang kosong
dengan ukuran yang pas. Reaksi secara umum dapat dituliskan sebagai
persaaan 1:
Sebagaimana
ditunjukkan oleh Persamaan (1), reaksi interkalasi biasanya reversibel, dan
mereka juga dapat dicirikan sebagai Proses topochemical, karena integritas
struktural dari kisi host secara resmi dilestarikan dalam perjalanan reaksi
maju dan mundur.
Biasanya reaksi ini
terjadi pada suhu kamar, yang kontras dengan paling konvensional prosedur solid
state sintetis, yang sering membutuhkan suhu lebih dari 600C. Terjadi
perbedaan jarak yang pada kisi yang bertindak sebagai tuan rumah telah
ditemukan untuk menjalani reaksi tersebut pada temperatur rendah,meliputi:
– kisi framework(3D)
– layer(2D)
– linier chain(1D)
– molekular(0D) yang
ditunjukkan pada gambar 1
Studi tentang
reaksi interkalasi dan produk mereka menarik secara luas dari banyak aspek
organik, kimia anorganik dan fisik; dari desain dan sintesis tamu organologam
potensi untuk penyelidikan rinci tentang struktur dan sifat elektronik dari
produk yang dihasilkan. Suatu
ketika baterai modern dengan teknik fisika yang ada membantu menjelaskan
struktur, ikatan, dan dinamika, seperti sinar-x dan difraksi netron, EXAFS,
spektroskopi inframerah, status padatan NMR, elektrokimia, spektroskopi
elektronik, pengukuran magnetik, pengukuran transport elektronik, dan luas
spektroskopi yang masuk rongga mikroskopi scaning (STM) dan kekuatan mikroskop
atom (AFM).
Keistimewaan
reaksi interkalasi yang membuat studi ini menunjukkan fakta bahwa spesi
pendatang dan spesi yang sudah ada menunjukkan spektrum geometris, bahan kimia,
lingkungan elektronik tergantung pada karakteristik individu dari salah satu
spesi pendatang atau spesi yang sudah
ada sebelumnya. Yang lebih penting, lingkungan ini mengontrol kehalusan dan
khususnya untuk menemukan syarat khusus, seperti aktivitas katalis, elektrokromik yang ditunjukkan, teknologi
baterai atau minyak pelumas. Itu
mungkin unsur penyetel, atau pengontrol
incremental, yang menarik dari sintesis kimia untuk daerah status padatan kimia, dan
didukung dengan perluasan yang luar biasa dibidangnya dalam setahun terakhir
ini.
Kita
dapat menghadirkan prototipikal interkalasi dari spesi pendatang khusus dalam
sebuah lapisan kisi-kisi anorganik skematik pada gambar 2, dengan contoh khusus
dari litium dengan lapisan logam dichalcogenice TiS2. Selama reaksi
logam litium yang mereduksi lapisan dari TiS2 dan kation litium yang
dimasukkan kedalam rongga lapisan dalam untuk meratakan lokasi muatan lapisan
negatif karena adanya perpindahan electron. Proses ini dapat digambarkan oleh
persamaan (2). Produk akhir dari reaksi, LiTiS2, mempunyai struktur
yang melalaikan yang diperluas dengan arah tegak lurus dengan lapisan.
Reaksi
interkalasi ini melibatkan kisi berlapis, telah diteliti dengan baik dibandingkan kerangka atau struktur rantai lurus. Fleksibilitas struktural dari struktur lapisan,
dengan kemampuannya untuk menyesuaikan dengan
geometri spesies baru
yang dimasukkan oleh penyesuaian bebas dari pemisahan diantara lapisan, diduga
bertanggung jawab atas terjadinya senyawa interkalasi yang lebih luas
untuk jenis struktur
ini. Sungguh luar biasa meskipun perbedaan komposisi dan detail dari struktur
lembar unit, reaktivitas dasar kimia fase ini ternyata erat kaitannya. Namun,
semua fase lapisan ditandai dengan ikatan intralayer kuat dan interaksi
interlayer lemah. Lapisan mungkin netral, atau memiliki muatan keseluruhan mungkin positif
atau negatif: Contoh-contoh dari setiap kategori dapat dilihat dalam Tabel 1. Di dalam senyawanya dengan lapisan
netral, ikatan interlayernya sering
digambarkan sebagai ikatan
van der Waals,
dan ruang interlayer terhubung jaringan situs kisi kosong. Dalam sistem lapisan yang bermuatan, lapisannya di buat bersama, oleh gaya-gaya
elektrostatik dan sebagian interlayer atau seluruhnya diisi oleh ion atau
oleh kombinasi ion-ion
dan molekul pelarut.
Lapisan utama dan interkalasinya mencakup
seluruh spektrum elektronik dari isolator (seperti lempung) melalui
semikonduktor dan semilogam (grafit dan
dichalcogenides) untuk logam (beberapa dichalcogenides) dan bahkan superkonduktor
oksida
pada temperature tinggi.
Penekanan dari bab ini adalah untuk menggambarkan interkalasi ke dalam kisi berlapis tuan rumah yang mencerminkan tubuh secara signifikan lebih besar dari pekerjaan yang telah diterbitkan menggambarkan reaksi interkalasi. Namun, saya telah menyertakan diskusi singkat dari beberapa rantai linier terkenal, kerangka dan kisi molekul tuan rumah yang telah diamati mengalami reaksi interkalasi (bagian 4,5, 4,6 dan 4,7 masing-masing).
TAMBAHAN
Interkalasi adalah suatu
penyisipan spesies tamu (ion, atom, atau molekul) ke dalam antar lapis senyawa berstruktur lapis. Schubert (2002) mendefinisikan interkalasi adalah suatu penyisipan suatu
spesies pada ruang antar lapis dari padatan dengan tetap mempertahankan struktur
berlapisnya. Atom-atom
atau molekul-molekul yang akan disisipkan disebut sebagai interkalan, sedangkan yang merupakan tempat yang akan
dimasuki atom-atomatau molekul-molekul disebut sebagai interkalat. Metode ini
akan memperbesar
pori material, karena interkalan akan mendorong lapisan atau membuka antar lapisan untuk mengembang.
Menurut ogawa dalam Rusman
(1999), mekanisme pembentukaninterkalasi dapat dikelompokan menjadi lima
golongan, yaitu :
1.
Senyawa interkalasi yang terbentuk dari pertukaran kationSenyawa
terinterkalasi jenis ini terbentuk dari pertukaran kation tamu dengan kation
yang menyetimbangkan muatan lapis. Jumlah kation tamu yang dapat terinterkalasi
tergantung pada jumlah muatan yang terkandung pada lapisan bahan inang.
Lempung terpilar adalah salah satu contohsenyawa terinterkalasi yang diperoleh
dari pertukaran kation. Spesies tamudalam hal ini berperan sebagai pilar yang
akan membuka lapisan-lapisanlempung.
2.
Senyawa interkalasi yang dibentuk dari interaksi dipol dan
pembentukanikatan hidrogen
Senyawa terinterkalasi jenis ini terbentuk jika spesies tuan rumah (host) bersifat isolator dan tidak
memiliki muatan permukaan. Interaksi antaraspesies tamu dan lapisan spesies
tuan rumah hanya berupa interaksi dipoldan ikatan hidrogen, oleh karena itu
jenis interkalasi ini tidak stabil dansenyawa yang terinterkalasi ini dengan
mudah dapat digantikan.
3.
Senyawa interkalasi yang dibentuk dari interaksi dipol antara spesies tamu dan
ion-ion di dalam antar lapis Senyawa interkalasi jenis ini dapat terjadi
melalui pertukaran molekul-molekul Solven . Pertukaran tersebut terjadi antara
molekul-molekul Solven yang
mensolvasi ion-ion dalam antarlapis dengan molekul-molekul tamu.Hal tersebut
terjadi, jika molekul tamu mempunyai polaritas yang tinggi.Pada material
lempung, molekul monomer dapat terinterkalasi melalui penggantian dengan
molekul air.
4.
Senyawa interkalasi yang dibentuk dengan ikatan hidrogen
Bila dibandinkan dengan senyawa interkalasi yang lain, maka spesies
tamuakan terikat lebih kuat di dalam spesies induk, sehingga deinterkalasi lebihsulit
terjadi..
5.
Senyawa interkalasi yang dibentuk dari transfer muatan
Senyawa interkalasi yang terbentuk jika lapisan bahan induk
bersifatkonduktif. Reaksi interkalasinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
xA+
+ xe-+ [Z] A+ x[Z] x-
xA-+ [Z] Ax-[Z]x++
e-
dimana A adalah ion tamu dan Z adalah spesies induk.Masuknya interkalan ke
dalam lapisan interkalat maka susunan yangdimiliki interkalat mengalami
perubahan. Gambar 2 menjelaskan tentang proses interkalasi dalam lempung. Lempung yang
semula berbentuk lapisan alumino silikat, dengan masuknya interkalan diantara
lapisan mengakibatkanlapisan terdekatnya akan terpisah menjadi lapisan alumino
silikat – interkalan-alumino silikat.
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar