pas lagi buka-buka document liat ada tugas ini, hubungan antara fisika dan kimia
semoga bermanfaat ya :))
A. Pengertian
Fotokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari interaksi antara atom, molekul kecil, dan cahaya (atau radiasi elektromagnetik). Sebagaimana disiplin ilmu lainnya, fotokimia menggunakan sistem satuan SI atau metrik. Unit dan konstanta yang sering dipergunakan antara lain adalah meter, detik, hertz, joule, mol, konstanta gas R, serta konstanta Boltzmann. Semua unit dan konstanta ini juga merupakan bagian dari bidang kimia fisik.
B. Reaksi Fotokimia
Suatu reaksi kimia dapat terjadi akibat dari radiasi elektromatik, dapat pula terjadiakibat reaksi termal, dimana energi yang diperlukan untuk melampaui rintangan pengaktifan sebagai akibat dari gerakan termal molekul-molekul atau radikal-radikal.
Selain terdapat radiasi elektromagnetik, terdapat pula radiasi partikel. Radiasi elektromagnetik adalah radiasi yang tidak memiliki massa sedangkan radiasi partikeladalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa Berikut contoh kedua radiasitersebut:
Radiasi elektromagnetik Radiasi partikel
Radiasi ultraviolet Partikel α (inti He)
Sinar tampak Partikel β (electrode)
Radiasi inframerah Sinar katode (electrode)
Sinar X Berkas electron, proton yang dihasilkan dalam suatu accelerator
Sinar –γ
Reaksi kimia akibat dari kedua jenis radiasi tersebut dikenal sebagai reaksi radiasikimia atau reaksi fotokimia. Perbedaan jenis reaksi akibat radiasi tersebut tidak begitutajam. Radiasi dengan frekuensi tinggi dapat mengakibatkan ionisasi, dan bila ini terjadimaka reaksi yang terjadi masuk ke dalam kategori reaksi radiasi kimia. Di pihak lain, bilaradiasi tersebut sampai mengakibatkan ionisasi, maka reaksi yang terjadi masuk dalmkategori reaksi fotokimia.
Sering diperoleh suatu transisi yang cukup jelas dari suatu wilayah spektral dimana tidak ada absorpsi dan tidak ada reaksi kimia terhadap wilayah spektral dimanareaksi kimia terjadi. Frekuensi atau panjang gelombang pada transisi tersebut disebutsebagai photochemical thresold.
Dipercaya bahwa reaksi antara foton dengan pereaksi adalah reaksi satu-satu,artinya satu partikel bereaksi dengan satu foton. Hal ini berdasar pada logika bahwalifetime spesi terpengaktifan elektronis adalah sangat pendek sehingga dipandang tidak memungkinkan partikel yang terekstasi tersebut menyerap lagi foton.
C. Proses Fotokimia pada Atmosfer
Penyerapan energi bebas radiasi ultraviolet oleh molekul di udara dapat mengakibatkan terjadinya reaksi-reaksi fotokimia. NO2 merupakan salah satu molekul yang aktif secara fotokimia, dan snagat penting dalam proses pembentukan SMOG
Molekul NO2 ini mampu menyerap energi ultraviolet (hv), menjadi molekul yang excited secara elektronik (NO2*):
NO2 + hv NO2*
Molekul-molekul yang telah menyerap energi seperti ini sifatnya tidak stabil dan reaktif.
Proses penyerapan energi bebas oleh molekul dapat dikelompokkan menjadi:
1. Melepaskan enerji ke molekul atau atom lain melalui proses physical-quenching, diikuti dengan pemancaran energi sebagai panas
O2* + M O2 + M
2. Disosiasi excited molecule:
O2* O + O
3. Reaksi langsung dengan molekul lainnya
O2* + O3 2 O2 + O
4. Luminescence, kehilangan energi karena emisi radiasi elektromagnetik
NO2* NO2 + hv
5. Transfer energi inter-molekuler
O2* + Na O2 + Na*
6. Transfer energi intra-molekuler:
Energi ditransfer dalam suatu molekul
XY* XY^
dimana ^ adalah kondisi excited yg lain dari molekul yang sama
7. Isomerisasi spontan, nitrobenzaldehid menjadi asam nitroso-benzoat
COH COOH
+ hv
NO2 NO
8. Fotoionisasi melalui kehilangan elektron
N2* N2+ + e-
Energi inframerah yang diserap oleh molekul-molekul di udara pada akhirnya dilepaskan sebagai panas dan mengakibatkan naiknya suhu udara
D. Fotokimia dalam Kosmetik
Bahan-bahan kosmetik sebagian besar mengalami ketidakstabilan oleh cahaya. Hal ini dapat dibuktikan bahwa sebagian produk kosmetik mengharuskan wadah yang tidak tembus cahaya. Fenomena ini karena adanya “photosensitization”. “photosensitization” didefinisikan sebagai reaksi yang disebabkan oleh cahaya dan dapat merugikan kulit. Apakah bahan fotokimia ataukah turunannya yang menyebabkannya masih dalam taraf dugaan.
Penyerapan cahaya dapat menyebabkan kenaikan /perpindahan electron dari level vibrasi rendah (ground state, S0) ke level Singlet vibrasi dari keadaan tereksitasi (misalnya S1 atau S2). Relaksasi ke level vibrasi terendah (S1 ) biasanya sangat cepat (10-12 s). Jika electron berada di S1 selama 10-9 s atau bahkan lebih lama, energy dipancarkan sebagai fluoresensi (pemendaran cahaya). Secara bergantian, energy dapat ‘dihilangkan’ dalam reaksi kimia.
Sedangkan dalam keadaan Singlet (S), electron dengan energy tinggi tetap dalam perputaran aslinya, pembalikan dari fungsi ini dap[at terjadi di step kedua, merujuk ke perlintasan intersystem, ke keadaan Triplet (T). jangka waktu dari T biasanya jauh lebih lama daripada S, dan dapat terjadi dalam beberapa detik. Karenanya banyak reaksi kimia berasal dari T. Triplet energy dapat hilang sebagai panas atau pun emisi radiasi yang lambat, merujuk ke ‘phosphorescence’. Penyerapan langsung dari T2 ke T1 tidak secara normal terjadi. Akan tetapi, T1 dapat dihasilkan secara langsung dari interaksi dengan molekul lain yang berada di keadaan T. Fenomena ini disebut ‘sensitization’. Kebalikannya, kehilangan energy dari molekul satu ke molekul lain disebut ‘quenching’ (pemadaman).
Photostabilization adalah proses yang mencegah reaksi fotokimia dari molekul di keadaan tereksitasi. Tujuan ini dapat dilakukan dengan pengaruh dari :
a. Penyerapan cahaya
b. Quenching S
c. Quenching T
d. Mencegah kereaktifan bahan kosmetik oleh pengaruh bahan lain (aditif)
Fungsi dari zat aditif adalah mengambil energy yang tak diperlukan, dan merubahnya menjadi panas, pemendaran cahaya, dan reaksi kimia reversible. Zat aditif ditambahkan dengan criteria yang jelas (tingkat racun, kecocokan) dalam formulasi bahan kosmetik.
Sebagian besar bahan photostabilizer di pasaran adalah type A, yakni penyerap sinar UV.
Energi fotokimia yang tak diharapkan dapat dihilangkan dengan reaksi fotokimia reversible. Dengan demikian penyerapan cahaya dapat membuat ke penyusunan kembali struktur kimia yang dapat kembali ke bentuk dalam keadaan ‘dark’ (keadaan tak tereksitasi), missal proses nonfotokimia.
»» read more
