Asal Usul Terbentuknya Unsur-Unsur Kimia Diusulkan Oleh : Nama: Faizatul Muthiah NRP : 1413100038 Unsur dan Senyawa Anorganik A Dosen : Drs. Djoko Hartanto, M.Si. JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Asal Usul Terbentuknya
Unsur-Unsur Kimia
Diusulkan Oleh :
Nama: Faizatul Muthiah
NRP : 1413100038
Unsur dan Senyawa Anorganik A
Dosen : Drs. Djoko Hartanto, M.Si.
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
Asal Usul Terbentuknya Unsur – Unsur Kimia
Telah kita ketahui bahwa terdapat sebuah tabel periodik dengan banyak unsur yang
bisa ditemukan oleh manusia. Asal usul semua unsur di alam terbagi dalam dua tahap : Big
Bang atau nukleosintesis primordial - asal asul dari unsur ringan, dan Stellar nukleosintesis -
asal terbentuknya elemen berat.
Gambar 1. Tabel periodic yang menunjukkan asal usul unsur
Banyaknya elemen dalam Tata Surya sesuai dengan asal-usul unsur dari Big Bang dan
nukleosintesis di sejumlah bintang progenitor supernova. Nukleosintesis big bang merupakan
sebuah proses terbentuknya elemen atau unsur pada fase awal alam semesta (setelah big
bang), yang menciptakan inti-inti atom baru. Fase awal alam semesta yang terbentuk hanya
proton dan neutron, kemudian terbentuklah inti-inti atom sampai berilium. Nukleosintesis Big
Bang dimulai satu menit setalah Big Bang, ketika alam semesta cukup dingin untuk
membentuk proton dan netron. Nukleosintesis ini terdiri dari 2 proses pembentukan yaitu
Nukleosintesis Primordial dan Nukleosintesis Stellar (Bintang). Kenyatannya, hanya unsur
ringan , seperti hidrogen dan helium, yang terbentuk pada saat alam semesta bermula. Kita
bisa menggunakan pengetahuan kita untuk mengetahui bagaimana partikel bereaksi untuk
dapat menghasilkan pembentukan unsur-unsur.
A. Nukleosintesis Big Bang
Nukleosintesis Big Bang terjadi dalam tiga menit pertama dari awal alam semesta
dan menyebabkan terbentuknya banyak kelimpahan 1H ( protium ), 2H (D, deuterium),
3He (helium-3), dan 4He (helium-4), di alam semesta. Nukleosintesis Big Bang
menjelaskan asal asul dari elemen ringan, dimana pembentukan unsur- unsur ringan
tersebut dijelaskan pada gambar berikut :
Berikut pembentukan beberapa unsur ringan pada saat Nukleosintesis Big
Bang yaitu :
Gambar 2. Nukleosintesis Primodial
Nukleosintesis Big Bang mengacu pada proses produksi elemen selama fase
awal alam semesta terbentuk, tak lama setelah ledakan Big Bang . Hal ini dianggap untuk
pembentukan hidrogen ( H ), yang isotop deuterium 2H , helium ( He) dalam varietas 3He
dan 4He , dan isotop lithium ( Li ) 7Li . Inti hidrogen (proton) diyakini telah terbentuk
segera setelah suhu telah cukup turun. Ini berarti bahwa empat proton (atau inti Hidrogen)
tersebut untuk membentuk satu inti Helium. Dalam proses tersebut, positron (elektron
dengan muatan positif ) dan neutrino dipancarkan dan banyak energi yang dihasilkan.
Gambar 1. Formation of Light Elements
Sumber:http://helios.gsfc.nasa.gov/nucleo.html
Pada Nukleosintesis Big Bang, terjadi beberapa proses yaitu pembakaran
hidrogen, pembakaran helium, pembakaran karbon, pembakaran unsur yang lebih berat
dari besi.
1. Proses Pembakaran Hidrogen (H)
Hampir 95% dari semua bintang menggunakan pembakaran H dalam
inti(termasuk matahari). Hidrogen burning adalah suatu proses yang berlangsung di
setiap bintang, dimana inti hidrogen menjadi helium pada suhu dan tekanan tinggi.
Saat ini terdapat beberapa unsur baru dialam semesta yaitu sekitar 74 % hidrogen,
24% helium, dan 2 % elemen lainnya. Unsur yang lebih berat dari besi diciptakan
dalam supernova. Ketika sebuah bintang terlibat dalam hidrogen burning, dikatakan
untuk berada di deret utama, dan disebut bintang katai. Matahari adalah katai kuning.
Bintang deret utama adalah bintang-bintang yang paling umum di alam semesta,
terutama karena lamanya waktu yang dibutuhkan untuk hidrogen burning berlangsung.
Hanya sebagian kecil dari inti dalam inti bintang yang menyatu menjadi helium per
tahun. Jika hidrogen terbakar dengan cepat, sebagian besar hidrogen di alam semesta
akan digunakan oleh reaksi nuklir, dan diubah menjadi unsur yang lebih berat,
membuat pembentukan air (H2O). Berikut pembentukan unsur helium melalui
pembakaran hidrogen yaitu:
Gambar 3. Proses Terbentuknya Unsur Helium dari Pembakaran Hidrogen
Sumber : http://www.opencourse.info/astronomy/introduction/12.sun_interior/
Helium memiliki atom berjumlah 2, sehingga memiliki 2 proton. Isotop stabil
Helium adalah - 4 , yaitu isotop Helium yang memiliki 2 neutron dan 4 nukleon ( 2
proton + neutron 2 ), sehingga dapat ditulis sebagai berikut :
Pembakaran hidrogen dibagi menjadi dua yaitu pembakaran hidrogen di
bintang bermassa rendah dan rincian dari rantai pp, serta pembakaran hidrogen di
bintang bermassa tinggi dan rincian dari siklus CNO.
Pembakaran Hidrogen di Bintang bermassa Rendah dan Rincian dari Rantai pp
Bintang Cooler menjalani siklus proton-proton. Rantai proton-proton di mana
dua proton bertabrakan dengan kecepatan yang sangat tinggi dan bergabung untuk
membentuk deuteurium, deuteurium dapat menangkap proton untuk membentuk
tritium dan tritium dapat menangkap proton untuk membentuk helium, serangkaian
reaksi termonuklir di mana inti hidrogen diubah menjadi inti helium. Suhu dan
kepadatan yang dibutuhkan sekitar 107 K dan 100 g cm- 3
. Ini adalah sumber utama
energi di matahari, di mana 1.038 dari reaksi ini terjadi setiap detik. Semua bagian dari
reaksi ini telah diamati di laboratorium, kecuali untuk langkah pertama 1H ( p , β + v )
2D , yang terjadi hanya beberapa kali dalam 1012 tabrakan proton. Tapi dua pertama
reaksi menyediakan sekitar sepertiga dari total pelepasan energi matahari.
Rantai pp terbagi menjadi tiga cabang utama: . . PP I , PP II dan III PP. Proses
fusi nuklir dimana bintang yang relatif lebih dingin memproduksi dan memancarkan
energi, bintang panas biasanya mencapai hasil yang sama dengan cara siklus karbon-
nitrogen, urutan nuklir dimana matahari dan semua bintang utama - urutan lainnya
dengan kurang dari 1,5 massa matahari sekering hidrogen menjadi helium, reaksi fusi
nuklir penting yang terjadi pada bintang. Ini dimulai dengan fusi dua inti hidrogen ,
yang masing-masing terdiri dari proton tunggal .
Dua proton untuk membentuk Deuterium. Kemudian proton lain dengan
deuterium membentuk helium-3 (isotop tidak stabil dari helium). Dua dari inti helium-
3 inti kemudian membentuk isotop stabil helium (helium-4). Dalam proses tersebut
terdapat dua proton yang dipancarkan. Proses ini dijelaskan pada grafik pembentukan
helium berikut :
Gambar 4. Unsur Helium (He)
Gambar 5. Grafik Reaksi Nuklir Pembentukan He
Penjelasan dalam gambar mengenai reaksi nuklir pembentukan Helium (He)
juga dijelaskan pada gambar dibawah ini :
Gambar 6. Reaksi Nuklir Pembentukan Helium (He)
Sumber :http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/cosmicengine/stars_types.html
Pembakaran Hidrogen di Bintang bermassa Tinggi dan Rincian dari Siklus CNO
Bintang yang lebih masif atau berat memiliki lebih banyak energi gravitasi,
sehingga inti bintang mungkin mendapatkan panas lebih besar dari panas di bintang
bermassa rendah. Bila suhu lebih panas, unsur-unsur bergerak lebih cepat, dan unsur
yang lebih berat (yang juga memiliki muatan yang lebih tinggi) bergerak cukup cepat
sehingga mereka dapat menabrak satu sama lain. Jadi berat elemen dapat mengambil
bagian dalam proses pembakaran nuklir, namun, mereka hanya bertindak sebagai
katalis.
Serangkaian reaksi nuklir di mana karbon digunakan sebagai katalis untuk
mengubah hidrogen menjadi helium . Siklus karbon dapat terjadi hanya jika
diperlukan C dan N inti yang hadir, dan memerlukan suhu yang lebih tinggi dan jauh
lebih suhu tergantung dari rantai proton - proton. Siklus ini menghasilkan 26,7 MeV
energi( Secara rata-rata , 1,7 MeV energi ini terbawa karena kerugian neutrino). Salah
satu cara bahwa bintang mengubah hidrogen menjadi helium. Selama siklus CNO,
karbon, nitrogen, dan oksigen mengkatalisis reaksi nuklir, sehingga jumlah total
karbon, nitrogen, dan oksigen inti tetap sama. Namun, karbon dan oksigen secara
bertahap bisa dikonversi menjadi nitrogen. Penggunaan karbon dan nitrogen sebagai
perantara dalam proses fusi nuklir dari Matahari.
Dalam reaksi ini hidrogen ini, sebagai pembentukan helium, dan unsur lainnya
(Carbon, Oksigen dan Nitrogen). Proses pembakaran hidrogen ini disebut siklus
"CNO" karena melibatkan Karbon, Oksigen dan Nitrogen. Reaksi pembakaran
tersebut dapat dijelaskan pada gambar berikut :
Gambar 7. Pembakaran Hidrogen untuk Pembentukan Unsur He, C, N, O
Sumber : Wikipedia at http://en.wikipedia.org/wiki/CNO_
2. Proses Pembakaran Helium (He)
Proses Tiga Alpha berlangsung dalam dua langkah. Pertama, dua inti helium
bergabung membentuk berilium, dan kemudian inti berilium menggabungkan dengan
inti helium lain untuk membentuk karbon.
Reaksi ini harus terjadi dalam dua langkah yang berbeda, jika tidak, anda harus
membenturkan 3 inti helium menjadi satu atau tunggal. Jadi karena itu, berilium