Sintesis (Mekanisme) Aspirin

Sintesis (Mekanisme) Aspirin

Oleh: Yunus Adiantor

Aspirin (asam asetil salisilat) yang merupakan salah satu turunan dari fenol morohidris ialah fenol dengan satu gugus hidroksil yang berikatan pada inti aromatisnya. Fenol tidak dapat didestilasi dalam air secara memuaskan. oleh karena itu, asetilasi berlangsung baik pada anhidrida asam asetat dengan adanya penambahan sedikit asam mineral yang berfungsi sebagai katalis. kegunaan aspirin secara umum adalah sebagai obat pengurang rasa sakit (analgesik) dan penurun panas (antipiretik).

Awalnya terinspirasi oleh sakit artritis yang diderita ayahnya, Hoffmann, seorang berkebangsaan Jerman mensintesis suatu senyawa bernama asam asetilsalisilat (aspirin). Dengan senyawa ini Hoffmann dapat mengobati ayahnya tanpa mengakibatkan iritasi perut yang parah seperti efek samping obat artritis pada masa itu.Aspirin atau asam asetilsalisilat (asetosal) adalah suatu jenis obat dari keluarga salisilat yang sering digunakan sebagai analgesik (terhadap rasa sakit atau nyeri minor), antipiretik (terhadap demam), dan anti-inflamasi. Aspirin juga memiliki efek antikoagulan dan digunakan dalam dosis rendah dalam tempo lama untuk mencegah serangan jantung.

Aspirin dibuat dengan mereaksikan asam salisilat dengan anhidrida asam asetat menggunakan katalis 85% H3PO4 sebagai zat penghidrasi. Asam salisilat adalah asam bifungsional yang mengandung dua gugus –OH dan –COOH. Karenanya asam salisilat ini dapat mengalami dua jenis reaksi yang berbeda yaitu reaksi asam dan basa. Reaksi dengan anhidrida asam asetat akan menghasilkan aspirin. Kemurnian aspirin bisa diuiji dengan menggunakan besi(III) klorida. Besi(III) klorida bereaksi dengan gugus fenol membentuk kompleks ungu. Asam salisilat (murni) akan berubah menjadi ungu jika FeCl3 ditambahkan, karena asam salisilat mempunyai gugus fenol. Selain itu, kemurnian aspirin juga dapat ditentukan dengan uji titik leleh, dimana seharusnya titik leleh aspirin murni adalah 136 oC

Reaksi SIntesis Aspirin

atau boleh juga dengan mekanisme seperti di bawah ini!

Fungsi dari 85% H₃PO₄ yang ditambahkan adalah sebagai katalis dalam reaksi sintesis asam asetil salisilat dan pemberi suasana asam karena reaksi berlangsung pada suasana asam. Penggunaan asam fosfat dapat diganti dengan asam sulfat. Reagen lain yang digunakan dalam sintesis aspirin pada percobaan ini adalah anhidrida asam asetat. Anhidrida asam asetat yang digunakan karena hasil esterifikasi fenol ini akan mendapatkan hasil yang lebih baik apabila digunakan derivat asam karboksilat yang lebih reaktif. Anhidrida asam asetat merupakan derivat yang lebih reaktif yang dapat menghasilkan ester asetat. Reaksi ini juga dilakukan pada air yang dipanaskan agar mempercepat tercapainya energi aktivasi. Sedangkan pendinginan dimaksudkan untuk membentuk kristal, karena ketika suhu dingin, molekul-molekul aspirin dalam larutan akan bergerak melambat dan pada akhirnya terkumpul membentuk endapan melalui proses nukleasi (induced nucleation) dan pertumbuhan partikel. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

·         Anhidrida asetat menyerang H⁺

·         Anhidrida asam asetat mengalami resonansi

·         Anhidrida asam asetat menyerang gugus fenol dari asam salisilat

·         H⁺terlepas dari –OH dan berikatan dengan atom O pada anhidrida asam asetat

·         Anhidrida asam asetat terputus menjadi asam asetat dan asam asetilsalisilat

Read More

Energi Altenatif Masa Depan

Mencari Sumber Energi Alternatif Masa Depan,

Dari Petani Menjadi Raja Minyak.

Oleh: Yunus Adiantor.

“Sumber alam sekali pakai seperti minyak bumi, yang juga diketahui sebagai sumber alam yang non-renewable (tidak terbaharui) mengandung masalah karena suatu ketika Anda akan mengalami kehabisan,” kata Dr. Bernie Tao, associate professor pada Agriculture and Biological Engineering, Purdue University, seperti yang dikutip oleh ENN (Environmental News Network).

Beberapa saat yang lalu di kota-kota besar di dunia kita merasakan akibat kelangkaan dan meroketnya harga bahan bakar minyak akibat pembatasan produksi minyak mentah oleh negara-negara OPEC. Chicago mencatat kenaikan harga bahan bakar yang tertinggi di Amerika hingga mencapai hampir 2 kali lipat. Di tanah air kita melihat antrean yang panjang dan pembatasan pembelian bahan bakar di setiap pomp bensin di ibukota dan kota-kota besar lainnya.

Walaupun meroketnya harga bahan bakar minyak beberapa saat yang lalu tidak separah yang pernah dialami dunia pada krisis minyak pertama dan kedua tahun 70-an, tetapi secara teoritis dalam jangka panjang harga bahan bakar tidak akan menurun. Mau tahu tidak mau suatu ketika kita harus menggantinya dengan sumber energi lain yang bisa diperbaharui.
Akan tetapi sumber energi baru sebagai substitusi minyak bumi sebenarnya telah banyak dijumpai di sekeliling kita. Biji-bijian seperti jagung dan kedelai mempunyai potensi besar untuk menggantikan minyak tanah sebagai motor penggerak ekonomi baru. Dan itu kemungkinan tidak lama lagi akan terjadi dalam beberapa dekade mendatang, menurut Tao. Dengan bahan bakar berbasis bio, kita bisa memproduksinya tiap tahun tanpa harus khawatir suatu ketika akan kehabisan.

Berbicara masalah biofuel, yang sering disebut adalah etanol. Tetapi ini bukanlah satu-satunya alternatif. Pengganti minyak tanah yang paling dekat justru minyak tumbuhan dan lemak, karena keduanya mempunyai basis struktur kimiawi yang sama.
Etanol adalah merupakan salah satu jenis alkohol yang dibuat melalui fermentasi bahan tumbuhan yang mengandung zat tepung. BPP Teknologi mengembangkan bahan bakar jenis ini dengan mencampurkannya pada bensin untuk membuat bahan bakar baru yang disebut gasohol (gasoline dan alkohol). Akan tetapi meskipun mampu bekerja sebagai bahan bakar secara baik, etanol mempunyai kelemahan karena tidak mempunyai ledakan sekuat bensin, dan mempunyai sifat menyerap air yang bisa mengakibatkan korosi (perkaratan pada benda logam).
Minyak tumbuhan melalui manipulasi secara kimiawi bisa berubah menjadi bahan bakar baru yang menggantikan minyak. Bahan bakar fossil sendiri jutaan tahun yang lalu awalnya juga tumbuhan. Sehingga bisa difahami bahwa bahan bakar fossil yang kita pakai sekarang dan minyak yang dibuat dari tumbuhan mempunyai sifat kimiawi yang mirip. Keduanya terbuat dari rantai gugus kimia yang disebut hidrokarbon.

Hidrokarbon adalah sebuah gugus kimia yang terdiri dari atom karbon (C) yang dikelilingi oleh atom hidrogen (H). Metan adalah jenis hidrokarbon yang paling sederhana yang terdiri dari satu atom C dan empat atom H. Bensin mempunyai atom karbon antara 7 sampai 10 buah. Kata ‘oktan’ yang digunakan untuk menunjukkan kadar polusi yang dihasilkan oleh pembakaran bensin sendiri mempunyai arti 8 atom karbon dalam rantainya.
Semakin pendek rantai karbonnya, yang sering disebut secara salah semakin kecil angka oktannya, semakin tinggi tingkat ledakannya dan semakin besar power yang diberikan kepada mesin, juga semakin rendah tingkat polusi yang dihasilkan.

Akan tetapi minyak tumbuhan apabila digunakan untuk menggantikan minyak bumi begitu saja mempunyai masalah karena rantainya terlalu panjang, yaitu antara 14 sampai 18 atom karbon. Minyak solar yang dipakai untuk mesin diesel mempunyai panjang atom karbon 15, sehingga secara struktur kimia paling mendekati minyak tumbuhan. Itulah mengapa aplikasi pertama minyak tumbuhan adalah untuk bahan bakar biodiesel. Oleh karena itu tanpa melalui manipulasi minyak tumbuhan tidak bisa digunakan untuk mesin bermotor yang berbasis bensin yang ada sekarang.

Masalahnya apakah mungkin membuat bahan bakar pengganti bensin dari minyak tumbuhan yang mempunyai rantai atom karbon yang lebih pendek? Kemungkinan itu ada. Minyak kelapa dan minyak-minyak tumbuhan lain yang mirip berpotensi untuk dibuat menjadi bahan bakar mirip bensin, kata Tao. Menurutnya, melalui modifikasi transgenetika biji-bijian yang mengandung minyak tumbuhan dengan panjang rantai atom karbon yang lebih pendek bisa dibuat.
Pada masa mendatang para ilmuwan akan mampu melakukan rekayasa genetika terhadap jagung dan kedelai, dua jenis biji-bijian penghasil minyak terbesar, untuk menghasilkan minyak tumbuhan yang bisa dikonversi menjadi jenis bensin, kata Tao. Kombinasi antara minyak tumbuhan dan etanol kelihatannya akan sangat cocok dengan struktur mesin bermotor yang ada sekarang, karena secara rata-rata rantai karbonnya akan mendekati bensin.

Bahan bakar bukanlah satu-satunya kegunaan minyak bumi. Kegunaan lain yang paling besar adalah untuk tinta, cat dan coating. Para ahli kimia sejak puluhan tahun yang lalu telah mengetahui cara merubah rantai hidrokarbon pada minyak bumi (petroleum) dengan cara yang disebut ‘cracking’ dan ‘reforming’. Industri yang melakukan proses ini dikenal sebagai petrokimia yang merupakan inti utama industri kimia dan merupakan motor utama penggerak ekonomi dunia pertengahan terakhir abad 20.

Senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai hidrokarbon yang lebih pendek banyak dipakai untuk pelarut cat serta berbagai macam bahan-bahan kimia yang kita pakai sehari-hari dari bahan-bahan sintesis sampai obat-obatan. Senyawa yang lebih panjang yang panjang rantai karbonnya mencapai 200-an dijumpai pada berbagai macam jenis plastik yang dipakai untuk berbagai macam keperluan. Bisa dikatakan minyak bumi adalah penopang utama kehidupan sehari-hari kita selama ini.

Akan tetapi bahan-bahan kimia itu semua bisa diproduksi dari tumbuh-tumbuhan. Sebelum industri petrokimia diketahui, yaitu sebelum Perang Dunia kedua, kebanyakan cat, bahan-bahan coating dan perekat dibuat dari minyak tumbuhan dan produk-produk dari tumbuhan lain. Kemudian setelah para ilmuwan kimia menemukan cara praktis dan murah untuk memproduksi bahan-bahan itu dari minyak bumi, hampir seluruh bahan-bahan yang tadinya dibuat dari bahan-bahan natural digantikan oleh minyak bumi. Pada masa yang akan datang kita akan kembali lagi menggunakan bahan-bahan natural dari tumbuhan untuk menggantikan minyak.

Hal ini bukanlah ide yang baru. Henry Ford terkenal karena membuat berbagai macam barang dari pakaian sampai bumper mobil dari minyak tumbuhan. Kemudian mulai bulan Januari yang lalu, perusahaan Dow Chemical Co. dan Cargill Inc. telah memulai memproduksi plastik dari jagung.

Sehingga bukanlah mustahil beberapa dekade mendatang kita akan mengalami transformasi dari ‘black economy’ menuju ‘green economy’ yang selain ’sustainable’ juga ramah terhadap lingkungan.

Akan tetapi untuk itu semua kita memerlukan para engineer yang memahami bagaimana membuat produk-produk itu dari bahan-bahan yang sama dengan yang kita makan sehari-hari.

Sumber: Berita Iptek

Read More

Konsep Darar Termokimia

Termokimia: Pengertian, Sistem, Reaksi, Dan Rumus Beserta

Contohnya Secara Lengkap

Oleh: Yunus Adiantor

Termokimia: Pengertian, Sistem, Reaksi, Dan Rumus Beserta Contohnya Secara Lengkap – Tahukah anda apa yang dimaksud dengan termokimia?? Karena disini akan mengulas tentang pengertian termokimia, sistem termokimia, dan rumus termokimia beserta contohnya secara lengkap. Oleh karena itu marilah simak ulasan yang ada dibawah berikut ini.

Pengertian Termokimia

Termokimia merupakan suatu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang suatu perubahan kalor atau energi yang menyertai suatu reaksi kimia, baik yang diserap maupun yang dilepaskan. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Energi juga bisa mengalami suatu perpindahan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya. Sistem adalah segala hal yang diteliti perubahan energinya. Sementara itu, lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Contoh sistem dan lingkungan bisa diamati pada air teh panas dalam gelas. Air teh panas merupakan sistem, sementara gelas sebagai wadahnya termasuk lingkungan.

Interaksi antara sistem dan lingkungan bisa berupa pertukaran energi atau materi. Pertukaran energi ini bisa berupa kalor atau bentuk energi lain. Adanya suatu pertukaran energi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan jumlah energi yang terkandung dalam sistem. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi atau tersekat.

Sistem dan Lingkungan Termokimia

Segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari suatu perubahan energi dan berubah selama proses itu berlangsung disebut dengan sistem. Sedangkan hal-hal yang tidak berubah selama proses berlangsung dan yang membatasi sistem dan juga bisa mempengaruhi sistem disebut dengan lingkungan

Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibagi menjadi tiga macam, yakni sebagai berikut:

1. Sistem Terbuka

Sistem terbuka yaitu suatu sistem yang memungkinkan terjadi suatu perpindahan energi dan zat (materi) antara lingkungan dengan sistem. Pertukaran materi artinya ada suatu reaksi yang bisa meninggalkan wadah reaksi, misalnya gas

2. Sistem tertutup

Suatu sistem yang mana antara sistem dan lingkungan bisa terjadi suatu perpindahan energi, tapi tidak terjadi pertukaran materi

3. Sistem terisolasi

Sistem teriolasi yaitu Suatu sistem yang memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi antara sistem dengan lingkungan

Reaksi Termokimia

Reaksi pada termokimia terbagi atas reaksi eksoterm dan reaksi endoterm yaitu sebagai berikut:

1. Reaksi Eksoterm

Reaksi yang terjadi saat berlangsungnya pelepasan panas atau kalor. Reaksi panas ditulis dengan tanda negatif.

Contoh: N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) – 26,78 Kkal
Perubahan entalpi pada reaksi ini digambarkan sebagai berikut:

Menurut hukum kekekalan energi :

2. Reaksi Endoterm

Reaksi yang terjadi ketika berlangsungnya penyerapan panas atau kalor, maka suatu perubahan entalpi reaksi bernilai positif.

Contoh: 2NH3 N2 (g) + 3H2 (g) + 26,78 Kkal

Perubahan entalpi pada reaksi endoterm dirumuskan yaitu sebagai berikut:

Kesimpulan:

Besarnya perubahan entalpi (ΔH) sama dengan besarnya panas reaksi, tapi dengan tanda berlawanan.

Jenis Perubahan Entalpi

1. Perubahan Entalpi Pembentukan (ΔHf)

Merupakan suatu perubahan entalpi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.
Nilai entalpi pembentukan standar ditentukan memakai tabel data entalpi pembentukan standar.

Nilai entalpi pembentukan standar:

·         Bernilai positif, bila menerima energi

·         Bernilai negatif, bila melepas energi

·         Bernilai nol, bila unsur tersebut sudah terdapat di alam secara alami

·         Bentuk unsur yang sudah di alam terbagi atas monoatomik dan poliatomik. Poliatomik berarti unsur pembentuknya lebih dari 1 unsur.

Contoh monoatomik: C(s), Fe(s), H+(aq), Ba(s), Ca(s), Mg(s), Na(s), Al(s), B(s), Zn(s), P(s).

Monoatomik termasuk golonga gas mulia dan logam lainnya.

Contoh poliatomik: O2(g), Cl2(g), P4(s), H2(g), Br2(l), N2(g), I2(g), F2(g). Poliatomiktermasuk halogaen dan gas selain gas mulia. Semua unsur-unsur yang sudah terdapat dialam ini nilai entalpi pembentukannya nol.

Misal:

2. Perubahan entalpi penguraian (ΔHd)

yaitu ΔH untuk menguraikan 1 mol suatu senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.

Nilai entalpi penguraian standar berlawanan dengan nilai entalpi pembentukan standar. Pada reaksi penguraian reaktan berpindah ke kanan dan produk berpindah ke kiri.

3. Perubahan entalpi pembakaran (ΔHc)

yaitu ΔH dalam pembakaran sempurna 1 mol suatu senyawa pada keadaan standar.
Nilai entalpi pembakaran standar ditentukan menggunakan tabel data entalpi pembakaran standar

Ciri utama dari reaksi pembakaran yaitu sebaagi berikut :

·         Merupakan reaksi eksoterm

·         Melibatkan oksigen dalam reaksinya

·         Karbon terbakan menjadi CO2, hidrogen terbakar menjadi H2O, dan belerang terbakar menjadi SO2.

 4. Perubahan entalpi netralisasi (ΔHn)

Termasuk reaksi eksoterm. yaitu suatu kalor yang dilepas pada pembentukan 1 mol air dan reaksi asam-basa pada suhu 25 derjat celsius dan tekanan 1 atmosfer.

 Penentuan Entalpi Reaksi

Penentuan ini dilakukan dengan:

·         Menggunakan kalorimetri

·         Menggunakan hukum Hess atau hukum penjumlahan

·         Menggunakan data tabel entalpi pembentukan

·         Menggunakan data energi ikatan

1. Penentuan dengan kalorimetri

Kalorimetri yaitu cara penentuan energi kalor reaksi dengan kalorimeter. Kalorimeter yaitu suatu sistem terisolasi, sehingga semua energi yang dibutuhkan atau dibebaskan tetap berada dalam kalorimeter. Dengan mengukur perubahan suhu, kita bisa menentukan jumlah energi kalor reaksi berdasarkan rumus:

Keterangan :

Ql = energi kalor pada larutan (J)
m = massa zat (kg)
c = kalor jenis zat (J/kg°C)
C = kapasitas kalor (J/°C)
Δt = perubahan suhu (°C)

Karena kalorimeter adalah suatu sistem terisolasi, maka tidak ada energi yang terbuang ke lingkungan, sehingga jumlah energi kalor reaksi dan perubahan entalpi reaksi menjadi:

2. Penentuan dengan data energi ikatan

Energi ikatan (E) yaitu suatu energi yang dibutuhkan untuk memutuskan 1 mol ikatan kovalen dari suatu senyawa, setiap ikatan membutuhkan sebuah energi yang berbeda supaya bisa terputus.
Reaksi berlangsung dalam dua tahap:

·         Pemutusan ikatan reaktan

·         Pembentukan ikatan produk

Tentukan perubahan entalpi reaksi dari pembakaran CH2 dibawah ini:
CH2(g) + 3 /2O2(g) → CO2(g) + H2O(g) Δ?
(H–C–H) + 3 /2(O=O) →(O=C=O) + (H–O–H)

Hukum Terkait Termokimia

1. Hukum Laplace
Hukum ini dikemukakan oleh Marquis de Laplace (1749-1827), yang berbunyi :

 “Jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan suatu senyawa dari unsur-unsurnya sama dengan jumlah kalor yang diperlukan untuk menguraikan senyawa itu menjadi unsur-unsurnya”.

Contoh :
H2(g) + ½ O2(g) à H2O(l) ΔH = -68,3 kkal/mol
H2O(l) à H2(g) + ½ O2(g) ΔH = 68,3 kkal/mol

2. Hukum Hess
Hukum ini dikemukakan oleh German Hess (1840), yang berbunyi :

“Jika suatu perubahan kimia bisa dibuat menjadi beberapa jalan/cara yang berbeda, jumlah perubahan energi panas keselurahannya (total) yaitu tetap, tidak bergantung pada jalan/cara yang ditempuh”.

Menurut hukum Hess, suatu reaksi bisa terjadi melalui beberapa tahap reaksi, dan bagaimanapun tahap atau jalan yang ditempuh tidak akan mempengaruhi entalpi reaksi. Perubahan entalpi reaksi hanya tergantung pada sebuah keadaan awal dan akhir sistem. Bukan tahap atau jalan yang ditempuh. Perubahan entalpi ini juga merupakan penjumlahan entalpi reaksi dari setiap tahap.

Dengan demikian hukum Hess bisa dipakai untuk menghitung ΔH reaksi berdasarkan reaksi-reaksi lain yang ΔH-nya sudah diketahui.

Read More

Bentuk Bintang dan Planet

Mengapa Bintang dan Planet Bentuknya Bulat?

Mengapa bintang dan planet bentuknya bulat? Apakah semua planet atau bintang di alam semesta kita berbentuk bulat,kalo ada yang lain selain itu berikan contohnya. terima kasih

Oleh: Yunus Adiantor

Jawaban singkatnya semua bintang dan planet bentuknya memang bulat. Tidak ada bentuk lain dari bintang dan planet. Untuk urusan bentuk planet, International Astronomical Union (IAU) menjadikannya bagian definisi planet, yakni memiliki kesetimbangan hidrostatik untuk mempertahankan bentuk bulat.

Tapi bagaimana bintang dan planet bisa berbentuk bulat? Mari kita telusuri.

Di alam semesta, kita akan menemukan berbagai benda yang punya berbagai bentuk. Ada debu, asteroid, komet yang bentuknya tidak beraturan, benda-benda berbentuk bulat laksana kentang, benda bulat sempurna, piringan / cakram dan halo.

Gravitasi merupakan penanggung jawab dari bentuk bulat benda-benda tersebut.

Proses pembentukan bintang dan planet

Matahari sebagaimana bintang – bintang lainnya terbentuk dalam awan gas molekul yang disusun oleh 99% gas dan hanya 1% debu. Awan molekul ini merupakan awan yang punya kerapatan tinggi. Matahari juga terbentuk dalam awan serupa yang dikenal dengan sebutan Nebula Matahari.

Awan molekul ini sebenarnya cukup stabil, tapi keruntuhan bisa terjadi jika ada gangguan yang datang dari luar, misalnya gelombang kejut dari ledakan bintang maha dasyat atau ketika terjadi tabrakan antara dua awan molekul. Saat mengalami keruntuhan, awan yang tadinya berbentuk tidak beraturan mengalami perubahan bentuk. Momentum sudut mengubah bentuk awan yang tidak beraturan jadi cakram yang berotasi.

Ketika keruntuhan terjadi pada awan molekul, gas berakumulasi membentuk protobintang. Setelah protobintang terbentuk, ia akan menarik lebih banyak materi gas di awan untuk bergabung. Semakin banyak materi yang ditarik, gravitasi juga semakin besar. Selama proses ini, protobintang berotasi semakin cepat dan temperatur pun meningkat.

Proses berlangsung sampai protobintang memiliki energi yang cukup untuk memulai reaksi pembakaran hidrogen menjadi helium. Maka dimulailah reaksi termonuklir yang melepaskan energi sangat besar. Inilah proses kelahiran bintang yang salah satunya kita kenal sebagai Matahari yang massanya 99.8% dari massa awan.

Sementara itu, piringan awan yang diisi sisa debu dan gas kemudian menjadi materi pembentukan planet-planet di sekeliling bintang yang baru terbentuk.

Cara kerjanya mirip juga dengan bintang. Partikel-partikel debu yang ada di piringan saling bergabung dan membentuk cikal bakal planet. Proses bergabung ini tentu saja karena materi yang ada punya massa, dan setiap benda bermassa akan punya gaya tarik. Ketika protoplanet sudah terbentuk, ia akan terus menarik materi di sekelilingnya. Semakin banyak materi yang ditarik, semakin besar massa planet dan artinya semakin besar pula gaya gravitasinya.

Bintang dan planet yang terbentuk juga berotasi pada sumbunya.

Bentuk Bintang & Planet

Lantas mengapa bentuk bintang dan planet bulat dan bukan kotak atau bentuk lainnya?

Sederhananya, bintang dan planet itu bisa terbentuk dan terikat karena adanya gravitasi. Semakin besar sebuah benda, semakin besar massanya maka semakin besar juga gravitasinya.

Contoh kekekalan momentum sudut saat peluncur es berputar. Ia berputar lambat saat tangan terentang dan kecepatan sudut rendah. Tapi ketika tangan ditarik ke badan, momen inersia berkurang dan kecepatan sudut makin tinggi. Kredit: 

Pada benda-benda berpilin ini, ada dua gaya yang bekerja. Yang pertama gaya gravitasi yang menarik semua materi ke pusat massa.

Tapi, ada yang menahannya.

Ketika sebuah benda berputar pada porosnya, berlaku kekekalan momentum sudut. Contohnya peluncur es yang berputar. Ketika kedua tangannya terentang, ia akan berputar lebih lambat sementara untuk berputar lebih cepat ia harus menarik tangannya ke arah badan. Di sini hukum kekekalan momentum berlaku selama tidak ada gaya luar yang dimasukkan ke dalam sistem.

Hal yang sama berlaku pada bintang dan planet yang berotasi pada porosnya. Menurut hukum kekekalan momentum sudut, saat gravitasi menarik massa ke pusat, kecepatan sudut akan bertambah agar tercapai kekekalan momentum. Saat kecepatan sudut bertambah maka tekanan yang bekerja dari dalam bintang atau planet juga bertambah. Akibatnya tekanan yang bekerja dari dalam ke luar dan gaya gravitasi yang menarik massa ke pusat massa akan bekerja berlawanan dan pada satu titik akan saling menetralkan, sehingga terjadi kesetimbangan yang kita kenal sebagai kesetimbangan hidrostatik.

Ketika kesetimbangan hidrostatik terjadi maka benda fluida seperti bintang dan planet yang dipuntir terus menerus akan mencapai bentuk paling efisien yang akan memiliki gaya sama besar ke segala arah. Gravitasi adalah gaya isotropik atau gaya yang besarnya sama ke segala arah. Karena itu benda-benda yang massanya besar cenderung bulat karena ditarik oleh gaya gravitasi yang besarnya sama pada arah manapun.

Pada akhirnya, bintang dan planet akan menjadi bola berputar dengan kecepatan rotasi yang tetap. Untuk benda yang rotasinya lambat, bentuknya akan bulat sempurna. Contohnya adalah Matahari. Ada juga bintang yang rotasinya 100 kali lebih cepat dari Matahari, yakni VFTS 102 di nebula Tarantula. Jika bintang ini berputar lebih cepat lagi, maka ia akan hancur berantakan.

Semakin cepat rotasi sebuah benda, maka benda akan memipih di kutub atau pada ekuator akan tampak memiliki tonjolan sehingga planet tidak akan bulat sempurna. Contohnya Bumi yang bulat pepat.

Rotasi yang sangat cepat pada benda juga bisa membuat bentuk bulat tadi berubah sehingga bentuknya jadi lebih lonjong meskipun massanya juga cukup besar dan seharusnya bisa berbentuk bulat. Contohnya adalah planet katai Haumea.

Itu bintang dan planet. Benda-benda kecil di Tata Surya seperti asteroid, komet dan sebagian satelit atau bulan justru bentuknya tidak beraturan. Ini karena benda-benda tersebut memiliki massa yang kecil sehingga gravitasinya pun kecil. Akibatnya, tekanan dari dalam benda lebih besar. Tidak tercapai kesetimbangan dan gravitasi tidak bisa memaksa benda tersebut untuk memiliki bentuk bola. Akibatnya benda akan memiliki ukuran yang tidak beraturan.

Selama tidak ada pengaruh gravitasi dari benda di sekitarnya, benda-benda antariksa akan cenderung mempunyai bentuk berupa bola. Ketidaksempurnaan bentuk bola itu menjadi petunjuk bahwa pengaruh gravitasi itu ada dan mempengaruhi rupa benda-benda antariksa yang kita kenal saat ini.

Demikian penjelasan singkat mengapa bintang dan planet, termasuk juga Bumi berbentuk bulat, bukan datar atau tidak beraturan.

Read More

Rotasi Benda Langit

Mengapa Benda Langit Berotasi?

Mengapa benda langit berotasi atau bergerak berputar mengitari sumbunya?

Apa yang terjadi jika benda langit tersebut diam?

Oleh: Yunus Adiantor

Semua benda di alam semesta ini berotasi. Bumi kita berotasi. Matahari yang jadi pusat Tata Surya juga berotasi. Demikian juga planet, bulan, bintang, asteroid, komet, lubang hitam, awan gas dan debu di alam semesta.

Rotasi bisa dipahami sebagai perputaran sebuah benda pada sumbunya. Tapi mengapa benda-benda ini berotasi dan apa penyebabnya?

Menurut Dr. Hakim L. Malasan dari Astronomi ITB, “Alam semesta itu isinya tidak ada yang awet muda dan diam. Bergerak dan menjadi tua adalah keniscayaan di alam semesta dan rotasi menjaga benda tetap pada tempatnya dan juga menjaga bentuknya”.

Sederhananya, berotasi atau berputar pada sumbu adalah cara sebuah benda untuk bertahan pada kedudukannya di ruang hampa. Selain itu, dengan berotasi, sebuah benda bisa mempertahankan bentuknya.

Semua benda yang bergerak memiliki momentum. Untuk benda yang bergerak lurus ia akan memiliki momentum linier, sedangkan untuk benda yang bergerak melingkar atau berotasi, ia akan memiliki momentum sudut yang menentukan laju dan arah putarannya.

Ketika sebuah benda berputar pada porosnya, dan tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem, maka berlaku kekekalan momentum sudut.

Contoh kekekalan momentum sudut saat peluncur es berputar. Ia berputar lambat saat tangan terentang dan kecepatan sudut rendah. Tapi ketika tangan ditarik ke badan, momen inersia berkurang dan kecepatan sudut makin tinggi. Kredit: 

Contohnya peluncur es yang berputar.

Ketika kedua tangannya terentang, ia akan berputar lebih lambat sementara untuk berputar lebih cepat ia harus menarik tangannya ke arah badan. Di sini hukum kekekalan momentum berlaku selama tidak ada gaya luar yang dimasukkan ke dalam sistem.

Demikian juga dengan benda-benda langit.

Berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut, untuk benda dengan massa tertentu, jika radius orbit berubah, maka benda harus mengubah kecepatan rotasinya agar besar momentum sudut tetap konstan. Semakin besar radius orbit maka semakin lambat laju rotasinya, dan sebaliknya, jika radius orbit makin kecil justru laju rotasi semakin cepat.

Rotasi benda-benda langit

Ketika planet dan bintang terbentuk, semuanya sudah berputar mengelilingi sumbunya. Rotasi ini bukan muncul setelah bintang atau planet terbentuk, melainkan sejak masih berupa awan gas dan debu.

Sekilas mari kita telusuri pembentukan benda-benda di alam semesta.

Semua benda yang kita kenal di alam semesta terbentuk sebagai akibat gaya gravitasi yang menarik dan menyatukan materi.

Ambil contoh pembentukan bintang.

Awan molekul raksasa mengalami keruntuhan gravitasi. Meskipun rotasi awan ini lambat, namun karena kekekalan momentum sudut, rotasi akan tetap terjaga dan bahkan akan semakin cepat seiring dengan makin mengkerutnya awan. Ketika awan mengalami keruntuhan gravitasi, materi akan ditarik ke pusat dan membentuk cikal bakal bintang yang pada akhirnya melahirkan bintang baru. Pada saat itu terjadi perubahan kecepatan sudut dan laju rotasi pun meningkat drastis.

Materi yang yang tidak terakresi atau tidak ditarik jadi bintang akan membentuk piringan gas dan debu yang kerapatannya tinggi. Akibatnya partikel-partikel gas dan debu di dalam piringan ini akan saling tarik menarik, bertabrakan dan bergabung satu sama lainnya sehingga membentuk planet dan satelit yang mengelilingi planet. Interaksi antara materi di dalam piringan akan menghasilkan gangguan yang bisa mengubah momentum sudut.

Implikasi lain dari kekekalan momentum sudut, bintang, planet, komet, asteroid dan benda-benda yang terbentuk dari awan yang sama akan memiliki arah yang sama. Jika ada arah rotasi yang berbeda maka itu karena ada gaya lain yang bekerja dari luar atau mengganggu benda tersebut. Di Tata Surya contoh arah rotasi berbeda bisa dilihat pada Venus dan Uranus.

Jadi, benda-benda yang terbentuk ini sudah berotasi sejak awal karena awan molekular yang jadi cikal bakal materinya sudah berotasi dan materi ini harus menjaga kekekalan momentum sudut.

Di Tata Surya, planet-planet gas raksasa berotasi cepat karena dipengaruhi faktor pembentukannya. Jadi ketika inti batuan terbentuk, cikal bakal planet raksasa ini menarik gas yang ada di sekelilingnya. Gas yang ditarik ini sudah memiliki momentum sudut yang besar sejak awal sehingga ketika bergabung dengan inti planet, rotasinya pun semakin cepat.

Bagaimana jika benda di alam semesta tidak berotasi?

Sebelum berandai-andai, satu hal yang pasti, semua benda di alam semesta itu berotasi dan memiliki momentum sudut meskipun sangat kecil.

Seandainya benda langit tidak berotasi dan tidak memiliki momentum sudut, maka awan molekular yang runtuh masih bisa membentuk bintang. Ketiadaan momentum sudut diperkirakan justru mempermudah material runtuh secara radial dan membentuk bintang. Yang sulit adalah pembentukan planet-planet, terutama planet gas, karena fragmentasi tidak akan terjadi.

Ketiadaan momentum sudut memang tidak akan mencegah pembentukan bintang. Untuk itu dibutuhkan nebula yang bentuknya bola sempurna dengan distribusi massa yang betul-betul seragam. Sedikit saja ketidakseragaman bisa menghasilkan momentum sudut. Jadi gerak tangensial itu pasti akan selalu ada karena distribusi material yang tidak seragam dalam nebula.

Akan tetapi, kasus seperti ini hampir pasti tidak akan terjadi di alam semesta.

Read More