Mengapa tolakan antar-elektron tidak memporakporandakan molekul?

Sekedar sharing pengalaman kuliah S2 Ilmu Kimia minggu ini pas sub bagian ikatan kimia. Pertanyaan ini muncul dari mahasiswa yang ikut kuliah tersebut. Mengapa elektro-elektron yang bermuatan sama tidak saling tolak menolak pada suatu atom hingga terpisah malahan mereka stabil di sekitar inti ? Dosenku tentu saja menjawabnya  cuman aku yang memorinya pas2an tidak ingat jawabannya beliau tapi  aku ingat dosenku bilang inilah kesempatan kalau mau mendapatkan nobel di bidang kimia. Soalnya beberapa pertanyaan di kimia yang masih dijawab dengan pemikiran2, asumsi2 dan semua itu tentu saja membutuhkan pembuktian kedepannya baik dengan perhitungan2, percobaan dll. Kalau terbukti maka nobel kimia bisa ditangan tuch. Siapa yang berminat ?

Pertanyaan yang menurutku mirip ini ternyata muncul juga di milis kimia yang diinisiasi oleh Bapak Muhamad A. Martoprawiro. Beliau adalah Dosen Kimia di ITB dan Ketua HKI (Himpunan Kimia Indonesia). Berikut email dari beliau yang saya ambil dari milis kimia dalam menjawab pertanyaan tersebut.

From:”Muhamad A. Martoprawiro via Chemist” <chemist@kimiawan.org>
Date:Thu, Feb 26, 2015 at 2:51 AM
Subject:[Chemist] Mengapa tolakan antar-elektron tidak memporakporandakan molekul?

Salam kimiawan,
Uraian di bawah ini sebetulnya berawal dari pertanyaan mantan mahasiswa S2, yang akhirnya harus berperan sebagai dosen Kimia Fisik di universitasnya. Karena pertanyaan dan jawaban lewat email, tentu tidak bisa diharapkan jawaban yang lengkap dan memuaskan. Tapi saya share saja, kalau-kalau ada yang ingin memperkayanya.

Komunikasi di bawah awalnya berlangsung lewat japri.

Silakan dinikmati .. :-)

Salam,
Muhamad
:-) menulis untuk anggota HKI setiap Rabu, kalau sempat

——-

PERTANYAAN:
Mengapa elektron dikatakan bermuatan negatif? Apakah itu benar atau hanya simbol saja? Sebab jika elektron bermuatan negatif, seharusnya elektron saling tolak menolak dalam ikatan kovalen? Dan tidak terbentuk ikatan.

Saya sudah mencari referensi dari buku Brady, tetapi dibuku tersebut hanya tertulis bahwa elektron ditemukan dari percobaan J.J. Thomson, dan dikatakan negatif karena dibelokkan ke kutub listrik positif dalam tabung katoda.

JAWABAN SINGKAT:
1
Saya mulai dengan atom dulu ya, misalnya atom karbon. Ke-enam elektron memang saling tolak, karena sama-sama bermuatan negatif. Kalau kita sederhanakan dengan ilmu listrik klasik: muatan inti jauh lebih besar dari muatan elektron, sehingga kalau pun ada saling tolak antar elektron, tarikan inti lebih dominan, sehingga elektron2 sekitar inti atom karbon bisa stabil di sekitar inti.

Terjadinya tingkat-tingkat energi elektron yang diskrit tentunya hanya bisa dijelaskan secara kuantum.

2
Sekarang tentang molekul. Kalau menggunakan penyederhanaan cara pandang fisika klasik, kita bisa menggunakan nalar yang serupa. Elektron memang saling tolak, tapi tarikan inti-inti jauh lebih kuat, sehingga elektron bisa cukup stabil berdekatan (walau tetap memelihara jarak).

Penyederhanaan lainnya: elektron bisa berpasangan, karena walaupun muatannya saling tolak (sama-sama negatif), tapi spinnya berlawanan, yang berarti kutub magnet yang dihasilkan dari spin itu, saling tarik (kutub utara elektron pertama menarik kutub selatan elektron kedua, dan sebaliknya). Tentu saja terjadi penyederhanaan yang berlebihan pada penjelasan ini.

3
Sebetulnya, kita tidak bisa terlalu menyederhanakannya. Kita harus menggunakan teori kuantum, yaitu lewat interaksi fungsi gelombang. Pada pembentukan ikatan, fungsi gelombang kedua elektron yang berinteraksi di antara kedua inti, bersifat “sefasa”, sehingga fungsi gelombangnya saling memperkuat. Nilai fungsi gelombang yang besar hasil “interferensi” tsb. Menyebabkan kerapatan elektron di antara kedua inti besar, karena kerapatan itu berbanding lurus dengan kuadrat nilai fungsi gelombang. Kerapatan yang besar di antara kedua inti inilah yang mendekatkan kedua inti, karena kerapatan itu menarik inti untuk saling mendekat ke arah tengah molekul. Dalam konteks teori orbital molekul (MO), interaksi inilah yang menghasilkan orbital ikatan.

Interaksi alternatif bisa terjadi, yaitu fungsi gelombangnya tidak sefasa, artinya, psi (fungsi gelombang) yang satu positif, psi elektron lainnya negatif. Ketika berinteraksi di daerah di antara kedua inti, keduanya saling meniadakan, sehingga kerapatan elektron menjadi rendah. Kerapatan yang rendah ini menyebabkan tidak ada yang menghalangi tolakan antar inti. Akibatnya kedua inti cenderung menjauh. Dalam konteks teori orbital molekul, interaksi inilah yang menghasilkan orbital anti-ikatan.

Orbital ikatan maupun orbital anti-ikatan dibahas dalam konteks pembahasan ikatan kovalen.

 

Pas coba diingat-ingat, jawaban di email tersebut intinya sama dengan jawaban dosenku. Dua dosen yang hebat di bidangnya (Anorganik)

Pelajaran yang bisa diambil dari  semua ini adalah belajar Kimia itu akan sangat menyenangkan kalau bisa mendapatkan dosen-dosen yang bisa menjelaskan pertanyaan2 kita  dengan kata2 yang mudah dimengerti dari materi yang sulit seperti Ikatan Kimia :-). Selamat belajar teman-teman.

Beracun (toxic – T)

Beracun (toxic – T)

Limbah B3 beracun adalah Limbah yang memiliki karakteristik beracun berdasarkan uji penentuan karakteristik beracun melalui TCLP, Uji Toksikologi LD50, dan uji sub-kronis.

a. penentuan karakteristik beracun melalui TCLP

  1. Limbah diidentifikasi sebagai Limbah B3 kategori 1 jika Limbah memiliki konsentrasi zat pencemar lebih besar dari TCLP-A sebagaimana tercantum dalam Lampiran III yang merupakan bagian tidak terpisahkan dari Peraturan Pemerintah ini.
  2. Limbah diidentifikasi sebagai Limbah B3 kategori 2 jika Limbah memiliki konsentrasi zat pencemar sama dengan atau lebih kecil dari TCLP-A dan lebih besar dari TCLP-B sebagaimana tercantum dalam Lampiran III yang merupakan bagian tidak terpisahkan dari Peraturan Pemerintah ini.

b. Uji Toksikologi LD50

Limbah diidentifikasi sebagai Limbah B3 kategori 1 jika memiliki nilai sama dengan atau lebih kecil dari Uji Toksikologi LD50 oral 7 (tujuh) hari dengan nilai lebih kecil atau sama dengan 50 mg/kg (lima puluh miligram per kilogram) berat badan pada hewan uji mencit.

Limbah diidentifikasi sebagai Limbah B3 kategori 2 jika memiliki nilai lebih besar dari Uji Toksikologi LD50 oral 7 (tujuh) hari dengan nilai lebih kecil atau sama dengan 50 mg/kg (lima puluh miligram per kilogram) berat badan pada hewan uji mencit dan lebih kecil atau sama dari Uji Toksikologi LD50 oral 7 (tujuh) hari dengan nilai lebih kecil atau sama dengan 5000 mg/kg (lima ribu miligram per kilogram) berat badan pada hewan uji mencit. Nilai Uji Toksikologi LD50 dihasilkan dari uji toksikologi, yaitu penentuan sifat akut limbah melalui uji hayati untuk mengukur hubungan dosis-respon antara limbah dengan kematian hewan uji. Nilai Uji Toksikologi LD50 diperoleh dari analisis probit terhadap hewan uji.

c. Sub-kronis

Limbah diidentifikasi sebagai Limbah B3 kategori 2 jika uji toksikologi sub-kronis pada hewan uji mencit selama 90 (sembilan puluh) hari menunjukkan sifat racun sub-kronis, berdasarkan hasil pengamatan terhadap pertumbuhan, akumulasi atau biokonsentrasi, studi perilaku respon antarindividu hewan uji, dan/atau histopatologis.

PP No. 101 Tahun 2014 Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun

United State Environmental Protection Agency (US EPA) SW 846-1311 , 1992, Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP)

 

Korosif (corrosive – C)

Korosif (corrosive – C)

Limbah B3 korosif adalah Limbah yang memiliki salah satu atau lebih sifat-sifat berikut:

  1. Limbah dengan pH sama atau kurang dari 2 (dua) untuk Limbah bersifat asam dan sama atau lebih besar dari 12,5 (dua belas koma lima) untuk yang bersifat basa. Sifat korosif dari Limbah padat dilakukan dengan mencampurkan Limbah dengan air sesuai dengan metode yang berlaku dan jika limbah dengan pH lebih kecil atau sama dengan 2 (dua) untuk Limbah bersifat asam dan pH lebih besar atau sama dengan 12,5 (dua belas koma lima) untuk yang bersifat basa; dan/atau
  2. Limbah yang menyebabkan tingkat iritasi yang ditandai dengan adanya kemerahan atau eritema dan pembengkakan atau edema. Sifat ini dapat diketahui dengan melakukan pengujian pada hewan uji mencit dengan menggunakan metode yang berlaku.

PP No. 101 Tahun 2014 Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun

SNI 7184.4:2010 Karakteristik limbah Bahan Beracun Berbahaya (B3) – Bagian 4: Cara uji laju korosi dari limbah cair dan semi padat dengan metode Coupon

United State Environmental Protection Agency (US EPA) SW 846-1110a , 2004, Corrosivity Toward Steel

United State Environmental Protection Agency (US EPA) SW 846-9040C, 2004, pH Electrometric Measurement

 

Infeksius (infectious – X)

Infeksius (infectious – X)

Limbah B3 bersifat infeksius yaitu Limbah medis padat yang terkontaminasi organisme patogen yang tidak secara rutin ada di lingkungan, dan organisme tersebut dalam jumlah dan virulensi yang cukup untuk menularkan penyakit pada manusia rentan.

Yang termasuk ke dalam Limbah infeksius antara lain:

  1. Limbah yang berasal dari perawatan pasien yang memerlukan isolasi penyakit menular atau perawatan intensif dan Limbah laboratorium;
  2. Limbah yang berupa benda tajam seperti jarum suntik, perlengkapan intravena, pipet pasteur, dan pecahan gelas;
  3. Limbah patologi yang merupakan Limbah jaringan tubuh yang terbuang dari proses bedah atau otopsi;
  4. Limbah yang berasal dari pembiakan dan stok bahan infeksius, organ binatang percobaan, bahan lain yang telah diinokulasi, dan terinfeksi atau kontak dengan bahan yang sangat infeksius; dan/atau
  5. Limbah sitotoksik yaitu Limbah dari bahan yang terkontaminasi dari persiapan dan pemberian obat sitotoksik untuk kemoterapi kanker yang mempunyai kemampuan membunuh atau menghambat pertumbuhan sel hidup.

PP No. 101 Tahun 2014 Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun