Pengertian Fotokimia Dan Contoh Reaksinya Di Atmosfer

Jagoan Ilmu, Pengertian Fotokimia Dan Contoh Reaksinya Di Atmosfer – 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.

Pengertian Fotokimia

Fotokimia adalah ilmu yang mempelajari reaksi-reaksi kimia yang diinduksi oleh sinar secara langsung maupun tidak langsung. Reaksi termal biasa yang berlangsung dalam gelap memperoleh energi pengaktifannya melalui tunbukan antar molekul yang acak dan berurutan. Reaksi fotokimia menerima energi pengaktifannya dari penyerapan foton cahaya ole molekul-molekulnya.

Karena itu reaksi ini memberikan kemungkinan untuk reaksi tertentu saja. Jadi tahap pengaktifan dalam reaaaksi fotokimia cukup berbeda dan lebih selektif dibandingkan pengaktifan reaksi biasa (termal). Keadaan elektronik molekul yang tereksitasi mempunyai energy dan ditribusi electron yang berbeda dari keadaan dasar, sehingga sifat kimianyapun berbeda (Alberty. 1984: 219)

Contoh studi fotokimia mencakup seluruh fenomena yang berkaitan dengan absorpsi dan emisi radiasi oleh sintesis kimia. Termasuk fenomena yang sebagian besar spektroskopik, seperti flouroscence dan phosphorescence; reaksi kimia luminescent, seperti nyala api dan pancaran cahaya seekor kunang-kunang; dan reaksi foto-terstimulasi, seperti fotografik, fotosintetik, dan berbagai macam reaksi fotolitik.

Pengaruh cahaya terhadap sistem kimia mungkin saja kecil atau justru besar. Jika kuanta cahaya tidak memiliki cukup energy untuk menghasilkan efek yang besar seperti disosiasi molekul, maka energy tersebut didegradasi menjadi termal. Efek ini didefinisikan sebagai efek kecil dalam artian fotokimia, selama hasil diperoleh melalui kenaikan temperature dengan berbagai tujuan.

Efek yang dihasilkan oleh cahaya, apakah itu kecil atau besar, dapat dihasilkan dari penyerapan cahaya oleh suatu sistem tertentu. Fakta ini, yang sekarang lebih njelas terlihat, pertama kali disadari di awal abad ke-19 oleh Grotthus dan Drape, yang sekarang disebut hukum Grottthus dan Draper.

Reaksi Fotokimia

Reaksi fotokimia adalah reaksi-reaksi kimia yang terjadi di atmosfer sebagai akibat dari penyerapan foton cahaya oleh molekul-molekul.

Proses penyerapan energi bebas radiasi ultraviolet oleh molekul di udara dapat mengakibatkan terjadinya reaksi-reaksi fotokimia. NO2 merupakan salah satu molekul yangaktif secara fotokimia, dan sangat 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.

Dalam keadaan tersedia NO, temperatur inversi, low humidity, sunlight, hidrokarbon ini dapat menghasilkan Smog-fotokimia yang berbahaya. Smog berasal dari dua kata yaitu smoke dan fog sehingga disingkat menjadi bentuk akronim smog. Selanjutnya smog lebih disebut dengan photochemical smog (smog fotokimia atau kabut asap fotokimia). Smog fotokimia merupakan kabut asap yang dapat terbentuk dari beberapa senyawa kimia berikut:

  • aldehide (R-CHO),
  • nitrogen oksida (NO dan NO2),
  • ozon troposfer (O3),
  • peroxyacyl nitrates (PAN),
  • dan volatile organic compound (VOC).

Senyawa-senyawa tersebut bersifat sangat reaktif dan mudah teroksidasi di troposfer. Smog fotokimia terjadi ketika senyawa-senyawa tersebut berinteraksi dengan radiasi ultraviolet dari matahari. Smog banyak terjadi di kota-kota besar. Hal ini dikarenakan senyawa-senyawa pembentuk smog fotokimia tersebut banyak dihasilkan dari kegiatan industri dan transportasi.

Reaksi Fotokimia di Atmosfer

Reaksi umum dari perubahan oksigen dalam atmosfer, litosfer, hidrosfer, dan biosfer. Siklus oksigen sangat penting dalam kimia atmosfer, dalam perubahan atau transformasigeokimia dan proses-proses kehidupan.

Oksigen dalam troposfer perannya sangat penting pada proses-proses yang terjadi di permukaan bumi. Oksigen atmosfer mengambil bagian dalam reaksi yang menghasilkan energi, seperti pada pembakaran bahan bakar fosil.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Oksigen atmosfer digunakan oleh organisme aerobic dalam proses degradasi bahanorganik. Proses-proses oksidasi oleh udara membutuhkan oksigen atmosfer seperti :

4 FeO + O2 → 2Fe2O3

Oksigen memasuki udara melalui reaksi fotosintesis tanaman :

CO2 + H2O + hv → {CH2O} + O2(g)

Semua oksigen dalam bentuk molekul yang sekarang ada dalam atmosfer bermula dari kegiatan fotosintesis oleh organisme, yang memperlihatkan pentingnya fotosintesis dalam kesetimbangan oksigen dalam atmosfer. Artinya meskipun pembakaran dari bahan bakar fosil membutuhkan banyak oksigen, hal ini tidak membahayakan kontinuitas oksigen dalam atmosfer.

Oksigen di atmosfer yang lebih tinggi berbeda dengan di atmosfer yang lebih rendah karena adanya pengaruh dari radiasi ionisasi. Dalam daerah ini oksigen terdapat dalam bentuk oksigen atom O, molekul oksigen tereksitasi O2*, dan ozon O3. Kurang dari 10% oksigen dalam bentuk O2 terdapat dalam atmosfer pada altitude kurang lebih 400 Km.

Atom oksigen dalam keadaan “ ground state “ (elektron tidak tereksitasi) biasanya dinyatakan sebagai O. Adapun atom-atom oksigen yang elektronnya tereksitasi dinyatakan sebagai O*. spesi ini dihasilkan dari reaksi fotosintesis ozon pada panjang gelombang dibawah 308 mm.

O3 + hv → O* + O2 atau O + O + O        →         O2 + O* (r’x dg energi tinggi)

Atom oksigen tereksitasi memancarkan cahaya tampak pada panjang gelombang 636 mm,630 mm, dan 558 mm. hal ini juga merupakan penyebab dari suatu fenomena yang dikenal dengan a air glow o.

Ion-ion oksigen O+, dapat dihasilkan bila atom-atom oksigen terkena radiasi ultraviolet.

O + hv  →  O+ + e

Ion oksigen yang bermuatan positif ini merupakan ion positif yang utama yang terdapat dibeberapa bagian ionosfer. Ion ini selanjutnya akan bereaksi lebih lanjut membentuk ion-ion positif penting lainnya :

O+ + O2   c   O2+ + O

O+ + N2    →     NO+ + N

Dibagian tengah ionosfer, spesi O2+ dihasilkan oleh oksidasi radiasi ultraviolet pada panjang gelombang 17-103 mm.

O2 + hv    →    O2+ + e

Reaksi ini juga dapat terjadi dengan adanya sinar X berenergi rendah. Reaksi dibawah ini.

N2+ + O2    →   N2 + O2+

Juga menghasilkan O2+ dibagian tengah ionosfer.

Ozon, O3 suatu senyawa oksigen yang sangat signifikan ditemukan di stratosfer. Ozon mengabsorbsi radiasi ultraviolet yang berbahaya yang berfungsi sebagai pelindung makhlukhidup di bumi dan sejumlah pengaruh radiasi tersebut. Ozon dihasilkan dari reaksi fotokimia berikut :

O2 + hv   →   O + O

O + O2 + M   →   O3 + M

Dimana M = spesi lain, seperti molekul N2 atau O2 yang mengabsorbsi kelebihan energiyang dilepaskan reaksi dan memungkinkan molekul-molekul ozon tinggal bersama-sama. Daerah dimana ozon ditemukan dalam konsentrasi maksimum berkisar antara 25-30 Km dalam stratosfer, konsentrasinya dapat mencapai 10 ppm.

Penutup

Demikian apa yang dapat Jagoan Ilmu bagikan, tentang pengertian fotokimia dan contoh reaksinya di atmosfer atau di udara. Sekian dan terima kasih telah mengunjungi Jagoan Ilmu, semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi di materi berikutnya.

Sumber:

  • https://dokumen.tips/documents/reaksi-fotokimia-atmosferdoc.html
  • https://rahmisusmiati.wordpress.com/2013/04/04/pengertian-fotokimia/
Author: Wa Ode

Jangan pernah meremehkan diri sendiri. Bila kamu tak bahagia dengan hidupmu, perbaiki apa yang salah, dan TERUSLAH MELANGKAH.