SISTEM PERIODIK UNSUR

  Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

       Sistem periodik unsur merupakan sebuah tabel yang memuat semua unsur kimia yang dikenal oleh IUPAC (International Union of Pure and Appied Chemistry) di dalam table itu unsur kimia dikelompokkan berdasarkan kenaikan nomor atom kesamaan sifatnya.Sejarah perkembangan Sistem Periodik Unsur dan penyusunan Sistem Periodik Unsur telah mengalami banyak penyempurnaan mulai dari Antoine Lavosier, J . Newslands , O . Mendeleev , hingga Henry Moseley .  

 Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Pada 1789, Antoine Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan unsur tersebut berdasarkan sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di bagi menjadi empat kelompok yaitu gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda.

Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote ( nitrogen ), dan hidrogen. Unsur-unsur yang etrgolong logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam flourida, dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam adalah antimon,perak, arsenik, bismuth. Kobalt, tembaga, timah, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng. Adapun yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida, barium oksida, aluminium oksida, dan silikon oksida.

Kelemahan dari teori Lavoisior : Penglompokan masih terlalu umum

kelebihan dari teori Lavoisior : Sudah mengelompokan 33 unsur yang ada berdasarka sifat kimia   sehingga bisa dijadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya.

 Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner

                Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom. Contoh kelompok-kelompok triade: Cl, Br dan I, Ca, Sr dan Ba, S, Se dan Te.

                Kelemahan dari teori ini adalah pengelompokan unsur ini kurang efisian dengan adanya beberapa unsur lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan unsur dalam kelompok triefd tersebut.

  Kelebihan dari teori ini adalah adanya keteraturan setiap unsure yang sifatnya mirip massa Atom (Ar) unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di massa atom unsure pertama dan ketiga.

 Hukum Oktaf Newlands

  J. Newlands merupakan orang pertama yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Newlands mengumumkan penemuanya yang di sebut hukum oktaf.

Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur. Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Daftar unsur yang disusun oleh Newlands berdasarkan hukum oktaf diberikan pada tabel 1.1

Di sebut hokum Oktaf karena beliau mendapati bahwa sifat-sifat yang sama berulang pada setiap unsure ke delapan dalam susunan selanjutnya dan pola ini menyurapi oktaf music.

                               Tabel 1.1 Daftar oktaf Newlands

1. H	2. Li	3. Be	4. B	5. C	6. N	7. O
8. F	9. Na	10. MG	11. Al	12. Si	13. P	14. S
15. Cl	16. K	17. Ca	18. Ti	19. Cr	20. Mn	21. Fe
22. Co&Nl	23. Cu	24. Zn	25. Y	26. ln	27. As	28. Se
29. Br	30. Cu	31. Sr	32. Sr	33. Zr	34. Bi & Mo	35. Po &

Hukum oktaf newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan, teryata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Ti mempunya sifat yang cukup berbeda dengan Al maupun B.

Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataanya mesih di ketemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur. Dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang massa atomnya sangat besar.

 Sistem Periodik Mendeleev

1) Dua ahli kimia, Lothar Meyer (Jerman) dan Dmitri Ivanovich Mendeleev (Rusia) berdasarkan pada prinsip dari Newlands, melakukan penggolongan unsur.

2) Lothar Meyer lebih mengutamakan sifat-sifat kimia unsur sedangkan Mendeleev lebih mengutamakan kenaikan massa atom.

3) Menurut Mendeleev : sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya : jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik.

4) Unsur-unsur yang memiliki sifat-sifat serupa ditempatkan pada satu lajur tegak, disebut Golongan.

5) Sedangkan lajur horizontal, untuk unsur-unsur berdasarkan pada kenaikan massa atom relatifnya dan disebut Periode. Kelemahan dari teori ini adalah masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar letaknya di depan unsur yang massanya lebih kecil. Co : Telurium (te) = 128 di kiriIodin (I)= 127. hal ini dikarenakan unsur yang mempunyai kemirpan sifat diletakkan dalam satu golongan.

Kelemahan dari teori ini adalah pemebetulan massa atom. Sebelumnya massa atom. Sebelumnya massa atom In = 76 menjadi 113. selain itu Be, dari 13,5 menjadi 9. U dari 120 menjadi 240 .

 Kelebihan dari teori ini adalah peramalan unsur baru yakni meramalkan unsur beserta sifat-sifatnya.

 Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom mengalami perkembangan yang sangat mendasar. Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang di sebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikel dasar yaitu proton, elektron, dan neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atom. pada 1913, seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.

Sistem Periodik Modern

Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom mengalami perkembangan yang sangat mendasar. Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang di sebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikel dasar yaitu proton, elektron, dan neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atom.  Sistem Periodik Modern (Tabel Periodik Modern) merupakan Tabel Periodik Mendelev yang telah disempurnakan oleh Henry Gwyn Jeffreis Moseley pada tahun 1913 melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X dalam memperbaiki susunan Tabel Periodik Mendelev. Moseley berhasil menemukan kesalahan dalam tabel periodik Mendeleev dimana sifat yang dimiliki oleh unsur sangat banyak.

Pada tahun 1914, berdasarkan hasil eksperimen Henry G J Moseley tersebut, diperoleh kesimpulan bahwa sifat dasar atom bukan didasari oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton. Hal tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki jumlah proton sama atau disebut isotop. Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan kenaikan nonor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsur-unsur sisitem periodik modern merupakan penyempurnaan hukum periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem periodik bentuk panjang.

Sistem periodik modern disusun berdasarkan kebaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur-lajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ; sedangkan lajur-lajur vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat. Sistem periodik modern terdriri atas 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B (IB – VIIIB).

Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan juga dapat ditandai dengn bilangan 1 sampai dengan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai golongan 12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB. Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr tidak terlalu panjang.

             Daftar asli Mendeleyev mengalami banyak perubahan, namun masih terlihat pada sistem periodik modern.  Ada berbagai macam sistem periodik, tetapi yang sering digunakan adalah sistem periodik panjang. Daftar ini disusun berdasarkan konfigurasi elektron dari atom unsur-unsur. Unsur-unsur dengan konfigurasi elektron yang mirip mempunyai sifat-sifat kimia yang mirip. Jadi sifat unsur ini ada hubungannya dengan konfigurasi elektron.

 Periode

Periode ditempatkan pada lajur horizontal dalam sistem periodik modern. Periode suatu unsur menunjukan suatu nomor kulit yang sudah terisi elektron (n terbesar) berdasarkan konfigurasi elektron. Konfiguration electron adalah persebaran electron dalam kulit-kulit atomnya.

Dalam sistem periodik modern terdapat 7 periode, yaitu :

a.periode 1 (periode sanngat pendek) berisi 2 unsur;

b.periode 2 (periode pendek) berisi 8 unsur;

c.periode 3 (periode pendek) berisi 8 unsur;

d.periode 4 (periode panjang) berisi 18 unsur;

e.periode 5 (periode panjang) berisi 18 unsur;

f. periode 6 (periode sangat panjang)berisi 32 unsur yaitu, 18 unsur seperti pada periode 4 atau ke-5, dan 14 unsur lagi merupakan deret lantanida;

g. periode 7 (periode sangat panjang) berisi 28 unsur, belum lengkap karena maksimum 32 unsur. Pada periode ini terdapat deret aktinida.

 Golongan

        Golongan adalah lajur tegak pada tabel periodik unsur. Unsur-unsur yang ada dalam satu lajur tegak adalah unsur-unsur segolongan, terdapat delapan golongan utama dan delapan golongan transisi.

Golongan utama tersebut adalah :

a.       Golongan I A disebut golongan alkali (kecuali H) terdiri dari unsur-unsur H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

b.      Golongan II A disebut golongan alkali tanah yang terdiri dari unsur-unsur Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

c.       Golongan III A disebut golongan baron aluminium yang terdiri dari unsur-unsur B, Al, Ga, In, Ti, Uut

d.      Golongan IV A disebut golongan karbon-silicon yang terdiri dari unsur-unsur C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq

e.      Golongan V A disebut golongan nitrogen-fosforus yang terdiri dari unsur-unsur N, P, As, Sb, Bi, Uup

f.        Golongan VI A disebut golongan oksigen-belerang yang terdiri dari unsur-unsur O, S, Se, Te, Po, Uuh

g.       Golongan VII A disebut golongan halogen yang terdiri dari unsur-unsur F, Cl, Br, I, At

h.      Golongan VIII A disebut golongan gas mulia yang terdiri dari unsur-unsur He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Golongan transisi tersebut adalah :

a.        Golongan I B terdiri dari unsur-unsur Cu, Ag, Au, Rg

b.       Golongan II B terdiri dari unsur-unsur Zn, Cd, Hg, Uub

c.        Golongan III B terdiri dari unsur-unsur Se,Y, La, Ac

d.       Golongan IV B terdiri dari unsur-unsur Ti, Zr, Hf, Rf

e.       Golongan V B terdiri dari unsur-unsur V, Nb, Ta, Db

f.         Golongan VI B terdiri dari unsur-unsur Cr, Mo, W, Sg

g.        Golongan VI B terdiri dari unsur-unsurMn, Te, Re,Bh

h.       Golongan VIII B terdiri dari unsur-unsur Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt, Ni, Pd, Pt, Ds

Sifat-Sifat Periodik Unsur

a. Jari-jari atom

Jari-jari atom merupakan jarak elaktron terluar ke inti atom dan menunjukan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antar dua atom yang berikatan sesamanya.

Dalam suatu golongan, jari-jari atom semakin ke atas cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke atas, kulit elektron semakin kecil. Dalam suatu periode, semakin ke kanan jari-jari atom cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke kanan jumlah proton dan jumlah elektron semakin banyak, sedangkan jumlah kulit terluar yang terisi elekteron tetap sama sehingga tarikan inti terhadap elektron terluar semakin kuat.

b. Jari-jari ion

Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata (signifikan) jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya.Ion bermuatan positif (kation) mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion bermuatan negatif (anion) mempunyai jari-jari yang lebih besar jika dibandingkan dengan jari-jari atom netralnya.

c. Energi ionisasi

Jika dalam suatu atom terdapat satu elektron di luar subkulit yang mantab, elektron ini cenderung mudah lepas supaya mempunyai konfigurasi seperti gas mulia. Namun, untuk melepaskan elektron dari suatu atom dperlukan energi. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom di namakan energi ionisasi. Dalam suatu periode semakin banyak elektron dan proton gaya tarik menarik elektron terluar dengan inti semakin besar (jari-jari kecil) Akibatnya, elektron sukar lepas sehingga energi untuk melepas elektron semakin besar. Hal ini berarti energi ionisasi besar.

Jika jumlah elektronnya sedikit, gaya tarik menarik elektron dengan inti lebih kecil (jari-jarinya semakain besar). Akibatnya, energi untuk melepaskan elektron terluar relatif lebih kecil berarti energi ionisasi kecil.

Unsur-unsur yang segolongan : energi ionisasi makin ke bawah makin kecil, karena elektron terluar makin jauh dari inti (gaya tarik inti makin lemah), sehingga elektron terluar makin mudah di lepaskan.

Unsur-unsur yan seperiode : energi ionisai pada umumnya makin ke kanan makin besar, karena makin ke kanan gaya tarik inti makin kuat.

Kekecualian :

Unsur-unsur golongan II A memiliki energi ionisasi yang lebih besar dari pada golongan III A, dan energi ionisasi golongan V A lebih besar dari pada golongan VI A.

                d. Afinitas elektron

Afinitas elektron ialah energi yang dibebaskan atau yang diserap apabila suatu atom menerima elektron.

Jika ion negatif yeng terbentuk bersifat stabil, maka proses penyerapan elektron itu disertai pelepasan energi dan afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda negative. Akan tetapi jika ion negative yang terbentuk tidak stabil, maka proses penyerapan elektron akan membutuhkan energi dan afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda positif. Jadi, unsur yang mempunyai afinitas elektron bertanda negatif mempunyai kecenderungan lebih besar menyerap elektron daripada unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif. Makin negative nilai afinitas elektron berarti makin besar kecenderungan menyerap elktron.

Dalam satu periode dari kiri ke kanan, jari-jari semkain kecil dan gaya tarik inti terhadap elektron semakin besar, maka atom semakin mudah menarik elektron dari luar sehingga afinitas elektron semakin besar.

Pada satu golongan dari atas ke bawah, jari-jari atom makin besar, sehingga gaya tarik inti terhadap elektron makin kecil, maka atom semakin sulit menarik elektron dari luar, sehingga afinitas elektron semakin kecil.

e. Keelektronegatifan

Kelektronegatifan adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dari atom lain. Faktor yang mempengaruhi keelektronegatifan adalah gaya tarik dari inti terhadap elektron dan jari-jari atom. Harga keelektronegatifan bersifat relatif (berupa perbandingan suatu atom yag lain).

Unsur-unsur yang segolongan : keelktronegatifan makin ke bawah makin kecil, karena gaya taik-menarik inti makin lemah. Unsur-unsur bagian bawah dalam sistem periodik cenderung melepaskan elektron.

Unsur-unsur yang seperiode : keelektronegatifan makin kekanan makin besar.keelektronegatifan terbesar pada setiap periode dimiliki oleh golongan VII A (unsur-unsur halogen). Harga kelektronegatifan terbesar terdapat pada flour (F) yakni 4,0, dan harga terkecil terdapat pada fransium (Fr) yakni 0,7.

Harga keelektronegatifan penting untuk menentukan bilangan oksidasi (biloks) unsur dalam sutu senyawa. Jika harga kelektronegatifan besar, berarti unsur yang bersangkutan cenderung menerim elektron dan membentuk bilangan oksidasi negatif. Jika harga keelektronegatifan kecil, unsur cenderung melepaskan elektron dan membentuk bilangan oksidasi positif. Jumlah atom yang diikat bergantung pada elektron valensinya.

f. Sifat logam dan non logam

Sifat-sifat unsur logam yang spesifik, antara lain : mengkilap, menghantarkan panas dan listrik, dapat ditempa menjadi lempengan tipis, serta dapat ditentangkan menjadi kawat / kabel panjang. Sifat-sifat logam tersebut diatas yang membedakan dengan unsur-unsur bukan logam. Sifat-sifat logam, dalam sistem periodik makin kebawah makin bertambah, dan makin ke kanan makin berkurang.

Batas unsur-unsur logam yang terletak di sebelah kiri dengan batas unsur-unsur bukan logam di sebelah kanan pada system periodic sering digambarkan dengan tangga diagonal bergaris tebal. Unsur-unsur yang berada pada batas antara logam dengan bukan logam menunjukkan sifat ganda.

Contoh :

1. Berilium dan Aluminium adalah logam yang memiliki beberapa sifat bukan logam. Hal ini disebut unsur-unsur amfoter.

2. Baron dan Silikon adalah unsur bukan logam yang memiliki beberapa sifat logam. Hal ini disebut unsur-unsur metalloid.

g. Kereaktifan

Reaktif artinya mudah bereaksi. Unsur-unsur logam pada system periodik, makin ke bawah makin reaktif, karena makin mudah melepaskan elektron. Unsur-unsur bukan logam pada sistem periodik, makin ke bawah makin kurang reaktif, karena makin sukar menangkap elektron.

Kereaktifan suatu unsur bergantung pada kecenderungannya melepas atau menarik elektron. Jadi, unsur logam yang paling reatif adalah golongan VIIA (halogen). Dari kiri ke kanan dalam satu periode, mula-mula kereaktifan menurun kemudian bertambah hingga golongan VIIA. Golongan VIIA tidak reaktif.

 Sejarah Tabel Periodik

Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom,  olehnya  unsur-unsur diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, sehingga akan  terlihat suatu perulangan atau periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenali keteraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang pada tahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama.

Beberapa triade
Unsur	Massa atom	Kepadatan
Klorin	35,5	0,00156 g/cm3
Bromin	79,9	0,00312 g/cm3
Iodin	126,9	0,00495 g/cm3
Kalsium	40,1	1,55 g/cm3
Stronsium	87,6	2,6 g/cm3
Barium	137	3,5 g/cm

Temuan ini kemudian diikuti oleh ahli kimia Inggris, yaitu John Alexander Reina Newlands, pada tahun 1865 memperhatikan bahwa unsure-unsur yang bersifat mirip ini berulang dalam interval delapan, lalu ia persamakan dengan oktaf music, meskipun hukum oktaf-nya diejek oleh rekan sejawatnya. Akhirnya, pada tahun 1869, ahli kimia Jerman Lothar Mayer dan ahli kimia Rusia Dimitry Lvanovich Mendeleyev hamper secara bersamaan mengembangkan tabel periodik pertama, mengurutkan unsure-unsur berdasarkan massanya. Akan tetapi Mendeleyev meletakkan beberapa unsure menyimpang dari aturan urutan massa agar unsur-unsur tersebut cocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel, membetulkan kesalahan beberapa nilai massa atom, dan meramalkan keberadaan dan sifat-sifat beberapa unsure baru dalam sel-sel kosong di tabelnya. Keputusan Mendelev itu belakangan terbukti dengan ditemukannya struktur elektronik unsur-unsur pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20.

 Riwayat Henry Moseley

Henry Gwyn Jeffreys Moseley, (23 November 1887-10 Agustus 1915) ialah fisikawan Inggris. Sumbangan utamanya pada sains ialah pembenaran konsep nomor atom, kimia lanjutan.

Moseley dilahirkan di Weymouth, Inggris, 1887. Pada 1906 ia memasuki Trinity College Universitas Oxford, dan selulusnya dari sana melanjutkan ke Universitas Manchester untuk bekerja dengan Ernest Rutherford. Selama tahun-tahun pertamanya di Manchester, ia memiliki jam mengajar penuh, namun setelah setahun ia dibebaskan dari tugas mengajar dan memulai riset penuh.

Pada 1913, dengan menggunakan spektrum sinar-X yang diperoleh dari difraksi dalam kristal, ia menemukan hubungan sistematis antara panjang gelombang dan nomor atom, hukum Moseley. Sebelumnya, nomor atom telah dipikirkan sebagai nomor yang berubah-ubah, berdasar pada urutan berat atom, namun bisa berubah bila perlu (sebagai contoh, oleh Dmitri Mendeleyev) untuk menaruh unsur di tempat yang semestinya pada tabel periodik. Penemuan Moseley menunjukkan bahwa nomor atom itu tetap namun memiliki dasar yang bisa diukur melalui eksperimen. Di samping itu, Moseley menunjukkan bahwa ada pemisah dalam urutan pada nomor 43, 61 dan 75 (kini diketahui bersifat radioaktif, tidak terjadi secara alamiah, berturut-turut teknesium dan prometium, dan unsur rhenium yang terjadi secara alamiah dan ditemukan belakangan last). Sebelumnya Dmitri Ivanovich Mendeleyev telah memperkirakan teknesium, dan Bohuslav Brauner telah memprediksikan prometium; Moseley menyatakan prediksi mereka, memprediksikan sebuah unsur lain yang tak ditemukan, dan menyatakan tidak ada pemisah lain pada tabel periodik antara aluminum dan emas.

Pada 1914 ia berhenti di Manchester untuk kembali ke Oxford untuk meneruskan penelitiannya, namun saat PD I pecah, ia banting setir pekerjaan dengan menawarkan dan mendaftarkan diri pada Royal Engineers. Ia berperang di Gallipoli, di mana ia terbunuh oleh seorang sniper pada 1915. Banyak orang yang telah berspekulasi bahwa ia bisa memenangkan Haidh Nobel, namun tidak bisa karena Hadiah Nobel hanya bisa diberikan pada orang yang masih hidup.

Ia tewas dalam usia 27 tahun, Moseley bisa menyumbang banyak pada pengetahuan struktur atom jika ia masih hidup. Seperti yang pernah dikatakan Niels Bohr pada 1962, "Sesungguhnya Anda melihat karya Rutherford [atom nuklir] tidak digunakan sungguh-sungguh. Kita tidak dapat mengerti hari ini, namun karya Rutherford tidak digunakan sungguh-sungguh. Tidak ada sebutannya di manapun. Perubahan besar berasal dari Moseley." Ada spekulasi karena kematian Moseley dalam peranglah tak lama kemudian pemerintahan Inggris melarang ilmuwannya mendaftarkan diri ke militer.

Geothermal Energy

ENERGI PANAS BUMI / GEOTHERMAL

Oleh : ARYO YUDHA UTAMA

Energi geothermal merupakan sumber energi terbarukan berupa energi thermal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam inti bumi. Istilah geothermal berakar dari bahasa Yunani dimana kata, "geo", berarti bumi dan, "thermos", berarti panas, menjadi geothermal yang juga sering disebut panas bumi. Energi panas di inti bumi sebagian besar berasal dari peluruhan radioaktif dari berbagai mineral di dalam inti bumi.

Energi geothermal merupakan sumber energi bersih bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil karena sumur geothermal melepaskan sangat sedikit gas rumah kaca yang terperangkap jauh di dalam inti bumi, ini dapat diabaikan bila dibandingkan dengan jumlah gas rumah kaca yang dilepaskan oleh pembakaran bahan bakar fosil.

Ada cukup energi geothermal di dalam inti bumi, lebih dari kebutuhan energi dunia saat ini. Namun, sangat sedikit dari total energi panas bumi yang dimanfaatkan pada skala global karena dengan teknologi saat ini hanya daerah di dekat batas-batas tektonik yang menguntungkan untuk dieksploitasi.

Pembangkit listrik geothermal saat ini beroperasi di 24 negara di seluruh dunia, dan negara yang terbesar di dunia dalam hal kapasitas instalasi energi panas bumi adalah Amerika Serikat. Pada tahun 2010 Amerika Serikat memiliki 77 pembangkit listrik tenaga panas bumi yang memproduksi lebih dari 3000 MW.

Amerika Serikat juga merupakan lokasi bagi kompleks pembangkit listrik tenaga geothermal terbesar di dunia, terletak di Geysers, California. Namun, Amerika Serikat hanya memperoleh sekitar 0,3% pasokan listriknya dari pembangkit listrik panas bumi, bahkan meskipun negara ini merupakan negara terbesar di dunia dalam hal kapasitas instalasi geothermal.

Energi geothermal tidak hanya digunakan untuk pembangkit listrik tetapi juga untuk tujuan pemanasan. Di banyak daerah di seluruh dunia, pemanasan geothermal adalah cara yang lebih ekonomis untuk memanfaatkan energi panas bumi dibandingkan dengan pembangkit listrik geotermal.

Energi geothermal tersedia 24-7 dan karenanya tidak memiliki masalah intermitten (tidak kontinyu) seperti energi surya dan angin. Setelah dibangun, pembangkit listrik geothermal membutuhkan biaya pemeliharaan yang relatif rendah, dan tidak memerlukan banyak sumber daya air. Namun, memerlukan biaya modal yang tinggi untuk pengeboran. Pengeboran sumur geothermal menyumbang lebih dari setengah dari biaya modal.

Energi geotehermal memiliki lebih dari cukup potensi untuk memainkan peran penting di pasar energi global masa depan. Kemajuan teknologi dan iptek harus membantu membuat biaya modal untuk proyek panas bumi menjadi turun sehingga listrik tenaga geothermal terjangkau di berbagai area di seluruh dunia.

Bagaimana Energi Geothermal Diproduksi

Bayangkan pusat Bumi. Bagian ini sangat panas sehingga dapat mencairkan batu dengan cukup mudah. Nah, bila Anda pergi menuju kerak bumi, suhu akan lebih tinggi dan lebih tinggi. Menurut perkirakan, untuk kira-kira setiap empat puluh meter (belum sampai setengah panjang lapangan sepak bola), suhu naik sekitar tiga puluh empat derajat Fahrenheit. Akibatnya adalah batu-batu yang panas di bawah permukaan bumi ikut memanaskan air sehingga terjadilah peguapan. Untuk memanfaatkannya, kemudian dibuat lubang dengan cara mengebor ke daerah panas bumi pada kedalaman tertentu sehingga uap air dapat terbebaskan.

Selama proses, di stasiun panas bumi dibor lubang seperti disebutkan di atas dan dibuat sumur injeksi dimana air dingin dipompakan ke sumur. Air dingin ini kemudian dialirkan melewati batu panas dan kemudian tekanan digunakan untuk mengeluarkan air kembali. Setelah air panas mencapai permukaan, air tersebut berubah menjadi uap, yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber daya. Nah, uap yang sudah dibersihkan dan disaring lalu digunakan untuk menggerakkan turbin listrik, yang pada gilirannya akan mengahasilkan energi listrik.

Kelebihan Energi Geothermal

Bila pembangkit listrik memanfaatkan tenaga panas bumi dilakukan dengan cara yang benar, tidak ada produk samping yang berbahaya bagi lingkungan. Pemerhati lingkungan pasti akan menyukainnya!

Pada proses produksi, tidak digunakan bahan bakar fosil. Selain itu, energi geothermal tidak menyebabkan efek rumah kaca apapun. Setelah pembangunan pembangkit listrik tenaga geothermal, hanya ada sedikit pemeliharaan. Dalam hal konsumsi energi, pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah pembangkit energi mandiri. Keuntungan lain untuk energi geothermal adalah bahwa pembangkit listrik tidak harus yang besar untuk melindungi lingkungan alam.

Kekurangan Energi Geothermal

Ada beberapa kekurangan pada energi geothermal. Pertama, Kita tidak bisa membangun pembangkit listrik tenaga panas bumi di sembarang lahan kosong di suatu tempat. Daerah tempat pembangkit energi geothermal yang akan dibangun harus mengandung batu-batu panas yang cocok pada kedalaman yang tepat untuk pengeboran. Selain itu, jenis bebatuannya harus mudah untuk dibor ke dalam. Hal ini penting untuk menjaga area sekitar karena jika lubang dibor dengan tidak benar, maka mineral dan gas yang berpotensi membahayakan bisa menyembur dari bawah tanah.  Pencemaran dapat terjadi karena pengeboran yang tidak tepat di stasiun panas bumi. Dan juga, memungkinkan pula pada suatu area panas bumi tertentu terjadi kekeringan.

Energi panas bumi yang ada di Indonesia pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi :

1. Energi panas bumi “uap basah”

Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan termasuk di Indonesia dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelumdigunakan untuk menggerakkan Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat menjelang permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk menjaga keseimbangan air dalam tanah.

2. Energi panas bumi “air panas”

Air panas yang keluar dari perut bumi pada umumnya berupa air asin panas yang disebut “brine” dan mengandung banyak mineral. Karena banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primemya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin. Energi panas bumi “uap panas” bersifat korosif, sehingga biaya awal pemanfaatannya lebih besar dibandingkan dengan energi panas bumi jenis lainnya.

3.Energi panas bumi “batuan panas”

Energi panas bumi jenis ini berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.

Potensi Panas Bumi

Potensi panas bumi Indonesia dapat dibagi dalam 2 (dua) kelas, yaitu : sumber daya dan cadangan; yang masing-masing dibagi lagi menjadi subkelas-subkelas.

Kriteria sumber daya terdiri dari :

1. Spekulatif, dicirikan oleh terdapatnya manifestasi panas bumi aktif dimana luas reservoir dihitung dari data geologi yang tersedia dan rapat dayanya berdasarkan asumsi.

2. Hipotesis, dicirikan oleh manifestasi panas bumi aktif dengan data dasar hasil survei regional geologi, geokimia dan geofisika. Luas daerah prospek ditentukan berdasarkan penyebaran manifestasi dan batasan geologi, sementara penentuan suhu berdasarkan geotermometer.

Kriteria cadangan terdiri dari :

1. Terduga, dibuktikan oleh data pemboran landaian suhu dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir serta parameter fisika batuan dan fluida dilakukan berdasarkan data ilmu kebumian terpadu, yang digambarkan dalam bentuk model tentatif.

2. Mungkin, dibuktikan oleh sebuah sumur eksplorasi yang berhasil dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir didasarkan pada data sumur dan hasil penyelidikan ilmu kebumian rinci terpadu. Parameter batuan, fluida dan suhu reservoir diperoleh dari pengukuran langsung dalam sumur.

3. Terbukti, dibuktikan oleh lebih dari satu sumur eksplorasi yang berhasil mengeluarkan uap/air panas, dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir didasarkan kepada data sumur dan hasil penyelidikan ilmu kebumian rinci terpadu. Parameter batuan dan fluida serta suhu reservoir didapatkan dari data pengukuran langsung dalam sumur dan atau laboratorium.

Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat mengkonversi panas bumi menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

1.      Dry Steam Power Plants

 Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) lang-sung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well. Pembangkit tipe tertua ini per-tama kali digunakan di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti yang ada di Geysers, California Utara.

2.      Flash Steam Power Plants

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialir-kan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai ma-suk kembali ke reservoir melalui injection well. Con-toh dari Flash Steam Power Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field, California, USA.

3.      Binary Cycle Power Plants (BCPP)

BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry steam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur pro-duksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemu-dian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan genera-tor untuk menghasilkan sumber daya listrik. Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai secondary (binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup. Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer.

Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu ren-dah yaitu 90-1750C. Contoh pene-rapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-thermal Power Plants di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Diperkirakan pembangkit listrik panas bumi BCPP akan semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.

Potensi Panas bumi Di Indonesia

Manifestasi panas bumi diindonesia yang berjumlah tidak kurang dari 244 lokasi tersebar di Pulau Sumatera, Jawa, Bali, Kalimantan, Kepulauan Nusa Tenggara, Maluku, Pulau Sulawesi, Halmahera dan Irian Jaya, ini menunjukkan betapa besarnya kekayaan energi panas bumi yang tersimpan di dalamnya.