Pengertian Ionisasi, Disosiasi Dan Eksitasi

Diposting pada

Pengertian Ionisasi

Pengertian-Ionisasi

Ionisasi merupakan suatu proses mengubah molekul atau atom menjadi ion dengan mengurangi atau menambah partikel bermuatan seperti elektron adat lainnya. Proses ionisasi kemuatan negatif atau positif sedikit berbeda. Ion yang bermuatan positif diperoleh saat elektron yang terikat pada molekul atau atom menyerap engergi cukup agar bisa lepas dari potensial listrik yang mengikatnya. Energi yang dibutuhkan itu disebut juga potensial ionisasi.


Ion bermuatan negatif diperoleh saat elektron bebas bertebaran dengan atom serta terperangkap didalam kulit atom dengan potensial listrik tertentu. Ionisasi terdiri dari dua tipe yakitu Ionisasi sekuensial dan Ionisasi non-sekuensial. Pada fisika klasik, cuma ionisasi sekuensial yang bisa terjadi sehingga disebut ionisasi klasik. Ionisasi non-sekuensial melawan beberapa hukum fisika klasik serta akan dijelaskan pada bagian ionisasi kuantum.

Baca Juga : Perbedaan Senyawa Ionik Dan Molekul


Ionisasi klasik

Berpacu pada fisika klasik serta model atom Bohs, memuat ionisasi atomik dan molekuler sangat ditentukan. Menurut fisika klasik, energi elektron yang melebihi energi potensial listrik kulit dimana elektron itu berbeda, elektron itu akan berpindah. Hal tersebut dapat diperumpamakan dengan orang yang tidak akan dapat melompati pagar satu meter bila ia tidak bisa melompat setinggi satu meter.


Elektron tidak akan dapat melewati kulit berpotensial listrik 13,6 eV bila tidak mempunyai setidaknya 13,6 eV energi. Menurut Perinsip tersebut, elektron bebas harus mempunyai energi yang lebih besar lagi dari kulit potensial.


Bila elektron itu mempunyai energi cukup untuk melakukan hal tersebut, maka elektron itu akan mengarah ke tingkat engerti yang terendah, dan sisa energi tersebut akan diradiasikan. Ionisasi sekuensial pada dasarnya mendeskripsikan bahwa bilangan mautan ion hanya bisa diperoleh dari bilangan muatan terdekatnya saja dan itu sebanyak satu bilangan. Contohnya, ion bermuatan +2 hanya bisa diperoleh dari ion bermuatan +1 atau +3 saja.


Proses Dasar Ionisasi

Udara ideal adalah gas yg hanya terdiri dari molekul-molekul netral, sehingga tidak dapat mengalirkan arus listrik. Tetapi dalam kenyataannya, udara yang sesungguhnya tidak hanya terdiri dari molekul-molekul netral saja tetapi ada sebagian kecil dari padanya berupa ion-ion dan electron-elektron bebas, yang akan mengakibatkan udara dan gas mengalirkan arus walaupun terbatas.Kegagalan listrik yg terjadi di udara atau gas pertama-tama tergantung dari jumlah electron bebas yg ada di udara atau gas tersebut.


Konsentrasi electron bebasini dalam keadaan normal sangat kecil dan ditentukan oleh pengaruh radioaktif dariluar. Pengaruh ini dapat berupa radiasi ultra violet dari sinar matahari,radiasiradioktif dari bumi,radiasi sinar kosmis dari angkasa luar dan sebagainya, yang kesemuanya dapat menyebabkan udara terionisasi.Jika diantara diterapkan suatu tegangan V, maka akan timbul suatu medan listrik E yg mempunyai besar dan ara tertentu.Di dalam medanlistrik,electron-elektron bebas akan mendapat energy yg cukup kuat,sehingga dapatmerangsang timbulnya proses ionisasi.

Baca Juga : Pengertian Unsur, Atom Dan Isotop


Besarnya energy tersebut adalah :

U = e.V = ½.me.ve2

Dimana ;

e = muatan electron

V = beda potensial antara kedua elektroda

me= massa electron

ve = kecepatan electron


  • Ionisasi karena Benturan Elektron

Jika gradien tegangan yang ada cukup tinggi maka jumlah elektron yangdiionisasikan akan lebih banyak dibandingkan dengan jumlah ion yang ditangkapmolekul oksigen. Tiap-tiap elektron ini kemudian akan berjalan menuju anodasecara kontinu sambil membuat benturan – benturan yang akan membebaskanelektron lebih banyak lagi. Ionisasi karena benturan ini merupakan proses dasaryang penting dalam kegagalan udara atau gas.


Sebuah electron tunggal yg di bebaskan oleh pengaruh luar akan menimbulkan banjiran electron (avalanche), yaitu kelompok electron yg bertambah secara cepatdan bergerak maju meninggalkan ion positif pada lintasannya.efektivitas ionisasikarena benturan (tumbukan ) electron ditentukan oleh energy (lihat persamaan 1-1)atau kecepatan electron pembentur yaitu :

Ve=√(2.v.e/me)

Jika kecepatan electronsangat lambat,misalnya oleh sebab tegangan V yg diterapkan rendah, maka tidak akan terjadi proses ionisasi,karena energy yg dihasilkan tidak cukup kuat untuk membebaskan electron berikutnya. Jika kecepatan electron terlalu tinggi, maka ionisasi juga sulit terjadi. Dalam keadaan seperti ini ada kemungkinan electron bebas tersebut dalam pergerakannya akan mendekati sesuatu atom, tanpa mengeluarkan electron dri padanya.Dari kedua hal tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam proses ionisasi, ada sesuatu kecepatan electron yg optimum, dimana keboleh jadian (probability0 adalah maksimum).


Yg dimaksud dengan kecepatan electron yg optimum adalah suatukecepatan yg tepat untuk dapat memecahkan atom menjadi electron dan ion.Selainitu kecepatan yg optimum ini harus sering terjadi supaya bila gerakan yg pertamatidak dapat membentur atom,maka gerakan yg berikutnya diharapkan dapatmembentur atom dan membebaskan electron dari padanya.Didalam proses ionisasi dikenal satuan ionisasi,atau kebolehjadian ionisasi(probability of ionization) yg didefinisikan sebagai jumlah pasangan ion yg dapatdibebaskan oleh electron yg bergerak sepanjang lintasan 1cm dalam gas padatekanan 1 mm Hg.


  • Ionisasi karena Cahaya (Fotoionisasi)

Untuk memungkinkan terjadinya prosesionisasi,diperlukan energy. Suatu sinar (cahaya) dengan frekuensi ν akanmempunyai energy sebesar :

U = hν

Di mana

h = konstanta Planck

Kuantum energy atau foton ini dapat mengionisasikan molekul yg netral dalam gas jika

U = hν ≥ eVi 

Di mana

Vi = potensial ionisasi.

Dari persamaan dapat dilihat bahwa energi yg dating harus lebih besar dariatau sama dengan energi yg diperlukan untuk membebaskan electron dari molekulgas.

Bila hν ˂ eVi

 Maka energi yg dating tidak akan menyebabkan terjadi ionisasi.Tetapi energi iniakan diserap oleh molekul atau atom akan naik ke tingkat yg lebih tinggi darienergi semula.Hal ini dapat dinyatakan sebagai:

A + hν –› A1

Bila hν ˃ eV1

maka kelebihan energi ini akan dialihkan kepada electron yg dibebaskan dalam bentuk energi kinetik

hν = eV1 + ½mev2


  • Ionisasi karena Panas (Ionisasi Termal)

Pada prinsipnya proses ionisasi karena panas (thermal) tidak berbeda dengan proses ionisasi karena benturan dan cahaya.Perbedaannya terletak pada jenis energiyg diberikan kepada molekul atau gas netral.Jika gas dipanasi sampai suhu ygcukup tinggi,maka banyak atom netral akan memperoleh energi yg diperlukanuntuk mengionisasikan atom-atom yg mereka bentur.


electron yg dibebaskan oleh proses ionisasi

Pada umumnya istilah ionisasi termal mencakup hal-hal sebagai berikut:

  • Ionisasi karena benturan antara molekul-molekul atau atom gas yg bergerakdengan kecepatan tinggi akibat suhu yg tinggi.
  • Ionisasi karena radiasi panas/benturan electron.Ionisasi termal adalah sumberionisasi utama pada api (flames) dan busur api bertekanan tinggi.

Pengertian Disosiasi

Pengertian-Disosiasi

Dalam Biokimia dan kimia, disosiasi merupakan proses saat senyawa ionik (kompleks atau garam) terpisah dan menjadi partikel, ion, atau radikal yang lebih kecil,serta umumnya bisa dikembalikan seperti awalnya.


Contohnya

Sebagai contoh, saat asam Brønsted-Lowry ditempatkan di dalam air, ikatan kovalen antara atom elektronegatif dengan atom hidrogen dipecah oleh fisi heterolitik, yang dapat menghasilkan ion negatif dan proton. Disosiasi ialah lawan dari asosiasi serta rekobinasi. Proses tersebut tidak seperto ionisasi.

Baca Juga : Pengertian Larutan Basa


Pengertian Eksitasi

Pengertian-Eksitasi

Eksitasi (fisika) merupakan penambahan sejumlah diskrit energi (energi eksitasi) sebagai sistem seperti atom atau molekul, inti atom sehingga dapat menghasilkan perubahan, umumnya dari kondisi energi paling terendah (di keadaan dasar) pada salah satu energi yang lebih tinggi, (keadaan tereksitasi).


Pada sistem nuklir, molekul dan atom, keadaan tereksitasi tidak harus didistribusikan namun mempunyai nilai energi dikrit tertentu saja. Dengan arti, energi eksternal (energi eksitasi) bisa diserap dalam jumlah diskrit.


Dengan demikian, pada atom hidrogen (ada elektron yang mengorbit terkait dengan inti satu proton), energi eksitasi 10,2 elektron volt diperlukan sebagai pendorong elektron dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi pertama. Sebuah energi eksitasi yang berbeda 912,1 elektron volt) akan dibutuhkan untuk menaikan elektron dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi kedua.


Sistem Eksitasi

1. Sistem Eksitasi dengan sikat

Pada Sistem Eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier.

Jika menggunakan sumber listrik listrik yang berasal dari generator AC atau menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG) medan magnetnya adalah magnet permanent. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan eksiter utama (main exciter).

Untuk mengalirkan arus Eksitasi dari main exciter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter .

brush excitacy (eksitasi sikat)

Gambar 1. Sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation).


Prinsip kerja pada sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation)

Generator penguat yang pertama, adalah generator arus searah hubungan shunt yang menghasilkan arus penguat bagi generator penguat kedua. Generator penguat (exciter) untuk generator sinkron merupakan generator utama yang diambil dayanya.

Baca Juga : Termokimia : Pengertian, Persaman, Reaksi, Rumus Dan Contoh Soal

Pengaturan tegangan pada generator utama dilakukan dengan mengatur besarnya arus Eksitasi (arus penguatan) dengan cara mengatur potensiometer atau tahanan asut. Potensiometer atau tahanan asut mengatur arus penguat generator pertama dan generator penguat kedua menghasilkan arus penguat generator utama. Dengan cara ini arus penguat yang diatur tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus generator penguat kedua) sehingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu besar. PMT arus penguat generator utama dilengkapi tahanan yang menampung energi medan magnet generator utama karena jika dilakukan pemutusan arus penguat generator utama harus dibuang ke dalam tahanan.

Sekarang banyak generator arus bolak-balik yang dilengkapi penyearah untuk menghasilkan arus searah yang dapat digunakan bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah bagi penguatan generator utama, oleh generator penguat kedua tidak memerlukan cincin geser karena. penyearah ikut berputar bersama poros generator. Cincin geser digunakan untuk menyalurkan arus dari generator penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua. Nilai arus penguatan kecil sehingga penggunaan cincin geser tidak menimbulkan masalah.
Pengaturan besarnya arus penguatan generator utama dilakukan dengan pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan. Pengaturan tegangan otomatis pada awalnya berdasarkan prinsip mekanis, tetapi sekarang sudah menjadi elektronik.

Perkembangan sistem eksitasi pada generator sinkron dengan sistem eksitasi tanpa sikat, karena sikat dapat menimbulkan loncatan api pada putaran tinggi. Untuk menghilangkan sikat digunakan dioda berputar yang dipasang pada jangkar. Gambar 2 menunjukkan sistem excitacy tanpa sikat.


2. Sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation)

Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relatif kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, digunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation.

Keuntungan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), antara lain adalah:

  1. Energi yang diperlukan untuk Eksitasi diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi
  2. Biaya perawatan berkurang karena pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring.
  3. Pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang.
  4. Mengurangi kerusakan ( trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup
  5. Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung terus pada waktu yang lama.
  6. Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi
  7. Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi

sistem eksitasi tanpa sikat

Gambar 2. Sistem Excitacy tanpa sikat (Brushless Escitacy)

Keterangan gambar:

ME : Main Exciter

MG : Main Generator

PE : Pilot Exciter

AVR : Automatic Voltage Regulator

V : Tegangan Generator

AC : Alternating Current (arus bolak balik)

DC : Direct Current (arus searah)

brushless excitation (eksitasi tanpa sikat)

Gambar 3. Sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation)


Prinsip kerja sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation)

Generator penguat pertama disebut pilot exciter dan generator penguat kedua disebut main exciter (penguat utama). Main exciter adalah generator arus bolak-balik dengan kutub pada statornya. Rotor menghasilkan arus bolak-balik disearahkan dengan dioda yang berputar pada poros main exciter (satu poros dengan generator utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda berputar menjadi arus penguat generator utama. Pilot exciter pada generator arus bolak-balik dengan rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator. Tegangan bolak-balik disearahkan oleh penyearah dioda danmenghasilkan arus searah yang dialirkan ke kutub-kutub magnet yang ada pada stator main exciter. Besar arus searah yang mengalir ke kutub main exciter diatur oleh pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulator/AVR).

Besarnya arus berpengaruh pada besarnya arus yang dihasilkan main exciter, maka besarnya arus main exciter juga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator utama.

Pada sistem Eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul jika terjadi hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor dan jika ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, hal ini harus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama dan dapat menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit.