1. Cairan Isotonik
dalam Tubuh
Minuman
isotonik digunakan sebagai pengganti cairan tubuh yang hilang karena memiliki
komposisi hampir sama dengan cairan tubuh seperti elektrolit dan komposisinya
dirancang dengan tekanan osmotik sama dengan tekanan darah dalam tubuh . Karena
tekanannya sama, cairan isotonik lebih mudah diserap oleh tubuh. Elektrolit
adalah suatu zat yang ketika dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan
yang dapat menghantarkan arus listrik. Komposisi elektrolit yang terdapat
didalam tubuh antara lain: Na+, Ca2+, Cl-, K+, dan fosfat.
Tubuh harus
mampu memelihara konsentrasi semua elektrolit yang sesuai didalam cairan tubuh,
sehingga tercapai kesetimbangan cairan dan elektrolit. Molekul air bersifat
polar dan bisa menarik elektrolit. Walaupun molekul air bermuatan nol, sisi
oksigennya sedikit bermuatan negatif, sedangkan hidrogennya sedikit bermuatan
positif. Oleh sebab itu dalam suatu larutan elektrolit, baik ion positif maupun
ion negatif menarik molekul air disekitarnya. Air akan bergerak ke arah larutan
elektrolit yang berkonsentrasi lebih tinggi melalui membrane semipermiabel
yaitu yang bersifat permiabel untuk air tetapi tidak permeabel untuk
elektrolit. Kekuatan yang mendorong air untuk bergerak dinamakan tekanan
osmotis.
NaCl adalah
contoh dari ikatan ion yang digunakan sebagai salah satu bahan minuman
isotonik. Ikatan ion merupakan sejenis interaksi elektrostatik antara dua atom
yang memiliki perbedaan elektronegativitas yang besar. Elektronegativitas yang
lebih besar dari 2,0 bisanya disebut ikatan ion. Ikatan ion menghasilkan
ion-ion positif dan negatif yang berpisah.
Minuman
isotonik yang dijual dipasaran memiliki komposisi yang hampir sama dengan
cairan tubuh. Kandungan yang terdapat di dalamnya: karbohidrat, protein,
mineral (K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, P, S) dan vitamin (vitamin C & vitamin B
kompleks). Selain itu minuman isotonik juga memiliki kandungan elektrolit (Na+,
K+, Ca2+, Mg2+, Cl-), dan gula
cukup rendah hanya 6% – 7% per 100 mL-nya (rata-rata kurang lebih 26
kkal/100mL. Kebutuhan orang dewasa kurang lebih 2.100 kkal/hari). Sebuah
minuman dikatakan isotonik jika memiliki Osmolaritas sekitar 250 mOsm/L – 340
mOsm/L. Gula di dalam minuman isotonik dibutuhkan untuk membantu mempercepat
penyerapan elektrolit. Kandungan elektrolit dalam minuman isotonik ini hanya 2
persen saja. Sedangkan sisanya, 98% adalah air.
Dibawah ini
adalah komposisi dari salah satu produk minuman isotonik :
Minuman
isotonik mengandung beberapa mineral dan vitamin yang dibutuhkan oleh tubuh seperti
Na, Cl, Mg, K, vitamin c dan vitamin B kompleks. Ion - ion mineral yang
terdapat dalam cairan isotonik memiliki berbagai manfaat bagi tubuh. Saat
berkeringat, tubuh kita mengeluarkan sejumlah mineral penting yang dibutuhkan
tubuh, seperti natrium (Na) dan klorida (CI) melalui pori-pori kulit. Minuman
isotonik bisa menggantikan mineral-mineral tadi dengan cepat. Membantu
kelancaran fungsi cairan tubuh, agar cairan tubuh tetap optimal. Dapat diserap
lebih cepat oleh tubuh, sehingga lebih cepat mengembalikan kehilangan cairan
tubuh, menjaga kelembapan kulit. Mudah diserap tubuh bila dibandingkan dengan
air. Apalagi ketika tubuh mengalami dehidrasi, maka kita membutuhkan minuman
isotonik yang mempunyai tekanan yang sama dengan sel tubuh.
Cairan isotonik
umumnya digunakan untuk membuat larutan infus atau obat suntik. Bagi ibu hamil
yang sering merasakan keram kaki dapat dikurangi dengan mengkonsumsi minuman
ini, selain itu minuman isotonik efektif untuk penderita diare dan demam
berdarah. Namun, sebenarnya minuman ini hanya membantu proses pemulihan. Ini
terjadi karena bila pasien penderita demam berdarah dan tifus rutin mengonsumsi
minuman isotonik, maka cairan tubuh yang hilang akan tergantikan dengan
cepat.Minuman isotonik juga berfungsi sebagai oralit bagi yang menderita diare
karena fungsinya hampir sama dengan oralit. Cairan isotonik ini ternyata dapat
mengatasi sariawan dan tenggorokan kering.
Saat ini
masyarakat hanya mengetahui minuman isotonik buatan yang dijual di
pasar,sebenarnya di alam terdapat minuman isotonik alami yaitu kelapa. Air
kelapa mengandung elektrolit dan mineral – mineral yang dibutuhkan oleh tubuh
dan bersifat isotonik. Sehingga air kelapa dapat mengantikan cairan tubuh yang
hilang.
2. AKI (Accu)
a. Pengertian Aki
Akumulator
(accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi
listrik) dalam bentuk energi kimia. Contoh-contoh akumulator adalah baterai dan
kapasitor. Pada umumnya di Indonesia, kata akumulator(sebagai aki
atau accu) hanya dimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di
bahasa Inggris, kata akumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor,
kompulsator, dll. Akumulator (aki) : Akumulator termasuk ke dalam jenis sel
sekunder, artinya sel ini dapat dimuati ulang ketika muatannya habis. Ini
karena reaksi kimia dalam sel dapat dibalikkan arahnya. Jadi sewaktu sel
dimuati, energi listrik diubah menjadi energi kimia, dan sewaktu sel bekerja,
energi kimia diubah menjadi energi listrik.
Jenis aki yang
umum digunakan adalah accumulator timbal. Secara fisik aki ini terdiri dari dua
kumpulan pelat yang yang dimasukkan pada larutan asam sulfat encer (H2S04).
Larutan elektrolit itu ditempatkan pada wadah atau bejana aki yang terbuat dari
bahan ebonit atau gelas. Kedua belah pelat terbuat dari timbal (Pb), dan ketika
pertama kali dimuati maka akan terbentuk lapisan timbal dioksida (Pb02)
pada pelat positif. Letak pelat positif dan negatif sangat berdekatan tetapi
dibuat untuk tidak saling menyentuh dengan adanya lapisan pemisah yang
berfungsi sebagai isolator (bahan penyekat). Proses kimia yang terjadi pada aki
dapat dibagi menjadi dua bagian penting, yaitu selama digunakan dan dimuati kembali
atau 'disetrum'.
b. Reaksi kimia
Pada saat aki
digunakan, tiap molekul asam sulfat (H2SO4) pecah menjadi
dua ion hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang
bermuatan negatif (S04-). Tiap ion S04 yang
berada dekat lempeng Pb akan bersatu dengan satu atom timbal murni (Pb) menjadi
timbal sulfat (PbS04) sambil melepaskan dua elektron. Sedang
sepasang ion hidrogen tadi akan ditarik lempeng timbal dioksida (PbO2),
mengambil dua elektron dan bersatu dengan satu atom oksigen membentuk molekul
air (H2O).
Dari proses ini
terjadi pengambilan elektron dari timbal dioksida (sehingga menjadi positif)
dan memberikan elektron itu pada timbal murni (sehingga menjadi negatif), yang
mengakibatkan adanya beda potensial listrik di antara dua kutub tersebut.
Proses tersebut terjadi secara simultan, reaksi secara kimia dinyatakan sebagai
berikut :
Pb02 +
Pb + 2H2S04 → 2PbS04 +
2H20
Di atas
ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan (discharging). Keadaan
ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi
lemah (encer), sehingga tahanan antara kutub sangat lemah untuk pemakaian
praktis.
Sementara
proses kimia selama pengisian aki (charging) terjadi setelah aki melemah (tidak
dapat memasok arus listrik pada saat kendaraan hendak dihidupkan). Kondisi aki
dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan memberikan arus listrik yang
arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saat discharging. Pada proses ini,
tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion hidrogen yang dekat dengan lempeng
negatif bersatu dengan ion S04 pada lempeng negatif membentuk
molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom
Pb pada lempeng positif membentuk Pb02. Reaksi kimia yang terjadi
adalah :
2PbS04 +
2H20 → PbO2 +
Pb + 2H2S02
c. Pemakaian
Aki memberikan
aliran listrik jika dihubungkan dengan rangkaian luar misalnya, lampu, radio
dan lain-lain. Aliran listrik ini terjadi karena reaksi kimia dari asam sulfat
dengan kedua material aktif dari plat positif dan plat negatif. Pada saat
pelepasan muatan listrik terus menerus, elektrolit akan bertambah encer dan
reaksi kimia akan terus berlangsung sampai seluruh bahan aktif pada permukaan
plat positif dan negatif berubah menjadi timbal sulfat. Jika Aki tidak dapat
lagi memberi aliran listrik pada voltage tertentu, maka aki tersebut dalam
keadaan lemah arus (soak).
Pada saat aki
digunakan, tiap molekul asam sulfat (H2S04) pecah menjadi dua ion
hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang bermuatan
negatif (S04-). Tiap ion S04 yang berada
dekat lempeng Pb akan bersatu dengan satu atom timbal murni (Pb) menjadi timbal
sulfat (PbS04) sambil melepaskan dua elektron. Sedang sepasang ion
hidrogen tadi akan ditarik lempeng timbal dioksida (PbO2), mengambil
dua elektron dan bersatu dengan satu atom oksigen membentuk molekul air (H2O).
Dari proses ini
terjadi pengambilan elektron dari timbal dioksida (sehingga menjadi positif)
dan memberikan elektron itu pada timbal murni (sehingga menjadi negatif), yang mengakibatkan
adanya beda potensial listrik di antara dua kutub tersebut. Proses tersebut
terjadi secara simultan, reaksi secara kimia dinyatakan sebagai berikut :
Pb02 +
Pb + 2H2S04 → 2PbS04 +
2H20
Di atas
ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan (discharging). Keadaan
ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan elektrolit karena asamnya menjadi
lemah (encer),sehingga tahanan antara kutub sangat lemah untuk pemakaian
praktis. Sementara proses kimia selama pengisian aki (charging) terjadi setelah
aki melemah (tidak dapat memasok arus listrik pada saat kendaraan hendak
dihidupkan). Kondisi aki dapat dikembalikan pada keadaan semula dengan
memberikan arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi saat
discharging. Pada proses ini, tiap molekul air terurai dan tiap pasang ion
hidrogen yang dekat dengan lempeng negatif bersatu dengan ion S04 pada
lempeng negatif membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang bebas
bersatu dengan tiap atom Pb pada lempeng positifmembentuk Pb02.
Reaksi kimia yang terjadi adalah :
2PbS04 +
2H20 → PbO2 +
Pb + 2H2S02
d. Pengisian
Pada proses
pengisian muatan listrik, kembali terjadi proses reaksi kimia yang berlawanan
dengan reaksi kimia pada saat pelepasan muatan. Timbal peroksida terbentuk pada
plat positif dan timbal berpori terbentuk pada plat negatif, sedangkan berat
jenis elektrolit akan naik, karena air digunakan untuk membentuk asam sulfat.
Aki kembali dalam kondisi bermuatan penuh.
3. Aplikasi Elektrolit pada Baterai
Cara Kerja Baterai
Baterai sebagai sumber energi alat-alat elektronik seperti jam dinding, laptop, radio, senter dan alat-alat elektronik lainnya tentu sangat akrab di telinga kita. Baterai ditemukan Alessandro Volta di tahun 1800. Baterai merupkan kombinasi dua atau lebih sel elektrokimia yang bisa menyimpan energi dan kemudian merubahnya menjadi energi listrik. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.
Baterai merupakan alat yang merubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari satu atau lebih voltaic cell (tergantung besarnya voltase yang diinginkan contohnya baterai aki 6 Volt atau 12 Volt) . Masing-masing voltaic cell terdiri dari dua half cells yang dihubungkan secara seri oleh penghantar elektrolit. Satu half cells mempunyai elektroda positif (katoda) yang satunya elektroda negatif (anoda). Daya baterai di dapat dari reaksi reduksi dan oksidasi.
Reduksi terjadi pada di katoda dan oksidasi terjadi di anoda. Elektroda tersebut tidak bersentuhan dan arus listrik dihubungkan dengan elektrolit. Elektrolit dapat berupa cairan atau padat.
Untuk lebih penjelasan lebih detail tentang baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan yang memakai elektrolit cair) yang saya ambil dari iklanumum. Aki terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).Baterai 12 VoltBaterai 6 Volt.
Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang terdapat dalam bak baterai, artinya tiap ruang pada sel tidak berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak berhubungan (dinding pemisah antar sel tidak boleh ada yang bocor/merembes).
Di dalam satu sel terdapat susunan pelat-pelat yaitu beberapa pelat untuk kutub positif (antar pelat dipisahkan oleh kayu, ebonit atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat untuk kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif dari plat negatif ialah timah (Pb) berpori (seperti bunga karang). Pelat-pelat tersebut terendam oleh cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar