Laman

Kamis, 04 Juni 2009

Artikel GMT

Ionisasi Dalam Isolasi Gas

Proses Dasar Ionisasi

Ion adalah atom atau sekumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron, disebut anion, karena dia tertarik menuju anoda. Ion bermuatan positif, yang kehilangan satu atau lebih elektron, disebut kation, karena tertarik ke katoda. Proses pembentukan ion atau proses pembebasan satu elektron dari suatu molekul gas dan dengan bersamaan memproduksi suatu ion positif disebut ionisasi. Atom atau kelompok atom yang terionisasi ditandai dengan n+ atau n-, di mana n adalah jumlah elektron yang hilang atau diperoleh.

Udara ideal adalah gas yang 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 ion-ion dan electron-elektron bebas.

Kegagalan listrik yang terjadi di udara atau gas pertama-tama tergantung dari jumlah electron bebas yang ada di udara atau gas tersebut. Konsentrasi electron bebas ini dalam keadaan normal sangat kecil dan ditentukan oleh pengaruh radioaktif dari luar. Pengaruh ini dapat berupa radiasi ultra violet dan sinar matahari, radiasi radioaktif dari bumi, radiasi sinar kosmis dari angkasa luar dan sebagainya, yang kesemuanya dapat menyebabkan udara terionisasi.

Jika di antara elektroda diberikan suatu tegangan V, maka akan timbul suatu medan listrik E yang mempunyai besar dan arah tertentu. Di dalam medan listrik, electron-elektron bebas akan mendapat energi yang cukup kuat, sehingga dapat merangsang timbulnya proses ionisasi. Besarnya energi tersebut adalah:

Ionisasi karena Benturan Tubrukan

Jika gradient tegangan yang ada cukup tinggi maka jumlah electron yang diionisasikan akan lebih banyak dibandingkan jumlah ion yang ditangkap menjadi molekul oksigen. Sambil membuat benturan-benturan yang kemudian akan membebaskan lebih banyak electron, tiap-tiap electron akan berjalan menuju anoda secara kontinyu.

Sebuah electron tunggal yang dibebaskan oleh pengaruh luar akan menimbulakan banjiran electron, yaitu kelompok electron yang bertambah secara cepat dan bergerak maju meninggalkan ion positif pada lintasannya. Efektifitas ionisasi karena benturan electron ditentukan oleh energi atau kecepatan electron pembentur, yaitu:

Jika kecepatan electron vc sangat lambat, misalnya disebabkan oleh tegangan V yang diberikan rendah, maka tidak akan terjadi ionisasi, karena energi yang dihasilkan tidak cukup kuat untuk membebaskan electron berikutnya.

Jika kecepatan elelktron vc terlalu tinggi, maka ionisasi juga sulit terjadi. Dalam keadaan seperti ini ada kemungkinan electron bebas tersebut dalam pergerakannya akan mendekati suatu atom tanpa mengeluarkan electron.

Dari kedua hal tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam proses ionisasi, ada kecepatan electron bebas yang optimum. Yang dimaksud kecepatan electron bebas yang optimum adalah suatu kecepatan yang tepat untuk dapat memecahkan atom menjadi electron dan ion. Selain itu kecepatan yang optimum ini harus sering terjadi supaya bila gerakan pertama tidak dapat membentur atom, maka gerakan berikutnya diharapkan dapat membentur atom dan membebaskan electron.

Di dalam proses ionisasi dikenal satuan ionisasi, yang didefinisikan sebagi jumlah pasangan ion yang dapat dibebaskan oleh sebuah electron yang dapat bergerak sepanjang lintasan 1 cm dalam gas pada tekanan 1 mmHg.

Proses pelepasan pada udara dan gas dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu pelepasan bertahan sendiri dan pelepasan tak bertahan. Dalam hal ini mekanisme kagagalan gas dan udara adalah suatu bentuk transisi dari keadaan pelepasan tak bertahan menuju pelepasan bertahan sendiri. Pelepasan dalam gas terjadi karena ada electron-elektron awal yang berasal dari radiasi kosmis dan radioaktivitas.

Ionisasi karena Cahaya (Fotoionisasi)

Untuk terjadinya proses ionisasi, diperlukan energi. Suatu sinar (cahaya) dengan frekuensi f akan mempunyai energi sebesar:

U = hf

Di mana: h = konstanta Planc

Kuantum energi atau foton ini dapat mengionisasikan molekul netral dalam gas jika

U = hf ≥ eVi Di mana: Vi = potensial ionisasi

Dapat dilihat bahwa energi yang datang harus lebih besar dari atau sama dengan energi yang diperlukan untuk membebaskan electron dari molekul gas.

Bila hf <>

Maka energi yang datang tidak akan menyebabkan terjadinya ionisasi. Tetapi energi ini akan diserap oleh molekul atau atom gas, sehingga energi molekul atau atom akan naik ke tingkat yang lebih tinggi dari enegi semula. Hal ini dapat dinyatakan sebagai:

A + hf → A1

Di mana:

A1 = molekul atau sama dengan energi yang lebih tinggi.

Proses ini disebut fotoeksitasi.

Bila hf > eVi maka kelebihan energi ini akan dialihkan pada electron yang dibebaskan dalam bentuk energi kinetic hf = eVi + ½ meV2.

2.4 Ionisasi karena Panas (Ionisasi Termal)

Pada prinsipnya proses ionisasi karena panas tidak berbeda dengan proses ionisasi karena benturan dan cahaya. Perbedaannya terlatak pada jenis energi yang diberikan pada molekul atau atom gas netral. Jika gas dipanasi sampai suhu yang cukup tinggi, maka banyak atom netral akan memperoleh energi yang diperlukan untuk mengionisasikan atom-atom yang mereka bentur.

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

(a) ionisasi karena benturan antara molekul-molekul atau atom gas yang bergerak dengan kecepatan tinggi akibat suhu yang tinggi.

(b) ionisasi karena radiasi panas atau benturan electron

Ionisasi termal adalah sumber ionisasi utama pada api atau busur api bertekanan tinggi.

1 komentar:

  1. Thanks for nice information
    Don't forget to visit our site:)
    <a href="https://uhamka.ac.id>click here</a>

    BalasHapus