Mengenal Plasma, Fase Materi Ke empat Setelah Fase Padat,Cair,Gas

Konsep tentang Plasma pertama kali dikemukakan oleh Langmuir dan Tonks pada tahun 1928. Langmuir dan Tonks (1928: 147) mendefinisikan plasma sebagai gas yang terionisasi dalam lucutan listrik, jadi plasma dapat juga didefinisikan sebagai percampuran kuasinetral dari elektron, radikal, ion positif dan negatif. 

Percampuran antara ion-ion yang bermuatan positif dengan elektron-elektron yang bermuatan negatif memiliki sifat-sifat yang sangat berbeda dengan gas pada umumnya dan materi pada fase tersebut disebut fase plasma. Secara sederhana Plasma didefinisikan sebagai gas terionisasi dan dikenal sebagai fase materi ke empat setelah fase padat, cair, dan fase gas.

Menurut Chen (2002: 72) menyatakan, “Plasma merupakan daerah reaksi tumbukan elektron yang sangat signifikan untuk terjadi. Plasma dapat terjadi ketika temperatur atau energi suatu gas dinaikkan sehingga memungkinkan atom-atom gas terionisasi akan membuat gas tersebut melepaskan elektron yang pada keadaan normal mengelilingi inti”.

Gambar. Ilustrasi Fase Plasma

Ilustrasi yang dipaparkan gambar diatas menunjukkan bahwa urutan pembentukan plasma bisa dimulai dari fase padat, Sebagai contoh dalam ilustrasi, jika es (H₂O pada fase padat) mendapatkan energi, maka akan mencair berubah menjadi air (H₂O pada fase cair) di atas 0 ⁰C sampai dengan suhu 100 ⁰C. 

Jika air diberi energi, maka akan berubah menjadi uap air (molekul H₂O pada fase gas) di mana suhu yang memungkinkan di atas 100C. Pemberian energi terus menerus akan memecah molekul H₂O menjadi H₂ dan O₂ hingga akan terionisasi menjadi ion – ion positif dan elektron yang pada keadaan tertentu dan ruang tertentu (microspace) terjadi keseimbangan antara ion dan elektron (ikatan atom lepas). Pada keadaan tersebut disebut plasma, melalui logika urutan materi pada Gambar diatas, plasma selalu disebut dengan “Materi fase ke Empat” setelah padat, cair, dan gas.

Bentuk plasma panas merupakan partikel bermuatan yang bergerak bebas pada ruang tertentu. Gambar dibawah mengilustrasikan suatu molekul pada fase gas (gambar kiri) dan partikel bermuatan yang bergerak bebas, ditunjukkan dengan anak panah, pada fase plasma (gambar kanan). Pemberian energi (temperatur yang sangat tinggi) secara terus menerus pada molekul ketika berada pada fase gas mengakibatkan energi ikat antara elektron dengan inti tersebut hilang. Molekul berubah menjadi partikel-partikel bermuatan yang bergerak bebas. Gerak bebas tersebut disebabkan oleh suhu yang sangat tinggi sehingga mempengaruhi energi kinetik partikel.

Gambar Ilustrasi Perbedaan Materi Fase Gas dengan

     Fase Plasma untuk Atom Hidrogen

(Sumber: Muhammad Nur, 2011: 113)

Penggolongan juga didasarkan pada perbedaan temperatur pembentuk zat. Gambar dibawah ini menunjukkan berbagai jenis reaksi plasma di mana reaksi pada Reaktor Fusi Magnetik memiliki Densitas Plasma orde 10¹⁵ muatan/m³ dan memiliki Temperatur pada orde 10­­⁸Kelvin.

Gambar Ilustrasi Jenis Reaksi Plasma

Pada reaksi fusi termonuklir, jenis plasma yang digunakan adalah Plasma Panas. Plasma jenis tersebut memiliki temperatur di atas 10⁶ K. Muhammad Nur (2011: 114) menyatakan,“Plasma panas terjadi dalam keadaan kesetimbangan termal (thermal equilibrium) di mana distribusi energi elektron dan molekul gas mendekati sama, karena frekuensi tumbukan antara elektron dan molekul gas lebih besar”. 

Dengan memberikan energi secara terus-menerus pada sebuah ionisasi gas dalam ruang tertutup mengakibatkan proses ionisasi semakin sering dan banyak terjadi, sehingga terjadi pelipatan elektronik. Ion–ion yang dihasilkan dapat dikendalikan oleh medan magnetsehingga plasma yang mempunyai suhu tinggi tidak akan menyentuh dinding pada ruang reaksi.

Sekian, Semoga Bermanfaat

Tweet

Subscribe to receive free email updates: