Efek Tyndall dalam kimia

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Efek Tyndall atau fenomena Tyndall terdiri dari hamburan cahaya yang disebabkan oleh suatu media yang di dalamnya terdapat partikel-partikel kecil yang tersuspensi, seperti dalam kasus susu, koloid, atau ruangan dengan asap atau di mana udaranya naik . Efek ini membuat berkas cahaya tampak yang seharusnya tidak terdeteksi.

Contoh khas dari efek Tyndall terjadi ketika kita membuka jendela di ruangan gelap dan kita dapat melihat seberkas cahaya yang melintasi ruangan hingga mencapai lantai. Juga saat kita menyalakan lampu depan mobil di malam hari di tengah kabut atau saat kita melihat sinar matahari menembus dahan pohon di hutan yang mendung.

efek Tyndall

Fenomena ini dinamai menurut John Tyndall, fisikawan Inggris dan profesor filsafat alam di Royal Institute of London, yang mempelajarinya secara ekstensif selama abad ke-19. Fenomena ini juga disebut hamburan Rayleigh-Debye.

Efek Tyndall adalah salah satu dari beberapa fenomena hamburan cahaya yang memungkinkan kita menjelaskan banyak pengamatan yang kita lakukan setiap hari terkait dengan cara cahaya berinteraksi dengan berbagai jenis partikel.

Karakteristik dari efek Tyndall

  • Ini adalah jenis hamburan elastis, yang berarti tidak melibatkan perubahan panjang gelombang, dan oleh karena itu energi foton yang datang dilestarikan.
  • Ini disebabkan oleh partikel yang relatif besar, ukurannya sebanding dengan panjang gelombang cahaya tampak atau lebih besar.
  • Itu tergantung pada ukuran partikel dan berat molekul zat yang menyusun setiap partikel.
  • Itu tergantung pada polarisasi cahaya insiden.
  • Itu terjadi dalam koloid dan suspensi, tetapi tidak dalam larutan nyata.

Efek Tyndall versus hamburan Rayleigh versus hamburan MIE

Efek Tyndall dan hamburan Rayleigh terkait erat. Keduanya adalah fenomena hamburan cahaya yang disebabkan oleh partikel yang ada di media seperti gas atau cairan. Selain itu, dalam kedua kasus cahaya yang dihamburkan tidak mengalami perubahan panjang gelombang, yaitu energi foton dilestarikan, sehingga merupakan contoh hamburan elastis.

Terakhir, baik dalam efek Tyndall maupun dalam hamburan Rayleigh, diamati bahwa cahaya tampak dengan panjang gelombang terpendek (cahaya biru dan ungu) adalah cahaya yang dihamburkan dengan intensitas terbesar.

Perbedaan utama antara kedua jenis hamburan adalah ukuran partikel yang bertanggung jawab atas hamburan cahaya. Dalam kasus efek Tyndall, ini hanya diamati ketika partikelnya relatif besar, dengan diameter yang sebanding dengan panjang gelombang cahaya yang datang, yaitu sekitar 400-700 nm, dan bahkan mungkin lebih besar. Ini jatuh ke dalam kisaran ukuran banyak partikel koloid.

Reflektor efek Tyndall

Sebaliknya, dalam kasus hamburan Rayleigh, ini terjadi pada partikel yang jauh lebih kecil antara 1/10 dan 1/20 panjang gelombang atau bahkan lebih kecil. Jenis hamburan ini terjadi dengan atom dan molekul individu , sedangkan efek Tyndall terjadi baik dengan makromolekul dengan berat molekul besar, atau dengan partikel yang terdiri dari banyak molekul yang lebih kecil.

Di sisi lain adalah dispersi MIE. Istilah ini mengacu pada kerangka teoritis untuk menjelaskan hamburan radiasi elektromagnetik (yaitu cahaya) oleh partikel berbentuk bola. Model hamburan MIE terdiri dari pengembangan teoretis lengkap persamaan Maxwell untuk menjelaskan dan mengkarakterisasi fenomena hamburan seperti hamburan Rayleigh dan efek Tyndall.

Penggunaan efek Tyndall dalam kimia dan bidang lainnya

Efek Tyndall telah digunakan secara luas di berbagai industri. Pengukuran hubungan antara intensitas cahaya insiden dan cahaya yang berhasil melewati sampel memungkinkan untuk menentukan kekeruhan sampel. Ini, pada gilirannya, terkait dengan jumlah partikel tersuspensi dan ukurannya. Di sisi lain, intensitas cahaya yang dihamburkan oleh sampel, pada sudut pengamatan yang berbeda, juga memungkinkan untuk menentukan ukuran rata-rata partikel dalam suspensi secara eksperimental, yang menemukan banyak aplikasi praktis dalam industri.

Membedakan antara koloid dan larutan nyata

Aplikasi paling sederhana dari efek Tyndall adalah memungkinkan kita untuk dengan mudah membedakan ketika kita berada di hadapan larutan atau koloid. Secara kasat mata, koloid, seperti gelatin yang mengental, tampak benar-benar transparan dan memiliki penampilan homogen yang sangat mirip dengan larutan . Artinya, sulit untuk membedakan koloid dari larutan.

Namun, jika kita menyinari sampel koloid dengan laser atau hanya berkas cahaya terfokus di ruangan gelap, efek Tyndall akan membuat berkas cahaya terlihat di dalam sampel, yang tidak terjadi dalam larutan nyata karena itu. zat terlarut dalam larutan adalah partikel yang terlalu kecil untuk menghasilkan hamburan oleh efek Tyndall. Oleh karena itu, efek ini memungkinkan untuk mengenali koloid dengan cepat dan mudah.

turbidimetri

Turbimetri, atau pengukuran kekeruhan, adalah teknik yang mirip dengan teknik penyerapan atom dan molekul. Teknik ini banyak digunakan dalam analisis kualitas air, dan terdiri dari pengukuran jumlah cahaya yang dipancarkan melalui sampel air atau bahan lainnya. Menggunakan hukum empiris yang mirip dengan hukum absorbansi Lambert-Beer, jumlah padatan tersuspensi dalam sampel dapat ditentukan, yang merupakan parameter penting kualitas air.

Efek Tyndall dalam pengukuran kekeruhan air

Kekeruhan didefinisikan sebagai logaritma negatif dari hubungan antara intensitas cahaya yang berhasil melewati sampel tak terganggu (I) dan intensitas cahaya datang (I 0 ) :

Efek Tyndall dalam pengukuran kekeruhan air

Kekeruhan ini kemudian dikaitkan dengan konsentrasi partikel tersuspensi melalui ungkapan berikut:

Efek Tyndall dalam pengukuran kekeruhan air

Dimana k adalah konstanta proporsionalitas (setara dengan absorptivitas molar dari hukum Lambert-Beer), l adalah panjang jalur optik atau ketebalan sampel dan C adalah konsentrasi partikel dalam suspensi.

Dalam teknik ini, intensitas cahaya yang tersebar diukur sepanjang arah yang sama dengan cahaya datang menggunakan peralatan yang disebut turbidimeter.

nefelometri

Nefelometri adalah teknik yang mirip dengan turbidimetri, dengan perbedaan bahwa, alih-alih mengukur intensitas cahaya dalam arah yang sama dengan cahaya datang, ia diukur pada posisi 90° terhadapnya. Teknik ini juga didasarkan pada dispersi partikel koloid yang besar (efek Tyndall) dan banyak digunakan untuk menentukan secara kuantitatif jumlah antibodi tertentu seperti imunoglobulin M, G dan A (IgG, IgM dan IgA).

Selain itu, nephelometry juga digunakan untuk:

  • Melakukan pengukuran kekeruhan
  • Pantau kinetika pengikatan protein
  • Pantau pertumbuhan mikroba dalam kultur kaldu
  • Lakukan skrining kelarutan obat
  • Kontrol proses minyak bumi

Pengukuran fungsi dispersi radial

Dalam kasus partikel kecil, hamburan Tyndall dapat dimodelkan dengan menggunakan teori RGD atau teori MIE. Dalam kasus ini, dispersi tidak seragam di sepanjang sudut pengamatan yang berbeda. Cara di mana intensitas bervariasi dengan sudut, yang dikenal sebagai fungsi dispersi radial, sangat bergantung pada hubungan antara panjang gelombang cahaya dan diameter partikel. Untuk alasan ini, mengukur fungsi hamburan radial dengan mengetahui panjang gelombang cahaya datang memungkinkan untuk menentukan secara eksperimental ukuran partikel dalam suspensi.

Ini sangat berguna dalam karakterisasi dan kontrol kualitas dari banyak proses dan produk industri seperti aerosol, cat, dll.

Contoh fenomena akibat efek Tyndall

Warna biru pada mata disebabkan oleh hamburan Tyndall yang terjadi pada iris. Seperti disebutkan di awal, partikel tersuspensi menyebarkan cahaya biru lebih banyak daripada warna cahaya lainnya, itulah sebabnya iris selalu mengembalikan lebih banyak cahaya biru daripada yang masuk ke mata. Efek ini sebenarnya terjadi di mata semua orang. Alasan mengapa beberapa memiliki iris berwarna coklat atau hampir hitam adalah karena mereka memiliki lapisan melanin pada iris yang menyerap cahaya biru yang dipancarkan oleh iris, sehingga memberikan warna yang khas.

Efek Tyndall pada mata biru

Trik yang digunakan pencuri di film untuk melihat laser keamanan di bank dan area keamanan tinggi lainnya didasarkan pada efek Tyndall. Meniup beberapa bedak atau bubuk halus lainnya menciptakan suspensi kecil partikel padat di udara yang menyebarkan cahaya yang sangat terkolimasi dari laser, membuatnya terlihat oleh mata kita.

Sinyal Batman yang diproyeksikan di atas awan dan menembus kabut Gotham saat Komisaris Gordon perlu berbicara dengan pahlawan super tersebut hanya terlihat berkat efek Tyndall. Jika jenis hamburan ini tidak ada, pancaran cahaya akan menembus awan dan pergi ke ruang angkasa tanpa batas tanpa kita dapat melihatnya, karena tidak akan ada foton yang kembali ke mata kita dan menghasilkan citra kelelawar.

Referensi

Barton, R. (2021, 20 November). John Tyndall | fisikawan Irlandia . Ensiklopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/John-Tyndall

Britannica, Para Editor Ensiklopedia. (2021, 20 April). Efek Tyndall | Definisi & Fakta . Ensiklopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/Tyndall-effect

milik BYJU. (2021, 22 Maret). Pedoman Peraturan Perlindungan Data Umum (GDPR) BYJU’S . BYJUS. https://byjus.com/chemistry/tyndall-effect-dispersion-of-light/

Medina, M. (2018, 4 Februari). Turbidimetri dan Nefelometri . Bioanalis. https://elbioanalista.blogspot.com/2017/11/turbidimetria-y-nefelometria.html

Perpustakaan Kedokteran Nasional. (2022, 18 Februari). Tes nefelometri kuantitatif . MedlinePlus. https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/003545.htm

Nefelometri – Aplikasi, Latar Belakang Teori, Instrumentasi . (n.d.). KripKit. https://kripkit.com/nefelometra/

Rosas García, VM (2005, 5 Desember). Sifat optik koloid . Kimiawan69. http://www.geocities.ws/quimico69/fqav/propopti.htm

Valero, M. (nd). TOPIK II: PENYEBARAN CAHAYA . Gredos.Usal.Es. https://gredos.usal.es/bitstream/handle/10366/120540/MID_11_084_3.pdf

-Iklan-

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados