TINJAUAN PUSTAKA
2.1.3. Kalium Klorat
Secara kimia kalium klorat adalah suatu senyawa yang mengandung Kalium, Klorida dan Oksigen dengan rumus molekul KClO3, mempunyai berat molekul 122,6, titik leleh 3700C dan berat jenis 2,34 g/cm,3 titik didih 4000C dan titik nyala 4000C. Dalam bentuk murni kalium klorat berupa kristal monoklinik berwarna putih dan digolongkan dalam senyawa oksidator kuat. Kalium klorat sedikit larut dalam air dingin dan segera larut dalam air panas, tetapi tidak larut dalam alkohol ( Kohler and Meyer, 1993).
Kalium klorat sangat reaktif dan peka terhadap panas yang apabila diberi panas akan terurai menjadi kalium klorida dan gas oksigen.
2 KClO3 2 KCl + 3 O2
Kalium klorat juga dapat bereaksi dengan beberapa logam tertentu dalam fase padat (serbuk halus) sambil melepaskan energi, yaitu antara lain dengan logam aluminium, magnesium dan logam-logam yang segolongan dengannya.
KClO3 + 2 Al KCl + Al2O3
Reaksi lainnya dari kalium klorat yang berkaitan dengan sifat ledakannya adalah reaksi dengan Sulfur melalui tahapan reaksi dengan oksigen dari udara yaitu melalui pembentukan SO2 dimana akan memberikan implikasi sifat ignisi spontan pada reaksi campuran antara klorat dan sulfur yang reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut:
S + O2 SO2
2KClO3 + SO2 K 2SO4 + 2 ClO2
Reaksi tersebut diatas adalah merupakan salah satu kemungkinan mekanisme reaksi pada ignisi spontan yang terjadi antara kalium klorat dengan sulfur yang mana dapat dilihat bahwa 1 mol sulfur dapat menghasilkan 2 mol gas SO2 ( B.J.Kosanke at al, 2004).
Klorin dioksida (ClO2) mempunyai sifat reaktifitas sangat tinggi, mempunyai titik didih 110C, bersifat paramagnetik. Klorin dioksida cair dapat meledak pada suhu diatas - 400C, dan dalam bentuk gas pada tekanan partial > 55 mm Hg apabila bercampur dengan reduktor akan segera terdetonasi dan terjadi ledakan yang kuat.
Klorin dioksida adalah molekul berelektron ganjil yang sangat reaktif dan cenderung tetapi tidak memebentuk dimer seperti molekul-molekul berelektron ganjil lainnya, hal ini disebabkan oleh karena dapat disetabilkan energi resonansinnya (J.D.Lee, 1994).
Secara komersil dalam industri dan di kehidupan sehari – hari kalium klorat banyak digunakan sebagai komponen utama pembuatan korek api, desinfektan, penghasil oksigen dan juga untuk pembuatan petasan serta kembang api. Suatu campuran kalium klorat dengan tepung (serbuk) logam (misalnya : aluminium, magnesium) dikenal dengan flash powder. Campuran ini sangat peka terhadap panas maka dengan memberi sedikit panas akan terjadi reaksi spontan atau mengalami deflagrasi. Jika reaksi terjadi dalam wadah tertutup akan menimbulkan ledakan yang berkekuatan rendah atau bersifat low explosive.
Beberapa campuran kalium klorat yang sudah dikenal antara lain adalah dengan gula pasir disebut sugar bomb, dan beberapa formulasi yang dimodifikasi yaitu menggunakan antimoni sulfida sebagai pengganti sulfur, magnesiun atau suatu alloy aluminium – magnesium (magnalinium) sebagai pengganti alluminium. Juga ditemukan bahan peledak flash powder yang diproduksi secara illegal yang dikenal dengan M-805 dan M-1005 ( Saferstein Richard, 2002) .
Komposisi bahan peledak kalium klorat lainnya yang telah dikenal adalah berupa kalium klorat 9 bagian dicampur dengan 1 bagian vaseline atau petroleum jelly, kemudian diberi shock wave maka campuran ini akan terdetonasi dan ledakannya lebih kuat dari peledak black powder dan sifat ledakannya high
Walaupun sifat dari bahan peledak ini dapat dirancang sebagai low
explosive dan sebagai bahan peledak high explosive tetapi penggunaannya secara
komersial dalam industri maupun untuk kepentingan militer kurang populer dan tidak banyak digunakan oleh karena sifatnya yang sangat sensitive terutama terhadap panas sehingga penanganan dan penyimpanannya relatif sulit dilakukan.
2.1.4. Aluminium
Aluminium dalam bentuk serbuk halus (tepung) biasanya ditambahkan kedalam bahan peledak dan propellant untuk menambah atau menaikkan efisiensinya. Pada reaksinya umumnya tidak terbentuk gas, tetapi dihasilkan aluminium oksidasi dalam bentuk padat, tetapi panas pembentukan oksida tersebut sangat tinggi, yaitu 396 kca/mol = 1658 kJ/mol; 3883 kcal/kg = 1620 kJ/kg. Penambahan aluminium diperkirakan akan menaikkan panas ledakan dan memberikan uap panas dengan suhu sangat tinggi dan dapat diyakini bahwa dalam gelombang detonasi pertama aluminium tidak beraksi sempurna, tetapi reaksi kemudian sempurna pada zone uap (post-heating).
Jika jumlah aluminium dalam campuran bahan peledak relatif tinggi akan dihasilkan pengaruh suatu gas impact, selanjutnya bagian dari campuran yang tidak bereaksi dari uap dengan oksigen di udara kemungkinan menghasilkan suatu penundaan ledakan kedua .
Aluminium sudah digunakan luas sebagai campuran bahan peledak antara lain pada amatol, DBX, HBX-1, hexal, minex, minol, tarpex, trialenes, tritoral dan hexotonal. Pengaruh yang tampak dihasilkan oleh serbuk aluminium sering digunakan dalam slurries dan juga dalam composite propellants. Karakteristik yang sangat penting dari serbuk aluminium adalah bentuk dan ukuran butiran kecil dan keras ( Kohler and Meyer 1992).
Ada beberapa reaksi aluminium yang erat kaitannya dengan proses pembakaran dan ledakan sehingga reaksi ini dikelompokkan dalam reaksi yang mempunyai resiko berbahaya dan secara umum digambarkan sebagai berikut:
X = Bahan oksidator
Reaksi ini dapat melibatkan air, pembakaran spontan, material
pyrotechnic sebagai sumber ignisi dalam korek api.
Beberapa contoh jenis reaksi aluminium adalah : a. Reaksi Thermite.
Reaksi ini jika di peragakan termasuk reaksi yang mengandung resiko berbahaya.
2 Al (padat) + Fe2O3 (padat) 2 Fe + Al2O3 panas reaksi = - 848 kJ.
b. Reaksi Pyrotechnic.
Reaksi ini umumnya melibatkan oksidator kuat.
6 NH4ClO4 + 10 Al 5Al2O3 + 6HCl + 3N2 + 9H2O
Campuran ini juga dapat dijadikan sebagai suatu sumber ignisi seperti pada pembuatan korek api.
c. Aluminium khususnya dalam bentuk serbuk dapat bereaksi dengan air dan jika ada asam atau basa kuat akan menghasilkan gas hidrogen.
2Al + 2NaOH + 6 H2O 2NaAl(OH)4 + 3H2 NaAlO2. 2H2O + 3H2
2Al + 6 H+ 2Al+3 + 3H2
Beberapa contoh dari reaksi model ini adalah terdapat pada korek api, statik spark, sinar cosmis dan lain-lain.
Dalam reaksi ini tidak dapat digunakan counter ion oleh karena reaksi oksidasi suatu logam umumnya menghasilka gas H2 .
Aluminium foil dapat dilarutkan dalam asam atau basa kuat dalam ruang yang confined (padat/sempit) dan dapat menghasilkan panas tinggi yang sangat cepat dalam pembakaran dari hidrogen, hal ini juga dapat menjelaskan bahwa dengan adanya air dalam bahan peledak maka sifat ledakan tersebut menjadi makin rendah.
Umumnya korek api yang digolongkan kedalam pyrotechnic adalah mengandung bahan phospor dan sebagai ignisiasi adalah sulfur yang ditambah dengan zat oksidator kuat untuk pembakarannya.
Aluminium pada kenyataannya adalah suatu logam yang sangat reaktif dan
flamable, sehingga umumnya dilindungi dengan suatu pelapis yang tidak reaktif
(innert) dari aluminium oksida. Selanjutnya dengan melarutkan oksida tersebut
akan memperlihatkan suatu permukaan aluminium yang cerah yang mana dapat bereaksi dengan air maupun dengan udara.
2.1.5. Belerang
Belerang atau sulfur bersama dengan charcoal telah lama digunakan sebagai komponen bahan bakar dalam black powder.
Sulfur mempunyai berat atom 32,07, berat jenis 2,079/cm3, titik leleh 1130C sedangkan titik didih 445-0C.
Sulfur atau belerang banyak ditemui di alam dalam bentuk α-sulfur yang mengandung cincin S8 dan biasanya belerang berbentuk padat warna kuning muda, tidak berasa dan tidak berbau.
Sulfur mempunyai beberapa bentuk struktur yang dikenal dengan allotropic yaitu bentuk rombis, monoklinik, polimer dan bentuk lainnya akan tetapi struktur yang paling sering ditemukan adalah bentuk belah ketupat. Setiap bentuk allotropic dari sulfur tersebut memeberikan sifat-sifat yang berkata baik dalam kelrutan, bobot, kristal dan konstanta fisiknya, namun berbagai allotrop juga bisa eksis bersama-sama dalam keseimbagan dalam proporsi tertentu tergantung pada suhu dan tekanan.
Bentuk belah ketupat dari kristal monoklim sulfur terdiri dari delapan atom belerang (sulfur) membentuk struktur cincin. Pada suhu kurang dari 95,400C dengan tekanan tertentu kristal belah ketupat tersebut stabil tetapi pada suhu 118,90C kristal akan mencair sedangkan pada suhu 1600C atau lebih , maka kedelapan anggota cincin molekul sulfur akan pecah dan rantai cincin menjadi terbuka kemudian rantai molekul sulfur yang terbentuk akan bergabung membentuk suatu struktur polimer bercabang melalui mekanisme radikal bebas.
Pada temperatur tinggi, kristalin yang dibentuk oleh polimer sebagai rantai panjang sering berorientasi membentuk heliks melingkar kedalam membentuk sudut ikatan kepada delapan anggota cincin.
Disamping dalam bentuk padat sulfur juga dapat ditemukan dalam bentuk gas yaitu untuk S2 (disulfur), S3 (trisulfur), dan S4 (tetrasulfur). Demikian juga dalam bentuk padat selain S-8 juga dikural siklo S-5 (penta sulfur), siklo S-6 (hexa sulfur) dan siklo S-7 (hepta sulfur) sedangkan untuk S-8 dapat dibagi menjadi α sulfur, β sulfur, φ sulfur.
Siklo S-8 α sulfur juga dikenal dengan “orthoromic sulfur” dan secara rumus lebih stabil terhadap panas hingga 950C dan pada suhu 95,3 0C berubah menjadi β sulfur adalah kristal kuning dengan bentuk kristal monoclinic dan lebih sedikit dari α sulfur dan hanya stabil setelah 95,30C sebelumnya adalah dalam bentuk α sulfur, titik didih dari β sulfur adalah berkisar pada 119,6 - 119,80C, sedangkan τ sulfur dikenal dengan “nacrus sulfur” mother of pearl sulfur” GerNezl’s sulfur ditemukan dalam bentuk padat bewarna kuning cerah ditemukan dari alam sebagai mineral rosickyfe.
Gambar 2.2. Bentuk struktur S8 Flat dan S8 3 Dimensi