Apa itu air bag…?
Air bag atau kantong udara merupakan perangkat
keselamatan kendaraan bermotor modern. Dalam kecelakaan lalu-lintas antara
mobil dengan kendaraan lain atau objek tetap, pengemudi dan penumpang
dilindungi dengan suatu kantong udara yang mengembang dalam hitungan milli
detik. Untuk mengembangkan kantong dengan sangat cepat, pada saat terjadi
kecelakaan, pemicu akan mengaktifkan reaksi kimia propelant dengan sangat cepat
dan menghasilkan gas N2 dalam waktu yang sangat singkat untuk
mengembangkan kantong dan setelah benturan terjadi, beberapa saat kemudian
kantong akan mengempis dengan sendirinya sehingga kantong tidak akan
mengahalangi pernapasan korban kecelakaan. Dengan demikian, fungsi kantong
udara adalah meminimalkan resiko kecelakaan bagi pengemudi/penumpang. Kantong
udara ternyata tidak seperti balon udara biasa, di dalam kantung udara, proses
pengembangan tersebut terjadi karena adanya reaksi kimia dan desain kantong
udara menggunakan prinsip stoikiometri reaksi.
Bahan
kimia apa saja yang ada pada kantung udara? Komposisi kantong udara pada setiap
kendaraan roda empat berbeda-beda. Bahan kimianyapun menjadi rahasia perusahaan
otomotif. Namun, pada umumnya kebanyakan kantong udara menggunakan natrium
azida (NaN3). Dalam kecelakaan mobil, sensor tabrakan (roll-over
sensor) akan mengaktifkan rangkaian yang akan menyebabkan natrium
azida mengalami reaksi peruraian (reaksi dekomposisi) menghasilkan natrium dan
gas nitrogen, yang dengan cepat dapat menggembungkan kantong udaranya. Walaupun
komposisi persisnya merupakan rahasia perusahaan, campuran yang paling populer
adalah campuran yang terdiri atas natrium azida (NaN3), kalium
nitrat (KNO3), dan silikon dioksida (SiO2) sebagai
reaktan sekunder. Dengan rangsangan listrik dari roll-over sensor, NaN3
akan terurai sesuai reaksi:
2 NaN3 (s) —> 2 Na (s) + 3N2
(g).
Selanjutnya
untuk menghindari adanya kebakaran akibat bertemunya logam Na dengan air (yang
mungkin ada akibat percikan dari air radiator atau air minum atau kecelakaan
terjadi pada saat hujan), maka logam Na yang terbentuk segera akan bereaksi
dengan KNO3, melalui reaksi:
10 Na (s) + 2 KNO3 (s) —> K2O (s) + 5 Na2O (s) + N2 (g).
Kalium oksida (K2O) dan natrium
oksida (Na2O) akan bereaksi dengan senyawa ketiga dalam komposisi
kantong udara, yakni silikon dioksida (SiO2), untuk membentuk alkali
silikat, yaitu zat yang tidak reaktif dan tidak berbahaya bila dibuang. Nah,
bagaimana persamaan reaksi antara oksida alkali tersebut dengan silikon
dioksida? Silahkan Anda pikirkan! Ingat prinsip pembuatan kantong udara (air bag)
tersebut menggunakan “prinsip stoikiometri”.
Gambar 2. Air bag yang mengembang
Gambar 4. Air bag yang sudah mengempis (pada mobil BMW X5).
Nah,
dibalik peristiwa canggihnya sistem air bag tersebut ada hal yang menarik untuk
digali dalam pembelajaran kimia terutama pada pembahasan stoikiometri reaksi
dan perhitungan kimia. Ini adalah kontekstual dan benar-benar masalah yang
sedang hangat dibicarakan, kita ambil dari sisi kimianya. Apalagi pembelajaran
dari kejadian tersebut diintegrasikan ke dalam pembelajaran kimia di SMK
teknologi, terutama jurusan Otomotif. Insya Alloh, sangat kontekstual dan siswa
SMK Anda akan tertarik mempelajari kimia lebih baik lagi. Dalam pembelajaran,
setelah guru/dosen memberikan komposisi kimia, guru/dosen dapat memberikan atau
mendiskusikan tentang reaksi yan terjadi pada kantong udara (air bag)
tersebut termasuk tentang koefisien reaksinya. Hasil dari diskusi tentang
persamaan reaksi secara stoikiometri, guru/dosen dapat meneruskannya ke dalam
pembahasan hitungan kimia. Berikut penulis sajikan contoh hitungan kimianya
(contoh ini hanyalah rekaan penulis saja).
Soal:
Berdasarkan reaksi di atas, suatu perusahaan otomotif telah membeli sebanyak 130 gram NaN3 untuk membuat kantung udara. Agar tidak terjadi ledakan akibat bertemunya air dengan Na, maka perusahaan tersebut juga menaruh reaktan lain, yaitu KNO3 sebanyak 100 gram.
a). Sudah amankah kantong udara tersebut sebagai pelindung keselamatan bagi pengendara dari ledakan yang mungkin ditimbulkan oleh logam Na yang kemungkinan bertemu dengan air? Reaktan mana sebagai reaktan pembatas?
Berdasarkan reaksi di atas, suatu perusahaan otomotif telah membeli sebanyak 130 gram NaN3 untuk membuat kantung udara. Agar tidak terjadi ledakan akibat bertemunya air dengan Na, maka perusahaan tersebut juga menaruh reaktan lain, yaitu KNO3 sebanyak 100 gram.
a). Sudah amankah kantong udara tersebut sebagai pelindung keselamatan bagi pengendara dari ledakan yang mungkin ditimbulkan oleh logam Na yang kemungkinan bertemu dengan air? Reaktan mana sebagai reaktan pembatas?
b).
Hitung berapa volume gas nitrogen yang dihasilkan bila reaksi terjadi pada suhu
50 oC dan tekanan 1 atm !
c).
Berapa silikon dioksida yang diperlukan untuk menghabiskan oksida alkali dari
hasil reaksi Na dan KNO3…?
Mari
kita kerjakan sama-sama… (silahkan; guru membimbing siswa untuk melakukan
hitungan kimia dalam menjawab pertanyaan di atas).
Referensi:
ConversionConversion EmoticonEmoticon