Oleh : Titik Lestari / Mahasiswi Pascasarjana Kimia FMIPA Universitas Tanjungpura

Selama ini ilmu kimia selalu dianggap sebagai ilmu yang mempelajari sesuatu hal yang berhubungan dengan bom atau cara membuat racun-racun yang berbahaya. Tapi, sebenarnya Ilmu kimia ini sudah sangat melekat dengan kehidupan manusia. Banyak hal yang dapat dipelajari dalam ilmu kimia, salah satunya tentang pemisahan atau pemurnian suatu zat. Begitu banyak jenis-jenis pemisahan atau pemurnian yang masing-masing memiliki peran penting. Salah satu pemisahan yang terlihat sederhana namun berperan penting untuk dunia adalah pemisahan kristalisasi. Apa itu kristalisasi? Tentu mendengar kata ‘kristalisasi’ kita langsung berfikir kearah Kristal. Benar sekali, Kristalisasi adalah proses pembentukan Kristal dari suatu larutan, gas, atau cairan. Proses kristalisasi dapat terjadi secara alami ataupun induksi.

Sebelum membahas tahapan proses kristalisasi, perlu kita ketahui dulu bahwa proses pemisahan kristalisasi ini pertama kali ditemukan pada abad ke -8 oleh ilmuwan muslim Jabir Bin Hayyan yang dikenal sebagai bapak ilmu kimia. Ia menamakan segala penemuannya sebagai Al-Kimiya yang berarti perubahan materi. Penyebutan nama bapak ilmu kimia ini di daerah Barat adalah Gaber. Salah satu metode yang ditemukan Jabir Bin Hayyan adalah kristalisasi mineral sebagai bagian dari eskperimennya yang mencoba memurnikan mineral dan zat melalui pengendapan mineral dari suatu larutan, kemudian proses kristalisasi mulai berkembang.  Abad ke –19, diawal tahun 1840 Friedrich Ludwig Hunefeld secara tidak sengaja menemukan pemebentukan bahan Kristal dalam sampel darah cacing tanah, pada tahun 1864, kristal darah ini diberi nama ‘hemoglobin’ oleh Felix Hoppe-Seyler. Tentu, temuan-temuan ini menjadi inspirasi banyak ilmuwan (Giege, R, 2013).

Lalu, bagaimana mekanisme terbentuknya Kristal? Mekanisme kristalisasi terdiri dari dua tahapan, yaitu pembentukan inti kristal (nukleasi) dan pertumbuhan kristal. Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam kondisi lewat jenuh (Supersaturated). Kristal yang terbentuk adalah Kristal murni bebas dari dari pengotor. Kemurnian ini disebabkan oleh zat terlarut yang cenderung berikatan dengan sesama molekulnya ketika kelarutannya berkurang dan kemudian membentuk Kristal.

Nukleasi terjadi akibat penggabungan molekul-molekul solute membentuk cluster yang kemudian menjadi Kristal. Jika ada kristal yang berukuran besar maka kristal akan terbentuk, sedangkan kristal kecil akan terlarut lagi. Pada daerah stabil (tidak jenuh), kristalisasi tidak akan terbentuk. Pada keadaan metastabil (lewat jenuh), kristal dapat terbentuk, tetapi nukleasi spontan tidak terjadi. Pada daerah labil, nukleasi spontan akan terjadi. Pertumbuhan Kristal merupakan tahapan setelah nukleasi. Inti kristal yang terbentuk pada tahap nukleasi akan bertabrakan dengan kristal lainnya. Oleh karena itu proses kristalisasi dapat dipercepat dengan pengadukan atau penambahan bibit Kristal.

Ada tiga prinsip kristalisasi, yaitu kristalisasi pendinginan, kritalisasi penguapan, dan kristalisasi vakum.  Kristalisasi pendinginan, supersaturasi dicapai dengan cara mendinginkan larutan. Pada saat suhu larutan turun, komponen zat yang memiliki titik beku paling tinggi akan membeku telebih dahulu, sementara zat lain masih larut sehingga keduanya dapat dipisahkan dengan cara penyaringan. Pada sistem larutan, penurunan suhu akan menurunkan kelarutan zat yang terlarut (solute), sehingga zat terlarut akan keluar dari larutan dan mengkristal. Kristalisasi penguapan, jika kelarutan solute dalam solven tidak turun secara signifikan dengan penurunan temperatur, supersaturasi dapat dicapai dengan mengurangi pelarut. Pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan cara penguapan. Namun kristalisasi penguapan dapat dilakukan jika zat yang akan dipisahakan tahan terhadap suhu panas dan titik bekunya lebih tinggi daripada titik didih pelarut. Secara sederhana, proses kristalisasi dapat dijelaskan secara singkat. Pertama, larutan dipanaskan pada wadah yang terbuka, kemudian perlarut akan mulai menguap dan mengahasilkan zat terlarut. Pada saat zat terlarut sudah dingin, Kristal dari zat terlarut tadi mulai berakumulasi pada pemukaan larutan. Kristal kemudian dikumpulkan kemudian dikeringkan sesuai kebutuhan. Proses penguapan bisa menggunakan sinar matahari, evaporasi pemanas steam, evaporasi sirkulasi paksa, dan lainnya. Sedangkan Kristalisasi Vakum dilakukan pada tekanan dibawah atmosfer dengan tujuan untuk menguapkan pelarut tanpa menggunakan pemanasan. Pada kristalisasi vakum, penguapan terjadi secara adiabatis. Panas laten penguapan diambil dari panas larutan itu sendiri, sehingga penguapan dan pendinginan larutan terjadi secara bersamaan atau flash cooling. Hal ini akan menghasilkan supersaturasi yang lebih tinggi daripada kristalisasi penguapan.

Banyak sekali produk hasil kristalisasi yang berpengaruh, salah satunya Garam (Natrium Klorida) dari hasil penguapan air laut. Tentu kita semua tau garam telah menjadi bahan penting untuk kehidupan manusia terutama untuk memasak dan digunakan juga dalam pengawetan makanan. Hingga saat ini, garam menjadi komoditas yang sangat penting dan tersedia secara luas. Selain itu, gula juga merupakan salah satu hasil dari proses kristalisasi yang berasal dari perahan air tebu. Gula juga menjadi salah satu bahan yang kita gunakan sebagai pemanis alami, pembuatan permen, eskrim dan masih banyak lagi. Pada bidang Industri, penggunan teori kristalisasi silika digunakan untuk pembuatan kaca pada industri kaca. Proses kristalisasi digunakan sebagai sarana pemurnian dan karakterisasi protein, lemak, pati oleh ahli biokimia dan fisiologi (Bernal and Crowfoot, 1934). Memurnikan unsur-unsur yodium atau belerang juga menggunakan proses kristalisasi. Dengan proses pemisahan kristalisasi banyak zat atau bahkan bahan alam yang dapat dipisahkan dari pengotornya (dimurnikan).