Data Loading...
Modul Kimia Kelas XII SMA Nasima Flipbook PDF
Modul Kimia Kelas XII SMA Nasima
268 Views
169 Downloads
FLIP PDF 1.86MB
BAB 1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Kompetensi Dasar
:
1.1. Menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan. 1.2. Membandingkan antara sifat koligatif larutan nonelektrolit dengan sifat koligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan percobaan. Tujuan Pembelajaran: Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu: • • • •
menafsirkan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih dan penurunan titik beku larutan melalui diagram P – T serta tekanan osmosis; mengamati penurunan titik beku dan kenaikan titik didih suatu zat cair akibat penambahan zat terlarut; menemukan hubungan jumlah partikel zat terlarut dengan sifat koligatif larutan elektrolit encer dan nonelektrolit berdasarkan data; menyimpulkan perbedaan sifat koligatif larutan elektrolit dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit.
1 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
PETA KONSEP
2 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan, tetapi tidak tergantung pada jenis pelarutnya. Berikut akan dibahas sifat koligatif larutan yang meliputi penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmosis. Motivasi : proses pembuatan ice cream, pembuatan telur asin, desalinasi air laut, dll. Prasyarat pengetahuan : satuan konsentrasi : fraksi mol,, molalitas, molaritas. A. Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit 1. Penurunan Tekanan Uap a. Tekanan Uap Jenuh Suatu zat cair dalam ruangan tertutup akan menguap sampai ruangan jenuh. Pada keadaan jenuh proses penguapan tetap berlangsung, tetapi terjadi pengembunan dengan laju yang sama. Dengan kata lain, terdapat kesetimbangan dinamis antara zat cair dengan uap jenuhnya yang kemudian disebut dengan tekanan uap jenuh. Jenis zat dan suhu sangat memengaruhi besarnya tekanan uap jenuh. Zat yang memiliki gaya tarik-menarik antarpartikel relatif besar, bererti sukar menguap, mempunyai tekanan uap jenuh relatif kecil, contohnya garan, gula, dan gliserol. Zat yang memiliki gaya tarik-menarik besar, contohnya atsiri, etanol, dan eter. Bila suhu suatu zat dinaikkan, maka tekanan uap jenuh zat tersebut yang akan bertambah. b. Penurunan Tekanan Uap Jenuh (ΔP) Penurunan tekanan uap jenuh merupakan selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dan tekanan uap januh larutan. Suatu pelarut dilarutkan zat yang tidak mudah menguap, maka tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni.
ΔP = P0 - P Keterangan : ΔP = penurunan tekanan uap jenuh P0 = tekanan uap jenuh pelarut murni P = tekanan uap jenuh larutan
Gambar 1 Tekanan uap jenuh larutan (P)lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni (P°)
Fraksi mol dirumuskan sebagai berikut. Fraksi mol zat pelarut :
XA = 𝒏
𝒏𝑨
𝑨 + 𝒏𝑩
Keterangan : nA = mol zat pelarut nB = mol zat terlarut Fraksi mol zat terlarut :
XB = 𝒏
𝒏𝑩
𝑨 + 𝒏𝑩
XA + X B = 1
3 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Makin banyak zat terlarut, makin besar pula penurunan tekanan uapnya. Besarnya penurunan tekanan uap (ΔP) dirumuskan oleh Francois M. Raoult sebagai berikut. Keterangan : ΔP = Xp . P0 ΔP = penurunan tekanan uap jenuh P0 = tekanan uap jenuh pelarut murni 0 P = tekanan uap jenuh larutan P = Xt . P Xp = fraksi mol zat pelarut Xt = fraksi mol zat terlarut 2. Penurunan Titik Beku (ΔTf ) Air murni mempunyai titik beku pada 00C tekanan 1 atm. Adanya zat terlarut, ternyata air belum membeku pada sushu 00C. Selisih antara titik beku pelarut dan titik beku larutan disebut penurunan titik beku ( ΔTf )
ΔTf = titik beku pelarut – titik beku larutan Kemudian Raoult merumuskan : Keterangan : m = molalitas ΔTf = Kf . m Kf = tetapan titik beku molal G = massa zat terlarut 𝒈 𝟏𝟎𝟎𝟎 P = massa zat pelarut m= . 𝒑 𝑴𝒓 Mr = massa molekul relatif zat terlarut 3. Kenaikan Titik Didih (ΔTb ) Air murni dipanaskan pada tekanan 1 atm akan mendidih pada suhu 1000C. Bila air murni mengandung zat terlarut, maka pada tekanan 1 atm dan suhu 100 0C air belum bisa mendidih.
ΔTb = titik didih pelarut – titik didih larutan Raoult merumuskan :
ΔTb = Kb . m
m=
𝒈 𝑴𝒓
.
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒑
Tetapan Kf dan Kb setiap pelarut berbeda-beda dan hal tersebut bergantung pada jenis pelarutnya. Tetapan tersebut diperoleh dengan mengukur ΔT b dan ΔTf larutan 1 molal dalam pelarut. Tabel Tetapan ΔTb dan ΔTf dari Berbagai Pelarut Pelarut
Titik didih (0C)
Kb (0C/m)
Titik Beku (0C)
Kf (0C/m)
Air Asam Asetat Benzena Kloroform Kamfer Sikloheksana
100 118,3 80,2 61,2 80,7
0,52 3,07 2,53 3,63 2,69
0 16,6 5,45 178,4 6,5
1,86 3,57 5,07 37,7 20,0
4 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Pengaruh zat terlarut terhadap penurunan tekanan uap yang membawa konsekuensi terhadap titik beku dan titik didih. Hal ini dapat dilihat pada diagram PT di bawah. Keterangan : A = titik beku pelarut murni A’ = titik beku larutan B = titik didih pelarut murni B’ = titik didih larutan ΔTf = penurunan titik beku= A - A’ ΔTb = kenaikan titik didih = B’- B ΔP =penurunan tekanan uap = P0 - P Diagram P-T fase larutan relatif terhadap pelarutnya
Diagram P-T tersebut terlihat jelas bahwa titik didih larutan selalu lebih tinggi serta titik beku larutan selalu lebih rendah jika dibandingkan dengan titik didih dan titik beku pelarut murni. Hal tersebut diakibatkan tekanan uap yang dimiliki larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murninya. 4. Tekanan Osmotik Osmosis merupakan perembesan pelarut dari pelarut murni ke dalam larutan atau dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui selaput semipermiabel. Pada gambar di samping dijelaskan bahwa larutan yang lebih pekat akan bertambah tingginya dan larutan yang lebih encer akan berkurang tingginya. Tekanan osmotik merupakan tekanan Tekanan Osmotik tambahan yang harus diberikan pada permukaan larutan mencegah osmosis dari pelarut murni. Tekanan osmotik larutan-larutan encer dihitung dengan persamaan gas ideal sebagai berikut.
π V = nRT
atau
π=
𝒏 𝑽
RT
Karena kemolaran M = n/V, sehingga rumus di atas menjadi Keterangan : π = tekanan osmotik V = volume larutan ( L ) n = mol zat terlarut (mol) B.
untuk untuk
π = MRT
R = tetapan gas ( 0,082 L atm/ mol K ) M = molaritas larutan ( mol/L ) T = suhu larutan (K)
Sifat Koligatif Larutan Elektrolit Pada konsentrasi yang sama, larutan elektrolit memberi sifat koligatif lebih besar daripada larutan nonelektrolit. Zat elektrolit sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ionion. Utuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Untuk larutan elektrolit, rumus hukum Raoult harus dikalikan dengan faktor ionisasi (faktor van hoff).
i = 1 + (n – 1)α Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
α =5
𝑱𝒖𝒎𝒍𝒂𝒉 𝒚𝒂𝒏𝒈 𝒎𝒆𝒏𝒈𝒊𝒐𝒏 𝑱𝒖𝒎𝒍𝒂𝒉 𝒎𝒖𝒍𝒂−𝒎𝒖𝒍𝒂
Keterangan : n = jumlah ion dari elektrolit α = derajat ionisasi elektrolit Sehingga rumus sifat koligatif menjadi :
ΔTf = Kf . m . i ΔTb = Kb . m . i π=M.R.T.i Untuk elektrolit kuat pada pengenceran tidak terhingga harga α = 1, sehingga rumus hanya dikalikan dengan jumlah ion larutan elektrolit tersebut. Dalam membandingkan sifat koligatif beberapa larutan, perlu diingat bahwa makin banyak partikel zat terlarut, makin besar sifat koligatif (ΔP, ΔT f, ΔTb, dan π ) yang ditimbulkan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut. 1. Larutan-Larutan Berkonsentrasi Sama a. Larutan elektrolit memiliki harga ΔP, ΔT f, ΔTb, dan π yang lebih besar daripada larutan nonelektrolit. b. Harga ΔP, ΔTf, ΔTb, dan π makin besar dengan makin banyaknya ion pada larutan elektrolit. 2. Larutan-Larutan Berkonsentrasi Tidak Sama Larutan yang memiliki harga ( n x konsentrasi ) paling besar akan memiliki harga ΔP, ΔTf, ΔTb, dan π yang juga paling besar. Larutan nonelektrolit n = 1, sedangkan larutan elektrolit n = banyaknya ion. KEGUNAAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN 1. Proses pembuatan ice cream dengan diberi garam dapur = penurunan titik beku 2. Mendinginkan radiator mesin mobil =gliserol? =penurunan titik beku 3. Mencairkan salju di jalan raya dengan garam = penurunan titik beku
6 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
UJI KOMPETENSI 1 A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Penurunan tekanan uap suatu larutan dipengaruhi oleh ... A. Suhu larutan B. Banyaknya mol zat terlarut C. Banyaknya volume larutan D. Keasaman zat terlarut E. Kebasaan zat terlarut 2. Sepuluh gram urea CO(NH2)2 dilarutkan dalam 90 mL air. Bila tekanan uap jenuh air pada suhu 25 °C adalah 62 cmHg, maka tekanan uap larutan urea tersebut adalah .... A. 2 cmHg D. 60 cmHg B. 30 cmHg E. 64 cmHg C. 31 cmHg 3. Larutan yang mengandung 20 gram zat nonelektrolit dalam 1 liter air (massa jenis air 1g/mL) mendidih pada suhu 100,52 °C. Jika K b air = 0,52 °C, maka Mr zat nonelektrolit tersebut adalah … . A. 20 D. 150 B. 40 E. 200 C. 100 4. Zat berikut yang memiliki titik beku larutan paling rendah adalah .... A. C12H22O11 0,5 M D. NaCl 0,3 M B. Cu(NO3)2 0,2 M E. KCl 0,2 M C. CO(NH2)2 0,8 M 5. Penambahan 5,4 gram suatu zat nonelektrolit ke dalam 300 gram air ternyata menurunkan titik beku sebesar 0,24 °C. Jika K f air = 1,86 °C, maka Mr zat tersebut adalah … . A. 8,04 D. 108,56 B. 12,56 E. 139,50 C. 60,96 6. Perhatikan diagram PT disamping ! Pada diagram PT fase H2O di atas, yang merupakan daerah perubahan titik didih adalah .... A. A–B D.G–H B. B–C E. I–J C. D–E 7. Sebanyak 500 mL larutan yang mengandung 17,1 gram zat nonelektrolit pada suhu 27 °C mempunyai tekanan osmotik 2,46 atm. Jika R = 0,082 L.atm.mol-1K–1, maka Mr zat nonelektrolit tersebut adalah ... . A. 90 D. 278 B. 150 E. 342 C. 207 8. Data percobaan penurunan titik beku.
Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa penurunan titik beku tergantung pada ....
7 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
A. jenis zat terlarut B. konsentrasi molal C. jenis pelarut D. jenis partikel zat pelarut E. jumlah partikel zat terlarut 9. Kelarutan CaCl2 dalam air pada 0 °C sekitar 5,4 molal. Jika Kf = 1,86 °C/m, maka penurunan titik beku larutan CaCl2 0,54 molal adalah .... A. 1,0 °C D. 3,0 °C B. 2,0 °C E. 5,0 °C C. 2,7 °C 10. Larutan yang mempunyai tekanan osmosis paling tinggi adalah .... A. C2H5OH 0,01 M D. BaSO4 0,01 M B. Na2SO4 0,01 M E. K3PO4 0,01 M C. NaCl 0,01 M B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat! 1. Ke dalam 250 gram air ditambahkan 11,7 gram garam dapur (Ar Na = 23 dan Cl = 35,5), Kf = 1,86 °C/m; dan Kb = 0,52 °C/m. Tentukan: a. titik didih larutan! b. titik beku larutan! Jawab : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ...................................................................................................... 2. Sebanyak 60 gram urea (Mr = 60) dilarutkan dalam 72 gram air (Mr = 18). Jika tekanan uap pelarut murni pada suhu 20 °C adalah 22,5 mmHg, maka hitunglah tekanan uap larutan pada suhu tersebut. Jawab : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ...................................................................................................... 3. Penurunan titik beku dari 19,6 gram asam sulfat dalam 2 liter air ternyata besarnya 2,9 kali dari 3 gram urea yang terlarut dalam 500 ml air (Kb = 1,86 °C/m). Berapa persen derajat ionisasi dari asam sulfat tersebut (Ar H = 1; S = 32; O = 16; C = 12; dan N = 14)? Jawab : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ...................................................................................................... 4. Tiga gram zat X yang dilarutkan dalam 100 gram benzena menghasilkan kenaikan titik didih sebesar 0,54 °C. Bila diketahui kenaikan titik didih molal benzena = 2,7 °C, maka hitunglah massa molekul relatif (Mr) dari zat X tersebut. Jawab : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ...................................................................................................... 5. Tekanan osmosis darah manusia pada suhu 37 °C adalah 7,7 atm. Berapa gram NaCl harus dilarutkan dalam 1 liter larutan sehingga pada suhu 37 °C isotonik dengan darah manusia? Jawab : ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ......................................................................................................
BAB II 8 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA Kompetensi Dasar
:
2.1. Menerapkan konsep reaksi redoks dalam system elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri. 2.2. Menjelaskan reaksi oksidasi reduksi dalam sel elektrolisis 2.3. Menerapkan hukum faraday untuk elektrolisis larutan elektrolit Tujuan Pembelajaran: Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu: • • • • • •
menyetarakan persamaan reaksi redoks; menerangkan sel volta serta reaksi-reaksi yang terjadi; menentukan potensial sel melalui perhitungan dan pengukuran; memahami gejala terjadinya korosi dan faktor-faktor yang mempengaruhi; menjelaskan proses reaksi pada sel elektrolisis. menerapkan konsep hukum Faraday pada sel elektrolisis.
9 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
PETA KONSEP
10 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA A. Reaksi Redoks 1. Pengertian Reaksi Redoks Reaksi redoks atau reaksi reduksi oksidasi merupakan reaksi kimia yang disertai oksidasi. Reaksi yang disertai dengan penurunan bilangan oksidasi atau penyerapan elektron disebut reaksi reduksi, sedangkan reaksi yang disertai dengan kenaikan bilangan oksidasi atau pelepasan elektron disebut reaksi oksidasi. Zat yang mengalami oksidasi disebut reduktor/pereduksi dan zat yang mengalami reduksi disebut oksidator/pengoksidasi. 2. Penyetaraan Reaksi Redoks Persamaan reaksi redoks dikatakan setara jika jumlah atom dan jumlah muatan di ruas kiri sama dengan jumlah atom dan jumlah muatan di ruas kanan. Pada dasarnya reaksi redoks berlangsung di dalam pelarut air sehingga penyetaraan persamaan reaksi redoks selalu melibatkan ion H+ dan OH–.Terdapat dua metode untuk menyetarakan reaksi redoks, yaitu dengan cara setengah reaksi dan cara bilangan oksidasi. a.
Metode Bilangan Oksidasi Langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi sebagai berikut. 1) Menentukan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dan menuliskan di atas lambang atomnya.
2)
Menyamakan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.
3)
Menentukan jumlah elektron yang dibebaskan dan jumlah elektron yang ditangkap berdasarkan perubahan bilangan oksidasi dan jumlah atom yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Menyamakan jumlah elektron yang diterima dan jumlah elektron yang dilepaskan dengan mengalikannya.
4)
5)
Tentukan koefisien reaksi zat-zat lain. Reaksi di atas yang belum berisi koefisiennya adalah H 2SO4, K2SO4, dan H2O. Jumlah atom S di sebelah kiri = 1, jumlah atom S di sebelah kanan = 4, sehingga koefisien H2SO4 = 4. Koefisien K2SO4 = 1. Jumlah atom H di ruas kiri = 14, jumlah atom H di ruas kanan = 2, sehingga koefisien H2O = 7. Jadi, persamaan reaksinya :
11 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
b. Metode Setengah Reaksi (Ion Elektron) Metode ini didasarkan pada jumlah elektron yang dilepaskan pada setengah reaksi oksidasi sama dengan jumlah elektron yang diserap pada setengah reaksi reduksi. Langkah-langkah dalam penyetaraan adalah sebagai berikut. 1) Tuliskan setengah reaksi untuk kedua zat yang akan direaksikan. 2) Menyetarakan unsur yang mengalami perubahan biloks. 3) Menambahkan satu molekul H2O pada : a) Suasana asam: pada yang kekurangan atom O. b) Suasana basa: pada yang kelebihan atom O. 4) Menyetarakan atom hidrogen dengan cara: a) Suasana asam: dengan menambahkan ion H +. b) Suasana basa: dengan menambahkan ion OH – 5) Menyetarakan muatan dengan menambahkan elektron. 6) Menyamakan jumlah elektron yang diterima dengan yang dilepaskan, kemudian jumlahkan. Contoh : Diketahui reaksi redoks : Cl2(aq) + IO3-(aq) Cl-(aq) + IO4-(aq). Setarakan reaksi redoks di atas dengan metode setengah reaksi. Jawab : a. Perubahan biloks Cl2(aq) + IO3-(aq) Cl-(aq) + IO4-(aq) 0 +5 -1 +7 Setengah reaksi Reduksi : Cl2 ClOksidasi : IO3 IO4b. Menyetarakan masing-masing setengah reaksi • Menyetarakan unsur yang mengalami perubahan biloks Reduksi : Cl2 2 ClOksidasi : IO3 IO4• Menyetarakan atom oksigen dan hidrogen (oksigen terlebih dahulu) Reduksi : Cl2 2 ClOksidasi : IO3 + 2OHIO4- + H2O • Menyetarakan muatan Reduksi : muatan ruas kiri = 0, muatan ruas kanan = 2(-1) = -2 sehingga ditambahkan 2 elektron diruas kiri. Cl2 + 2 e2 ClOksidasi : Muatan ruas kiri = -1 + 2(-1) = -3, muatan ruas kanan = -1 sehingga ditambahkan 2 elektron di ruas kanan. IO3- + 2OHIO4- + H2O + 2 ec. Menyetarakan jumlah elektron pada setengah reaksi dan menjumlahkan kedua setengah reaksi tersebut. Reduksi : Cl2 + 2 e2 ClOksidasi : IO3- + 2OHIO4- + H2O + 2 eCl2 + IO3 + 2OH 2 Cl- + IO4- + H2O (reaksi setara)
12 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
B.
Sel Volta Sel volta merupakan suatu perangkat yang mengubah energi dari suatu reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Sel volta (sel Galvani) dikembangkan oleh Alessandro Volta (1745-1827) dan Luigi Galvani (1737-1798). Logam seng dalam larutan mengandung ion Zn 2+ (larutan garam seng) dan logam tembaga dalam larutan ion Cu2+ (larutan garam tembaga (II)). Logam seng larut dengan melepas dua elektron. Zn2+(aq) + 2 e–
Zn(s)
Elektron mengalir ke logam tembaga melalui kawat penghantar dan ion Cu 2+ mengambil elektron dari logam tembaga dan mengendap. Cu2+(aq) + 2 e–
Cu(s)
Persamaan reaksi redoks sebagai berikut. Zn2+(aq) + 2 e–
Oksidasi
: Zn(s)
Reduksi
: Cu2+(aq) + 2 e–
Cu(s)
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) Sel Volta
Notasi sel atau diagram sel dapat dituliskan sebagai berikut :
Notasi Sel Anode | larutan (ion) || larutan (ion) | katode Zn | Zn2+ || Cu2+ || Cu
Rangkaian tersebut dapat menhasilkan aliran elektron (listrik). Untuk menetralkan muatan listrik pada kedua larutan dihubungkan dengan suatu jembatan garam, yaitu larutan garam dalam agar-agar 9seperti NaCl atau KNO3). Ion-ion negatif dari jembatan garam bergerak untuk menetralkan kelebihan ion Zn 2+ , sedangkan ion-ion positif bergerak untuk menetralkan kelebihan SO42-. Logam seng dan tembaga yang menjadi kutub-kutub listrik pada rangkaian sel elektrokimia di depan disebut elektrode. Sedangkan logam seng (Zn) sendiri merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi atau pelepasan elektron dan merupakan kutub negatif (anode). Logam tembaga (Cu) merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi atau pengikatan elektron dan merupakan kutub positif (katode). 1.
Potensial Sel ( Esel ) Potensial sel merupakan selisih potensial listrik antarelektrode yang mendorong elektron mengalir yang disebabkan perbedaan rapatan muatan antara elektrode-elektrode. Potensial sel yang diukur pada 250C dengan konsentrasi ion-ion 1 M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial standar (E0sel). Potensial elektrode adalah potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode dengan elektrode hidrogen. Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar (suhu 250C, 1 M, tekanan gas 1 atm) disebut potensial elektrode standar (E0). Urutan logamlogam berdasrakan sifat reduktornya dikenal sebagai deret volta. mudah mengalami oksidasi mudah mengalami reduksi (reduktor) (oksidator) Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Mn –(H2O)– Zn – Cr – Fe – Cd – Co – Ni – Sn – Pb –|H|– Cu –Hg – Ag – Pt–Au
13 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Potensial elektrode Zn | Zn2+ = -0,76 volt, berarti potensial reduksi ion Zn menjadi logam Zn = -0,76 volt. Sedangkan potensial oksidasi Zn menjadi Zn 2+ = +0,76 volt. 2+
Zn2+ + 2e → Zn
E0= - 0,76 volt
Zn → Zn2+ + 2e
E0= + 0,76 volt
Potensial sel Volta dapat ditentukan melalui percobaan dengan voltmeter atau potensiometer dan juga dapat dihitung berdasarkan data potensial elektrode positif (katode) dan potensial elektrode negatif (anode).
E0sel = E0katode – E0anode
E0sel = E0reduksi – E0oksidasi
Suatu reaksi dapat berlangsung jika potensial positif antara kedua setengah reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi redoks dapat berjalan spontan bila E0sel > 0 (+). 2.
Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari a. Sel Aki (Akumulator) Sel aki atau accu merupakan contoh sel volta sekunder yang bersifat reversibel, di mana hasil reaksi dapat diubah kembali menjadi zat semula. Pada sel aki jika sudah lemah dapat diisi ulang, sedangkan pada sel baterai tidak bisa. Sel ini terdiri dari anode logam timbal (Pb) dan katode oksida timbal (PbO2). Kedua larutan tersebut dicelupkan dalam larutan asam (H2SO4 30%). Reaksi pengosongan aki adalah sebagai berikut. Katode
: PbO2(s) + 4 H+(aq) + SO42–(aq) + 2 e– → PbSO4(s) + 2 H2O(l)
Anode : Pb(s) + SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2 e– Reaksi sel
+
: Pb(s) + PbO2(s) + 4 H+(aq) + 2 SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2 H2O(l)
Ketika sel ini menghasilkan arus listrik, anode Pb dan katode PbO2 berubah membentuk PbSO 4. Ion H+ dari H2SO4 berubah membentuk H2O sehingga konsentrasi H2SO4 akan berkurang. Kemudian sel aki dapat diisi/disetrum kembali, sehingga konsentrasi asam sulfat kembali seperti semula. Reaksi pengisian aki : Susunan sel Aki
Katode : PbSO4(s) + H+ + 2 e– → Pb(s) + HSO4–(aq) + Anode : PbSO4(s) + 2 H2O(l) → PbO2(s) + 4 H (aq) + SO42–(aq) + 2 e– Reaksi sel
: PbSO4(s) + 2 H2O(l) → Pb(s) + PbO2(s) + 4 H+(aq) + 2 SO42–(aq)
b. Baterai Kering (Sel Leclanche) Baterai termasuk sel volta primer karena jika sumber energinya habis tidak dapat diisi lagi. Baterai (elemen kering) sering disebut sel Leclanche karena orang yang menemukan bernama Leclanche. Sel Leclanche menggunakan batang karbon sebagai katode dan pelat seng sebagai anode. Di dalamnya berisi pasta yang merupakan campuran batu kawi (MnO 2), amonium klorida (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air. Reaksi yang terjadi pada baterai sebagai berikut.
14 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Susunan baterai kering
Anode
: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–
Katode : 2MnO2(s) + 2NH+4(aq) + 2 e– → Mn2O3(s) + 2 NH3(aq) + H2O(l) Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH+4(aq) → Mn2O3(s) + Zn2+(aq) + 2NH3(aq) + H2O(l) c. Baterai Alkalin Pada dasarnya prinsip kerja baterai alkalin sama dengan sel kering, tetapi bersifat basa. Pada baterai alkalin menggunakan logam seng sebagai anode dan MnO2 sebagai katode serta elektrolit yang digunakan KOH. Katode : MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e– → Mn(OH)2(s) + 2 OH– Susunan baterai alkalin
(aq)
Anode
: Zn(s) + 2 OH–(aq) → Zn(OH)2(s) + 2 e–
Reaksi sel
: Zn(s) + MnO2(s) + 2 H2O(s) → Mn(OH)2(s) + Zn(OH)2(s)
Baterai alkalin mempunyai total muatan lebih banyak daripada baterai kering dan dapat menghasilkan arus lebih besar. Biasa digunakan untuk peralatan yang memerlukan arus lebih besar (kamera dan tape recorder) d. Baterai Litium Baterai litium di dalamnya terdapat litium sebagai anode dan MnO2 sebagai oksidator. Arus yang dihasilkan lebih besar dan tahan lebih lama dibandingkan dengan baterai kering berukuran sama. Baterai litium dapat dinotasikan : Li | Li + (pelarut nonair) | KOH (pasta) | MnO2 | Mn(OH)3, C. Anode
: 2Li(s) → 2Li2+(aq) + 2e-
Katode : 2MnO2(s) + H2O(l) +2e- → Mn2O3(s) + 2OH-(aq) 2Li(s) + 2MnO2(s) + H2O(l) → Mn2O3(s) + 2Li2+(aq) + 2OH-(aq) Baterai litium yang banyak digunakan sekarang adalah beterai litium ion, dimana tidak lagi menggunakan logam litium, tetapi ion litium. Saat baterai digunakan ion litium berpindah dari satu elektrode ke elektrode lainnya melalui suatu elektrolit dan ketika dilakukan pengisian ulang arah aliran ion litium dibalik. e. Baterai Nikel-Cadmium Baterai nikel-kadmium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali. Reaksi selnya sebagai berikut : Anode
: Cd(s) + 2 OH–(aq) → Cd(OH)2(s) + 2 e–
Katode : NiO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e– → Reaksi sel
Ni(OH)2(s) + 2 OH–(aq)
: Cd(s) + NiO(s) + 2 H2O(l) → Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
Sama seperti pada aki, hasil-hasil reaksi pada baterai nikel kadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya. Dengan membalik arah aliran elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula. C. Sel Elektrolisis 1. Susunan Sel Elektrolisi
15 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Sel elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta, yaitu perubahan energi listrik menjadi energi kimia, di mana arus listrik digunakan untuk mendorong berlangsungnya reaksi redoks yang tidak spontan dengan penguraian elektrolit menjadi unsur-unsurnya. Metode elektrolisis ditemukan oleh Sir Humphry Davy dan dikembangkan oleh Michael Faraday.
Elektrolisis larutan NaCl
Komponen sel elektrolisis terdiri dari sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah. Sel elektrolisis tidak memerlukan jembatan garam. Elektrode inert tidak bereaksi, hanya menyediakan tempat untuk berlangsungnya reaksi. Masing-masing elektrode bertindak sebagai katode (tempat reaksi reduksi) dan anode (tempat reaksi oksidasi). Elektron bergerak dari kutub negatif (-) sumber arus ke katode, pada katode terjadi reaksi reduksi, di anode terjadi reaksi oksidasi dan elektron menuju ke sumber arus listrik. Ion (+) bergerak menuju ke kutub (-) dan ion (-) bergerak menuju kutub (+). 2. Reaksi Elektrolisis Kation (ion positif) dari larutan elektrolit tertarik ke katode yang kemudian mengalami reduksi dan menjadi atom netral. Anion (ion negatif) tertarik ke anode dan teroksidasi menjadi atom netral. Hal tersebut terjadi pada sel elektrolisis, dimana pada anode terjadi reaksi oksidasi dan katode terjadi reaksi reduksi. Berdasarkan potensial elektrode standarnya, maka dapat digunakan untuk meramalkan reaksi di katode dan anode pada sel elektrolisis. a. Reaksi pada Katode (Reduksi terhadap Kation) 1) Ion-ion logam alkali, alkali tanah, Al3+, Mn dan ion-ion logam yang memiliki E0 < -0,83 volt tidak direduksi. Reduksi terjadi pada pelarut (air) dan terbentuk H2 .
2H2O(l) + 2e- → 2 OH-(aq) + H2(g) 2) Ion-ion logam yang memiliki E0 > -0,83 volt direduksi menjadi logam.
ne → L(s) menjadi gas hidrogen (H2). 3) Ion L H+ (aq) dari+asam direduksi n+
-
2H+(aq) + 2e- → H2(s) 4) Elektrolisis leburan (cairan) elektrolit tanpa air, ion-ion logam pada urutan 1) di atas mengalami reaksi :
Ln+(aq) + ne- → L(s) 16 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
b. Reaksi pada Anode (Oksidasi terhadap Anion) 1) Ion-ion yang mengandung atom dengan bilangan oksidasi maksimum (SO42dan NO3-) tidak dapat dioksidasi. Oksidasi terjadi pada pelarut (air) dan terbentuk O2.
2H2O(l) → 4 H+(aq) + O2(g) + 4e2) Ion-ion halida (X-) dioksidasi menjadi halogen (X2).
2 X-(aq) → X2(s) + 2e3) Ion OH- (basa) dioksidasi menjadi gas oksigen (O2).
4 OH- (aq) → 2H2O(l) + O2(g) + 4e4) Proses penyepuhan dan pemurnian logam dipakai suatu logam (sebagai anode), sehingga anode mengalami oksidasi menjadi ion yang larut.
L(s) → Ln+(aq) + ne-
Ada dua macam elektrode yang digunakan pada elektrolisis, yaitu sebagai berikut. a. Elektrode inert yaitu elektrode yang tidak dapat bereaksi (Pt, C, Au). b. Elektrode tak inert yaitu elektrode yang dapat bereaksi (Cu dan Ag), di mana yang teroksidasi pada anode :
L(s) → Ln+(aq) + neZat–zat leburan atau lelehan elektrolit yang dapat dielektrolisis hanyalah oksida-oksida dan garam-garam halida. Elektrolisis leburan elektrolit digunakan untuk membuat logam-logam alkali, alkali tanah, aluminium, dan logam-logam yang memiliki E0 lebih kecil dari -0,83 volt. Logam-logam diatas tidak dapat dibuat dari elektrolisis larutan, sebab ion-ion logam kalah bersaing dengan air dalam menangkap elektron. 3. Konsep Hukum Faraday Melalui eksperimen, Michael Faraday merumuskan beberapa kaidah perhitungan elektrolisis yang dikenal sebagai hukum Faraday, sebagai berikut. a. Massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan. b. Massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekuivalen zat tersebut. Ketetapan Faraday sebesar 1 faraday (1 F) = 1 mol elektron = muatan 96.500 coulomb. Hal tersebut dijabarkan menjadi:
F=
𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏 96.500
=
𝑖. 𝑡 96.500
Keterangan: F = jumlah listrik dalam faraday I = kuat arus (ampere) t =waktu (detik)
17 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Jumlah zat yang terbentuk di katode atau di anode dinyatakan dalam persamaan berikut.
G = F . ME G=
𝑖. 𝑡 96.500
x ME
Keterangan: G = berat hasil elektrolisis/zat yang dibebaskan (gram) F = jumlah listrik (faraday) ME = massa ekuivalen
Jika terdapat dua hasil elektrolisis dengan arus listrik (i) sama, berlaku hukum II Faraday, yaitu : 𝐺1 𝐺2 𝑀𝐸1
=
𝑀𝐸2
4. Elektrolisis dalam Industri Elektrolisis dalam industri antara lain digunakan untuk memproduksi zat, pemurnian logam, dan penyepuhan. a. Produksi Zat 1) Pembuatan Aluminium Untuk mendapatkan aluminium dari biji bauksit dan dimurnikan ion-ion aluminium direduksi menjadi logam sedangkan ion oksida teroksidasi menghasilkan O2 bebas. Katode
: Al3+(aq) + 3e- → Al(l) (x 4)
Anode
: 2O2-(aq) → O2(g) + 4e- (x 3) 4Al3+(aq) + 2 O2-(aq) → 4 Al(l) + 3 O2(g)
2) Pembuatan Magnesium Untuk mendapatkan magnesium dari air laut, difiltrasi membentuk MgCl 2 lalu diuapkan membentuk MgCl2 padat. Kemudian dilelehkan dan dielektrolisis menjadi magnesium yang diendapkan di katode. Katode
: Mg2+(aq) + 2e- → Mg (s)
Anode
: 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2eMg2+(aq) + 2Cl-(aq) → Mg (s) + Cl2(g)
b. Pemurnian Tembaga Dalam pembuatan kabel listrik diperlukan tembaga murni, sebab adanya pengotor dapat menurangi konduktivitas tembaga, sehingga dapat menimbulkan panas dan membahayakan penggunaannya. Tembaga tersebut dimurnikan secara elektrolisis. Tembaga kotor dijadikan anode, tembaga murni sebagai katode. Larutan elektrolit digunakan CuSO4. Selama elektrolisis, tembaga dari anode terusmenerus dilarutkan dan diendapkan pada katode. Katode
: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
18 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Anode
: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2eCu(s) anode → Cu(s) katode
c. Penyepuhan Tujuan dari penyepuhan (electropleting ) adalah untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. Logam yang akan disepuh dijadikan katode dan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektrode dicelupkan dalam larutan garam dari logam penyepuh. Penyepuhan sendok dari besi (baja) dengan perak, di mana sendok sebagai katode dan perak murni sebagai anode. Larutan elektrolitnya menggunakan larutan perak nitrat. Pada katode terjadi pengendapan perak, sedangkan anode perak terus-menerus larut. Konsentrasi ion Ag+ dalam larutan tidak berubah. Katode
: Ag+(aq) + e- → Ag(s)
Anode
: Ag(s) → Ag+(aq) + eAg(s) anode → Ag(s) katode
D. Korosi Reaksi redoks antara logam dan beberapa zat yang berada di lingkungan akan menghasilkan senyawa-senyawa lain yang tidak dikehendaki disebut korosi atau perkaratan. Pada peristiwa korosi, terjadi potensial listrik yang berbeda antara zat-zat pengotor pada besi atau baja dengan permukaan normalyang tidak mengandung campuran. Permukaan besi yang mengandung zat pengotor lebih mudah menangkap elektron atau melepas elektron sehingga berfungsi sebagai katode atau anode. Besi mengalami oksidasi dan bertindak sebagai anode. Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-
E0 = + 0,44 volt
Elektron bergerak ke bagian lain dari besi yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. O2(g) + 4 H+ (aq) + 4e- → 2H2O(l) E0 = + 1,23 volt O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4 OH- (aq) 0,40 volt
E0 = +
Oksidasi ion Fe2+ yang terjadi di anode berlanjut membentuk Fe3+ dan besi (III) oksida yang mengikat air (Fe2O3.xH2O) sehingga hal itu disebut karat besi. Faktor-faktor yang mempercepat korosi sebagai berikut. Proses perkaratan besi karena kontak dengan air 1. Tingkat keasaman/zat terlarut pembentuk asam Korosi akan lebih cepat terbentuk dalam lingkungan asam. Terjadi di daerahdaerah industri yang banyak menghasilkan gas CO 2 dan SO2. 2. Kontak langsung dengan senyawa elektrolit
19 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
3.
4. 5. 6.
Senyawa elektrolit mempunyai fungsi sebagai jembatan garam, sehingga pergerakan elektron semakin tinggi dan cepat terjadi korosi. Kontak dengan logam lain Korosi dapat diperlambat atau dipercepat karena adanya kontak dengan logam lain. Kerapatan logam Adanya celah yang dapat menangkap pengotor-pengotor lain (debu, air, oksigen). Adanya oksigen Letak logam dalam deret potensial reduksi
Beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi. 1. Mengusahakan pencampuran zat-zat dalam logam tersebar homogen. 2. Mengecat untuk mencegah kontak permukaan logam dengan udara. Cat yang biasa digunakan adalah cat yang mengandung timbal dan seng. 3. Melumuri dengan oli atau gemuk untuk mencegah kontak dengan air. 4. Pelapisan denagn timah (tin plating). Pelapisan dilakukan pada besi-besi yang utuh (tidak cacat)secara elektrolisis yang disebut electroplating. 5. Penyalutan (galvanisasi). Besi disalut dengan lapisan tipis seng. E0 seng lebih kecil dari besi, sehingga seng teroksidasi membentuk lapisan ZnO pada permukaan besi. 6. Pelapisan kromium (cromium platting). Kromium dapat memberi lapisan pelindung yang mengkila, walaupun lapisan kromium ada yang rusak. 7. Perlindungan katodik/pengorbanan anode (sacrificial protection). Magnesium merupakan logam yang lebih aktif (mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini banyak digunakan pada perlindungan pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Perlindunagn dengan cara pengorbanan anode
Eksperimen MEMPELAJARI BEBERAPA REAKSI REDOKS DALAM LARUTAN
20 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
A. Tujuan Mengetahui beberapa reaksi redoks dalam larutan B. Landasan Teori Reaksi redoks yaitu reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi. Setiap reaksi redoks terdiri dari reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang berlangsung serta-merta. C. Alat dan Bahan Alat -kertas gosok -tabung reaksi Bahan -larutan CuSO4 0,1 M -logam Cu -larutan MgSO4 0,1 M -logam Mg -larutan Pb(NO3)2 0,1 M -logam Pb -larutan FeSO4 0,1 M -logam Fe D. Cara Kerja 1. Isi tabung reaksi dengan larutan yang disediakan setinggi 3 cm. 2. Potong logam Cu, Mg, Ag, Pb, dan Fe dengan ukuran panjang 4 cm dan lebar 0,5 cm. 3. Bersihkan masing-masing permukaan logam dengan cara diamplas sampai bersih. 4. Ambil logam Cu dan celupkan dalam larutan yang disediakan. 5. Amati perubahan yang terjadi dan catat pada tabel pengamatan. 6. Ulangi langkah (4) untuk logam-logam yang lainnya. E. Hasil pengamatan Larutan Cu2+(aq) Mg2+(aq) Pb2+(aq) Fe2+(aq) Logam Cu Mg Ag Pb Fe 1. Tulis reaksi ion yang terjadi berdasarkan pengamatan kalian. 2. Tuliskan oksidator dan reduktor dalam setiap reaksi. F. Kesimpulan
21 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
KESPONTANAN REAKSI REDOKS A. Tujuan 1. Menentukan reaksi redoks spontan dan tidak spontan. 2. Memahami pengaruh letak suatu logam dalam deret Volta terhadap kespontanan reaksi redoks. B. Landasan Teori Reaksi redoks yaitu reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi. Setiap reaksi redoks terdiri dari reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang berlangsung serta-merta. C. Alat dan Bahan Alat 1. Tabung reaksi 2. Rak tabung uji 3. Pipet tetes Bahan 1. Larutan Al2(SO4)3 1M 2. Larutan CuSO4 1M 3. Larutan HCl 1M 4. Lempeng logam Aluminium 5. Lempeng logam Tembaga D. Cara Kerja 1. Ampelas kedua logam hingga bersih 2. Gunting kedua lempeng logam menjadi ukuran 1x1 cm, masing-masing dua potong 3. Siapkan empat tabung reaksi dan beri tanda masing-masing tabung, misalnya A, B,C, dan D. 4. Isi keempat tabung dengan larutan sebagai berikut: Tabung A 3mL CuSO4 1M Tabung B 3mL Al2(SO4)3 1M 5. Tabung C dan D 3mL HCl 1M 6. Tambahkan lempeng logam aluminium ke dalam tabung A dan C, sedangkan logam tembaga ke tabung B dan D. E. Hasil pengamatan Keterangan Tabung A Tabung B Tabung C Tabung D Larutan CuSO4 Al2(SO4)3 HCl HCl Warna larutan Logam Al Cu Al Cu Perubahan yang terjadi setelah penambahan logam F. Pertanyaan 1. Berdasarkan hasil pengamatan: a. Pada tabung mana terjadi reaksi redoks spontan? b. Pada tabung mana tidak terjadi reaksi redoks? c. Tuliskan reaksi redoks yang berlangsung spontan! 2. Bandingkan reaksi redoks yang berlangsung spontan dengan letak logam dalam deret Volta! 3. Apakah ciri-ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan? 4. Jelaskan pengaruh pendesakan logam deret volta terhadap kespontanan reaksi redoks? G. Kesimpulan SEL VOLTA
22 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
A. Tujuan 1. Merancang sel volta 2. Mengukur potensial sel volta 3. Memahami pengaruh potensial elektrode standar terhadap potensial sel volta B. Landasan Teori Sel Volta adalah rangkaian sel yang dapat menghasilkan arus listrik. Dalam sel tersebut terjadi perubahan dari reaksi redoks menghasilkan arus listrik. Sel volta mengubah energ dari suatu reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Reaksi redoks spontan dapat digunakan sebagai sumber listrik. Logam-logam yang menjadi kutub-kutub listrik pada rangkaian sel volta disebut electrode. Anoda merupakan elektrode tempat terjadinya oksidasi dan berumuatan negatif, sedangkan Katoda merupakan elektrode tempat terjadinya reduksi dan bermuatan positif. Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu Reaksi antara logam zink dengan larutan tembaga (II) sulfat. C. Alat dan Bahan Alat 1. Gelas kimia 2. Tabung U 3. Voltmeter 4. Jepit buaya Bahan 1. Lempeng logam Seng 2. Lempeng logam tembaga 3. Larutan ZnSO4 1 M 4. Larutan CuSO4 1M D. Cara Kerja 1. Masukkan 50mL larutan ZnSO4 1 M ke dalam gelas kimia dan celupkan logam seng ke dalam larutan tersebut 2. Masukkan 50mL larutan CuSO4 1 M ke dalam gelas kimia dan celupkan logam tembaga ke dalam larutan tersebut 3. Hubungkan kedua larutan dengan jembatan garam yang terdiri atas larutan garam, misalnya Na2SO4 atau KNO3 dalam agar-agar 4. Hubungkan logam seng dengan kutub negatif dan logam tembaga dengan kutub positif pada voltmeter melalui jepit buaya 5. Baca potensial sel pada voltmeter dan amati perubahan yang terjadai setelah 5 menit 6. Hubungkan logam seng dengan kutub positif dan logam tembaga dengan kutub negatif pada voltmeter melalui jepit buaya 7. Baca potensial pada voltmeter dan amati perubahan yang terjadi 8.
23 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
E.
Hasil pengamatan Kutub Positif Kutub Negatif Potensial Sel Perubahan yang (Katode) (Anode) (Volt) terjadi Logam Cu Logam Zn Logam Zn Logam Cu F. Pertanyaan 1. Perubahan apa yang terjadi apabila kedua elektrode dibalik (langkah 4-7)? Mengapa demikian? 2. Berdasarkan hasil percobaan: a. Tuliskan reaksi redoks yang dapat berlangsung (spontan)! b. Tuliskan dalam bentuk lambang sel reaksi redoks tersebut! 3. Jelaskan dengan arah gerakan elektron dalam larutan pada reaksi redoks yang berlangsung spontan! 4. Jelaskan fungsi jembatan garam dalam rangkaian sel Volta tersebut! 5. Diketahui: Eo Cu2+/Cu = +0,34V Eo Zn2+/Zn = -0,76V Tentukan nilai potensial sel Volta percobaan dengan: a. Logam Cu sebagai katode dan logam Zn sebagai anode b. Logam Zn sebagai katode dan logam Cu sebagai anode 6. Jelaskan pengaruh potensial elektrode standar dengan potensial sel yang dihasilkan oleh suatu sel Volta! G. Kesimpulan
24 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
ELEKTROLISIS A. Tujuan 1. Memahami peristiwa elektrolisis dalam larutan tembaga (II) sulfat (CuSO4) 2. Memahami peristiwa elektrolisis dalam larutan kalium iodida (KI) B. Landasan Teori Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menimbulkan terjadinya reaksi redoks yang tidak spontan dengan adanya energi listrik dari luar. Pada sel elektrolisis, katoda bermuatan negatif dan anoda bermuatan positif (KNAP). C. Alat dan Bahan Alat 1. Tabung reaksi 2. Tabung U 3. Gelas kimia 4. Elektode karbon 5. Baterai dan wadahnya 6. Pipet tetes 7. Jepit buaya Bahan 1. Kertas lakmus merah-biru 2. Indikator PP 3. Larutan amilum 4. Larutan CuSO4 1M 5. Larutan KI 1 M D. Cara Kerja 1. Isi tabung U dengan larutan CuSO4 1 M sampai ¾ tinggi. 2. Masukkan elektrode karbon ke dalam kedua kaki tabung U dan hubungkan kedua elektrode dengan baterai selama ± 5 menit. 3. Ambil larutan pada ruang katode dan anode. Selanjutnya masukkan dalam tabung reaksi yang berbeda. 4. Bagilah menjadi empat tabung reaksi dan tambahkan amilum pada dua tabung dan dua tabung yang lain tambahkan indikator pp. Tabung I:Larutan dari anode+ 3 tetes larutan amilum Tabung II:Larutan dari anode+ 3 tetes indikator PP Tabung III:Larutan dari katode+ 3 tetes larutan amilum Tabung IV:Larutan dari katode+ 3 tetes indikator PP 5. Amati perubahan yang terjadi! 6. Lakukan percobaan yang sama (nomor 1-5) untuk larutan KI 1 M. E. Hasil pengamatan Larutan di Warna Larutan Mula-mula Setelah ditambah amilum Setelah ditambah PP Anode Logam Zn Katode Logam Cu F. Pertanyaan 1. Mengapa teradi perubahan warna setelah ditambahkan amilum? 2. Mengapa terjadi perubahan warna setelah ditambahkan amilum? 3. Bagaimana reaksi yang terjadi pada anode? Dan apakah zat yang terbentuk di anode? 4. Mengapa terjadi perubahan warna setelah ditambahkan fenol Ptalein (PP)? 5. Bagaimana reaksi yang terjadi pada katode? Dan apakah zat yang terbentuk di katode? G. Kesimpulan
25 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
KOROSI PADA BESI A. Tujuan Memahami peristiwa korosi pada besi dan pengaruh logam lain terhadap korosi besi. B. Alat dan Bahan Alat -Tabung reaksi dan rak -Cawan petri -Gelas kimia -Elektrode C -Kabel dan jepit buaya -Baterai 12 V dan wadahnya -Kertas amplas -Tabung U Bahan -Pita Mg -Lempeng Zn, Pb, Sn, Cu -Indikator fenolftalein (PP) -Paku -Larutan NaOH -Larutan Fe2+ (FeCl2) -Larutan Fe3+ (FeCl3) -Larutan Zn2+ (ZnCl2) -Larutan kalium heksasianoferat(III) (K3Fe(CN)6 5%) -Larutan agar-agar, dibuat dengan menambahkan 6 gram agar-agar dan 15 gram NaCl ke dalam 500 mL air kemudian panaskan hingga semua larut, lalu tambahkan 10 mL larutan K3Fe(CN)6 5% dan 4 mL indikator PP. C. Cara Kerja 1. Percobaan pendahuluan (untuk membedakan ion Fe2+ dan Fe3+). Siapkan 3 tabung reaksi berisi masing-masing larutan K3Fe(CN)6 5% kemudian tambahkan padamasing-masing tabung tersebut larutan Fe2+, larutan Fe3+, dan larutan Zn2+. Amatiperubahan yang terjadi. Tambahkan indikator PP ke dalam larutan. 2. Setelah melakukan percobaan pendahuluan lakukan percobaan berikut: a. Letakkan sepotong paku yang bersih pada cawan petri. b. Lilitkan sepotong pita Mg erat-erat pada paku kedua. Letakkan paku tersebut dalam cawan petri. Lilitkan lempeng-lempeng logam lain (Zn, Pb, Sn, dan Cu) masing-masing pada paku 3, 4, 5, dan 6. Letakkan masing-masing logam itu pada cawan petri yang berbeda. c. Tuangkan larutan agar-agar yang suam-suam kuku ke dalam keenam cawan petri tersebut dan larutan PP sampai menutupi paku. d. Amati tiap jam dan catat hasil pengamatanmu. D. Hasil pengamatan 1. Tabel hasil percobaan pendahuluan Larutan Pengamatan K3Fe(CN)6 + Fe2+ K3Fe(CN)6 + Fe3+ K3Fe(CN)6 + Zn2+ 2. Tabel pengamatan Logam Pengamatan Paku Logam yang dililitkan Paku Paku yang dililit dengan: a. Mg b. Zn
26 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
c. Pb d. Sn e. Cu E.
Pertanyaan 1. Perhatikan harga potensial reduksi dan logam-logam yang kamu gunakan dalam percobaan ini. Bagaimana hubungan antara potensial reduksi dengan proses perkaratan? 2. Berdasarkan harga potensial reduksi, logam apa saja yang dapat digunakan untuk melapisi besi agar tidak mudah berkarat? F. Kesimpulan
27 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
UJI KOMPETENSI 2 A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Pada reaksi redoks : 8Al + a NO3- + b OH- + 2 H2O → 8 AlO2- + c NH3 Koefisien a, b, dan c berturut-turut adalah .... A. 3, 5, dan 2 B. 3, 3, dan 5 C. 3, 5, dan 3 D. 3, 4, dan 3 E. 3, 5, dan 5 2. Berikut ini yang termasuk reaksi redoks adalah .... A. CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) B. BaCl2(aq) + H2SO4(aq) → BaSO4(aq) + 2 HCl(aq) C. Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g) D. Ag(s) + Cl(aq) → AgCl(aq) E. 2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) 3. Perhatikan reaksi berikut! 2 HI(aq) + 2 HNO2(aq) → 2 H2O(l) + 2 NO(g) + I2(g) Pernyataan berikut yang benar adalah ... . A. HI adalah zat pereduksi B. HNO2 adalah zat pereduksi C. H2O adalah zat pereduksi D. H2O adalah zat pengoksidasi E. I2 adalah zat pereduksi 4. Diketahui reaksi: 2 AgNO3 + Cu → 2 Ag + Cu(NO3)2 Notasi sel volta yang didasarkan reaksi di atas adalah ... . A. Cu / Cu2+ || Ag+ / Ag B. Cu / Cu2+ || Ag / Ag+ C. Ag2+ / Cu || Ag / Cu2+ D. Ag / Ag+ || Cu / Cu2+ E. Ag+ / Ag || Cu / Cu2+ 5. Suatu sel volta terdiri dari elektrode Ag yang dicelupkan di dalam larutan AgNO 3 1 M dan elektrode Zn yang dicelupkan ke dalam larutan ZnSO 4 1 M, jika diketahui: Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 V Zn2+(s) + 2 e– → Zn(s) E° = 0,76 V Pernyataan berikut benar, kecuali .... A. elektrode Ag sebagai katode B. elektrode Zn sebagai anode C. potensial standar sel adalah 2,56 V D. logam Ag mengendap pada elektode Ag E. reaksi sel: 2 Ag+(aq) + Zn(s) → 2 Ag(s) + Zn2+(aq) 6. Dalam suatu sel volta terjadi reaksi: Sn(s) + 2 Ag+(aq) → Sn2+(aq) + 2 Ag(s) Jika diketahui: E° Sn2+/Sn = –0,14 V E° Ag+/Ag = + 0,80 V Besarnya potensial standar sel tersebut adalah .... A. 1,74 V D. 0,66 V B. 1,46 V E. 0,52 V C. 0,94 V
28 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
7. Pada elektrolisis larutan CuSO4 (Ar Cu = 63,5) dengan jumlah muatan listrik 0,4 faraday akan diendapkan logam tembaga seberat … . A. 25,40 gram D. 2,54 gram B. 12,70 gram E. 1,37 gram C. 6,35 gram 8. Pada suatu elektrolisis dibebaskan 0,25 gram gas H 2 dengan sejumlah arus tertentu dalam waktu 1,5 jam. Banyaknya oksigen yang dibebaskan pada arus dan waktu yang sama sebesar . . . A. 1 gram D. 3,5 gram B. 1,5 gram E. 5 gram C. 2 gram 9. Pernyataan yang tepat pada penyepuhan sendok yang terbuat dari besi baja adalah . . . A. sendok digunakan sebagai anode B. menggunakan larutan elektrolit perak klorida C. pada katode akan terjadi pengendapan perak D. di anode akan membebaskan 2 mol elektron E. di katode perak akan terus-menerus larut 10. Logam yang dapat mencegah korosi pada pipa besi yang ditanam dalam tanah adalah .... A. Ni D. Pb B. Cu E. Sn C. Mg B. Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan tepat! 1.
Diketahui potensial elektrode: Al3+ + 3e- → Al E0 = -1,66 volt Cu2+ + 2e- → Cu E0 = +0,34 volt Tentukan potensial sel dari reaksi: Al + Cu2+ → Al3+ + Cu Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................
2. Tuliskan reaksi pengosongan aki! Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 3. Tuliskan reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan katode Fe dan anode Pt! Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 4. Selama 965 detik larutan KOH dielektrolisis dengan arus listrik 10 ampere. Berapa liter gas O2 yang berbentuk pada keadaan STP? Jawab:
29 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 5. Bagaimana prinsip kerja pencegahan korosi dengan cara galvanisasi? Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................
30 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
LATIHAN ULANGAN TENGAH SEMESTER A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Penurunan titik didihh larutan berbanding .... A. Lurus dengan molaritas larutan B. Lurus dengan molalitas larutan C. Terbalik dengan fraksi mol D. Lurus dengan fraksi mol E. Lurus dengan suhu 2. Sebanyak 17,1 gram gula tebu, C12H22O11 dilarutkan dalam 500 cm3 air. Bila Ar C = 12; O = 16; dan H = 1, maka kemolaran dari larutan gula tersebut adalah .... A. 0,05 m D. 0,5 m B. 0,01 m E. 0,2 m C. 0,1 m 3. Fraksi mol larutan urea dalam air = 0,4. Tekanan uap jenuh air pada suhu 20 °C sebesar 18 mmHg. Tekanan uap jenuh larutan pada suhu itu adalah .... A. 7,2 mmHg D. 25,2 mmHg B. 10,8 mmHg E. 36 mmHg C. 18,4 mmHg 4. Larutan yang mengandung 20 gram zat nonelektrolit dalam 1 liter air (massa jenis air 1g/mL) mendidih pada suhu 100,52 °C. Jika Kb air = 0,52 °C, maka Mr zat nonelektrolit tersebut adalah … . A. 20 D. 150 B. 40 E. 200 C. 100 5. Glikol (Mr = 62) digunakan sebagai antibeku dalam air pendingin radiator kendaraan bermotor daerah beriklim dingin. Supaya cairan pendingin tidak membeku pada –10 °C, maka ke dalam 1 liter air harus ditambahkan glikol setidaknya sebanyak ... (Kf air = 1,8). A. 690 gram D. 115 gram B. 344 gram E. 86 gram C. 172,5 gram 6. Di antara larutan berikut ini pada konsentrasi yang sama, yang mempunyai titik didih paling tinggi adalah .... A. urea D. gula B. natrium klorida E. kalsium klorida C. asam cuka 7. Urea seberat 2,4 gram dilarutkan ke dalam air sampai volume 250 cm3 pada suhu 27 °C (Mr urea = 60 dan R = 0,082 L.atm.mol–1.K–1 ). Tekanan osmotik larutan tersebut adalah … . A. 3,936 atm D. 15,774 atm B. 4,418 atm E. 39,360 atm C. 7,872 atm 8. Tiga gram zat X yang dilarutkan dalam 100 gram benzena menghasilkan kenaikan titik didih sebesar 0,54 °C. Bila diketahui kenaikan titik didih molal benzena = 2,7 °C, maka massa molekul relatif (Mr) dari zat X adalah .... A. 15 D. 120 B. 30 E. 150 C. 60 9. Berikut ini yang bukan reaksi redoks adalah .... A. 2 Ag(s) + 2 H2SO4(aq) → Ag2SO4(aq) + SO2(g) +2 H2O(l) B. 2 K2CrO4(aq) + H2SO4(aq) → H2SO4(aq) + K2Cr2O7(aq) C. 2 Na(s) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g) D. 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu(NO3)2(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g) E. I2(s) + 2 Na2S2O3(aq) → 2 NaI(aq) + Na2S4O6(aq)
31 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
10. Perhatikan reaksi redoks berikut! a Cr2O72–(aq) + b H+(aq) + c Cl(aq) → a Cr3+(aq) + e H2O(l) + f Cl2(g) Harga a, b, dan c berturut-turut adalah .... A. 1, 2, dan 4 D. 1, 14, dan 6 B. 1, 2, dan 2 E. 2, 7, dan 6 C. 1, 14, dan 2 11. Diketahui: Pb2+ + 2 e–(s) → Pb(s) E° = –0,13 V Al3+ + 3 e–(s) → Al(s) E° = –1,76 V Sel volta yang disusun menggunakan elektrode Pb dan Al akan memiliki potensial sel sebesar .... A. +1,89 V D. –1,63 V B. –1,89 V E. +3,61 V C. +1,63 V 12. Pada reaksi redoks: ClO2 + H2O → HClO3 + HCl bilangan oksidasi Cl berubah dari … . A. 0 menjadi 1 dan –1 B. 2 menjadi 4 dan 1 C. 0 menjadi 2 dan 1 D. 4 menjadi 5 dan –1 E. 4 menjadi 2 dan –1 13. Reaksi berikut ini yang dapat berlangsung spontan adalah … . A. Ca2+ + Ni → Ca + Ni2+ B. Mg2+ + Fe2+ → Mg + Fe3+ C. Ba2+ + Zn → Ba + Zn2+ D. Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu E. Mn2+ + Zn → Mn + Zn2+ 14. Diketahui harga potensial reduksi unsur-unsur sebagai berikut. Fe2+|Fe E° = –0,44 volt Cu2+|Cu E° = +0,34 volt Mg2+|Mg E° = –2,37 volt Zn2+|Zn E° = –0,76 volt Ag2+|Ag E° = +0,80 volt Pasangan logam yang dapat melindungi besi dari korosi dengan cara proteksi katodik adalah … . A. Mg dan Ag D. Cu dan Zn B. Mg dan Zn E. Cu dan Ag C. Mg dan Cu 15. Pada elektrolisis larutan KI dengan elektrode grafit, di katode terjadi reaksi … . A. K+(aq) + e– → K(aq) B. 2 H2O(l) + 2 e– → H2(g) + 2 OH–(aq) C. 2 H2Ol) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e– D. 2 I–(aq) → I2(aq) + 2 e– E. K+(l) + e– → K(l) 16. Bila larutan CrCl3 dielektrolisis dengan menggunakan elektrode logam krom, maka di anode terjadi reaksi ... . A. Cr(s) → Cr3+(aq) + 3 e– B. 2 H2O(l) → O2(g) + 4 H+(aq) +4 e– C. 2 Cl (aq) → Cl2 + 2 e–
32 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
D. 2 H2O(l) + 2 e– → 2 OH–(aq) + H2(g) E. Cr3+(aq) + 3 e– → Cr(s) 17. Ke dalam larutan yang mengandung AgNO 3 1 M dialirkan arus listrik searah. Jika jumlah muatan listrik yang mengalir 0,2 F dan Ar Ag = 108, maka massa Ag yang mengendap di katode adalah … . A. 108 gram D. 10,8 gram B. 54 gram E. 5,4 gram C. 21,6 gram 18. Lama waktu yang diperlukan untuk memperoleh 0,64 gram tembaga (Ar Cu = 64) melalui larutan tembaga sulfat dengan arus listrik 1,93 ampere adalah … . A. 10.000 detik D. 10 detik B. 1.000 detik E. 1 detik C. 100 detik 19. Gas yang dihasilkan pada elektrolisis larutan AgNO3 dengan muatan listrik 2 F, jika pada saat itu 1 liter gas nitrogen mempunyai massa 1,4 gram (Ar N = 14) adalah … . A. 5 liter D. 20 liter B. 10 liter E. 22,4 liter C. 11,2 liter 20. Reaksi yang terjadi pada saat aki digunakan adalah … . A. 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) → Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4–(aq) + 2 H+(aq) B. PbO2(s) + 2 H2SO4(aq) → PbSO4(s) + 2 H2O(l) C. Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4–(aq) + 2 H+(aq) → 2 PbSO4(aq) + 2 H2O(l) D. Pb(s) + HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e– E. PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3 H+(aq) + 3 e– → PbSO4(s) + 2 H2O(l) B. Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan tepat! 1. Tentukan tekanan uap larutan urea 20% pada suhu 80 0C, jika diketahui tekanan uap air pada suhu tersebut adalah 355,1 mmHg! Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 2. Sebanyak 15 gram zat nonelektrolit dilarutkan dalam 500 gram air dan membeku pada suhu -0,930C. Tentukan Mr zat nonelektrolit tersebut! (Kf air = 1,860C/m) Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 3. Sebutkan kegunaan sel volta dalam kehidupan sehari-hari! Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................
33 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
4. Sebutkan faktor-faktor yang mempercepat terjadinya korosi! Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................ 5. Diketahui potensial elektrode: Cu2+ + 2e- → Cu E0 = +0,34 volt 3+ Zn + 2e → Zn E0 = -1,66 volt Tentukan potensial sel dari reaksi: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ Jawab: ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ................................................................................................
34 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
BAB III KIMIA UNSUR
Kompetensi Dasar
:
2.1. Mengidentifikasi kelimpahan unsur – unsur utama dan transisi dialam dan produk yang mengandung unsur tersebut. 2.2. Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khususnya lainnya. Tujuan Pembelajaran: Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu: • • • •
mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur di alam dan produk-produk yang mengandung unsur tersebut; menguraikan sifat-sifat fisis dan kimia unsur baik melalui percobaan atau diskusi; menjelaskan pembuatan, kegunaan, dan dampak yang ditimbulkan dalam kehidupan sehari-hari; menentukan kadar zat dalam produk kimia melalui percobaan serta mempresentasikannya.
35 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
PETA KONSEP Kimia Unsur
36 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
KIMIA UNSUR
A. Kelimpahan Unsur di Alam dan Produk Unsur 1. Kelimpahan Unsur Utama Unsur-unsur utama merupakan unsur-unsur yang mempunyai elektron terakhir pada subkulit s atau subkulit p pada sistem periodik. a. Golongan Alkali (IA) Unsur-unsurnya yaitu Litium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, dan Fransium. Paling banyak terdapat dalam senyawa natrium dan kalium. Natrium berupa NaCl, natron (Na2CO3.10H2O), kriolit (Na3AlF6), senyawa Chili (NaNO3), albit (Na2O.Al2O3.3SiO2) dan boraks (Na2B4O7.10H2O). Kalium berupa silvit (KCl), karnalit (KCl.MgCl2.6H 2O), sendawa (KNO3), feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2). Identifikasi logam alkali dengan menggunakan iji nyala, yaitu Li (nyala merah), Na (nyala kuning), K (nyala ungu), Rb (nyala merah), dan Cs (nyala biru). b. Golongan Alkali Tanah (IIA) Unsur-unsurnya yaitu berilium, magnesium, kalsium, stronsium, barium, dan radium. Kalsium di alam berupa batu pualam (CaCO 3) dan gips (CaSO4.2H2O). Magnesium berupa magnesit (MgCO3) dan kiserit (MgSO4). Stronssium ditemukan [ada biji stronsianit (SrCO3) danselesit (SrSO4). Barium berupa bijih barit (BaSO4) dan witerit (BaCO3). Identifikasi logam alkali tanah dilakukan dengan uji nyala, yaitu : Be (nyala putih), Mg (nyala putih), Ca (nyala merah), Sr (nyala merah tua), dan Ba (nyala hijau). c. Golongan Boron (IIIA) Unsur-unsurnya yaitu boron, aluminium, galium, indium, dan telurium. Aluminium banyak ditemukan berupa mineral bauksit (Al 2O3.xH2O) dan kriolit (Na3AlF6). Identifikasi aluminium dilakukan dengan melarutkannya ke dalam larutan NaOH pekat. d. Golongan Karbon (IVA) Unsur-unsurnya yaitu karbon, silikon, germanium, timah, dan timbal. Karbon di alam banyak berupa arang, grafit, dan intan. Silika terdapat pada batu api (flint), baiduri (opal), tanah liat (Al2Si2O7.2H2O), asbes (Mg-Ca silikat), dan mika (K-Mg-Al silikat). e. Golongan Nitrogen (VA) Unsur-unsurnya yaitu nitrogen, fosfor, arsenik, antimonium, dan bismut. Nitrogen banyak terdapat di udara, selain itu juga didapat dari KNO 3 dan NaNO3. Fosfor berupa batuan fosforit (Ca3(PO4)2) dan fluoroapatit (CaF2.3Ca3(PO4)2). f.
Golongan Oksigen (VIA) Unsur-unsurnya yaitu oksigen, belerang, selenium, telurium, dan polonium.
37 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Udara mengandung 20,94% oksigen. Belerang berupa garam-garam sulfina (S2-) atau sulfat (SO42-) dan terdapat pada gas alam, minyak bumi, serta batu bara. g. Golongan Halogen (VIIA) Unsur-unsurnya yaitu fluorin, klorin, bromin, iodin, dan astatin. Mineral-mineral halogen banyak ditemukan dalam bentuk senyawa halida yaitu fluorspar (CaF2), kriolit (Na3AlF6), air laut (terkandung Cl, Br, I), natrium iodat (NaIO3), dan natrium iodin (NaI). Identifikasi senyawa halogen ada beberapa cara, yaitu sebagai berikut. 1) Identifikasi fluorin + air berwarna kuning muda. 2) Identifikasi klorin + air berwarna hijau muda. 3) Identifikasi bromin + air berwarna cokelat kemerahan. 4) Identifikasi iodin + air berwarna cokelat. h. Golongan Gas Mulia (VIIIA) Unsur-unsurnya yaitu helium, neon, argon, kripton, xenon, radon. 2. Kelimpahan Unsur Transisi Unsur transisi adalah unsur yang terletak pada daerah peralihan antara bagian kiri dan kanan pada sistem periodik. Unsur-unsur tersebut mempunyai elektron terakhir pada subkulit d. Unsur transisi terdiri dari semua unsur yang terdapat pada golongan IB, IIB, IIB, IVB, VB, VIB, VIIB, dan VIIIB. Semua unsur transisi merupakan unsur logam. Unsur di alam kecuali Cu, umumnya terdapat dalam bentuk oksida dan sulfida karena unsur tersebut memilki afinitas yang cukup besar terhadap oksigen dan belerang. Selain itu unsur tersebut sangat reaktif terhadap logam. Unsur transisi dalam bentuk mineral banyak ditemukan di alam seperti pada tabel berikut. Unsur
Mineral di Alam
Rumus Kimia
Sc (Skandium) Ti (Titanium) V (Vanadium) Cr (Kromium) Mn (Mangan)
Jarang ditemukan rutile vanadit kromit pirolusit manganit hematit magnetit pirit siderit limonit kobaltit pentlandit garnerit kalkopirit kalkosite malachit seng blende smith sonite
TiO2 Pb3(VO4)2 Cr2O3.FeO MnO2 Mn2O3.H2O Fe2O3 Fe3O4 FeS2 FeCO3 Fe2O3.H2O CoAsS FeNiS H2(NiMg)SiO4.2H2O CuFeS2 Cu2S Cu2(OH)2CO3 ZnS ZnCO3
Fe (Besi)
Co (Cobalt) Ni (Nikel) Cu (Tembaga)
Zn (Seng)
38 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
3. Produk yang Mengandung Unsur Utama dan Transisi Di bawah ini ditabelkan produk-produk yang mengandung unsur utama dan transisi. Produk yang Mengandung Unsur Utama Golongan Alkali
Alkali tanah
Halogen
Gas Mulia
Unsur Li Na K Cs Be Mg Ca Sr Ba Ra F Cl Br I He Ne Ar Kr Xe Rn
Produk
Aliase Lampu natrium, detergen, soda kue(NaHCO 3) Fotosel, kamalit, elektrolit baterai(KOH), pupuk Fotosel Batu mulia, aliase, isolator listrik Obat mag(Mg(OH)2), garam inggris (MgSO4.7H2O) Pembuatan gas etilen (CaC2) Kembang api Kembang api, pengisi kertas (BaSO4), serat polimer Obat kanker (pengemisi alfa) Freon, teflon, pasta gigi Pemutih, penjernih air (kaporit),DDT, bahan peledak Anti-knocking (C2H4Br2), obat penenang (NaBr) Disinfektan, antiseptik Balon udara, pendingin, atmosfer inert Lampu neon, lampu reklame, pendingin Bola lampu listrik, pengelasan Lampu listrik Lampu listrik Obat kanker Produk yang Mengandung Unsur Transisi
Unsur
Produk
Skandium Senyawa Sc(OH)3, NaScF6 Titanium Senyawa TiCl2 Vanadium Senyawa V2O5 Kromium Senyawa Na2Cr2O7 Mangan Senyawa KMnO4 Besi, kobalt, dan nikel Bentuk campuran (besi dalam produk baja) Tembaga Senyawa CuSO4, CuCl2 Seng Logam paduan (peralatan rumah tangga) B. Sifat Unsur 1. Sifat-Sifat Unsur Utama a. Logam Alkali Logam alkali termasuk dalam unsur-unsur golongan IA (kecuali hidrogen). 1) Sifat-Sifat Fisis Sifat-Sifat Fisis Logam Alkali
2) Sifat-Sifat Kimia a) Reaksi dengan Air
39 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
b)
c)
d)
e)
Logam alkali (L) beraksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Reaksi bersifat sangat eksoterm. 2L(s) + 2H2O(l) → 2LOH(aq) + H2(g) Reaksi dengan Hidrogen Logam alkali dapat bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrida (suatu senyawa ion yang hidrogennya mempunyai bilangan oksidasi -1). 2L(s) + H2(g) → 2LH(s) Reaksi dengan Oksigen Logam alkali bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, peroksida atau superoksida. 4L(s) + O2(g) → 2L2O(s) Dengan oksigen berlebihan kalium, rubidium, dan sesium dapat membentuk superoksida. L(s) + O2(g) → LO2(s) Reaksi dengan Halogen Logam alkali bereaksi dengan halogen membentuk garam halida. L(s) + X2(g) → 2LX(s) Reaksi Nyala Logam Alkali Unsur-unsur logam dapat dieksitasikan dengan memanaskan/membakar senyawa pada nyala api. Warna nyala unsurunsur alkali yaitu litium (merah), natrium (kuning), kalium (ungu), rubidium (merah), dan sesium (biru).
b. Logam Alkali Tanah Logam alkali tanah merupakan logam golongan IIA dan merupakan senyawa tak larut. 1) Sifat-Sifat Fisis Tabel Sifat Fisis Logam Alkali Tanah
2) Sifat-Sifat Kimia a) Reaksi dengan Air Kalsium, strontium, dan barium beraksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Mg bereaksi lambat dengan air, dan berilium tidak bereaksi. Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g) b) Reaksi dengan Udara Logam alkali tanah bereaksi dengan udara membentuk oksida, hidroksida atau carbonat, kecuali berilium dan magnesium. 2M(s) + O2(g) → 2MO(s) 3M(s) + N2(g) → M3O2(s) c) Reaksi dengan Halogen Logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halida.
40 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
M(s) + X2(g) → 2LX2(s) d) Reaksi dengan Asam dan Basa Logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat membentuk garam dan gas hidrogen. M(s) + 2HCl(g) → MCl2(aq) + H2(g) e) Reaksi Nyala Logam Alkali Tanah Unsur-unsur logam dapat dieksitasikan dengan memanaskan/membakar senyawa pada nyala api. Warna nyala unsurunsur alkali yaitu berilium (putih), magnesium (putih), kalsium (merah), strontium (merah tua), dan barium (hijau). c. Halogen 1) Sifat-Sifat Fisis Tabel Sifat Fisis Unsur-Unsur Halogen
2) Sifat-Sifat Kimia a) Kereaktifan Halogen Kereaktifan halogen didasarkan pada kemampuannya menyerap elektron membentuk ion negatif (afinitas elektron). Makin negatif (disertai pembebasan energi) nilai afinitas elektron, makin besar kecenderungan atom unsur (bentuk gas) untuk menyerap elektron. b) Reaksi-Reaksi Halogen (1) Reaksi Halogen dengan Logam Halogen bereaksi dengan sebagian besar logam menghasilkan halida logam dengan bilangan oksidasi tertinggi. 2Fe + 3Cl2 →2FeCl3 (2) Reaksi Halogen dengan Hidrogen Halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halida (HX) H2 + X2 → 2HX (3) Reaksi Halogen dengan Nonlogam dan Metaloid tertentu Halogen bereaksi dengan nonlogam dan metaloid. Si + 2X2 → SiX4 2B + 3X2 → 2BX3 Reaksi dengan fosforus, arsen, dan antimon menghasilkan trihalida. P4 + 6 Cl2 → PCl3 (4) Reaksi Halogen dengan Hidrokarbon Merupakan reaksi subtitusi dengan menggantikan atom H. C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl (5) Reaksi Halogen dengan Basa
41 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Halogen mengalami reaksi diproporsionansi dalam basa. Cl2(g) + 2NaOH(aq) → NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l) (6) Reaksi Halogen Antarhalogen Bereaksi membentuk senyawa antarhalohen X2 + n Y2 → 2XYn c) Daya Oksidasi Halogen Daya oksidasi halogen menurun dari fluorin ke iodin. Sedangkan daya reduksi ion halida (X-) bertambah dari atas ke bawah. d) Reaksi Pendesakan Antarhalogen Daya oksidasi halogen menurun dari atas ke bawah sehingga halogen bagian atas dapat mendesak halogen bagian bawahnya. Cl2(g) + 2NaBr(aq) → 2NaCl(aq) + Br2(l) Br2(l) + 2 NaCl(aq) → (tidak dapat bereaksi) d. Gas Mulia 1) Sifat-Sifat Fisis Tabel Sifat Fisis Unsur-Unsur Gas Mulia Sifat
He
Nomor atom Massa atom relatif Titik didih (0C) Titik leleh (0C) Jari-jari atom (A) Energi ionisasi (kJ/mol) Afinitas elektron (kJ/mol)
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
2 10 18 36 54 86 4,001 20,18 39,95 83,80 131,29 (222) -267 -246 -186 -152 -107 -62 -272 -249 -189 -157 -112 -71 0,32 0,69 0,97 1,10 1,30 1,45 2639
2079
1519
1349
1169
1042
48
-120
-96
-96
-77
-
2) Sifat-Sifat Kimia Gas mulia sukar bereaksi dengan atom lain karena kereaktifan gas mulia sangat rendah. Makin besar nomor atom gas mulia, makin besar jari-jari atomnya dan makin besar kereaktifannya. e. Unsur-Unsur Periode Ketiga 1) Sifat-Sifat Fisis Tabel Sifat Fisis Unsur-Unsur Periode Ketiga Sifat
Na
Mg
Al
Si
P
Nomor atom
11 22,9 9
12 24,3 1 109 0
13 26,9 8 246 7
15 30,9 7
16 17 32,0 35,4 6 5
280
445
Titik didih (0C)
883
Titik leleh (0C)
97,8
649
660
Jari-jari atom (A) Energi ionisasi (kJ/mol) Afinitas elektron (kJ/mol) Keelektronegatifan
1,57
1,36
1,24
14 28,0 9 268 0 141 0 1,17
496
739
580
790
-53
230
-44
-134
-72
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
Massa atom relatif
42 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
44 1,10 106 3
S
Cl
-35
101 1,04 0,99 100 125 4 6 200 349 2,4 2,9 113
2) Sifat-Sifat Kimia a) Sifat Logam dan Nonlogam Na, Mg, dan Al larut dalam asam membentuk kation tunggal Na+, Mg2+, dan Al3+. 2 Na(s) + 2H+(aq) → 2Na+(aq) +H2(g) Silikon tergolong metaloid membentuk jaring tiga dimensi (struktur kovalen raksasa). P, S, Cl merupakan non logam yang mampu membentuk ion negatif. b) Sifat Pereduksi dan Pengoksidasi Berdasarkan harga potensial elektrode unsur periode ketiga didapatkan bahwa dari Na ke Cl daya pereduksi berkurang, sedangkan daya pengoksidasi bertambah. c) Sifat Asam Basa Dari Na ke Cl energi ionisasi bertambah, sehingga sifat basa berkurang dan sifat asam bertambah. Sifat asam basa unsur periode ketiga sebagai berikut. NaOH
Mg(OH)2
Al(OH)3
basa kuat
basa kuat
amfoter
HSiO3
H3PO4
H2SO4 HClO4
asam sangat lemah asamlemah asam lemah asam sangat kuat
2. Sifat Unsur Transisi pada Periode Keempat Unsur-unsur transisi dapat dijumpai mulai periode keempat. a. Sifat-Sifat Fisis Sifat Fisis Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat
b. Sifat-Sifat Kimia 1) Sifat Logam Semua unsur transisi merupakan logam dengan bentuk struktur kubus berpusat muka, struktur heksagonal terjejal dan kubus berpusat badan. 2) Membentuk Ion Kompleks Semua unsur transisi periode keempat dapat membentuk ion kompleks. 3) Sebagai katalis Ni mampu berperan sebagai katalis heterogen dengan senyawa gas lainnya. 4) Warna Ion Transisi Unsur-unsur transisi periode keempat pada umumnya mempunyai senyawa berwarna dalam bentuk padat maupun larutan. Warna senyawa tersebut disebabkan adanya subkulit d yang berisi tidak penuh. Contoh: ion Ti2+ (ungu), Ti3+ (hijau), V2+ (ungu), Cr2+ (biru), Cr3+ (hijau), Mn2+
43 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
(merah muda), Fe2+ (hijau), Fe3+ (jingga), Ni2+ (hijau). Unsur transisi yang subkulit d kosong dan terisi penuh tidak mempunyai warna. Contoh: Sc3+, Ti4+, Cu+, dan Zn2+. LATIHAN SOAL I Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan tepat! 1. Sebutkan sifat-sifat unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan! Jawab : ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ....................................................................................... 2. Bagaimana reaksi nyala untuk unsur berikut ini! a. Be d. Li b. Mg e. Na c. Ca f. K Jawab : ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ....................................................................................... 3. Tuliskan persamaan reaksi berikut ini! a. Aluminium dan bromida b. Natrium dan oksigen berlebih
c. Kalsium dan air
Jawab : ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ....................................................................................... 4. Sebutkan sifat unsur transisi yang dapat membedakan dari unsur golongan utama! Jawab : ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ....................................................................................... 5. Mengapa gas mulia mempunyai kereaktifan yang sangat rendah?Jelaskan! Jawab : ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ....................................................................................... C. Pembuatan, Kegunaan, dan Dampak Unsur dan Senyawa 1. Unsur Logam dan Senyawanya a. Aluminium (Al)
44 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
1) Pembuatan Aluminium Ada dua tahap dalam pengolahan aluminium dari bauksit. Tahap pertama yaitu pemurnian bauksit dari zat pengotornya sampai diperoleh Al2O3.
Sel Hall-Heroult, pembuatan aluminium
Reaksi pemurnian bauksit sebagai berikut. Al2O3(s) + 2OH-(aq) + 3H2O(l) → 2Al(OH)4-(aq) 2Al(OH)4-(aq) + CO2(g) → 2Al(OH)3(s) + CO32-(g) + H2O(l) 2Al(OH)3(s) → Al2O3(g) + 3H2O(l) Tahap kedua merupakan tahap elektrolisis terhadap Al2O3 sehingga didapat logam Al murni. Reaksi elektrolisis Al2O3 sebagai berikut. Al2O3 → Al3+ + O2– Katode (grafit) : 4 Al3+ + 12 e– → 4 Al Anode (grafit) : 3 C + 6 O2– → 3 CO2 + 12 e– 3 C + 4 Al3+ + 6 O2– → 4 Al + 3 CO2 2) Penggunaan Aluminium dan Senyawanya a. Aluminium merupakan logam yang ringan, kuat, dan tahan korosi, sehingga banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga, bingkai jendela, sampai kerangka bangunan. b. Pelapis kemasan biskuit, cokelat, dan rokok. c. Campuran logam 90% Al dan 10% Mg (magnalium) bersifat kuat dan ringan, hanya digunakan pada pembuatan pesawat terbang. d. Campuran 20% Al, 50% Fe, 20% Ni, dan 10% Co dapat digunakan sebagai magnet yang sangat kuat. e. Tawas (KAl(SO4)), digunakan untuk penjernih air dan zat anti keringat. f. Al(OH)3 digunakan untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan. g. Thermit (campuran Al dan Fe2O3) digunakan untuk mengelas logam. h. Aluminium sulfat digunakan pada pewarnaan tekstil. i. Al2O3 (alumina) digunakan sebagai ampelas atau gerinda. 3) Dampak Negatif Aluminium a. Al2O3 beracun bila masuk melalui pernapasan b. Al(ClO3)3 menyebabkan iritasi pada jaringan dan beracun b. Besi (Fe) 1) Pembuatan Besi Pengolahan bijih besi (Fe2O3) menjadi logamnya berlangsung dalam tanur sembur (tanur tinggi). Udara panas dimasukkan ke bagian bawah tanuh, lalu bereaksi dengan kokas untuk membuat gas CO2. Suhu bagian bawah tanur 2.0000C. C + O2 → CO2 CO2 + C → 2CO Bagian atas tanur suhunya 2500C, Fe2O3, direduksi menjadi Fe3O4. Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 +CO2
45 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Pada suhu 6000C, Fe3O4 direduksi menjadi FeO. Fe3O4 + CO → FeO + CO2 Pada suhu 10000C, FeO direduksi menadi logam besi. FeO + CO → Fe + CO2 Reaksi totalnya dapat dituliskan : Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) Besi cair dikeluarkan dari dasar tanur, sedangkan terak mengapung di atas besi berfungsi sebagai pelindung besi cair dari oksidasi.
2) Kegunaan Besi Besi banyak digunakan
Tanur tinggi. Pembuatan Besi
dalampembuatan baja yang kemudian dibentuk sesuai keperluan, seperti gedung bertingkat, jembatan, peralatan kendaraan, senjata, alat-alat pertanian, pipa-pipa saluran dan segala macam jenis mesin. 3) Dampak Negatif Unsur dan Senyawanya a. Logam besi cukup reaktif sehingga mudah terkorosi dan beracun. b. Senyawa [K3Fe(CN)6] beracun bagi tumbuh-tumbuhan. c. Tembaga (Cu) 1) Pembuatan Tembaga Tahap pengolahan bijih tembaga sebagai berikut. a. Tahap pengapungan (floating) bertujuan untuk memisahkan Bijih Tembaga logam pengotor bijih tembaga ditambah detergan, NaOH dan air, Pengapungan (floating) dilakukan pengadukan, sehingga zat-zat pengotor akan terapung. b. Tahap pemanggangan (roasing) Pemanggangan (roasing) bijih tembaga (kalkoporit,CuFes2) dipanggang untuk mengubah besi Reduksi Cu2O sulfida menjadi besi oksida dan tembaga tetap berupa sulfida. 4CuFeS2(s) + 9O2(g) → 2Cu2S(s) + Pemurnian 2Fe2O3(s) + 6SO2(g) c. Reduksi Cu2O Tembaga Bertujuan untuk mendapatkan tembaga dengan kemurnian 99%. 2Cu2O(s) + Cu2S(s) → 6Cu(s) + SO2(g) d. Pemurnian Pemurnian dengan cara elektrolisis larutan CuSO4 terhadap tembaga 99%. Katode : Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2eCu(s) → Cu(s) 2) Kegunaan Tembaga
46 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Kegunaan tembaga adalah untuk kabel-kabel listrik dan berbagai perhiasan rumah tangga serta sebagai campuran dalam uang logam, perunggu, dan kuningan. 3) Dampak Negatif Tembaga a) CuCl2 dapat menyebabkan keracunan melalui pernapasan. b) Tembaga kromat menyebabkan penyakit kanker. c. d. Natrium (Na) 1) Pembuatan Natrium Natrium dibuat dari elektrolisis lelehan klorida (NaCl) yang dicampur dengan klorida dalam sel Downs. Reaksi elektrolisis pada sel Downs sebagai berikut. NaCl(l) → Na+(l) + Cl-(l) Katode : Na+(l) + e-→ Na(l) Anode : 2Cl-(l) → Cl2(g) + 2e2) Penggunaan Natrium dan Senyawanya a) NaCl untuk pengolahan bahan makanan dan pengawet pada industri makanan. b) NaOH untuk pembuatan sabun dan detergen. c) Na2CO3 untuk industri kaca dan detergen d) NaHCO3 untuk pengembang kue dan menghilangkan kesadahan air. e. Krom (Cr) 1) Pembuatan Krom Krom dibuat menurut proses Goldschmidt dengan mereduksi Cr2O3 menggunakan aluminium Reaksi yang terjadi : Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3 2) Kegunaan Krom a) Sebagai campuran logam dan pelapis logam antikarat. b) Sebagai katalis pada reaksi kimia. c) Campuran larutan K2Cr2O7 dan H2SO4 sebagai larutan pencuci dalam laboratorium. 2. Unsur Nonlogam dan Senyawanya a. Karbon dan Senyawa Karbon Ada beberapa bentuk karbon yaitu intan, grafit, dan arang. Intan merupakan zat padat di mana setiap atom karbon berada di pusat suatu tetrahedron dan terikat secara kovalen. Sebagian besar intan alam digunakan untuk perhiasan, intan buatan digunakan untuk membuat pemotong kaca, gerinda dan mata bor, bubuk intan untuk membuat ampelas, dan untuk memoles benda yang sangat keras. Penggunaan grafit sebagai anode dalam batu baterai, pensil, bahan kosmetik, bahan pelumas, dan komponen pembuatan komposit. Kegunaan arang antara lainsebagai berikut. a) Berguna untuk mengadsorbsi zat warna dalam air b) Sebagai obat sakit perut atau keracunan makanan (norit). Senyawa CO banyak digunakan dalam bidang industri, antara lain sebagai berikut. a) Sebagai reduktor pada industri logam, terutama besi. b) Sebagai bahan baku pembuatan metanol. c) Merupakan komponen dari berbagai jenis bahan bakar gas (gas air dan gas kokas)
47 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
CO2 terbentuk dari pembakaran batu bara, minyak bumi, gas alam dan kayu, secara komersial diperoleh dari pembakaran residu penyulingan minyak bumi. Kegunaan CO2 antara lain CO2 padat (es kering) digunakan sebagai pendingin, untuk memadamkan kebakaran, dan untuk membuat minuman ringan (soft drink). Dampak negatif unsur dan senyawa karbon, sebagai berikut. a) Unsur C mudah terbakar dan bercun bila terhisap. b) CS2 mudah terbakar dan meledak serta beracun. c) CCl4 beracun bila tertelan, terisap dan menjadi pemicu kanker. b. Silikon (Si) 1) Pembuatan Silikon dapat diperoleh dengan cara mencampurkan silika dan kokas (sebagai reduktor) dan memanaskannya di dalam tanur listrik pada suhu sekitar 3.000 °C. Reaksi: SiO2(l) + C(s) → Si(l) + 2 CO(g) Silikon ultramurni dibuat dari reaksi silikon biasa dengan klorin membentuk SiCl4 dan direduksi dengan gas H2. SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g) 2) Penggunaan Silikon Silikon umumnya digunakan untuk membuat transistor, chips computer, dan sel surya. Sedangkan berbagai senyawa silikon digunakan di banyak industri. Silika dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin, dan semen. Silikon yang bereaksi dengan karbon membentuk karbida (SiC) yang bersifat inert, sangat keras dan tidak dapat melebur, banyak digunakan dalam peralatan pemotong dan pengampelas. Silika gel bersifat higroskopis sehingga banyak digunakan untuk pengering dalam berbagai macam produk. 3) Dampak Negatif Unsur dan Senyawa Silikon a) Unsur Si dalam bentuk bubuk mudah terbakar. b) SiCl4 beracun bila terhisap. c) SiH4 mudah terbakar di udara. c. Nitrogen (N) 1) Pembuatan Nitrogen Udara yang mengandung nitrogen mengalami proses pencairan udara, sehingga udara cair hanya mengandung argon, nitrogen, dan oksigen. Gas-gas tersebut dipisahkan melalui distilasi bertingkat dan didapatkan nitrogen berupa gas paling atas pada distilasi. 2) Penggunaan Nitrogen a) Untuk membuat amonia (NH3) b) Untuk membuat atmosfer inert dalam proses industri elektronika. c) Untuk membuat atmosfer inert dalam industri makanan kemasan agar memperpanjang masa penggunaannya. d) Nitrogen cairan digunakan sebagai pendingin. 3) Dampak Negatif Unsur dan Senyawa Nitrogen a) Unsur N mudah terbakar dan dapat mengakibatkan hujan asam. b) NO2 menyebabkan keracunan bila terhisap. c) NO menyebabkan keracunan dan iritasi. d. Amonia (NH3) 1) Pembuatan Amonia
48 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Amonia dibuat menurut proses Haber-Bosh dari gas nitrogen dan hidrogen. N2(g) + 3H2(g) → 2NH2(g) Reaksi berlangsung pada suhu 5500C dengan katalisator campuran serbuk besi, Al2O, CaO, dan K2O. Amonia dapat dibuat di laboratorium dari reaksi garam amonium (NH 4Cl, (NH4)2SO4) dengan basa kuat (NaOH, Ca(OH)2). (NH4)2SO4(s) + Ca(OH)2 → CaSO4(s) + 2NH3(g) + 2H2O(l) 2) Penggunaan Amonia a) Bahan baku pada industri pupuk urea (CO(NH 2)2) dan ZA ((NH4)2SO4). b) Sebagai pendingin pada pabrik-pabrik es c) Membuat senyawa nitrogen (NH4Cl, HNO3, dan NH4NO3) d) Utuk membuat hidrazin (N2H4) e. Oksigen (O) 1) Pembuatan Oksigen di Laboratorium a) Peguraian KClO3 KClO3 dipanaskan dan terurai membentuk KCl dan oksigen. Katalisator yang digunkan PbO2. KClO3(s) →PbO2KCl(s) + 3O2(g) 2
b) Penguraian H2O2 H2O2 terurai menghasilkan air dan oksigen dengan katalis Fe3+ atau Co2+. 2 H2O2(aq) →Fe 2H2O(l) + O2(g) 3+
c) Elektrolisis Air Elektrolisis air menghasilkan hidrogen di katode dan oksigen di anode. 2 H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 2) Kegunaan Oksigen a) Sebagai sumber oksigen untuk penyelam, angkasawan, atau penderita penyakit tertentu. b) Digunakan dalam industri baja untuk mengurangi kadar karbon. c) Digunakan untuk pengelasan baja bersama gas asetilena. d) Oksigen cair dan hidrogen cair digunakan sebagi bahan bakar roket pendorong pesawat. 3) Dampak Negatif Oksigen a) Unsur O2 dapat menyebabkan kebakaran, iritasi kulit, dan memengaruhi korosi. b) OF2 mudah meledak. c) HCHO menyebabkan kebakaran, keracunan, iritasi, dan kanker. f.
Belerang (S) 1) Pembuatan Belerang Deposit belerang dicairkan dengan mengalirkan air superpanas. Belerang cair dipaksa keluar dengan memompakan udara panas, dan dibiarkan membeku. Selain itu, belerang berasal dari hasil desulfurisasi minyak bumi. 2) Penggunaan Belerang Penggunaan belerang adalah untuk pembuatan asam sulfat dan vulkanisasi karet pada industri ban kendaraan.
49 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
3) Dampak Negatif Unsur dan Senyawa Belerang a) Unsur S mudah terbakar dan meledak. b) H2S beracun bahkan menyebabkan kematian. c) H2SO4 menyebabkan korosi dan luka bakar. g. Asam Sulfat (H2SO4) Pembuatan asam sulfat ada 2 jenis yaitu dengan proses kamar timbal dan proses kontak. 1) Pembuatan H2SO4 dengan proses kamar timbal (bilik menggunakan ruang reaktor dengan dinding timbal (Pb)). Proses pembakaran belerang dan direaksikan dengan NO2-. 2S(s) + 2O2(g) → 2SO2(g) 2SO2(g) + 2NO2(g) → 2SO3(g) + 2NO(g) Gas SO3 di kamar timbal direaksikan dengan air membentuk H2SO4. SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) 2) Pembuatan H2SO4 dengan proses kontak merupakan sistesis belerang menjadi H2SO4 dengan katalis V2O5. S(s) + O2(g) → SO2(g) V O 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) → Gas SO3 dilarutkan dalam H2SO4 pekat SO3(g) + H2SO4 pekat → H2S2O7(l) Kemudian diencerkan dengan air untuk memperoleh H 2SO4 dengan kadar 90-99%. H2S2O7(l) + H2O(l) → 2 H2SO4(l) Produksi H2SO4 dengan proses kontak paling banyak digunakan dan menguntungkan. Asam sulfat digunakan untuk industri pupuk dan detergen, membersihkan permukaan logam dalam electropleting, industri zat warna, bahan peledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan untuk pengisi aki. 3. Halogen dan Senyawa Halogen a. Pemurnian dan Manfaat Klorin (Cl) 1) Reaksi kapur klor dengan asam sulfat: CaOCl2(s) + H2SO4(aq) → CaSO4(aq) +Cl2(g) + H2O(l) 2) Oksidasi Cl- : MnO2(s) + 2H2SO4(aq) + 2NaCl(aq) → MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + 2H2O(l)+Cl2(g) 2
5
Manfaat klorin sebagai berikut. 1) Untuk klorinasi hidrokabon bahan baku industri plastik. 2) Untuk pembuatan tetraklormetana 3) Pembuatan etil klorida (C2H5Cl) 4) Untuk industri pestisida. 5) Sebagai bahan disinfektan dalam air minum. 6) Sebagian pemutih pada industri kertas dan pulp. b. Pembuatan dan Manfaat Bromin Reaksi bromida dengan klorin : 2NaBr(aq) + Cl2(g) → 2NaCl(aq) + Br2(l) Manfaat bromin adalah untuk membuat etilenbromida (C 2H4Br2) dan untuk membuat AgBr. c. Pembuatan dan Manfaat Iodin (I) Senyawa iodida dengan gas klorin : 2KI(aq) + MnO2(s) + 2H2SO4(aq) → K2SO4(s) + MnSO4(s) + 2H2O(l) + I2(s)
50 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Manfaat iodin adalah untuk obat-obatan, antiseptik, dan untuk membuat perak iodida (AgI).
51 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
LATIHAN SOAL 2 Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan tepat! 1.
2.
3.
4.
5.
Jelaskan proses pembuatan aluminium dari bauksit! Jawab : ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................... Apa tujuan tahap pengapungan pada proses pembuatan tembaga? Jawab : ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................... Sebutkan kegunaan kromium! Jawab : ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................... Sebutkan bahan utama, bahan produksi, dan bahan tambahan pada proses pengolahan besi! Jawab : ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ........................................................................................... Jelaskan proses pembuatan asam sulfat dengan proses kamar timbal! Jawab : ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ...........................................................................................
D. Unsur-Unsur Radioaktif 1. Unsur-Unsur Radioaktif Radioaktif disebut juga radioisotop adalah isotop yang tidak stabil yang memancarkan radiasi secara spontan dan terus-menerus. Sinar radioaktif yang dipancarkan oleh unsur radioaktif yaitu sinar alfa (α), sinar beta () dan sinar gamma () yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut. 1. Sinar alfa (α)
:
2. Sinar beta ()
3. Sinar gamma () :
- Partikel bermuatan positif (+), - Mempunyai massa 4 dan muatan +2, - Dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, - Merupakan inti helium, dan - Mempunyai daya ionisasi besar sedangkan daya tembusnya kecil. - Merupakan partikel bermuatan negatif (-), - Mempunyai massa nol dan muatannya -1, - Dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, - Merupakan partikel elektron, dan - Daya ionisasi < sinar α dan daya tembus > sinar α. - Tidak bermuatan listrik, - Massa dan muatanya nol, - Tidak dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, - Merupakan gelombang elektromagnetik, dan
52 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
- Mempunyai daya ionisasi sangat kecil dan daya tembus sangat besar. Partikel lain yang dipancarkan oleh unsur radioaktif sebagai berikut. No.
Partikel
Massa
Muatan
Lambang
0 1 1 2 3
+1 0 +1 1 1
0 +1𝑒 1 0𝑛 1 1 1𝑝 ( 1𝐻) 2 2 1𝐻 ( 1𝐷) 3 3 1𝐻 ( 1𝑇)
Positron Neutron Proton Detron Triton
1. 2. 3. 4. 5.
Inti atom terdiri dari proton (+) dan neutron, keduanya disebut neuklon, sedangkan inti atom yang terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah tertentu disebut nuklida. Nuklida dikelompokkan menjadi isotop, isobar, dan isoton serta berdasarkan kestabilannya. Isotop yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radioisotop, sedangkan isotop yang tidak radioaktif disebut isotop stabil. Tabel Isotop-Isotop yang Bersifat Stabil dan Tidak Stabil Unsur
Isotop Stabil H, 2H K, 41K 59 Co 206 Pb, 208Pb
Hidrogen Kalium Kobalt Timbal
Isotop Tidak Stabil
1
3
39
38
H K, 42K, 44K 57 Co, 58Co, 60Co 205 Pb, 207Pb
2. Peluruhan Radioaktif Peluruhan radioaktif merupakan peristiwa di mana atom yang tidak stabil melepaskan kelebihan energi yang dimilikinya. Jenis peluruhan radioaktif sebagai berikut. a. Peluruhan Sinar Alfa () = 𝟒𝟐𝑯𝒆 Nuklida radioaktif meluruh dengan memancarkan sinar sehingga massanya berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2. 4 234 Contoh : 238 88𝑈 → 2𝐻𝑒 + 90𝑇ℎ b. Peluruhan Sinar Beta () = −𝟏𝟎𝒆 Unsur radioaktif yang meluruh dengan memancarkan sinar , nomor atomnya bertambah 1 dan nomor massanya tetap, sehingga disebut isobar. 0 228 Contoh : 228 88𝑅𝑎 → −1𝑒 + 89𝐴𝑐 c. Peluruhan Sinar Gamma () Unsur radioaktif yang meluruh dengan memancarkan sinar , nomor massa dan nomor atomnya tetap. Contoh : 𝐴𝑧𝑋 → 𝐴𝑧𝑋 + Reaksi inti adalah proses yang terjadi pada unsur stabil untuk menghasilkan unsur baru yang bersifat radioaktif bila ditembak zat radioaktif. 4 Contoh : 24 12𝑀𝑔 + 2𝑎 →
1 1𝑝
+ 178𝑂
238 92𝑈
1 1𝑝
+ 310𝑛
+ 42𝑎 →
53 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Unsur-unsur hasil peluruhan suatu unsur radioaktif yang berakhir dengan terbentuknya unsur yang stabil dibuat suatu susunan/deret yang dikenal dengan deret radioaktif. Waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk meluruh separuhnya dari semula disebut dengan waktu paruh. Untuk menghitung waktu paruh dapat digunakan rumus berikut ini. t1/2 =
Keterangan: t1/2 = waktu paruh; λ = konstanta peluruhan
0,693
λ
Besarnya sisa zat radioaktif yang belum meluruh dapat dihitung dengan rumus berikut. Keterangan: 𝑡 n= t = lama meluruh 𝑡1
1 𝑛 2
Sisa zat (Nt) = ቀ ቁ x zat mula
2
(No) Contoh Soal Zat radioaktif memiliki waktu paruh 15 hari. Bila mula-mula diketahui 80 atom maka setelah 30 hari beberapa zat yang tersisa? Jawab : T = 30 hari T1/2 = 15 hari 𝑇
30
𝑁𝑡 1 𝑡𝟏 𝑁𝑡 1 15 = ( )𝟐 ⇔ = ( ) 𝑁0 2 80 2 1 𝟐 1 𝑁𝑡 = 80 ( ) ⇔ 𝑁𝑡 = 80 𝑥 ⇔ 𝑁𝑡 = 20 𝑎𝑡𝑜𝑚 2 4 3. Kegunaan Radiosotop Radioisotop merupakan zat radioaktif yang bernomor atom sama, tetapi nomor massanya berbeda. Radioisotop banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran, pertanian, industri, dan radiologi. a. Radioisotop sebagai Perunut 1) Bidang Kedokteran Radioisotop digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit sebagai berikut. a) I-131 digunakan untuk menentukan kelenjar gondok. b) Na-24 digunakan untuk mengetahui penyumbatan darah pada urat. c) Ca-47 digunakan untuk mengetahui penyakit tulang dan darah. d) K-12 digunakan untuk menentukan penyakit pada otot. e) Tc-99 dan Tl-201 untuk mendeteksi kerusakan jantung. f) Xe-133 untuk mendeteksi penyakit paru-paru. 2) Bidang Hidrologi a) Untuk mengukur kecepatan aliran air sungai, air tanah, dan minyak pada pipa. b) Untuk mendeteksi kebocoran pipa saluran dalam tanah. c) Untuk menentukan pengendapan. 3) Bidang Industri Untuk mengetahui pengaruh oli dan aditif selama mesin bekerja.
4) Bidang Kimia dan Biologi
54 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Untuk penentuan gugus O yang membentuk air pada reaksi esterifikasi dan mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis, serta untuk mempelajari kesetimbangan dinamis pada reaksi kesetimbangan. b. Radioisotop sebagai Sumber Radiasi 1) Bidang Kedokteran a) Co-60 untuk penyembuhan penyakit kanker. b) P-32 untuk penyembuhan penyakit leukimia. c) Co-60 untuk bahan sterilisasi alat-alat kedokteran. d) I-131 untuk terapi kanker kelenjar tiroid. 2) Bidang Industri a) Untuk bidang radiografi pada pemotretan bagian dalam sebuah benda seperti sinan-X, sinar gamma, atau neutron. b) Untuk pengontrolan ketebalan pada industri kertas, plastik, dan logam. 3) Bidang Pertanian Pemberantasan hama, pembentukan bibit unggul (pemuliaan tanaman), dan penyimpangan makanan. 4. Dampak Penggunaan Isotop a. Radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat berakibat racun bagi tubuh, mengganggu pekerjaan sel, dan dapat menyebabkan kematian sel. b. Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. c. Pembelahan sel darah putih, sehingga timbul penyakit leukimia. d. Berpengaruh terhadap kelenjar-kelenjar kelamin sampai kemandulan.
55 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
Eksperimen DAYA OKSIDASI HALOGEN DAN DAYA REDUKSI HALIDA Tujuan : Mengamati daya oksidasi halogen dan daya reduksi halida. Landasan Teori : Unsur halogen merupakan unsur yang reaktif. Unsur halogen memiliki tujuh elektron valensi yang memudahkan halogen menarik elektron dan menjadikannya ion negatif. Diantara kelima unsur halogen, flourin adalah yang paling reaktif karena ikatan F – F merupakan ikatan paling lemah diantara unsur halogen lainnya. Dalam satu golongan semakin kebawah, elektronegativitas unsur halogen semakin kecil. Alat dan Bahan : Alat : 1. Tabung reaksi (6 buah) 2. Gelas ukur (1 buah) Bahan : 1. Air Bromin 2. Air Klorin 3. Iodin padat 4. Larutan KCl 0,1 M 5. Larutan KBr 0,1 M 6. Larutan KI 0,1 M 7. Larutan CCl4 Cara Kerja : 1. Daya oksidasi klorin a. Isi 2 buah tabung reaksi masing – masing 2 mL air klorin b. Tabung pertama diisi 2 mL larutan KBr 0,1 M dan 2 mL CCl4. Tabung kedua diisi dengan 2 mL larutan KI 0,1 M dan 2 mL CCl4. c. Kocok dan amati perubahannya! 2. Daya oksidasi Bromin a. Isi 2 buah tabung reaksi masing – masing 2 mL air bromin b. Tabung pertama diisi 2 mL larutan KBr 0,1 M dan 2 mL CCl4. Tabung kedua diisi dengan 2 mL larutan KI 0,1 M dan 2 mL CCl4. c. Kocok dan amati perubahannya! 3. Daya oksidasi iodin a. Isi 2 buah tabung reaksi masing – masing 2 mL dengan sepotong kecil Iodin padat. b. Tabung pertama diisi 2 mL larutan KBr 0,1 M dan 2 mL CCl 4. Tabung kedua diisi dengan 2 mL larutan KI 0,1 M dan 2 mL CCl4. c. Kocok dan amati perubahannya! Hasil Pengamatan : Zat yang bereaksi Pengamatan 1. Daya oksidasi klorin a. Air klorin + KBr + CCl4 b. Air klorin + KBr + CCl4 2. Daya oksidasi bromin a. Air bromin + KBr + CCl4 b. Air bromin + KBr + CCl4 3. Daya oksidasi iodin a. Iodin + KBr + CCl4 b. Iodin + KBr + CCl4 Pertanyaan :
56 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
1. Berdasarkan hasil pengamatan, manakah reaksi yang berlangsung dan reaksi yang tidak berlangsung? Tuliskan persamaan reaksinya! 2. Sebutkan halogen pengoksidasi dan halida pereduksi dari reaksi yang berlangsung! 3. Urutkan halogen berdasarkan kenaikan daya oksidasinya dan halida berdasarkan daya reduksinya!
57 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
IDENTIFIKASI KATION LOGAM ALKALI TANAH Tujuan : menyelidiki kation pada logam alkali tanah. Landasan teori : Reaksi-reaksi logam alkali tanah 1) Reaksi dengan oksigen Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen menghasilkan oksida (MO). Oksida dari golongan IIA ini merupakan zat padat putih dengan titik leleh yang sangat tinggi. Oksida ini cenderung bereaksi perlahan-lahan dengan air dan karbon dioksida dalam udara, membentuk hidroksida, dan karbonat. Perkecualian untuk berilium dan magnesium, reaksinya dengan oksigen di udara akan membentuk lapisan oksida pada permukaan logam, sehingga menghambat korosi selanjutnya. Sifat basa golongan alkali tanah semakin kuat dari atas ke bawah. Contoh 2Mg(s) + O2(g) 2MgO(l) MgO(l) + H2O(l) Mg(OH)2(aq) Alat dan bahan : Alat - tabung reaksi - pipet tetes Bahan - larutan Ba(II), Sr(II), Ca(II), dan Mg(II) 0,1 M - larutan NH4CO3, NH4C2O4, NH4OH, dan K2CrO4 1 M Cara kerja 1. Masukkan masing-masing 1 mL larutan Ba(II) ke dalam empat tabung reaksi yang berbeda. 2. Tambahkan 2 mL larutan NH4OH ke dalam tabung 1, NH4CO3 dalam tabung 2, NH4C2O4 dalam tabung 3, dan K2CrO4 dalam tabung 4. 3. Amati perubahan yang terjadi dan catat hasil pengamatan kalian. 4. Ulangi langkah 1 sampai 3 untuk larutan Sr(II), Ca(II), dan Mg(II). Hasil pengamatan : Buat dan lengkapi tabel dibawah ini : Larutan kation Pereaksi alkali tanah NH4OH NH4CO3 NH4C2O4 K2CrO4 0,1M Ba(II) Sr(II) Ca(II) Mg(II) Pertanyaan : 1. Apa yang terjadi jika ion karbonat ditambahkan dalam larutan yang mengandung ion Ba2+, Sr2+, Ca2+ dan Mg2+? 2. Mengapa dalam reaksi logam alkali tanah dengan berbagai garam di atas, ada yang menimbulkan endapan dan ada yang tidak? jelaskan. 3. Kesimpulan apa yang kalian peroleh dari kegiatan pengenalan kation logam alkali tanah yang telah dilakukan?
58 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
WARNA NYALA ALKALI DAN ALKALI TANAH Tujuan : Mengamati dan mengidentifikasi warna nyala kation logam alkali dan alkali tanah Landasan teori : Warna nyala logam alkali dapat diketahui dengan mengekstasi unsur – unsur logam tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan membakar (uji nyala) senyawa – senyawanya. Panas dari pembakaran tersebut menjadi energi bagi atom untuk melakukan ekstasi (kedudukan perubahan elektron). Selanjutnya atom akan memancarkan radiasi elektromagnetik untuk kembali ke tingkat dasar(keadaan stabil). Menurut Niels Bohr, energi yang terpancarkan ini mempunyai jumlah tertentu dalam bentuk spektrum emisi. Spektrum emisi yang terletak pada daerah sinar tampak akan memberkan warna – warna yang jelas dan khas untuk setiap atom. Jika logam alkali tanah dibakar, maka akan muncul warna – warna yang khas dan menarik. Oleh karena itu, logam alkali tanah banyak dimanfaatkan untuk kembang api. Alat dan Bahan : Alat : 1. Pembakar Spirtus 2. Kawat platina atau nikrom 3. Kaca arloji Bahan : 1. KCl 4. MgCl2 2. NaCl 5. CaCl2 3. HCl pekat 6. BaCl2 Cara Kerja : 1. Letakkan sedikit masing – masing zat (3 – 4 mg) kedalam kaca arloji. 2. Tetesi dengan HCl pekat, kemudian larutkan. 3. Celupkan kawat platina kedalam larutan tersebut, kemudian bakar pada pembakar spirtus. 4. Amati warna nyala api. Hasil Pengamatan : Garam Warna nyala NaCl KCl CaCl2 BaCl2 MgCl2 Pertanyaan : 1. Jelaskan bagaimana terbentuknya warna nyala tersebut! 2. Apa kegunaan dari senyawa tersebut dengan melihat warna nyala yang bervariasi ini?
59 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
SIFAT UNSUR PERIODE KETIGA Tujuan : menyelidiki beberapa sifat unsur – unsur periode ketiga dan senyawa – senyawanya. Landasan teori : Unsur periode ketiga terdiri dari natrium (Na), magnesium (Mg), aluminium (Al), silikon (Si), fosfor (P), belerang (S) klorin (Cl) dan argon (Ar). Persamaan unsur – unsur tersebut adalah mempunyai tiga kulit elektron pada masing – masing atomnya. Perbedaannya adalah memiliki jumlah elektron yang berbeda, mulai dari 1 pada unsur Na yang secara berurutan meningkat sampai 8 pada unsur Ar. Perbedaan tersebut menimbulkan perbedaan sifat dari unsur – unsur tersebut. Alat dan bahan : Alat : 1. Kaca arloji 8. Erlenmeyer 2. Pisau kertas 9. Amplas 3. Penguji daya hantar listrik 10. Pipet tetes 4. Cawan porselin 11. Alat pembakar 5. Tabung reaksi dan rak 12. Spatula kaca 6. Sendok bakar 13. Kertas lakmus merah dan biru 7. Penjepit logam / pinset Bahan : 1. Natrium (Na) 2. Lempeng Mg dan Al 3. Belerang (kristal an serbuk) 4. Larutan natrium hidroksida (NaOH) 5. Larutan amonium sulfat 6. Asam sulfat 7. Larutan amonia 8. Air suling Cara Kerja : 1. Sifat –sifat fisis a. Ambil sepotong natrium, potong sebagian dan amati permukaan yang dipotong. Bagaimana rupa permukaan itu? Uji daya hantar listriknya. b. Dengan cara yang sama, selidiki rupa, kekerasan dan daya hantar listrik unsur – unsur Mg, Al, dan S. 2. Sifat sifat kimia a. Reaksinya dengan air 1) Reaksikan natrium dengan air yang telah ditetesi fenolftalein. Amati yang terjadi? 2) Ulangi percobaan ini untuk unsur Mg, Al dan S. b. Reaksi oksida magnesium dan oksida belerang dengan air. 1) Bakarlah sepotong pita magnesium dan masukkan abunya kedalam air. Uji larutannya dengan lakmus. 2) Bakarlah sedikit serbuk belerang dalam sendok bakar dan segera masukkan kedalam labu erlenmeyer yang telah berisi sedikit air. Uji larutannya dengan lakmus. c. Reaksi aluminium hidroksida dengan asam dan basa. Reaksikan sedikit larutan Al2(SO4)3 0,1 M dengan larutan amonia 2M, tetes demi tetes sampai terjadi endapan. Bagi endapan dalam 2 tabung reaksi. 1) Tambahkan larutan H2SO4 1M tetes demi tetes kedalam tabung pertama, amati hasilnya. 2) Tambahkan larutan NaOH 2M tetes demi tetes kedalam tabung kedua, amati hasilnya.
60 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
d. Masukkan kira – kira 2 mL larutan Al2(SO4)3 0,1 M kedalam tabung reaksi. Tetesi larutan itu daengan larutan NaOH 2M tetes demi tetes hingga berlebihan. Data pengamatan 1. Sifat sifat fisis Unsur Sifat Na Mg Al S Rupa / kekerasan Daya hantar listrik 2. Sifat – sifat kimia a. Reaksi dengan air Na + H2O : Mg + H2O : Al + H2O : S + H2O : b. Reaksi oksida magnesium dan oksida belerang dengan air MgO + H2O : SO2 + H2O : c. reaksi aluminium hidroksida dengan asam dan basa Al(OH)3 + H2SO4 : Al(OH)3 + NaOH : d. reaksi Al2(SO4)3 + NaOH : Pertanyaan 1. Tuliskan persamaan reaksi percobaan tersebut! 2. Bagaimana ketentuan perubahan sifat – sifat unsur periode ketiga?
61 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
UJI KOMPETENSI 3 A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Tiga unsur yang paling melimpah di muka bumi adalah ... . A. oksigen, nitrogen, dan klorida B. silikon, argon, dan natrium C. oksigen, silikon, dan aluminium D. nitrogen, aluminium, dan natrium E. oksigen, silikon, dan nitrogen 2. Unsur logam alkali yang mempunyai keelektronegatifan paling besar adalah ... . A. natrium D. litium B. kalium E. rubidium C. sesium 3. Unsur transisi periode 4 yang mempunyai sifat paramagnetik adalah ... . A. skandium, titanium, dan krom B. tembaga, seng, dan vanadium C. besi, kobalt, dan nikel D. vanadium, krom, dan mangan E. skandium, vanadium, dan mangan 4. Unsur yang dapat digunakan untuk melapisi logam agar tahan karat adalah .... A. skandium dan titanium B. krom dan nikel C. nikel dan kobalt D. vanadium dan mangan E. tembaga dan krom 5. Unsur pada periode ketiga yang merupakan oksidator paling kuat adalah ... . A. natrium D. silikon B. magnesium E. klor C. aluminium 6. Fungsi batu kapur pada pengolahan besi adalah ... . A. sebagai oksidator B. sebagai reduktor C. sebagai katalisator D. sebagai fluks E. untuk menurunkan titik cair besi 7. Berikut ini yang bukan merupakan sifat dari sinar alfa adalah ... . A. memiliki daya tembus yang lebih kuat dari sinar beta B. tersusun dari inti helium C. massanya 4 sma D. bermuatan positif E. memiliki daya pengion yang lebih besar dari sinar gama 8. Perhatikan reaksi berikut! 26 26 13𝐴𝑙 + 𝑋 ⟶ 12𝑀𝑛 Proses di atas dinamakan .... A. Pemancaran elektron B. Pemancaran positron C. Penangkapan elektron D. Penangkapan positron E. Penangkapan sinar 9. Jika waktu paruh isotop Na-24 adalah 15 jam, maka sisa Na-24 yang massanya 5 gram setelah disimpan selama 45 jam adalah .... A. 0,625 gram D. 2,5 gram B. 1,25 gram E. 3,125 gram C. 1,875 gram
62 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
10. Di bawah ini yang merupakan penggunaan radioisotop dalam bidang hidrologi adalah ... . A. penentuan senyawa pencemar di perairan B. pengisian bahan-bahan pakaian sintesis C. pengisian kemasan detergen D. detektor kebocoran pipa minyak E. vulkanisasi karet B.
Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat! 1. Tuliskan rumus-rumus dari mineral berikut! a. Rutile d. Magnetit b. Pirit e. Kalkopirit e. Hematit Jawab : ....................................................................................................................................... ............................................................................................................... 2. Sebutkan kegunaan senyawa berikut. a. Freon (CFC) d. NaHCO3 b. NaClO e. CaOCl2 e. MgSO4.2H2O f. Al(OH)3 Jawab : ....................................................................................................................................... ............................................................................................................... 3. Tentukan: a. unsur-unsur periode ketiga dari kiri ke kanan; b. unsur periode ketiga yang berupa logam; c. unsur periode ketiga yang paling elektronegalit; d. unsur periode ketiga yang mempunyai energi ionisasi terbesar! Jawab : ....................................................................................................................................... ............................................................................................................... 4. Tuliskan reaksi-reaksi inti berikut! 234 a. 238 92𝑈 memancarkan partikel dan menghasilkan unsur 90𝑇ℎ 214 b. 238 92𝑈 memancarkan elektron, partikel He dan menghasilkan unsur 82𝑃𝑏 233 233 c. 90𝑈 memancarkan partikel dan menghasilkan unsur 92𝑈 Jawab : ....................................................................................................................................... ............................................................................................................... 5. Waktu paruh unsur radon adalah 3,8 hari. Berapakah selang waktu yang diperlukan agar inti atom yang tertinggal hanya sebesar 1/64 bagian? Jawab : ....................................................................................................................................... ...............................................................................................................
63 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
PAKET PENGAYAAN : LATIHAN SOAL KIMIA UNSUR 1. Gas klorin banyak digunakan dalam industri. Industri berikut yang tidak menggunakan gas klorin adalah …. A. Industri kertas B. Industri tekstil C. Pengolahan air minum D. Industri plastik E. Industri logam 2. Diantara pernyataan mengenai unsur – unsur halogen berikut yang salah adalah …. A. Flour dan khlor berwujud gas B. Asam terlemah adalah HF C. Titik didih asam halida tertinggi adalah HF D. Kemampuan mengoksidasi menurun sebanding dengan kenaikan nomor atom E. Flour merupakan reduktor terkuat 3. Pada suhu kamar karakteristik unsur – unsur halogen adalah : 1) 𝐹2 𝑑𝑎𝑛 𝐶𝑙2 berfase gas 2) 𝐼2 berfase padat 3) 3) 𝐵𝑟2 berfase cair 4) 4) astatin bersifat radioaktif Pernyataan yang benar adalah …. A. 1,2, dan 3 benar B. 1 dan 3 benar C. 2 dan 4 benar D. 4 benar E. 1,2,3, dan 4 benar 4. Unsur periode ketiga yang terdapat bebas di alam adalah …. A. Si dan Cl B. Cl dan Ar C. P dan S D. S dan Cl E. Ar dan S 5. Sifat-sifat berikut yang bukan merupakan sifat logam alkali adalah …. A. Merupakan unsur yang sangat reaktif B. Terdapat di alam sebagai unsur bebas C. Dibuat dengan cara elektrolisis leburan garamnya D. Ionnya bermuatan positif 1 E. Senyawa – senyawanya mudah larut dalam air 6. Reaksi berikut dapat berlangsung baik, kecuali …. A. Larutan KI dengan gas 𝐵𝑟2 B. Larutan KBr dengan gas 𝐶𝑙2 C. Larutan KI dengan gas 𝐶𝑙2 D. Larutan KCl dengan gas 𝐹2 E. Larutan KCl dengan gas 𝐵𝑟2 7. Unsur dalam golongan gas mulia yang paling mudah bereaksi dengan flourin adalah …. A. He B. Ne C. Ar D. Kr E. Xe
64 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
8. Perhatikan tabel berikut : Periode Golongan I A Golongan IIA 3 Na Mg 4 K Ca Pernyataan yang benar adalah …. A. Jari – jari atom terkecil adalah Ca B. Keelektronegatifan terbesar Mg C. Potensial ionisasi terbesar K D. Afinitas elektron terkecil Na E. Reduktor terkuat adalah Na 9. Unsur – unsur periode 3 terdiri atas : Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, dan Ar. Atas dasar konfigurasi elektronnya dapat dikatakan bahwa …. A. Na, Mg, dan Al adalah unsur non logam B. Oksida dari Si bersifat basa dalam air C. P, S, dan Cl cenderung membentuk basa D. Khlor bersifat pereduksi kuat E. Jari – jari atom Ar paling kecil 10. Unsur periode ketiga yang bersifat amfoter adalah …. A. Natrium B. Khlorin C. Fosforus D. Magnesium E. Alumunium 11. Kelompok unsur yang merupakan oksidator kuat adalah golongan unsur …. A. Alkali B. Alkali tanah C. Halogen D. Gas mulia E. Alumunium 12. Hidroksida berikut yang sifat basanya paling kuat adalah …. A. 𝑆𝑟(𝑂𝐻)2 B. 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 C. 𝐵𝑎(𝑂𝐻)2 D. 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 E. 𝐵𝑒(𝑂𝐻)2 13. Unsur – unsur A, B, C terletak pada periode 3 sistem periodik. Oksida unsur A dalam air menghasilkan larutan yang mempunyai pH < 7, sedangkan unsur B dengan air bereaksi menghasilkan gas hidrogen. Percobaan lain menunjukkan bahwa unsur C dapat bereaksi baik dengan larutan asam maupun basa. Susunan unsur tersebut dalam sistem periodik dari kiri ke kanan adalah …. A. A,C,B B. C,A,B C. B,A,C D. A,B,C E. B,C,A 14. Senyawa yang dapat bereaksi dengan NaOH maupun 𝐻2 𝑆𝑂4 adalah …. A. 𝐶𝑑(𝑂𝐻)2 B. 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 C. 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 D. 𝐻𝑁𝑂3
65 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
E. 𝐻3 𝑃𝑂4 15. Diantara senyawa klorin berikut yang merupakan asam paling kuat adalah …. A. HCl B. HClO C. 𝐻𝐶𝑙𝑂2 D. 𝐻𝐶𝑙𝑂3 E. 𝐻𝐶𝑙𝑂4 16. Oksida yang akan membentuk asam jika dilarutkan ke dalam air adalah …. A. 𝑁𝑎2 𝑂 B. 𝑆𝑖𝑂2 C. MgO D. 𝑃2 𝑂5 E. 𝐴𝑙2 𝑂3 17. Untuk mengetahui jenis logam yang terkandung dalam suatu garam, dilakukan uji reaksi nyala. Jika reaksi nyala itu memberikan warna hijau, maka garam tersebut adalah senyawa yang mengandung …. A. Kalsium B. Barium C. Stronsium D. Berilium E. Magnesium 18. Berikut ini data batuan dan unsur yang dikandung : No Nama Batuan Kandungan Unsur 1 Pyrit Besi 2 Hematit Magnesium 3 Kriolit Kalsium 4 Dolomit Magnesium 5 Barit Berilium Pasangan yang tepat antara nama batuan dan kandungan unsurnya adalah …. A. 1 dan 2 B. 1 dan 4 C. 2 dan 3 D. 3 dan 4 E. 4 dan 5 19. Berikut adalah data potensial reduksi standar unsur – unsur halogen : Unsur Halogen P Q R S Potensial Reduksi Standar (volt) + 2,87 + 0,54 + 1,06 + 1,36 𝑋2 + 2𝑒 → 2𝑋 − Urutan unsur halogen berdasarkan kekuatan oksidatornya adalah …. A. P,Q,R,S B. P,S,R,Q C. P,S,Q,R D. S,Q,P,R E. R,S,P,Q 20. Di antara spesi berikut, yang merupakan oksidator terkuat adalah …. A. 𝐹 − B. Na C. 𝐶𝑙2 D. 𝐵𝑟2 E. 𝐶𝑙−
66 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
21. Urutan unsur – unsur alkali tanah berdasarkan sifat pereduksi dari pereduksi lemah ke pereduksi kuat adalah …. A. Ca, Mg, Sr, Ba B. Ca, Mg, Ba, Sr C. Mg, Ca, Sr, Ba D. Ca, Ba, Mg, Sr E. Mg, Ca, Ba, Sr 22. Pasangan senyawa alkali tanah berikut yang keduanya sukar larut dalam air adalah …. A. 𝑀𝑔𝑆𝑂4 𝑑𝑎𝑛 𝐵𝑎(𝑂𝐻)2 B. 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 𝑑𝑎𝑛 𝑆𝑟(𝑂𝐻)2 C. 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 𝑑𝑎𝑛 𝐶𝑎𝐶𝑟𝑂4 D. 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑑𝑎𝑛 𝐵𝑎𝑆𝑂4 E. 𝐶𝑎𝐶2 𝑂4 𝑑𝑎𝑛 𝑀𝑔𝐶𝑟𝑂4 23. Unsur alkali yang sifatnya mirip dengan magnesium adalah …. A. Li B. Na C. K D. Rb E. Cs 24. Unsur logam yang memberikan nyala berwarna merah adalah …. A. Magnesium B. Kalium C. Berilium D. Stronsium E. Barium 25. Dengan bertambahnya nomor atom halogen, maka …. A. Energi pengion bertambah B. Potensial reduksi standar bertambah C. Daya pengoksidasi bertambah D. Keelektronegatifannya bertambah E. Jari – jari atomnya bertambah 26. Manakah satu diantara yang berikut ini merupakan urutan sifat yang benar dari unsur – unsur periode ketiga adalah …. A. Logam – nonlogam – metaloid – gas mulia B. Logam – metaloid – gas mulia – nonlogam C. Gas mulia – metaloid – logam – nonlogam D. Metaloid – logam – nonlogam – gas mulia E. Logam – metaloid – nonlogam – gas mulia 27. Urutan unsur – unsur periode ketiga ke arah makin besar sifat pereduksinya adalah …. A. Na – Al – Si – S B. S – Si – Al – Na C. Na – Si – Al – S D. Si – Na – S – Al E. S – Al – Si – Na 28. Konfigurasi elektron yang menyatakan unsur transisi adalah …. A. 1𝑠2 2𝑠 2 2𝑝 6 3𝑠2 3𝑝 6 3𝑑10 B. 1𝑠2 2𝑠 2 2𝑝 6 3𝑠2 3𝑝 6 3𝑑10 4𝑠 2 4𝑝 6 5𝑠2 C. 1𝑠2 2𝑠 2 2𝑝 6 3𝑠2 3𝑝 6 3𝑑10 4𝑠1 D. 1𝑠2 2𝑠 2 2𝑝 6 3𝑠2 3𝑝 6 4𝑠 2 3𝑑10 4𝑝1 E. 1𝑠2 2𝑠 2 2𝑝 6 3𝑠2 3𝑝 6 3𝑑10 4𝑠 2 4𝑝 3
67 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
29. Dari berbagai sifat unsur berikut : (1) Mempunyai titik lebur rendah (2) Bersifat logam (3) Rapuh tapi keras (4) Mempunyai senyawa berwarna (5) Menggunakan sub kulit s untuk berikatan (6) Dapat membentuk ion kompleks (7) Mempunyai beberapa tingkat oksidasi Yang merupakan sifat unsur transisi adalah …. A. 1, 2, 6, dan 7 B. 2, 3, 4, dan 5 C. 2,4,6, dan 7 D. 3, 5, 6, dan 7 E. 4,5,6, dan 7 30. Kadang – kadang Zink dianggap tidak termasuk unsur transisi. Alasan yang paling tepat untuk pernyataan ini adalah …. A. Zink tidak membentuk ion kompleks B. Zink mempunyai sifat amfoter C. Zink mengisi penuh sub kulit 3d D. Zink mempunyai satu tingkat oksidasi E. Zink terletak pada kolom terakhir 31. Konfigurasi elektron berhubungan dengan sifat magnet suatu zat. Zat yang bersifat paramagnetik adalah …. A. Mempunyai paling sedikit 1 elektron tunggal B. Mempunyai 1 elektron tunggal C. Tidak mempunyai elektron tunggal D. Spin elektronnya searah E. Semua elektronnya berpasangan 32. Halogen yang mudah menyublim adalah …. A. Fluorin B. Klorin C. Bromin D. Iodin E. Astatin 33. Deret asam halida dengan titik didih yang makin meningkat adalah …. A. HF < HCl < HBr < HI B. HF < HI < HBr < HCl C. HI < HF < HBr < HCl D. HI < HBr < HCl < HF E. HCl < HBr < HI < HF 34. Garam klorida yang memiliki ikatan ion paling kuat adalah …. A. NaCl B. 𝑀𝑔𝐶𝑙2 C. 𝐾𝐶𝑙 D. 𝐴𝑙𝐶𝑙3 E. 𝐿𝑖𝐶𝑙 35. Reaksi halogen yang merupakan reaksi autoredoks (reaksi disproporsionasi) adalah …. A. 𝐶𝑎𝐹2 + 𝑁𝑎2 𝑆𝑂4 → 𝐶𝑎𝑆𝑂4 + 2 𝑁𝑎𝐹 B. 𝐵𝑟2 + 2𝑁𝑎𝐼 → 𝐼2 + 2 𝑁𝑎𝐵𝑟 C. 𝐶𝑙2 + 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 + 𝐻2 𝑂 D. 2𝐻𝐵𝑟 + 𝐻2 𝑆𝑂4 → 𝐵𝑟2 + 𝑆𝑂2 + 2𝐻2 𝑂
68 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
E. 4𝐻𝐶𝑙 + 𝑂2 → 𝐶𝑙2 + 2𝐻2 𝑂 36. Elektrolisis larutan NaCl akan menghasilkan …. A. 𝐻2 , 𝐶𝑙2 , 𝑑𝑎𝑛 𝑁𝑎 B. 𝐻2 , 𝐶𝑙2 , 𝑑𝑎𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻 C. 𝐻2 𝑑𝑎𝑛 𝐶𝑙2 D. 𝐶𝑙2 𝑑𝑎𝑛 𝑁𝑎 E. 𝐻2 , 𝐶𝑙2 , 𝑁𝑎 𝑑𝑎𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻 37. Berdasarkan fase halogen pada suhu kamar, maka urutan titik didih halogen dari yang tertinggi adalah …. A. 𝐹2 𝐶𝑙2 𝐵𝑟2 𝐼2 B. 𝐼2 𝐵𝑟2 𝐶𝑙2 𝐹2 C. 𝐹2 𝐼2 𝐵𝑟2 𝐶𝑙2 D. 𝐶𝑙2 𝐵𝑟2 𝐼2 𝐹2 E. 𝐼2 𝐹2 𝐵𝑟2 𝐶𝑙2 38. Jika kita membandingkan keasaman dan kebasaan unsur periode ketiga, maka dapat disimpulkan bahwa …. A. 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 basa yang lebih lemah daripada 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 B. 𝑆𝑖(𝑂𝐻)4 basa yang lebih kuat daripada 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 C. 𝑃(𝑂𝐻)5 asam yang lebih kuat daripada 𝑆(𝑂𝐻)6 D. 𝐶𝑙(𝑂𝐻)7 asam yang lebih kuat daripada 𝑆(𝑂𝐻)6 E. 𝑆𝑖(𝑂𝐻)4 asam yang lebih lemah daripada 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 39. Pernyataan yang benar untuk unsur – unsur periode ketiga dari Na sampai Cl adalah …. A. Struktur unsur berubah dari kristal logam, kristal molekul raksasa, kristal molekul sederhana dan monoatomik B. Oksidanya berubah dari oksida asam, oksida amfoter dan oksida basa C. Ikatannya berubah dari ikatan kovalen ke ikatan ionik D. Daya hantar listriknya makin bertambah E. Reaksinya dengan air makin hebat 40. Pernyataan berikut yang benar adalah …. A. Asam flourida lebih kuat daripada asam bromida B. Sifat reduktor halogen dari atas ke bawah makin kecil C. Pada suhu kamar bromin dan iodin berwujud gas D. Keelektronegatifan halogen dari atas ke bawah makin besar E. Molekul halogen 𝑋2 bersifat non polar
69 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
LATIHAN ULANGAN SEMESTER I A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Molalitas larutan NaCl 10% massa dalam air adalah ... . (Mr NaCl = 58,5) A. 1,5 m D. 2,1 m B. 1,7 m E. 2,3 m C. 1,9 m 2. Fraksi mol suatu larutan metanol, CH3OH (Ar C = 12, O = 16, dan H = 1) dalam air 0,50. Konsentrasi metanol dalam larutan ini dinyatakan dalam persen berat adalah ... . A. 50% D. 75% B. 60% E. 50% C. 64% 3. Dua puluh gram zat X (nonelektrolit) dilarutkan dalam 450 ml air, ternyata tekanan uapnya sebesar 45 cmHg.Bila pada suhu 20°C tekanan uap air sebesar 45,2 cmHg, maka massa rumus zat X tersebut adalah.... A. 60 D. 225 B. 75 E. 342 C. 180 4. Suatu zat organik sebanyak 0,645 gram yang dilarutkan dalam 50 gram CCl4 (ArC = 12 dan Cl = 35,5) memberikan ΔTb = 0,645 oC. Jika Kb pelarut 5,03, maka massa molekul relatif zat itu adalah ... . A. 100 D. 70 B. 90 E. 50 C. 80 5. Supaya air sebanyak 1 ton tidak membeku pada suhu –5 °C, ke dalamnya harus dilarutkan garam dapur yang jumlahnya tidak boleh kurang dari .... (tetapan penurunan titik beku molal air = 1,86 dan MrNaCl = 58,5) A. 13,4 kg D. 78,6 kg B. 26,9 kg E. 152,2 kg C. 58,5 kg 6. Di antara kelima macam larutan di bawah ini, yang titik bekunya paling tinggi adalah larutan ... . A. Na2CO3 0,3 M D. CH3COOH 0,5 M B. MgCl2 0,8 M E. Mg(NO3)2 0,2 M E. CuSO4 0,2 M 7. Reaksi berikut ini yang bukan merupakan reaksi redoks adalah ... . A. (NH4)2Cr2O7 → N2 + 4 H2O + Cr2O3 B. CuCO3 + H2SO4 → CuSO4 + H2O + CO2 C. H2S + 2 H2O + 3 Cl2 → SO2 + 6HCl D. Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu E. 3 CH3CHOHCH3 + 2 CrO3 → 3 CH3COCH3 + 2 Cr(OH)3 8. Pada reaksi redoks ICl → IO3– + Cl– + I2, perubahan bilangan oksidasi I adalah .... A. dari +1 menjadi +3 dan –1 B. dari –1 menjadi +5 dan –1 C. dari –1 menjadi +5 dan 0 D. dari 0 menjadi +3 dan 0 E. dari +1 menjadi +5 dan 0 9. Diketahui: Ni2+ + 2 e– → Ni E°= –0,25 V Pb2+ + 2 e– → Pb E°= –0,13 V Potensial standar sel volta yang terdiri dari elektrode Ni dan Pb adalah ... . A. –0,38 V D. +0,25 V B. –0,12 V E. +0,38 V
70 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
C. +0,12 V 10. Pada reaksi redoks: MnO2 + 2 H2SO4 + 2 NaI → MnSO4 + Na2SO4 + 2 H2O + I2 Yang berperan sebagai oksidator adalah ... . A. NaI D. I2 B. H2SO4 E. Na2SO4 C. MnO2 11. Pada persamaan reaksi redoks: a MnO4– + 6 H+ + b C2H2O4 → a Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2 a dan b berturut-turut adalah ... . A. 2 dan 3 D. 3 dan 4 B. 2 dan 4 E. 3 dan 5 C. 2 dan 5 12. Pada suatu sel elektrolisis terjadi ... . A. oksidasi pada katode B. reduksi pada anode C. reduksi pada katode D. perpindahan kation ke elektrode positif E. perpindahan anion ke elektrode negatif 13. Pada proses elektrolisis larutan NaOH dengan elektrode Pt, reaksi kimia yang terjadi pada katode adalah ... . A. Na+ + e– → Na B. 4 OH– → 2 H2O + O2 + 4 e– C. 2 H2O + 2 e–→ H2 + 2 OH– D. 2 H+ + 2 e– → H2 E. 2 H2O → 4 H++ O2 + 4 e– 14. Kalium klorat dibuat dengan elektrolisis KCl dalam larutan basa berdasarkan reaksi: Cl + 3 H2O → KClO3+ 3 H2 untuk membuat 1 mol KClO3 dibutuhkan muatan listrik sebanyak ... . A. 2 faraday D. 5 faraday B. 3 faraday E. 6 faraday C. 4 faraday 15. Sebanyak 1 liter larutan CrCl3 1,0 M dielektrolisis dengan arus 6 A. Waktu yang diperlukan untuk mengendapkan semua logam kromium (Ar= 52 dan F = 96.500 C.mol-1) adalah ... . A. 289.500 detik D. 32.167 detik B. 96.500 detik E. 16.083 detik C. 48.250 detik 16. Unsur periode ketiga yang terdapat bebas di alam adalah ... . A. Si dan Cl D. S dan Cl B. Cl dan Ar E. Ar dan S C. P dan S 17. Pernyataan yang salah mengenai unsur-unsur halogen adalah ... . A. fluorin dan klorin berwujud gas B. asam terlemah adalah HF C. titik didih asam halida tertinggi adalah HF D. kemampuan mengoksidasi menurun sebanding dengan kenaikan nomor atom E. fluorin merupakan reduktor terkuat 18. Stainless steel merupakan salah satu baja yang tahan karat yang mengandung ... A. Mn dan Fe B. Cr, Ni, dan Fe C. Cr dan Ni D. Cr, Mn, dan Fe E. Cu dan Zn
71 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
19.
20. Suatu radioisotop massanya 8 gram disimpan selama 40 hari. Jika waktu paruh radioisotop tersebut 10 hari, maka radioisotop yang masih tersisa adalah.... A. 0,5 gram D. 4,0 gram B. 1,5 gram E. 5,0 gram C. 2,0 gram B. Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan tepat! 1. Glikol (Mr = 62) digunakan sebagai antibeku dalam air pendingin radiator kendaraan bermotor daerah beriklim dingin. Supaya cairan pendingin tidak membeku pada –10 °C, berapa glikol yang harus ditambahkan dalam 1 liter larutan. (Kf air = 1,8). Jawab: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ................................................................................................... 2. Tindakan apa yang harus dilakukan untuk memperlambat korosi! Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................... 3. Diketahui: Cu2+ + 2 e– → Cu E° = +0,34 V Al3+ + 3 e– → Al E° = –1,66 V Tentukan: a. potensial sel dari rangkaian sel volta tersebut; b. notasi sel dan elektrode sebagai anode dan katode! Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................... 4. Sebutkan kegunaan dari gas mulia! Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ....................................................................................................... 5. Sebanyak 4 gram 226 88𝑅𝑎 mempunyai waktu paruh 1620 tahun. Tentukan sisa inti atom apabila unsur tersebut disimpan selama 405 tahun! Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .......................................................................................................
72 Modul Kimia SMA Nasima Semarang Kelas XII Semester 1
BAB 5 SENYAWA KARBON Kompetensi Dasar 4.1. Mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, kegunaan, dan identifikasi senyawa karbon (haloalkana, alkanol, alkoksialkana, alkanal, alkanon, alkanoat, dan alkil alkanoat. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi pada bab ini, diharapkan siswa mampu : 1. 2. 3. 4. 5.
Membedakan gugus fungsi dan memberi nama senyawa karbon Menuliskan struktur dan nama snyawa karbon berdasarkan gugus fungsinya Melakukan percobaan identifikasi untuk mengidentifikasi gugus fungsi Memahami sifat, pembuatan, dan kegunaan senyawa karbon Memahami dan menentukan jenis-jenis isomer senyawa karbon
1
PETA KONSEP Senyawa Karbon
2
SENYAWA KARBON A. Gugus Fungsi Senyawa Karbon Gugus fungsi adalah bagian kreatif senyawa karbon yang menentukan sifat fisika dan kimia senyawa karbon. Berbagai reaksi kimia senyawa karbon ditentukan oleh gugus fungsi. Sebagian besar reaksi senyawa karbon adalah perubahan gugus fungsi menjadi gugus fungsi lain. Dengan demikian gugus fungsi memiliki peran penting dalam mempelajari senyawa karbon dan reaksi senyawa karbon. Senyawa karbon dengan beberapa gugus fungsi yang berbeda terdapat pada tabel berikut : No Senyawa Karbon Sruktur Atom Gugus Fungsi Contoh Senyawa 1 Haloalkana R–X –X Bromoetana CH3 – CH2 – Br 1-propanol CH3 – CH2 – CH2 – 2 Alkanol (alkohol) R – OH – OH OH
B.
3
Alkoksi alkana (eter)
R – O – R’
– O – R’
Etoksi etana CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3
4
Alkanal (aldehid)
R – COH
– COH
1-butanal CH3 – CH2 – CH2 – COH
5
Alkanon (keton)
R – COR
– COR
3-pentanon CH3 – CH2 – CO – CH2 – CH3
6
Alkanoat (asam karboksilat)
R – COOH
– COOH
Asam metanoat H – COOH
7
Alkil alkanoat (ester)
R – COOR’
– COOR’
Metil metanoat H – COO – CH3
Tata Nama, Sifat, dan Kegunaan Senyawa Karbon 1. Sejarah Penamaan Senyawa Karbon Pada mulanya para ahli kimia memberikan nama-nama tersendiri untuk senyawa yang baru ditemukan. Nama tersebut didasarkan pada sumber atau sifat terentu dari snyawa karbon. Contohnya asam sitrat yang ditemukan pada buah sitrun, asam urat yang ditemukan pada urine, asam format yang ditemukan pada semut (latin : formica), dan sebagainya. Penamaan yang demikian disebut nama trivial. Namun dengan semakin banyaknya senyawa baru yang ditemukan, ternyata sistem tersebut tidak dapat dipertahankan. Akhirnya diperkenalkan sistem penamaan baru menurut International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Adapun kaidah-kaidah penamaan untuk senyawa hidrokarbon sebagai berikut : a. Senyawa karbon dengan rantai terbuka (tidak bercabang) Rantai karbon yang tidak mempunyai cabang diberi penamaan sesuai dengan deet alkana dan menambahkan angka di depan deret tersebut berdasarkan gugus fungsi yang berikatan pada atom karbon. Nomor terkecil diberikan untuk atom kabron dengan gugus fungsi terdekat. Contoh: 4
3
2
1
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – Cl 1-klorobutana
CH3 – CH – CH3 OH 2-propanol 3
b. Senyawa karbon bercabang Penamaan senyawa hidrokarbon yang mempunyai cabang menurut kaidah berikut: 1) Menentukan rantai terpanjang yang terdapat dalam struktur tersebut berdsarkan pada letak gugus fungsi (terikat pada atom C dengan nomor terkecil) Contoh :
Cl 1
2
3
4
CH3 – CH – CH – CH3 CH3 2-kloro-3-metil butana 2) Apabila senyawa karbon memiliki lebih dari satu rantai cabang, maka masing-masing cabang diberi nomor sesuai dengan nmor atom C rantai utama dan penulisannya dibuat sesuai urutan abjad. Contoh :
Cl 1
2
3
4
CH3 – CH – CH – CH3 Cl CH3 2,3-dikloro-3-metil butana 2. Haloalkana Tata nama, sifat, pembuatan, dan kegunaan senyawa haloalkana sebgai berikut : a. Tata nama haloalkana Senyawa haloalkana adalah senyawa alkana yang satu atom H-nya digantikan oleh unsur halogen (golongan VIIA) R–H R–X X = F, Cl, Br, I Alkana haloalkana halogen Pada prinsipnya, penamaan senyawa haloalkan sama dengan penamaan hidrokarbon, dimana unsur halogen dianggap sebagai alkil. Ketentuan yang perlu ditambahkan: 1) Penyebutan nama unsur halogen dengan akhiran – o (halo), seperti F (flouro), Cl (kloro), Br (Bromo), dan I (iodo). 2) Halogen yang terikat bisa lebih dari satu sehingga jika halogennya sama disebutkan awalan di – (dua), tri – (tiga), atau tertra – (empat) dan seterusnya. 3) Jiks jenis halogennya lebih dari satu, maka penomoran rantai C dimulai dari halogen yang paling aktif. Adapun urutan kereaktifannya : F > Cl > Br > I, tetapi penyebutannya diurutkan abjad.Contoh :
Cl 5
4
3
2
1
CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH3 2-kloro pentana CH3 3
2
1
CH2 – C – CH2 – Br CH3 1-bromo-2,2-dimetil propana
4
Tata nama senyawa haloalkana diawali dengan kata flouro, kloro, bromo, atau iodo dan diikuti dengan nama alkana yang mengikatnya. Contoh : CH3 – CH2 – I : iodoetana CH3 – CH2 – CH2 – CH2Cl : klorobutana CH2Br – CH2Br : 1,2-dibromoetana CHCl3 : triklorometana (kloroform) CCl4 : tetraklorometana (karbon tetrakloroda) b. Sifat-sifat haloalkana 1) Mempunyai titik didih yang lebih tinggi daripada alkana asalnya 2) Pada suhu rendah berwujud gas, pada suhu sedang dan suhu tinggi berwujud cair 3) Sukar larut dalam air, tapi mudah larut dalam pelarut organik 4) Atom halogenyang terikat mudah disubstitusikan oleh atom atau gugus lain c. Pembuatan senyawa haloalkana 1) Haloalkana terbuat dari alkana dengan eaksi substitusi reaksi alkana dengan halogen akan menghasilkan haloalkana Contoh : CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl 2) Haloalkana dari alkana dengan reaksi adisi Adisi alkana oleh hidrogen halida (HX) menghasilkan monohaloalkana Contoh : CH2 = CH2 + HCl ➔ CH3 – CH2Cl d. Kegunaan senyawa haloalkana a) Kloroform (CHCl3) Pada suhu kamar, kloroform berwujud cair, berbau, mudah terbakar, dan tidak larut dalam air. Kloroform digunakan sebagai obat bius, tetapi kurang baik karena dapat mengganggu hati. Kloroform juga digunakan sebagai pelarut organik (lemak/minyak) b) Iodoform (CHI3) Iodoform berupa zat padat berwarna kuning, mempunyai efek melumpuhkan syaraf pernapasan. Iodoform digunakan untuk identifikasi etanol dalam suatu bahan dan sebagai bahan antiseptik c) Karbon tetraklorida (CCl4) Karbon tetraklorida merupakan cairan tidak berwarna yang digunakan sebagai pelarut organik, pemadam kebakaran, membunuh cacing tambang d) Freon (Cl2F4) Freon adalah gas tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak beracun. Freon digunakan sebagai bahan pendingin pada lemari es dan AC, serta untuk pengisi obat semprot (spray) 3. Alkohol (Alkanol) Alkohol (Alkanol) memiliki gugus fungsi –OH, memiliki rumus umum R – OH dan memiliki rumus molekul CnH2n+1 Tata nama, sifat, pembuatan, dan kegunaan senyawa alkohol sebagai berikut : a.
Tata nama alkohol Ada dua cara penamaan alkohol, yaitu cara trivial dan IUPAC. Pada cara tivial, alkohol disebut alkil alkohol, sehingga dalam pemberian nama alkohol selalu diawali dengan nama alkil diikuti kata alkohol. Aedangkan dengan cara IUPAC, nama alkohol diturunkan dari nama alkana, dengan akhiran –a diganti oleh –ol. Contohnya : CH3 – CH2 – OH Trivial : etil alkohol ; IUPAC : etanol
5
Beberapa penamaan alkohol menurut trivial dan IUPAC sebagai berikut: H3C – CH2 – CH2 – OH H3C – CH – CH3
Rumus Struktur
Nama Trivial n-propil alkohol Isopropil alkohol
Nama IUPAC 1-propanol 2-propanol
OH H3C – CH – CH2 – CH3
Sek-butil alkohol
2-butanol
Isobutil alkohol
2-metil-1 propanol
Ter-butil alkohol
2,2-dimetil etanol
OH H3C CH – CH2 – OH H3C CH3 H3C – C – OH CH3
b.
Jenis-jenis alkohol Alkohol dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : 1) Alkohol primer 2) Alkohol primer adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C primer (atom C yang mengikat 1 atom C yang lain) Contoh:
H3C – CH – CH2 – CH2 CH3 3-metil-butanol
OH
3) Alkohol sekunder Alkohol sekunder adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C sekunder (atom C yang mengikat 2 atom C yang lain) Contoh :
CH3 H3C – CH – CH – CH3 OH 3-metil-2-butanol 4) Alkohol tersier Alkohol tersier adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C sekunder (atom C yang mengikat 3 atom C yang lain) Contoh:
CH3 H3C – C – CH2 – CH3 OH 2-metil-2-butanol
6
c.
Sifat-sifat fisik alkohol • Gugus OH pada alkohol bersifat polar, sedangkan gugus –R (alkil) bersifat nonpolar • Titik didih lebih tinggi dibandingkan alkana • Wujud alkohol: - C1 – C4 berwujud gas atau cair - C5 – C8 berwujud cairan kental - C10 atau lebih berwujud zat padat
d.
Sifat-sifat kimia alkohol Selain sifat fisik seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, alkohol juga mempunyai sifatsifat kimia. Alkohol dapat mengalami beberapa reaksi kimia sebagai berikut: 1) Oksidasi Alkohol akan teroksidasi dengan zat-zat pengoksidasi sedang, seperti larutan K2Cr2O7 dalam lingkungan asam. Reaksi oksidasi alkohol sebagai berikut: a) Alkohol primer dioksidasi membentuk aldehid/alkanal. Jika oksidasi dilanjutkan, maka akan membentuk asam karboksilat.
H
CH3 CH3 -H2O O2 H3C – C – OH ====> H3C – C – H ===> H3C – C – OH H Etanol
etanal
asam etanoat
b) Alkohol sekunder dioksidasi membentuk keton
H
OH
O
O2 -H2O H3C – C – CH3 ===> H3C – C – CH3 ===> H3C – C – CH3 OH
OH
2-propanol e. Alkohol tersiertidak teroksidasi
2-propanon
2) Reaksi dengan asam karboksilat Alkohol bereaksi dengan asam karboksilat membentuk ester dan air Contoh:
O
O
R – C – OH + R – OH ↔ R – C – O – R’ + H2O As. Karboksilat
alkohol
ester
air
3) Reaksi dengan asam halida (HX) Alkohol bereaksi dengan asam halida membentuk alkil halida Contoh: C2H5OH + HClpekat → C2H5Cl + H2O Etanol as. Klorida etil klorida air 4) Reaksi dengan asam sulfat pekat Hasil reaksi alkohol dengan asam sulfat pekat tergantung pada suhu reaksi. Reaksi etanol dengan asam sulfat pekat, contohnya:
7
-H2SO4
CH3–CH2– OH+H +O–CH2–CH3 etanol
CH3–CH2–O–CH2–CH3+H2O 0
130 C
dietileter
CH3–CH2– OH+H – SO3H ===> CH3–CH2–SO3H+H2O 400C Etanol
etil hidrogen sulfat
e.
Pembuatan alkohol 1) Metanol (CH3OH) Metanol dapa dibuat dengan cara mereaksikan gas CO dangas H 2 pada suhu 3500C, dan tekanan 200 atm dengan katalis Cr2O3 2) Etanol (C2H5OH) Etanol dibuat dengan reaksi fermentasi karbohidrat (amilum)
f.
Kegunaan alkohol 1) Metanol Pada suhu kamar, metanol berupa zat cair bening, mudah menguap, dan berbau enak. Metanol digunakan sebagai pelarut untuk membuat olimer dan senyawa organik yang lain seperti ester. Metanol dapat dicampurkan dengan bahan bakar bensin sampai dengan kadar 15% tanpa mengubah konstruksi mesin kendaraan 2) Etanol Pada suhu kamar, etanol berupa zat cair bening, mudah menguap, dan barbau khas. Etanol trdapat dalam spirtus, minuman beralkohol, dan obat pencuci luka. Etanol tidak beracun, tetapi bersifat memabukkan dan menyebabkan kantuk karena menekan aktivitas otak atas 3) Gliserol Gliserol atau gliserin adalah zat cair yang kental, tidak berwarna, dan mempunyai rasa manis. Gliserol mudah larut dalam air dengan segala perbandingan. Senyawa ini digunakan sebagai pelembab pada tembakau dan kembang gula, pelarut obatobatamn, dan membuat nitrogliserin (bahan pembuat peledak). Gliserol diperoleh sebagai hasil sampingan dari industri sabun. Sabun ibuat dari lemak atau minyak dengan larutan NaOH. Lemak dan minyak adalah ester dari gliserol dengan asamasam lemak.
4. Eter (Alkoksi Alkana) Eter (alkoksi alkana) memiliki gugus fungsi R-O-R’ dan memiliki rumus molekul CnH2n+2. Tata nama, sifat, pembuatan, dan kegunaan senyawa alkohol sebagai berikut : a. Tata Nama Eter Senyawa dengan gugus fungsi –O- yang terikat pada dua gugus alkil disebut eter. Nama IUPAC eter adalah alkoksi alkana. Eter dianggap sebagai turunan alkana yang satu atom H diganti oleh gugus alkoksi (–OR). Jika gugus alkilnya berbeda, alkil yang dianggap sebagai alkoksi adalah alkil yang rantai C-nya lebih pendek, sedangkan alkil yang rantainya lebih panjang dianggap sebagai alkana (rantai pokok). Contoh: CH3 — O — CH2 — CH3 metoksietena / etil metil eter CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3 dietil eter
8
CH3 6
CH3 — 5CH — 4CH2 — 3CH — O — CH2— CH3 2
CH2 1
CH3
3-etoksi-5-metil heksana b. Sifat Fisik Eter 1) Berupa zat cair, sukar larut dalam air, mudah menguap, dan mudah terbakar 2) Titik didihnya lebih rendah dari alkohol (kerena alkohol memiliki ikatan hidrogen) c. Sifak Kimia eter 1) Eter kurang reaktif dibanding alkohol, kecuali dalam hal pembakaran 2) Eter tidak bereaksi dengan logam natrium (logam aktif), sehingga sifat ini dapat membedakan eter dengan alkohol 3) Eter bereaksi dengan PCl5 tetapi tidak membebaskan HCl, berbeda dengan alkohol R – O – R’ + PCl5→ R-Cl + R’ – Cl + POCl3 4) dapat terurai oleh HI (dengan pemanasan berlebih) CH3 - O - CH2 - CH3 + HI → I - CH2 - CH3 + CH3I +H2O d. Pembuatan Eter 1) Eter dapat dibuat dengan jalan mereaksikan alkohol primer dengan asam sulfat pada suhu 140 °C. 2 CH3–CH2–OH → CH3–CH2–O–CH2–CH3 + H2O 2) Pembuatan eter melalui sintesa Williamson Secara umum reaksi dapat dituliskan : R – ONa + RX → R – OR + NaX e. Kegunaan Eter 1) Eter dalam laboratorium digunakan sebagai pelarut yang baik untuk senyawa kovalen dan sedikit larut dalam air. 2) Dalam bidang kesehatan, eter banyak dgunakan untuk obat pembius atau anestetik. 3) MTBE (metil tersier butil eter) untuk menaikkan bilangan oktan bensin. 5. Aldehid (Alkanal) Aldehid adalah senyawa karbon yang mempunyai gugus fungsi
O // — C — H atau -CHO. Memiliki rumus umum R-CHO, dan rumus molekul CnH2nO. Tata nama, sifat, pembuatan, dan kegunaan senyawa alkohol sebagai berikut : a. Tata Nama Aldehid Nama IUPAC untuk aldehid, nama aldehid sebagai turunan dari alkana diturunkan dari nama alkana dengan mengganti akhiran a dengan al.
CH3
O
// CH3 – CH – CH2 – C– H
4
3
2
CH3
CH3
1
3-metil butanal
O 9
// CH3 – CH – CH2 – C– H
4
3
2
1
2,3-dimetil butanal Nama trivial (lazim) aldehid diturunkan dari nama lazim asam karboksilat dngan menggantikan akhiran at menjadi aldehid dan membuang kaya asam. Contoh asam format nama aldehidnya menjdi formaldehide, asam asetat menjadi asetaldehid. b. Sifat Fisik Aldehide 1) Aldehid merupakan senyawa polar dan mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada senyawa nonpolar dengan bobot molekul yang sama. 2) Adanya kemampuan membentuk ikatan hidrogen, maka aldehid dengan bobot molekul rendah dapat larut dalam air. c. Sifat Kimia Aldehid 1) Oksidasi Aldehid merupakan reduktor kuat, sehingga dapat mereduksi oksidator-oksidator lemah. Aldehid dapat diketahui dengan pereaksi Tollens dan pereaksi Fehling yang merupakan oksidator lemah. Oksidasi aldehid menghasilkan asam karboksilat.
O O || [O] || R – C – H → R – C - OH Aldehid asam karboksilat 2) Adisi a) Adisi Hidrogen O OH || | R – C – H + H2 → R – C – OH H b) Adisi Hidrogen Sianida O OH || | R – C – H + HCN → R – C – CN H d. Pembuatan Aldehid Aldehid dapat dibuat dengan melalui oksidasi alkohol primer. Contohnya Asetaldehida (etanal) dibuat dari etanol dengan reaksi berikut. [O] CH3–CH2–OH → CH3-CHO Oksidator yang digunakan adalah oksidator kuat seperti KMnO 4, NaIO4 atau K2Cr2O7. Selain itu aldehid juga dapat disintesis melalui reaksi Friedel-craft menggunakan aril halogen dan katalis AlCl3 atau AlBrO3. Selain itu aldehid juga dapat dibuat dengan pereaksi Grignard (R-Mg-X). e. Kegunaan Aldehid Aldehid mempunyai kegunaan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: 1) Untuk membuat formalin, yaitu larutan 40% formaldehida dalam air. Formalin digunakan untuk mengawetkan contoh biologi dan juga mengawetkan mayat. 2) Untuk membuat berbagai jenis plastik termoset (plastik yang tidak meleleh pada pemanasan).
10
6. Keton (Alkanon) atau – CO – , memiliki rumus
Keton (alkanon) memiliki gugus fungsi
R’ atau R – CO – R’ dan memiliki molekul CnH2nO.
R
a. Tata Nama Keton Nama IUPAC untuk keton turunan alkana adalah alkanon. Nama alkanon diturunkan dari nama alkana dengan menggantikan akhiran a dengan on. Contoh :
CH3
CH3 – CH2
CH3
CH – CH3 CH3
2-propanon 2-metil-3-pentanon Sedangkan nama trivial untuk keton dilakukan dengan menyebutkan alkil-alkil (sesuai dengan urutan abjad) yang mengapit gugus keton – CO – dan diakhiri dengan kata keton. Jika kedua gugus alkil sama, maka digantikan awalan di. Contoh : CH3 – CO – CH3 : dimetil keton CH3 – CO – C2H5 : etil metil keton CH3 – CO – CH – CH3 : isopropil metil keton CH3 b. Sifat Fisik Keton 1) Keton dengan jumlah atom C rendah (C1 – C5) berwujud cair pada suhu kamar. 2) Larut dalam pelarut air maupun alkohol. 3) Titik didih relatif tinggi dibandingkan dengan senyawa nonpolar yang massa molekulnya relatif sama. c. Sifat Kimia Keton 1) Oksidasi Keton adalah redouktor yang elbih lemah dibandingkan aldehid. Oksidator kuat dapat mengoksidasi keton membentuk campuran asam-asam karboksilat. Pada reaksi oksidasi terjadi pemecahan rantai di kiri dan kanan gugus karbonil dari keton. HCOOH + CH3–CH2-CH2-COOH
CH3
CH2 – CH2 – CH3 CH3COOH + CH3-CH2-COOH
2) Adisi a) Adisi Hidrogen
CH3 CH3 + H → CH3 – CH – OH + CH3 Dimetil keton 2-propanol b) Adisi natrium bisulfit (NaHSO3)
CH3
CH3 + HSO3Na →
11
SO3Na
+ CH3
3) Reaksi identifikasi aldehid dan keton Tes Tollens (larutan AgNO3 dalam amonia berlebih) merupakan metode yang digunakan untuk membedakan aldehid dan keton. Aldehid terbentuk cermin perak, keton tidak. Cara lain dengan pereaksi Fehling. Aldehid dapat mereduksi Fehling membentuk endapan merah Cu2O, sedangkan keton tidak. d. Pembuatan Keton 1) Oksidasi alkohol sekunder dengan suatu oksidator (misal larutan K 2Cr2O7). Reaksi : 3CH3 – CH(OH) – CH3 + Cr2O72- + 8H+ → 3CH3 – CO – CH3 + 2Cr3+ + 7H2O 2-propanol dimetil keton 2) Keton dapat dibuat melalui reaksi Friedel-Craft terutama untuk pembuatan aril keton dengan katalis aluminium halida. Persamaan kimianya : AlCl3
C6H6 + R Cl → benzena asil klorida
C6H5 R aril keton
e. Kegunaan Keton Keton yang paling banyak digunakan adalah propanon atau sering dikenal dengan nama aseton. Beberapa kegunaan aseton, antara lain: 1) Sebagai pelarut untuk lilin, plastik, dan sirlak. 2) Pelarut untuk selulosa dalam produksi rayon. 3) Sebagai bahan pengering alat-alat laboratorium. 4) Untuk menghilangkan atau melarutkan cat warna kuku (kuteks). 7. Asam Karboksilat (Alkanoat) Asam karboksilat (alkanoat) memiliki gugus fungsi
OH atau COOH, memiliki rumus
umum R OH atau R-COOH dan memiliki rumus molekul CnH2nO2. a. Tata Nama Asam Karboksilat Nama IUPAC asam karboksilat diturunkan dari alkana dengan menggantikan akhiran –a menjdai –oat dan memberi awalan asam. Contoh :
CH3 – CH – CH2 4 3 2 | CH3
CH3 – CH – CH 4 3 2 | | CH3 OH
OH 1
OH 1
asam 3-metil butanoat asam 2-hidroksi 3-metil butanoat Nama lazim (trivial) asam karboksilat didasarkan pada sumber alami asam yang bersangkutan. Misalnya asam butanoat disebut asam butirat karena terdapat dalam mentega (butter). Contoh beberapa senyawa karboksilat terdapat dalam tabel berikut. No. 1. 2. 3. 4. 5.
Rumus Struktur
Nama IUPAC
Nama Lazim
HCOOH
Asam metanoat
Asam format (Latin : formica = semut)
CH3COOH
Asam etanoat
Asam asetat (Latin : asetum = cuka)
CH3CH2COOH
Asam propanoat
CH3(CH2)3COOH
Asam pentanoat
CH3(CH2)14COOH
Asam heksadekanoat
12
Asam propionat (Latin : protopion = lemak pertama) Asam valerat (Latin = sejenis tanaman, pada akar tanaman valere) Asam palmitat (minyak palma)
b. Sifat FisikAsam Karboksilat 1) Suku rendah C1 – C4 berupa zat cair, mudah larut dalam air, sedangkan suku-suku yang lebih tinggi berupa zat padat. 2) Titik didih dan titik leleh tinggi, karena memiliki ikatan hidrogen. 3) Makin panjang rantai C, maka kekuatan asamnya makin lemah. c. Sifat Kimia Asam Karboksilat 1) Reaksi asam karboksilat dengan basa membentuk garam R
OH + OH- → R
O- + H2O
R O- + H2O → R OH + OH2) Penggantian gugus OH dari gugus COOH, sehingga diperoleh turunan asam karboksilat (RCOG) a) Asilklorida (RCOCl) : gugus OH diganti Cl R OH + PCl5 → R Cl + HCl + POCl3 b) Ester (RCOOR’) : gugus OH diganti gugus OR’ R OH + R’OH → R OR + H2O c) Amida (RCOHH2) : gugus OH diganti gugus NH2 R OH + NH3 → R NH3 + H2O 3) Reduksi gugus CO dari COOH menhasilkan alkohol primer LiAlH4
R OH → R – CH2 – OH 4) Pembentukan anhidrida asam karboksilat. Dua gugus asam karboksilat dapat melepas satu molekul air membentuk anhidrida asam dengan pengaruh katalis P2O5. Persamaan reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagi berikut. R
OH HO
R →R
O
R + H2O
d. Pembuatan Asam Karboksilat 1) Oksidasi alkohol primer Asam karboksilat dapat diperoleh melalui oksidasi alkohol primer dengan oksidator kuat. Contoh : 3CH3 – CH2OH + 2Cr2O72- + 16 H+ → 3CH3 – COOH + 4 Cr3+ + 11H2O Etanol asam etanoat/cuka 2) Hidrolisis nitril (sianida organik) Apabila alkil sianida (nitril) dididihkan dengan katalis asam atau basa akan terbentuk asam karboksilat. Pada reaksi ini terbentuk amonia. Contoh : CH3 – CH2 – CN + 2H2O HCl → CH3 – CH2 – COOH + NH3 + HCl Etil sianida asam propanoat e. Kegunaan Asam Karboksilat 1) Asam format banyak digunakan dalam industri tekstil, penyamakan kulit, dan di perkebunan karet untuk menggumpalkan lateks. 2) Asam asetat (asam cuka) digunakan sebagai asam yang terdapat dalam cuka makanan. Kadar asam asetat yang terdapat dalam cuka makanan sekitar 20-25 %. 3) Asam stearat digunakan untuk membuat lilin.
13
8. Ester (Alkil Alkanoat) Ester (alkil alkanoat) memiliki gugus fungsi
atau – COO – , memiliki rumus umum R
R’ atau R – COO – R’ dan memiliki rumus molekul CnH2nO2. Estar adalah turunan daria asam karboksilat dengan mengganti gugus hidroksil oleh gugus alkoksi dari alkohol. a. Tata Nama Ester Berdasarkan aturan IUPAC, penamaan ester dengan cara menyebutkan nama gugus alkil terlebih dahulu, kemudian diakhiri dengan nama alkanoatnya. Contoh :
CH3 –CH2 H
O – CH2 – CH3 etil propanoat O – CH2 – CH2 – CH3
propil metanoat
b. Sifat Fisik ester 1) Bersifat netral 2) Ester beratom C rendah beraroma buah-buahan, sedangkan ester beratom C tinggi berupa minyak dan lemak yang tidak larut dalam air. c. Sifat Kimia Ester 1) Hidrolisis ester menggunakan air yang berlebih dengan katalis asam akan menghasilkan asam. 2) Hidrolisis ester suku tinggi dengan KOH dan NaOH menghasilkan sbun dan gliserol. 3) Ester dapat mengalami reduksi menjadi alkohol. 4) Reduksi terhadap ester tak jenuh suku tinggi dapat menghasilkan mentega. d. Pembuatan Ester Ester dapat dibuat dengan beberapa cara, yaitu: 1) Mereaksikan asam karboksilat dengan alkohol dalam suanana asam (dalam asam sulfat pekat).
2) Mereaksikan perak karboksilat dengan alkil halida.
3) Mereaksikan anhidrida asam alkanoat dengan alkohol.
Anhidrida asam alkanoat Ester 4) Mereaksikan halogen asam alkanoat dengan alkohol.
14
e. Kegunaan buah-buahan 1) Ester buah-buahan Ester ini berbau sedap sehingga digunakan sebagai penyedap atau esens. Ester
Aroma
Propil asetat Isopentil asetat n-oktil asetat Metil butirat Etil butirat
Buah pir Pisang Jeruk manis Apel Nanas
2) Etil asetat ( CH3- COOC2H5 ) etil asetat digunakan sebagai pelarut. misalnya untuk cat, cat kuku, atau perekat. Ester ini mudah menguap sehingga cat atau perekat cepat mengering. 3) Lilin Kebanyakan bahan pembuat lilin adalah campuran dari dua jenis atau lebih ester dengan zat-zat lain dan merupakan zat padat dengan titik leleh yang rendah.
15
Eksperimen IDENTIFIKASI ALKOHOL A. Tujuan Mengidentifikasi alkohol primer, sekunder, dan tersier dengan pereaksi lucas. B. Dasar Teori Alkohol merupakan turunan dari alkana. Rumus umum alkohol dapat dituliskan seperti berikut : CnH2n+2O Klasifikasi alkohol didasarkan pada jenis atom C yang mengikat gugus –OH. Oleh karena itu alkohol dibedakan menjadi tiga, yaitu alkohol primer, alkohol sekunder, dan alkohol tersier. 1. Alkohol primer adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C primer. 2. Alkohol sekunder adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C sekunder 3. Alkohol tersier adalah alkohol dengan gugus –OH terikat pada atom C tersier. C. Alat dan Bahan Alat : - gelas kimia - rak tabung reaksi - gelas ukur - tabung reaksi - pipet tetes - kaki tiga - stopwatch - kawat kasa - pemanas spiritus Bahan : - 2-metil, 2-propanol - pereaksi lucas (dibuat dengan melarutkan ZnCl2 anhidrat dalam HCl pekat) - n-propanol - 2-propanol D. Cara Kerja 1. Siapkan tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan: Tabung A : 2 mL n-propanol Tabung B : 2 mL 2-propanol Tabung C : 2 mL 2-metil, 2-propanol 2. Catat warna larutan sebelum ditambah pereaksi lucas. 3. Tambahkan 1 mL pereaksi lucas pada masing-masing tabung reaksi tersebut. 4. Amati perubahan yang terjadi pada ketiga tabung reaksi tersebut dan catat waktu perubahannya. 5. Panaskan ketiga tabung tersebut dalam penangas air. Amati perubahan yang terjadi dan catat waktu perubahannya. E. Hasil Percobaan Warna awal : a. n-propanol = .... b. 2-propanol = .... c. 2-metil, 2-propanol = ..... Tabung Pengamatan Waktu A. n-propanol + pereaksi lucas dipanaskan B. 2-propanol + pereaksi lucas dipanaskan C. 2-metil, 2-propanol + pereaksi lucas dipanaskan F. Pertanyaan 1. Tuliskan persamaan reaksi pada percobaan di atas! 2. Tuliskan perubahan yang terjadi saat 2-metil, 2-propanol dipanaskan dengan pereaksi lucas! Apakah terjadi endapan?
16
IDENTIFIKASI ALDEHIDA DAN KETON A. Tujuan Mengidentifikasi aldehida dan keton dengan Pereaksi Fehling dan Pereaksi Tollens. B. Dasar Teori Aldehida atau alkanal merupakan gugus karbonil yang terikat pada atom hidrogen dan gugus hidrokarbon (CHO).
Secara umum rumus molekul aldehida adalah seperti berikut. CnH2nO Keton atau alkanon merupakan gugus fungsi yang mengandung gugus karbonil (C = O) yang diikat oleh dua gugus alkil. Jadi rumus umum dari keton adalah seperti berikut.
Senyawa pada contoh di atas memiliki rumus molekul C3H6O. Jadi keton mempunyai rumus molekul yang seperti berikut. CnH2nO Rumus molekul keton sama dengan rumus molekul aldehida. Oleh karena itu, keton dan aldehida merupakan isomer fungsional. C. Alat dan Bahan Alat : - Tabung reaksi - Pembakar spiritus - Gelas kimia - Segitiga porselin - Penjepit tabung - Kaki tiga Bahan : - Air - Fehling A dan Fehling B yang sudah dicampur - Pereaksi Tollens - Formaldehid - Aseton - Urine D. Cara Kerja 1. Tes Tollens a. Siapkan dua buah tabung reaksi. b. Masukkan 2 mL formaldehid dalam tabung reaksi pertama dan 2 mL larutan aseton dalam tabung reaksi kedua. c. Masukkan masing-masing 1 mL pereaksi Tollens pada kedua tabung reaksi tersebut. d. Kocok campuran tersebut, kemudian masukkan kedua tabung reaksi tersebut dalam air panas selama 5 menit. e. Amati dinding tabung sebelah dalam 2. Tes Fehling a. Siapkan dua buah tabung reaksi. b. Masukkan 2 mL formaldehid dalam tabung reaksi pertama dan 2 mL larutan aseton pada tabung reaksi kedua. c. Masukkan masing-masing 1 mL pereaksi Fehling pada kedua tabung reaksi tersebut. d. Kocok campuran tersebut, kemudian tempatkan tabung reaksi dalam air panas selama 15 menit. e. Amati reaksi yang terjadi. 3. Tes Urine a. Siapkan dua buah tabung reaksi. b. Masukkan masing-masing 2 mL urine dalam kedua tabung reaksi tersebut.
17
c. Masukkan 1 mL pereaksi Tollens pada tabung reaksi pertama dan 1 mL pereaksi Fehling pada tabung reaksi kedua. d. Kocok campuran tersebut, kemudian masukkan kedua tabung tersebut dalam air panas. e. Amati reaksi yang terjadi. E. Hasil Percobaan Pengamatan Identifikasi Tes Tollen Tes Fehling Formaldehid Aseton Urine F. Pertanyaan 1. Apakah hasil reaksi antara a. Formaldehid + tes Tollens b. Formaldehid + tes Fehling c. Aseton + tes Tollens d. Aseton + tes Fehling 2. Apakah yang terjadi pada urine yang diteliti, dan dihubungkan dengan penderita Diabetes Militus? 3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?
18
PEMBUATAN ESTER A. Tujuan Mempelajari pembuatan ester. B. Dasar Teori Pembuatan ester disebut reaksi esterifikasi. Reaksi ini memerlukan bantuan katalis H2SO4 pekat. Adapun reaksi yang terjadi adalah seperti berikut.
C. Alat dan Bahan 1. Penangas air 6. Asam metanoat 2. Tabung reaksi kecil 7. Asam sulfat pekat 3. Sumbat gabus 8. Isobutanol 4. Tabung reaksi pipa samping 9. Asam butanoat 5. Etanol D. Langkah Kerja 1. Masukkan 5 mL isobutanol dalam tabung reaksi pipa samping, kemudian tambahkan 1 mL asam metanoat dan 1 mL asam sulfat pekat. Tabung reaksi pipa samping dihubungkan pada tabung reaksi berisi air. Tutup mulut tabung dengan sumbat gabus. 2. Panaskan campuran tersebut dalam penangas air. Cium bau yang dihasilkan melaluli pipa samping tabung tersebut dengan mengibaskan tangan. 3. Ulangi langkah 1 sampai dengan 2 untuk larutan : a. Etanol + asam metanoat b. Etanol + asam butanoat E. Hasil Pengamatan No. Perlakuan Bau Ester yang terbentuk 1. Asam metanoat + isobutanol 2. Etanol + asam metanoat 3. Etanol + asam butanoat F. Pertanyaan 1. Apakah fungsi asam sulfat dalam percobaan di atas? 2. Tuliskan persamaan reaksi pada pembuatan ester dalam percobaan di atas! 3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?
19
UJI KOMPETENSI 4 A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Senyawa alkohol di bawah ini yang tidak dapat dioksidasi adalah … . A. etanol B. 2–propanol C. 2–metil–2–propanol D. 3–metil–2–butanol E. 3–metil–1–butanol 2. Suatu senyawa dengan rumus molekul C 2H6O jika direaksikan dengan logam natrium akan menghasilkan gas hidrogen, sedangkan dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester. Senyawa tersebut adalah … . A. eter D. asam karboksilat B. aldehid E. Alkohol C. keton 3. Oksidasi 2–propanol akan menghasilkan … . A. CH3–CH2–COOH D. CH3COOH B. CH3–O–CH3 E. CH3–CHO C. CH3–CO–CH3 4. Senyawa yang merupakan isomer fungsional dari butanol adalah … . A. CH3–CH2–CH(OH)–CH3 D. CH3–CO–CH2–CH3 B. C2H5–O–C2H5 E. CH3–CH2–CHO C. C3H7–COOH 5. Etil alkohol dan dimetil eter adalah sepasang isomer. Akan tetapi eter mendidih pada suhu yang jauh lebih rendah karena … . A. berat jenis eter lebih kecil daripada alkohol B. panas jenis alkohol lebih besar daripada eter C. eter mengandung dua gugus metil D. berat molekul alkohol dan eter tidak sama E. antara molekul-molekul alkohol terjadi ikatan melalui ikatan hidrogen 6. Suatu senyawa A (C4H10O) tidak bereaksi dengan logam Na. Senyawa tersebut dengan larutan HI berlebih menghasilkan senyawa B, C, dan H 2O. Hidrolisis senyawa B menghasilkan 2– propanol. Senyawa A tersebut adalah … . A. metil isopropil eter B. tersier butil alkohol C. isobutil alkohol D. metil–n–propil eter E. s–butil alkohol 7. Data dari beberapa zat yang direaksikan dengan beberapa pereaksi:
Senyawa yang mengandung gugus aldehid adalah … . A. P D. S B. Q E. T C. R
20
8. Asam propanoat dapat dibuat dengan cara mengoksidasikan ... . A. CH3COCH3 D. CH3CH2CHO B. CH3CH(OH)CH3 E. CH2(OH)CH2CH2OH C. CH3CH2OH 9. Campuran manakah di bawah ini jika bereaksi menghasilkan ester? A. propanol dengan natrium B. gliserol trioleat dengan natrium hidroksida C. asam oleat dengan natrium hidroksida D. propanol dengan fosfor trioksida E. etanol dengan asam asetat 10. Nama senyawa CH3CH2CH(C3H7)CH2CH2COOH adalah ... . A. asam 2–propil heksanoat D. asam 3–etil heptanoat B. asam 4–propil heksanoat E. asam 4–etil heptanoat C. asam 4–etil heksanoat B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat! 1. Buatlah isomerik dari butil alkohol (C4H9OH)! Jawab : ....................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. 2. Bagaimana cara membedakan antara alkohol dengan eter? Jawab : ....................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. 3. Suatu senyawa organik yang rantainya terdiri dari 2 atom C bila direaksikan dengan larutan Fehling akan memberikan endapan merah bata. Bila dioksidasi akan menghasilkan asam alkanoat. Dari hasil percobaan ini, tentukan: a. rumus struktur dan nama senyawa organik tersebut b. deret homolog senyawa tersebut c. rumus struktur dan nama senyawa hasil oksidasi Jawab : ....................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. 4. Bagaimana cara membedakan antara aldehida dengan keton? Jawab : ....................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. 5. Tuliskan isomer dari C6H12O! Jawab : ....................................................................................................................................................... .............................................................................................................................
21
Eksperimen UJI DISAKARIDA
A. Tujuan Mempelajari sifat dan reaksi karbohidrat golongan disakarida. B. Dasar Teori Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh penduduk dunia. Karbohidrat dalam tubuh manusia dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol dan lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dimakan sehari-hari, terutama bahan makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Istilah karbohidrat diciptakan oleh ahli kimia Perancis pada abad ke-19, dengan memperhatikan bahwa senyawa karbon ini terdiri dari hidrogen dan oksigen. Senyawa ini dijuluki hydrates de carbon atau karbohidrat. Karbohidrat disebut juga dengan sakarida. Karbohidrat yang paling sederhana adalah gula. Gula yang paling sederhana adalah monosakarida. Gula yang tersusun dari dua unit sakarida dinamakan disakarida. Adapun karbohidrat kompleks yang terdiri atas banyak unit monosakarida disebut polisakarida. Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari dua monosakarida melalui reaksi kondensasi. Pada reaksi kondensasi melibatkan gugus –OH dari atom C anomerik pada monosakarida pertama, dengan suatu gugus –OH yang terikat pada suatu atom C dari monosakarida kedua dan ikatan yang terjadi adalah ikatan kovalen antara atom C anomerik dengan atom O. disebut polisakarida. C. Alat dan Bahan Alat : - Tabung reaksi - Pembakar spiritus - Penangas air - Pipet Tetes - Kompor Listrik Bahan : - Larutan HCl encer - Fehling A dan Fehling B yang sudah dicampur - Larutan H2SO4 pekat - Larutan NaOH 10% - Selulosa - Pereaksi molishch's - Laktosa - Maltosa - Fruktosa - Glukosa - Kertas lakmus D. Cara Kerja 1. Uji Molisch's a. Ambil 5 mL larutan glukosa 2%. Masukkan ke dalam tabung reaksi. b. Tambahkan 3 tetes pereaksi molisch’s kemudian kocok hingga larut. c. Tuangkan secara hati-hati larutan glukosa yang telah dicampur dengan pereaksi molisch’s melalui pinggir tabung reaksi yang berisi H2SO4 pekat, sehingga mengapung pada permukaan asam tanpa bercampur. d. Perhatikan dan catat warna cincin yang terbentuk antara kedua lapisan tersebut. e. Ulangi langkah a – d untuk fruktosa, sukrosa, laktosa dan maltosa. 2. Uji Fehling a. Masukkan 2 mL pereaksi Fehling ke dalam tabung reaksi. b. Tambahkan 1 mL larutan glukosa 2% ke dalam tabung reaksi tersebut. c. Panaskan campuran tersebut pada pembakar spiritus. d. Ulangi langkah a – c untuk fruktosa, sukrosa, laktosa dan maltosa. 3. Hidrolisis Sukrosa a. Campurkan 10 mL larutan sukrosa dengan 2 mL HCl encer. b. Panaskan campuran tersebut dalam penangas air. c. Netralkan campuran di atas dengan NaOH 10%. d. Uji dengan pereaksi Fehling.
22
E. Hasil Percobaan Percobaan Pengamatan A. Uji Molish glukosa fruktosa sukrosa laktosa maltosa B. Uji Fehling glukosa fruktosa sukrosa laktosa maltosa Uji Fehling hasil hidrolisis sukrosa F. Pertanyaan 1. Bagaimana perbedaan glukosa dan flukosa berdasarkan uji Fehling dan Molish? 2. Sebutkan jenis gula yang dihasilkan dari hidrolisis sukrosa! 3. Mengapa untuk menguji hasil hidrolisis sukrosa dilakukan uji Fehling?
23
UJI PROTEIN A. Tujuan Menguji adanya protein terhadap beberapa jenis bahan. B. Dasar Teori Protein ialah biopolimer yang terdiri atas banyak asam amino yang berhubungan satu dengan lainnya dengan ikatan amida (peptida). Protein memainkan berbagai peranan dalam sistem biologis. Protein mengandung karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, sulfat, dan fosfat. C. Alat dan Bahan Alat : - Tabung reaksi - Pembakar spiritus - Penangas air - Pipet Tetes - Kompor Listrik - Penjepit tabung - Rak tabung reaksi - Kaki tiga dan kawat kasa - Spatula kaca - Sendok plastik Bahan : - Larutan putih telur - Larutan HNO3 pekat
D.
E.
F. 1.
2. 3.
- Larutan CuSO4 1% - Larutan timbel (II) asetat - Larutan NaOH 10% - Susu cair - Larutan NaOH 6 M - Agar-agar - Larutan NaOH 0,1 M - Kapas - Larutan CH3COOH 3 M - Gelatin - Kertas saring - Air Cara Kerja 1. Uji Timbel (II) Asetat a. Ke dalam tabung reaksi yang berisi kira-kira 0,5 mL larutan NaOH 6 M, tambahkan 1 mL larutan putih telur. Didihkan selama 2 menit denga penangas air, lalu dinginkan. Kemudian asamkan dengan kira-kira 2 mL CH3COOH 3 M. Tutuplah tabung dengan kertas saring yang dibasahi timbel (II) asetat. b. Panaskan tabung reaksi tersebut dengan penangas air dan amati perubahan yang terjadi pada kertas timbel (II) asetat. c. Ulangi percobaan ini untuk putih telur, susu, gelatin, agar-agar, dan kapas.. 2. Uji Xantoproteat a. Ambil putih telur dan tambahkan 2 tetes larutan HNO3 pekat. Panaskan 1 – 2 menit dengan penangas air. Amati warna yang terjadi, setelah dingin tambahkan NaOH 6 M tetes demi tetes. b. Ulangi untuk susu, gelatin, agar-agar, dan kapas. 3. Uji Biuret a. Ambil 1 mL larutan putih telur, tambahkan 2 – 3 tetes larutan CuSO4 1%. Kemudian ditambah 1 mL NaOH 0,1 M. Amati yang terjadi! b. Ulangi percobaan ini untuk susu, gelatin, agar-agar, dan kapas. Hasil Percobaan Putih Percobaan Susu Gelatin Agar-agar Kapas telur 1. Uji Timbel (II) Asetat 2. Uji Xantoproteat 3. Uji Timbel Asetat Pertanyaan Dari hasil percobaan, tunjukkan: a. Bahan yang mengandung ikatan peptida. b. Protein yang mengandung benzena dan belerang. Tunjukkan bagaimana terjadinya ikatan peptida dalam protein! Apakah kesimpulan dari percobaan ini?
24
IDENTIFIKASI LEMAK
A. Tujuan Membedakan asam lemak jenuh dan tidak jenuh. B. Dasar Teori Lemak merupakan zat makanan yang penting untuk menjaga kesehatan tubuh manusia. Selain itu lemak juga merupakan sumber energi yang lebih efektif dibanding dengan karbohidrat dan protein. Satu gram lemak dapat menghasilkan 9 kkal/gram, sedangkan karbohidrat dan protein hanya menghasilkan 4 kkal/gram. Lemak termasuk golongan biokimia yang dikenal sebagai lipid. Istilah lemak mengacu pada lipid yang berupa padatan pada suhu ruang, sedangkan istilah minyak mengacu pada lipid yang tetap berupa cairan pada suhu ruang. C. Alat dan Bahan Alat : - Panci masak volume 2 liter - Sendok - Gelas ukur - Pipet Tetes - Kompor Listrik - Stopwatch - Mangkuk Bahan : - Minyak kelapa - Larutan iodium -
Minyak goreng Air
-
Gajih (lemak daging)
D. Cara Kerja 1. Ambil 20 mL minyak goreng dengan gelas ukur, masukkan ke dalam mangkuk. 2. Tambahkan 4 tetes larutan iodium dan aduk dengan sendok 3. Amati warna minyak goreng tersebut. 4. Isi panci dengan air setinggi 4 cm. 5. Masukkan campuran minyak goreng dan iodium ke dalam panci. 6. Panaskan dan catat hasil pengamatan selama 10 menit 7. Ulangi langkah 1 sampai 6 di atas untuk minyak kelapa dan gajih. E. Hasil Percobaan Hasil pengamatan menit kePercobaan 0 2 4 6 8 1. minyak goreng + iodium 2. minyak kelapa + iodium 3. gajih + iodium
10
F. Analisa Percobaan 1. Bagaimana reaksi yang terjadi antara asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh dengan iodium? 2. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?
25